DE102018219305A1

DE102018219305A1 - Flow device and flow method for a device for additively producing a three-dimensional object

Info

Publication number: DE102018219305A1
Application number: DE102018219305.3A
Authority: DE
Inventors: Alexander SCHILLING; Sebastian Mehl
Original assignee: EOS GmbH
Current assignee: EOS GmbH
Priority date: 2018-11-12
Filing date: 2018-11-12
Publication date: 2020-05-14
Also published as: WO2020099363A1

Abstract

Eine Beströmungsvorrichtung dient für eine Mehrzahl von Energiestrahl-Auslassbereichen (25a-25d, 125a-125d, 225a-225f) in einer additiven Herstellvorrichtung (1) zum additiven Herstellen eines dreidimensionalen Objekts (2) durch schichtweises Aufbringen und selektives Verfestigen eines Aufbaumaterials durch Bestrahlen mittels einer Energiestrahlung. Die Beströmungsvorrichtung umfasst eine Prozesskammer (3) mit einer Deckenwandung (9), wobei die Energiestrahl-Auslassbereiche (25a-25d, 125a-125d, 225a-225f) in der Deckenwandung (9) der Prozesskammer (3) in einer Referenzebene (R) angeordnet sind, und wobei oberhalb der Energiestrahl-Auslassbereiche (25a-25d, 125a-125d, 225a-225f) eine Mehrzahl von Energiestrahl-Umlenkeinheiten (20a, 20b) der additiven Herstellvorrichtung (1) angeordnet ist. Weiter umfasst die Beströmungsvorrichtung zumindest eine Gasverteileinheit (17, 17', 117) und eine Mehrzahl von Gasauslässen (30, 33) zum Auslassen eines Gases in die Prozesskammer (3), wobei die Gasauslässe (30, 33) zumindest teilweise durch die Gasverteileinheit (17, 17', 117) gebildet sind. Die Gasverteileinheit (17, 17', 117) tritt zumindest in einer Betriebsposition an der Deckenwandung (9) und innerhalb der Prozesskammer (3) aus der Deckenwandung (9) bzw. der Referenzebene (R) hervor, sodass sie in die Prozesskammer (3) hinein ragt. Die Gasauslässe (30, 33) sind zumindest in der Betriebsposition der Gasverteileinheit (17, 17', 117) in einem oberen Höhenbereich der Prozesskammer (3) vorgesehen und so in die Prozesskammer (3) hinein gerichtet, dass im Betrieb Gas die Referenzebene (R) zumindest teilweise überstreicht. Weiter ist oberhalb der Deckenwandung (9) zumindest eine Gaszufuhrleitung (60) zum Zuführen des Gases zu der Gasverteileinheit (17, 17') angeordnet, wobei ein Endabschnitt (61) der Gaszufuhrleitung (60) zwischen zumindest zwei der Energiestrahl-Umlenkeinheiten (20a, 20b) angeordnet ist,A flow device serves for a plurality of energy beam outlet areas (25a-25d, 125a-125d, 225a-225f) in an additive manufacturing device (1) for the additive manufacturing of a three-dimensional object (2) by layer-wise application and selective solidification of a building material by means of irradiation an energy radiation. The flow device comprises a process chamber (3) with a top wall (9), the energy beam outlet areas (25a-25d, 125a-125d, 225a-225f) in the top wall (9) of the process chamber (3) in a reference plane (R) are arranged, and a plurality of energy beam deflection units (20a, 20b) of the additive manufacturing device (1) is arranged above the energy beam outlet regions (25a-25d, 125a-125d, 225a-225f). The flow device further comprises at least one gas distribution unit (17, 17 ', 117) and a plurality of gas outlets (30, 33) for discharging a gas into the process chamber (3), the gas outlets (30, 33) at least partially through the gas distribution unit ( 17, 17 ', 117) are formed. The gas distribution unit (17, 17 ', 117) emerges from the ceiling wall (9) or the reference plane (R) at least in an operating position on the ceiling wall (9) and within the process chamber (3), so that it enters the process chamber (3 ) protrudes into it. The gas outlets (30, 33) are provided at least in the operating position of the gas distribution unit (17, 17 ', 117) in an upper height area of the process chamber (3) and are directed into the process chamber (3) in such a way that during operation gas the reference plane ( R) at least partially covered. Furthermore, at least one gas supply line (60) for supplying the gas to the gas distribution unit (17, 17 ') is arranged above the top wall (9), with an end section (61) of the gas supply line (60) between at least two of the energy beam deflection units (20a, 20b) is arranged,

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Beströmungsvorrichtung und ein Beströmungsverfahren für eine Vorrichtung zum additiven Herstellen eines dreidimensionalen Objekts durch schichtweises Aufbringen und selektives Verfestigen eines Aufbaumaterials, vorzugsweise eines Pulvers, sowie auf eine derartige additive Herstellvorrichtung.The present invention relates to a flow device and a flow method for a device for additively producing a three-dimensional object by applying and selectively solidifying a building material, preferably a powder, and to such an additive manufacturing device.

Vorrichtungen und Verfahren dieser Art werden beispielsweise beim Rapid Prototyping, Rapid Tooling oder Additive Manufacturing verwendet. Ein Beispiel eines solchen Verfahrens ist unter den Namen „Selektives Lasersintern“ oder „Selektives Laserschmelzen“ bekannt. Dabei wird wiederholt eine dünne Schicht eines pulverförmigen Aufbaumaterials aufgebracht und das Aufbaumaterial in jeder Schicht durch selektives Bestrahlen von einem Querschnitt des herzustellenden Objekts entsprechenden Stellen mit zumindest einem Laserstrahl selektiv verfestigt.Devices and methods of this type are used for example in rapid prototyping, rapid tooling or additive manufacturing. An example of such a process is known under the names “selective laser sintering” or “selective laser melting”. A thin layer of a powdery building material is repeatedly applied and the building material in each layer is selectively solidified by selectively irradiating at least one laser beam from points corresponding to a cross section of the object to be produced.

Bei dem selektiven Bestrahlen einer aufgebrachten Schicht des Aufbaumaterials, insbesondere eines Metallpulvers, mit dem Laserstrahl können Spratzer, Rauch, Dämpfe und/oder Gase entstehen, die sich in den Bauraum (z. B. in eine Prozesskammer) hinein ausbreiten und sich störend auf den Herstellungsprozess auswirken können. Unter anderem können sie sich als Verschmutzungen auf dem Einkoppelfenster, durch das die Laserstrahlung in die Prozesskammer eintritt, niederschlagen bzw. ablagern, was u. a. zu einem Verlust an Strahlungsleistung führen, somit zu Abweichungen von einem vorgegebenen Energieeintrag in eine Schicht führen und letztlich Eigenschaften eines herzustellenden Objekts negativ beeinflussen kann.The selective irradiation of an applied layer of the building material, in particular a metal powder, with the laser beam can produce spatter, smoke, vapors and / or gases which spread into the installation space (e.g. into a process chamber) and interfere with the Manufacturing process can impact. Among other things, they can deposit or deposit on the coupling window, through which the laser radiation enters the process chamber, a. lead to a loss of radiation power, thus lead to deviations from a predetermined energy input into a layer and can ultimately negatively influence properties of an object to be produced.

Die Druckschrift WO 0030789 A1 schlägt daher eine Prozesskammer vor, in deren Deckenfläche ein erhöhter Bereich mit Seitenflächen vorgesehen ist. Das Einkoppelfenster ist in diesem erhöhten Bereich angeordnet und wird von einem Gas umströmt, das durch Einlassöffnungen der Seitenflächen in den erhöhten Bereich eingeleitet wird. Dadurch können Rauch, Dämpfe und Kondensat während des Bauvorganges von dem Einkoppelfenster abgehalten werden.The publication WO 0030789 A1 therefore proposes a process chamber in the ceiling area of which an elevated area with side surfaces is provided. The coupling window is arranged in this raised area and a gas flows around it, which is introduced into the raised area through inlet openings in the side faces. This allows smoke, vapors and condensate to be kept away from the coupling window during the construction process.

In Betriebsnebenzeiten der Herstellvorrichtung, z.B. zwischen zwei Herstellungsvorgängen oder bei einer Unterbrechung des Herstellvorgangs, ist die Gasströmung jedoch nicht aktiv, so dass die Gefahr einer Verunreinigung des Einkoppelfensters besteht, beispielsweise durch von außerhalb der Prozesskammer beim Öffnen derselben eindringende Verunreinigungen (z.B. Staub) und/oder in der Prozesskammer vorhandene Rauche, Dämpfe und/oder Gase.In non-operating times of the manufacturing device, e.g. However, the gas flow is not active between two production processes or if the production process is interrupted, so that there is a risk of contamination of the coupling window, for example due to impurities (e.g. dust) entering from outside the process chamber and / or smoke present in the process chamber , Vapors and / or gases.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine alternative bzw. verbesserte Beströmungsvorrichtung bzw. ein alternatives bzw. verbessertes Beströmungsverfahren für eine Vorrichtung zum additiven Herstellen eines dreidimensionalen Objekts durch schichtweises Aufbringen und selektives Verfestigen eines Aufbaumaterials bereitzustellen, bei denen insbesondere eine Gasströmung zum Reinhalten des Einkoppelfensters erzeugt wird, die insbesondere bei Unterbrechungen des Herstellungsvorgangs und/oder zwischen zwei Herstellungsvorgängen aktiv ist.The object of the present invention is to provide an alternative or improved flow device or an alternative or improved flow process for a device for additively producing a three-dimensional object by applying layers and selectively solidifying a building material, in which in particular a gas flow to keep the coupling window clean is generated, which is particularly active in the event of interruptions in the production process and / or between two production processes.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Beströmungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, ein Beströmungsverfahren gemäß Anspruch 17 und eine Herstellvorrichtung gemäß Anspruch 18. Weiterbildungen der Erfindung sind jeweils in den Unteransprüchen angegeben. Dabei kann das Verfahren auch durch die untenstehenden bzw. in den Unteransprüchen ausgeführten Merkmale der Beströmungsvorrichtung bzw. der Herstellvorrichtung weitergebildet sein oder umgekehrt, bzw. die Merkmale der Beströmungsvorrichtung und der Herstellvorrichtung können auch jeweils untereinander zur Weiterbildung genutzt werden.This object is achieved by a flow device according to claim 1, a flow method according to claim 17 and a manufacturing device according to claim 18. Further developments of the invention are specified in the subclaims. In this case, the method can also be developed further by the features of the flow device or the manufacturing device set out below or in the subclaims, or vice versa, or the features of the flow device and the manufacturing device can also be used among each other for further training.

Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Beströmungsvorrichtung für eine Mehrzahl von Energiestrahl-Auslassbereichen in einer additiven Herstellvorrichtung zum additiven Herstellen eines dreidimensionalen Objekts durch schichtweises Aufbringen und selektives Verfestigen eines Aufbaumaterials durch Bestrahlen mittels einer Energiestrahlung, wobei die Beströmungsvorrichtung eine Prozesskammer mit einer Deckenwandung umfasst, wobei die Energiestrahl-Auslassbereiche in der Deckenwandung der Prozesskammer in einer Referenzebene angeordnet sind, und wobei oberhalb der Energiestrahl-Auslassbereiche eine Mehrzahl von Energiestrahl-Umlenkeinheiten der additiven Herstellvorrichtung angeordnet ist. Weiter umfasst die Beströmungsvorrichtung zumindest eine Gasverteileinheit und eine Mehrzahl von Gasauslässen zum Auslassen eines Gases in die Prozesskammer, wobei die Gasauslässe zumindest teilweise durch die Gasverteileinheit gebildet sind, und wobei die Gasverteileinheit zumindest in einer Betriebsposition an der Deckenwandung und innerhalb der Prozesskammer aus der Deckenwandung bzw. der Referenzebene hervortritt, sodass sie in die Prozesskammer hinein ragt. Die Gasauslässe sind zumindest in der Betriebsposition der Gasverteileinheit in einem oberen Höhenbereich der Prozesskammer vorgesehen und so in die Prozesskammer hinein gerichtet, dass im Betrieb Gas die Referenzebene zumindest teilweise überstreicht. Oberhalb der Deckenwandung, also insbesondere außerhalb der Prozesskammer, ist zumindest eine Gaszufuhrleitung zum Zuführen des Gases zu der Gasverteileinheit angeordnet, wobei ein Endabschnitt der Gaszufuhrleitung zwischen zumindest zwei der Energiestrahl-Umlenkeinheiten angeordnet ist.A first aspect of the present invention relates to a flow device for a plurality of energy beam outlet regions in an additive production device for additively producing a three-dimensional object by layer-by-layer application and selective solidification of a building material by irradiation by means of energy radiation, the flow device comprising a process chamber with a ceiling wall, wherein the energy beam outlet areas are arranged in the top wall of the process chamber in a reference plane, and wherein a plurality of energy beam deflection units of the additive manufacturing device is arranged above the energy beam outlet areas. The flow device further comprises at least one gas distribution unit and a plurality of gas outlets for discharging a gas into the process chamber, the gas outlets being at least partially formed by the gas distribution unit, and wherein the gas distribution unit is at least in an operating position on the ceiling wall and within the process chamber from the ceiling wall or the reference plane emerges so that it protrudes into the process chamber. The gas outlets are provided at least in the operating position of the gas distribution unit in an upper height region of the process chamber and are directed into the process chamber in such a way that gas at least partially sweeps over the reference plane during operation. At least one gas supply line for supplying the gas to the gas distribution unit is arranged above the ceiling wall, that is to say in particular outside the process chamber, wherein a End section of the gas supply line is arranged between at least two of the energy beam deflection units.

Unter der Prozesskammer wird im Rahmen der Anmeldung ein Hohlraum verstanden, der durch eine Prozesskammerwandung begrenzt ist. Nach unten, d. h. zum Boden hin ist die Prozesskammer vorzugsweise zumindest teilweise durch ein Baufeld begrenzt, in dem das dreidimensionale Objekt herstellbar ist. Unterhalb des Baufelds ist vorzugsweise ein Baubehälter für das herzustellende dreidimensionale Objekt vorgesehen. Die Prozesskammer kann ein mit Ausnahme einer Anzahl von Gaseinlässen und Gasauslässen im Wesentlichen geschlossener Hohlraum sein. Sie kann eine Türe zu einem Bereich außerhalb der additiven Herstellvorrichtung umfassen, die vorzugsweise zumindest während eines Herstellungsvorgangs des oder der dreidimensionalen Objekte geschlossen ist.In the context of the application, the process chamber is understood to be a cavity which is delimited by a process chamber wall. Down, d. H. towards the bottom, the process chamber is preferably at least partially delimited by a construction field in which the three-dimensional object can be produced. A construction container for the three-dimensional object to be produced is preferably provided below the construction field. The process chamber can be a substantially closed cavity with the exception of a number of gas inlets and gas outlets. It can include a door to an area outside the additive manufacturing device, which is preferably closed at least during a manufacturing process of the three-dimensional object or objects.

Ein oberer Höhenbereich der Prozesskammer bezeichnet einen deckennahen, d. h. baufeldfernen Bereich der Prozesskammer, d. h. einen Bereich, der näher an der Prozesskammerdecke als an dem Baufeld liegt. Vorzugsweise ist der obere Höhenbereich in einer obersten Hälfte, weiter bevorzugt einem obersten Drittel, besonders bevorzugt einem obersten Fünftel einer maximalen lichten Höhe der Prozesskammer angeordnet. Als maximale lichte Höhe der Prozesskammer, auch Prozesskammerhöhe, wird ein maximaler Abstand des Baufelds von der Prozesskammerdecke verstanden, d. h. eine maximale vertikale Erstreckung der Prozesskammer.An upper height range of the process chamber denotes a near-ceiling, i.e. H. area of the process chamber remote from the construction field, d. H. an area that is closer to the process chamber ceiling than to the construction site. The upper height range is preferably arranged in an uppermost half, more preferably an uppermost third, particularly preferably an uppermost fifth of a maximum clear height of the process chamber. The maximum clear height of the process chamber, including the process chamber height, is understood to mean a maximum distance between the construction field and the process chamber ceiling. H. a maximum vertical extension of the process chamber.

Ein Energiestrahl-Auslassbereich wird als eine zur Prozesskammer gewandte Oberfläche eines in der Prozesskammerdecke vorgesehenen Einkoppelfensters aufgefasst, durch das die Energiestrahlung während der schichtweisen Herstellung des dreidimensionalen Objekts in die Prozesskammer gelangt oder zumindest als ein Bereich eines Einkoppelfensters, der während der schichtweisen Herstellung des dreidimensionalen Objekts durch die Energiestrahlung genutzt, d. h. von ihr durchquert wird. Vorzugsweise bezeichnet der Energiestrahl-Auslassbereich genau jene Fläche eines Einkoppelfensters, die eine Energiestrahlung bzw. ein Energiestrahl schneidet, wenn er einen Umfang eines ihm zugewiesenen maximalen Arbeitsbereichs auf dem Baufeld vollständig abtastet.An energy beam outlet area is understood as a surface of a coupling window provided in the process chamber ceiling, which surface faces the process chamber, through which the energy radiation reaches the process chamber during the layer-by-layer production of the three-dimensional object, or at least as a region of an coupling window that occurs during the layer-by-layer production of the three-dimensional object used by the energy radiation, d. H. is crossed by it. The energy beam outlet region preferably designates precisely that area of a coupling window that intersects an energy radiation or an energy beam when it completely scans a circumference of a maximum working area assigned to it on the construction field.

Die Energiestrahlung kann eine zur selektiven Verfestigung des Aufbaumaterials geeignete Energiestrahlung sein, z. B. eine Laser- oder Elektronenstrahlung. Alternativ oder zusätzlich kann die Energiestrahlung eine Wärmestrahlung sein, die zur Beheizung der Prozesskammer bzw. der Oberfläche des Aufbaumaterials genutzt wird. Allgemein bezieht sich der Begriff „Energiestrahlung“ somit auf eine in dem additiven Herstellungsprozess gezielt genutzte Energiestrahlung als Abgrenzung zu beispielsweise einer Umgebungsstrahlung (z. B. Umgebungslicht).The energy radiation can be a suitable energy radiation for the selective solidification of the building material, e.g. B. a laser or electron beam. Alternatively or additionally, the energy radiation can be thermal radiation which is used for heating the process chamber or the surface of the building material. In general, the term “energy radiation” thus refers to energy radiation that is specifically used in the additive manufacturing process as a delimitation to, for example, ambient radiation (eg ambient light).

Die Referenzebene, in der die Energiestrahl-Auslassbereiche in der Deckenwandung der Prozesskammer angeordnet sind, kann z. B. die dem Baufeld zugewandte Seite oder Oberfläche der Energiestrahl-Auslassbereiche sein. Die Referenzebene kann somit identisch mit einer oder mehreren Oberflächen sein, die tatsächlich in einer einzigen Ebene liegen. Sie kann jedoch auch eine gedachte Ebene sein, die z. B. von den tatsächlichen Oberflächen des Einkoppelfensters bzw. der Einkoppelfenster geschnitten wird, beispielsweise wenn das/die Einkoppelfenster zur Horizontalen verkippt angeordnet oder selbst nicht plan sind, z. B. sphärisch. Damit kann die Referenzebene als eine Art räumliche Mittelung der in diesem Bereich angeordneten Oberflächen verstanden werden.The reference plane in which the energy beam outlet areas are arranged in the top wall of the process chamber can, for. B. be the side facing the construction site or surface of the energy beam outlet areas. The reference plane can thus be identical to one or more surfaces that actually lie in a single plane. However, it can also be an imaginary level, the z. B. is cut from the actual surfaces of the coupling window or coupling window, for example if the coupling window (s) is tilted to the horizontal or is not planar, z. B. spherical. The reference plane can thus be understood as a kind of spatial averaging of the surfaces arranged in this area.

Die Energiestrahl-Umlenkeinheiten der additiven Herstellvorrichtung sind oberhalb der Energiestrahl-Auslassbereiche, also in einem Bereich der additiven Herstellvorrichtung außerhalb der Prozesskammer bzw. oberhalb der Prozesskammerwandung angeordnet. Eine Energiestrahl-Umlenkeinheit kann beispielsweise als Laser-Scanner-Einheit ausgebildet sein, die z. B. einen Scanner (mit einer Anzahl bewegbarer Spiegel), einen Antrieb zum gezielten Bewegen des oder der Scannerspiegel und eine Optik, z. B. eine F-Theta-Linse, umfassen kann. Dabei muss nicht jede Energiestrahl-Umlenkeinheit die beispielhaft genannten Komponenten enthalten, es ist auch möglich, dass eine oder mehrere der Komponenten gemeinsam für mehrere Energiestrahl-Umlenkeinheiten verwendet werden.The energy beam deflection units of the additive manufacturing device are arranged above the energy beam outlet areas, that is to say in an area of the additive manufacturing device outside the process chamber or above the process chamber wall. An energy beam deflection unit can be designed, for example, as a laser scanner unit which, for. B. a scanner (with a number of movable mirrors), a drive for moving the scanner mirror or mirrors and optics, eg. B. may include an F-theta lens. Not every energy beam deflection unit has to contain the components mentioned by way of example, it is also possible for one or more of the components to be used together for a plurality of energy beam deflection units.

Vorzugsweise schließt an jede Energiestrahl-Umlenkeinheit ein Energiestrahl-Auslassbereich an, d. h. jedem Energiestrahl-Auslassbereich ist genau eine Energiestrahl-Umlenkeinheit zugeordnet, die unmittelbar, d. h. ohne Abstand, an den Energiestrahl-Auslassbereiche angrenzen oder von diesem vertikal (d. h. in eine Richtung senkrecht zum Baufeld) beabstandet sein kann.An energy beam outlet region preferably adjoins each energy beam deflection unit, i. H. Exactly one energy beam deflection unit is assigned to each energy beam outlet area. H. without a gap, adjoin the energy beam outlet regions or can be spaced vertically (i.e. in a direction perpendicular to the construction field).

Die Betriebsposition der Gasverteileinheit bezeichnet eine Position der Gasverteileinheit in der Prozesskammer, in der sie in ihrem bestimmungsgemäßen Betrieb, d. h. im eingebauten und aktivierten Zustand, in der Prozesskammer vorgesehen ist. Der Begriff „Betriebsposition“ meint jedoch nicht, dass die Gasverteileinheit bzw. Beströmungsvorrichtung zwingend in Betrieb ist, sondern nur, dass sie in Betrieb nehmbar ist bzw. wäre.The operating position of the gas distribution unit denotes a position of the gas distribution unit in the process chamber, in which it is in its intended operation, i. H. in the installed and activated state, is provided in the process chamber. However, the term “operating position” does not mean that the gas distribution unit or flow device is necessarily in operation, but only that it can or would be operational.

Ein zumindest teilweise durch die Gasverteileinheit gebildeter Gasauslass kann eine ununterbrochene oder unterbrochene Öffnung zum Auslassen von Gas sein. Eine Öffnung mit Unterbrechungen kann ein Feld oder ein Raster von Öffnungen umfassen, das z. B. durch ein Gitter oder eine Anzahl von in beliebiger Richtung verlaufenden Streben im Gasauslass gebildet ist.A gas outlet at least partially formed by the gas distribution unit can have an uninterrupted or interrupted opening for the outlet of gas. An intermittent opening may comprise a field or a grid of openings, e.g. B. is formed by a grid or a number of struts extending in any direction in the gas outlet.

Gas, das im Betrieb der Beströmungsvorrichtung aus den Gasauslässen der Gasverteileinheit in die Prozesskammer einströmt, wird auch als Reinhaltungsgasstrom bezeichnet, insbesondere als Abgrenzung zu einem Prozessgasstrom, der zumindest zeitweise während des Herstellungsprozesses der Prozesskammer durch einen oder mehrere Gaseinlässe zugeführt wird. Ein zumindest teilweises Überstreichen der Referenzebene kann ein Berühren im Sinne zumindest eines Teilgasstroms bedeuten, der schräg auf die Referenzebene gerichtet ist. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung sind unter dem Begriff eines teilweisen Überstreichens jedoch auch (Teil-)Gasströme parallel zur Referenzebene in geringer Beabstandung von z. B. wenigen Millimetern zu dieser umfasst.Gas that flows into the process chamber from the gas outlets of the gas distribution unit during operation of the flow device is also referred to as a clean gas flow, in particular as a delimitation to a process gas flow that is at least temporarily supplied to the process chamber through one or more gas inlets during the manufacturing process. An at least partial sweep of the reference plane can mean touching in the sense of at least one partial gas stream which is directed obliquely at the reference plane. In the context of the present application, however, the term partial sweeping also includes (partial) gas flows parallel to the reference plane with a small spacing of e.g. B. includes a few millimeters to this.

Die Gasverteileinheit ist vorzugsweise so ausgebildet, dass sie im Betrieb Gas auf die Mehrzahl von Gasauslässen verteilt. Die Gasverteileinheit kann von einer Gaszufuhrvorrichtung mit Gas gespeist werden, das z. B. aus einem Gasvorrat gefördert wird. Hierzu steht die Gasverteileinheit vorzugsweise u. a. über die Gaszufuhrleitung mit der Gaszufuhrvorrichtung bzw. dem Gasvorrat gasleitend in Verbindung, so dass das Gas der Gasverteileinheit im Betrieb über die Gaszufuhrleitung zugeführt wird. Ein Ende des Endabschnitts der Gaszufuhrleitung kann an die Gasverteileinheit anschlie-ßen, wenn diese in der Betriebsposition ist. Mit anderen Worten kann der Endabschnitt an einer Schnittstelle der Gaszufuhrleitung mit der Gasverteileinheit enden.The gas distribution unit is preferably designed such that it distributes gas to the plurality of gas outlets during operation. The gas distribution unit can be supplied with gas by a gas supply device which, for. B. is promoted from a gas supply. For this purpose, the gas distribution unit is preferably u. a. Gas-conducting connection via the gas supply line to the gas supply device or the gas supply, so that the gas is supplied to the gas distribution unit during operation via the gas supply line. One end of the end section of the gas supply line can connect to the gas distribution unit when it is in the operating position. In other words, the end section can end at an interface of the gas supply line with the gas distribution unit.

Der Begriff „zwischen zumindest zwei der Energiestrahl-Umlenkeinheiten angeordnet“ meint, dass der Endabschnitt der Gaszufuhrleitung vollständig innerhalb eines minimal umgebenden Rechtecks bzw. Quaders als Rahmen („bounding box“) angeordnet ist, der die zumindest zwei Energiestrahl-Umlenkeinheiten einschließt.The term “arranged between at least two of the energy beam deflection units” means that the end section of the gas supply line is arranged completely within a minimally surrounding rectangle or cuboid as a frame (“bounding box”), which encloses the at least two energy beam deflection units.

Vorzugsweise sind die Gasauslässe zumindest in der Betriebsposition der Gasverteileinheit von der Referenzebene beabstandet in der Prozesskammer vorgesehen. Dies schließt zwar ein unmittelbares Angrenzen der Gasauslässe an die Referenzebene in eine Richtung senkrecht zur Referenzebene nicht aus, meint jedoch, dass ein signifikanter (Flächen-)Anteil der Gasauslässe von der Referenzebene beabstandet ist, also nicht in der Referenzebene selbst liegt. Beispielsweise können die Öffnungsflächen der Gasauslässe die Referenzebene schneiden.The gas outlets are preferably provided in the process chamber at a distance from the reference plane, at least in the operating position of the gas distribution unit. Although this does not preclude the gas outlets from directly adjoining the reference plane in a direction perpendicular to the reference plane, it does mean that a significant (area) proportion of the gas outlets is spaced from the reference plane, i.e. it is not in the reference plane itself. For example, the opening areas of the gas outlets can intersect the reference plane.

Damit ist eine Beströmungsvorrichtung bereitgestellt, die dazu ausgebildet ist, einen Reinhaltungsgasstrom in der Prozesskammer zu erzeugen, der die Oberflächen der Energiestrahl-Auslassbereiche beispielsweise auch dann vor Verunreinigungen schützen kann, wenn ein Prozessgasstrom nicht aktiv ist. Der Reinhaltungsgasstrom verläuft dabei nach seinem Austritt aus der Gasverteileinheit ungeführt, d.h. er verläuft nicht in einem Kanal oder einer sonstigen baulichen Einrichtung, sondern wird durch die Gasverteileinheit (z.B. durch einen Auslass der Gasverteileinheit) derart geformt, dass die Strömung zumindest über eine Strecke, die einer Abmessung des bzw. Energiestrahl-Auslassbereich(e) entspricht, den Mindestanforderungen an eine Geschwindigkeit und/oder einen Druck und/oder eine Homogenität und/oder Abmessungen (d.h. der Ausbreitung), etc. entspricht. Dies hat beispielsweise den Vorteil, dass die Energiestrahl-Auslassbereiche nicht durch ein Gasführungselement verdeckt werden, das einen zum Baufeld hin einfallenden Energiestrahl blockieren könnte.This provides a flow device that is designed to generate a clean gas flow in the process chamber, which can also protect the surfaces of the energy beam outlet areas from contamination, for example, when a process gas flow is not active. After leaving the gas distribution unit, the clean gas flow runs unguided, i.e. it does not run in a channel or other structural device, but is shaped by the gas distribution unit (for example through an outlet of the gas distribution unit) in such a way that the flow at least over a distance which corresponds to a dimension of the or energy beam outlet region (s), meets the minimum requirements for speed and / or pressure and / or homogeneity and / or dimensions (ie the spread), etc. This has the advantage, for example, that the energy beam outlet areas are not covered by a gas guiding element that could block an energy beam that strikes the construction site.

Die Gasverteileinheit wird durch eine Gaszufuhrleitung mit Gas gespeist, deren Endabschnitt zwischen zumindest zwei der Energiestrahl-Umlenkeinheiten angeordnet ist. The gas distribution unit is supplied with gas through a gas supply line, the end section of which is arranged between at least two of the energy beam deflection units.

Damit ist es beispielsweise möglich, einen oberhalb der Prozesskammerdecke vorgesehenen Raum der additiven Herstellvorrichtung für die Gaszuführung zu nutzen. Dies kann gegenüber einer seitlichen Gaszufuhr beispielsweise den Vorteil haben, dass die additive Herstellvorrichtung kompakter, d. h. platzsparender, gebaut sein kann, insbesondere wenn eine Beströmung mehrerer Energiestrahl-Auslassbereiche erwünscht ist. Ferner kann durch das Bereitstellen einer zentralen Gaszufuhr zwischen den Energiestrahl-Umlenkeinheiten bzw. zwischen den Energiestrahl-Auslassbereichen konstruktiv einfach eine möglichst gleichmäßige Beströmung der Mehrzahl von Energiestrahl-Auslassbereichen erzielt werden, insbesondere im Vergleich zu einer seitlichen Beströmung der Energiestrahl-Auslassbereiche, d. h. von einer Seite der Prozesskammerwandung ausgehend.This makes it possible, for example, to use a space of the additive manufacturing device provided above the process chamber ceiling for the gas supply. Compared to a lateral gas supply, this can have the advantage, for example, that the additive manufacturing device is more compact, i. H. space-saving, can be built, especially when flow through several energy beam outlet areas is desired. Furthermore, by providing a central gas supply between the energy beam deflection units or between the energy beam outlet regions, flow of the plurality of energy beam outlet regions that is as uniform as possible can be achieved in a structurally simple manner, in particular in comparison to a lateral flow of the energy beam outlet regions, i. H. starting from one side of the process chamber wall.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Beströmungsvorrichtung für eine Mehrzahl von Energiestrahl-Auslassbereichen in einer additiven Herstellvorrichtung zum additiven Herstellen eines dreidimensionalen Objekts durch schichtweises Aufbringen und selektives Verfestigen eines Aufbaumaterials durch Bestrahlen mittels einer Energiestrahlung, wobei die Beströmungsvorrichtung eine Prozesskammer mit einer Deckenwandung umfasst, wobei die Energiestrahl-Auslassbereiche in der Deckenwandung der Prozesskammer in einer Referenzebene angeordnet sind. Weiter umfasst die Beströmungsvorrichtung zumindest eine Gasverteileinheit und eine Mehrzahl von Gasauslässen zum Auslassen eines Gases in die Prozesskammer, wobei die Gasauslässe zumindest teilweise durch die Gasverteileinheit gebildet sind, wobei die Gasverteileinheit zumindest in einer Betriebsposition an der Deckenwandung und innerhalb der Prozesskammer aus der Deckenwandung bzw. der Referenzebene hervortritt, sodass sie in die Prozesskammer hinein ragt. Die Gasauslässe sind zumindest in der Betriebsposition der Gasverteileinheit in einem oberen Höhenbereich der Prozesskammer vorgesehen und so in die Prozesskammer hinein gerichtet, dass im Betrieb Gas die Referenzebene zumindest teilweise überstreicht. Die Deckenwandung der Prozesskammer umfasst weiter eine Anzahl von Deckengasauslässen zum Zuführen des Gases zu der Gasverteileinheit, wobei der Deckengasauslass bzw. die Deckengasauslässe in einer Untersicht, d. h. vom Inneren der Prozesskammer bzw. vom Baufeld aus, auf die Deckenwandung zwischen zumindest zwei der Energiestrahl-Auslassbereiche angeordnet ist bzw. sind. Vorzugsweise umfasst die Beströmungsvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt weiter eine Gaszufuhrleitung, wobei die Gaszufuhrleitung einen in zumindest einen der Deckengasauslässe mündenden Endabschnitt umfasst.A further aspect of the present invention relates to a flow device for a plurality of energy beam outlet areas in an additive manufacturing device for additively producing a three-dimensional object by layer-wise application and selective solidification of a building material by irradiation by means of energy radiation, the flow device comprising a process chamber with a ceiling wall, wherein the energy beam outlet areas are arranged in the top wall of the process chamber in a reference plane. The flow device further comprises at least one Gas distribution unit and a plurality of gas outlets for discharging a gas into the process chamber, the gas outlets being at least partially formed by the gas distribution unit, the gas distribution unit emerging from the ceiling wall or the reference plane at least in an operating position on the ceiling wall and within the process chamber, so that it protrudes into the process chamber. The gas outlets are provided at least in the operating position of the gas distribution unit in an upper height region of the process chamber and are directed into the process chamber in such a way that gas at least partially sweeps over the reference plane during operation. The top wall of the process chamber further comprises a number of top gas outlets for supplying the gas to the gas distribution unit, the top gas outlet or the top gas outlets in a bottom view, ie from the inside of the process chamber or from the construction field, of the top wall between at least two of the energy beam outlet areas is or are arranged. Preferably, the flow device according to the second aspect further comprises a gas supply line, the gas supply line comprising an end section opening into at least one of the ceiling gas outlets.

Unter der Untersicht auf die Deckenwandung wird eine Orthogonalprojektion mit horizontaler Projektionsebene, d. h. parallel zum Baufeld, verstanden.Under the bottom view of the ceiling wall, an orthogonal projection with a horizontal projection plane, i. H. parallel to the construction site, understood.

Der Begriff „Deckengasauslass“ meint eine Durchführung durch die Prozesskammerdecke, die eine gasleitende Verbindung von einer Gaszufuhrvorrichtung zu der Gasverteileinheit durch die Prozesskammerdecke hindurch erlaubt. Ein Deckengasauslass kann beispielsweise eine Öffnung in der Prozesskammerdecke sein und/oder eine oben beschriebene Gaszufuhrleitung, insbesondere ein Endabschnitt der Gaszufuhrleitung.The term “ceiling gas outlet” means a passage through the process chamber ceiling, which allows a gas-conducting connection from a gas supply device to the gas distribution unit through the process chamber ceiling. A ceiling gas outlet can be, for example, an opening in the process chamber ceiling and / or a gas supply line described above, in particular an end section of the gas supply line.

Dabei weist der Öffnungsquerschnitt des Deckengasauslasses bzw. der Deckengasauslässe bevorzugt eine maximale Erstreckung, beispielsweise einen Durchmesser oder eine längste Diagonale, von höchstens 5 cm, weiter bevorzugt von höchstens 3 cm, noch weiter bevorzugt von höchstens 1 cm auf, besonders bevorzugt von höchstens 5 mm auf.The opening cross section of the ceiling gas outlet or the ceiling gas outlets preferably has a maximum extension, for example a diameter or a longest diagonal, of at most 5 cm, more preferably of at most 3 cm, even more preferably of at most 1 cm, particularly preferably of at most 5 mm on.

Der Begriff „zwischen zumindest zwei der Energiestrahl-Auslassbereiche angeordnet“ meint, dass der Deckengasauslass bzw. die Deckengasauslässe vollständig innerhalb eines minimal umgebenden Rechtecks als Rahmen („bounding box“) angeordnet ist bzw. sind, der die zumindest zwei Energiestrahl-Auslassbereiche einschließt.The term “arranged between at least two of the energy beam outlet areas” means that the ceiling gas outlet or the ceiling gas outlets is or are completely arranged within a minimally surrounding rectangle as a frame (“bounding box”), which encloses the at least two energy beam outlet areas.

Mit einer derartigen zentralen Anordnung des zumindest einen Deckengasauslasses ist es beispielsweise möglich, analog zu der Anordnung des Endabschnitts der Gaszuleitung der Beströmungsvorrichtung gemäß des ersten Aspekts der Erfindung, eine platzsparende Gaszuführung bereitzustellen und/oder eine gleichmäßige Beströmung der Energiestrahl-Auslassbereiche zu bewirken.With such a central arrangement of the at least one ceiling gas outlet, it is possible, for example, analogously to the arrangement of the end section of the gas feed line of the flow device according to the first aspect of the invention, to provide a space-saving gas supply and / or to effect a uniform flow of the energy jet outlet areas.

Die folgenden bevorzugten Ausführungsformen beziehen sich sowohl auf die oben beschriebene Beströmungsvorrichtung der ersten als auch der zweiten Ausführungsform.The following preferred embodiments relate to both the above-described flow device of the first and the second embodiment.

Vorzugsweise erstreckt sich der Endabschnitt der Gaszufuhrleitung im Wesentlichen senkrecht zur Referenzebene, d. h. vorzugsweise verläuft eine Haupterstreckungsrichtung, insbesondere eine Längsrichtung, des Endabschnitts der Gaszufuhrleitung im Wesentlichen senkrecht zur Referenzebene. Besonders bevorzugt ist die Erstreckungsrichtung des Endabschnitts gerade. Der Begriff „im Wesentlichen“ drückt aus, dass Abweichungen von der Senkrechten von kleiner als 20°, vorzugsweise kleiner 10° mitumfasst sind. Das Ende des Endabschnitts kann dabei einen Deckengasauslass umfassen. Dies kann beispielsweise einerseits zu baulichen Vorteilen, d. h. einem geringeren Platzbedarf der Gaszuleitung führen, andererseits auch die Strömungseigenschaften der im Betrieb durch die Gasverteileinheit in die Prozesskammer einströmenden Teilgasströme verbessern, da der vertikale Endabschnitt eine Strecke darstellt, in der mit wachsender Länge eine Homogenität der Gasströmung steigt. Besonders vorteilhaft ist dabei ein Endabschnitt, dessen Länge (d. h. Erstreckung senkrecht zur Referenzebene) ein Mehrfaches seiner Breite (maximale Abmessung parallel zur Referenzebene) ist und/oder dessen Querschnittsfläche parallel zur Referenzebene über die Länge des Endabschnitts im Wesentlichen konstant ist. Beispielsweise kann seine Länge ein Zehnfaches, Zwanzigfaches oder Dreißigfaches seiner Breite betragen.Preferably, the end portion of the gas supply line extends substantially perpendicular to the reference plane, i. H. a main direction of extension, in particular a longitudinal direction, of the end section of the gas supply line preferably extends essentially perpendicular to the reference plane. The direction of extension of the end section is particularly preferably straight. The term “essentially” means that deviations from the vertical of less than 20 °, preferably less than 10 °, are also included. The end of the end section can include a ceiling gas outlet. On the one hand, this can have structural advantages, for example. H. lead to a smaller space requirement of the gas supply line, on the other hand also improve the flow properties of the partial gas flows flowing into the process chamber through the gas distribution unit, since the vertical end section represents a distance in which the homogeneity of the gas flow increases with increasing length. Particularly advantageous is an end section whose length (i.e. extension perpendicular to the reference plane) is a multiple of its width (maximum dimension parallel to the reference plane) and / or whose cross-sectional area parallel to the reference plane is essentially constant over the length of the end section. For example, its length can be ten times, twenty times or thirty times its width.

Vorzugsweise ist bei der Beströmungsvorrichtung eine erste Anzahl der Gasauslässe an einer ersten Seite der Gasverteileinheit vorgesehen und eine zweite Anzahl der Gasauslässe an einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite der Gasverteileinheit vorgesehen. Dies ermöglicht beispielsweise ein gleichzeitiges Überströmen von zwei an voneinander abgewandten und einander entgegen gesetzten Seiten der Gasverteileinheit vorgesehenen Energiestrahl-Auslassbereichen.In the flow device, a first number of gas outlets is preferably provided on a first side of the gas distribution unit and a second number of gas outlets is provided on a second side of the gas distribution unit opposite the first side. This enables, for example, a simultaneous overflow of two energy beam outlet regions provided on mutually opposite and opposite sides of the gas distribution unit.

Vorzugsweise ist in der Betriebsposition der Gasverteileinheit in einer Untersicht auf die Deckenwandung der Prozesskammer jedem Energiestrahl-Auslassbereich genau ein Gasauslass zugewandt und weiter bevorzugt ist eine maximale Erstreckung des Gasauslasses größer oder gleich einer maximalen Erstreckung des jeweiligen Energiestrahl-Auslassbereichs, dem der Gasauslass zugewandt ist. Alternativ ist vorzugsweise in einer Untersicht auf die Deckenwandung jedem Energiestrahl-Auslassbereich eine Mehrzahl von Gasauslässen zugewandt, wobei weiter bevorzugt eine maximale Erstreckung eines Bereichs der Gasverteileinheit, der ein minimal umgebendes Rechteck ist, in dem die dem jeweiligen Energiestrahl-Auslassbereich zugewandten Gasauslässe vollständig angeordnet sind (auch als „bounding box“ bezeichnet), größer oder gleich einer maximalen Erstreckung des jeweiligen Energiestrahl-Auslassbereichs ist, dem die jeweiligen Gasauslässe zugewandt sind.Preferably, in the operating position of the gas distribution unit, in a bottom view of the top wall of the process chamber, exactly one gas outlet faces each energy jet outlet area, and furthermore a maximum extension of the gas outlet is greater than or equal to a maximum extension of the respective one Energy beam outlet area to which the gas outlet faces. Alternatively, in a bottom view of the ceiling wall, a plurality of gas outlets are preferably facing a plurality of gas outlets, further preferably a maximum extension of an area of the gas distribution unit that is a minimally surrounding rectangle in which the gas outlets facing the respective energy outlets are completely arranged (also referred to as a “bounding box”), is greater than or equal to a maximum extent of the respective energy beam outlet area to which the respective gas outlets are facing.

Dabei bezieht sich der Begriff „maximale Erstreckung des Gasauslasses bzw. des Bereichs“ auf die Öffnung des Gasauslasses bzw. der Gasauslässe. Dies kann eine Längsseite einer rechteckigen Gasauslassöffnung bzw. des rechteckigen Bereichs sein. Eine maximale Erstreckung des Energiestrahl-Auslassbereichs kann z. B. ein Durchmesser oder eine längste Diagonale des Energiestrahl-Auslassbereichs sein. Damit kann beispielsweise eine Breite des in die Prozesskammer tretenden Teilgasstroms erzielt werden, die für eine zuverlässige und/oder vollständige Überströmung bzw. Beströmung des jeweiligen Energiestrahl-Auslassbereichs sorgt.The term “maximum extension of the gas outlet or area” refers to the opening of the gas outlet or gas outlets. This can be a long side of a rectangular gas outlet opening or the rectangular area. A maximum extension of the energy beam outlet area can e.g. B. be a diameter or a longest diagonal of the energy beam outlet region. In this way, for example, a width of the partial gas flow entering the process chamber can be achieved, which ensures reliable and / or complete overflow or flow through the respective energy beam outlet area.

Vorzugsweise erfüllt die Beströmungsvorrichtung mindestens ein, bevorzugt mindestens zwei, der folgenden Kriterien:

- die Öffnungsquerschnitte der Gasauslässe weisen einen gleichen Flächeninhalt auf und/oder
- die Gasauslässe weisen eine gleiche geometrische Form auf und/oder
- die Gasauslässe weisen eine gleiche geringste Distanz zu ihnen jeweils zugeordneten Energiestrahl-Auslassbereichen auf und/oder
- die aus den Gasauslässen im Betrieb austretenden Teilgasströme weisen eine gleiche mittlere Geschwindigkeit auf und/oder
- die aus den Gasauslässen im Betrieb austretenden Teilgasströme weisen einen im Wesentlichen gleichen Volumenstrom und/oder Massenstrom auf und/oder
- eine mittlere Geschwindigkeit der im Betrieb aus den Gasauslässen austretenden Teilgasströme beträgt mindestens 1 m/s, bevorzugt mindestens 3 m/s, besonders bevorzugt mindestens 5 m/s und/oder
- zumindest ein Gasauslass, vorzugsweise alle Gasauslässe, weist/weisen einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf, wobei eine Längsseite, vorzugsweise die Längsseiten, der Gasauslässe in der Betriebsposition der Gasverteileinheit im Wesentlichen parallel zur Referenzebene angeordnet ist/sind.

The flow device preferably fulfills at least one, preferably at least two, of the following criteria:

- The opening cross sections of the gas outlets have the same area and / or
- The gas outlets have the same geometric shape and / or
- The gas outlets are at the same minimum distance from the energy beam outlet areas assigned to them and / or
- The partial gas flows emerging from the gas outlets during operation have the same average speed and / or
- The partial gas flows emerging from the gas outlets during operation have an essentially identical volume flow and / or mass flow and / or
- An average velocity of the partial gas flows emerging from the gas outlets during operation is at least 1 m / s, preferably at least 3 m / s, particularly preferably at least 5 m / s and / or
- At least one gas outlet, preferably all gas outlets, has an essentially rectangular cross section, with one long side, preferably the long sides, of the gas outlets being / are arranged essentially parallel to the reference plane in the operating position of the gas distribution unit.

Die Begriffe „im Wesentlichen“ bedeuten hier allgemein, dass Abweichungen des genannten Merkmals mitumfasst sind. Insbesondere sind damit Abweichungen des Volumenstroms und/oder Massenstroms der Teilgasströme von höchstens 20%, vorzugsweise höchstens 10% mitumfasst bzw. Abweichungen von rechten Winkeln und/oder von einer parallelen Richtung von höchstens 20°, vorzugsweise höchstens 10°. Abweichungen von einem rechteckigen Querschnitt können zudem beispielsweise gerundete Ecken und/oder Aussparungen in Seiten des Rechtecks umfassen und/oder eine Neigung und/oder Krümmung einer Seite (in diesem Fall wird eine Tangente gebildet).The terms “essentially” generally mean here that deviations from the mentioned feature are also included. In particular, deviations in the volume flow and / or mass flow of the partial gas flows of at most 20%, preferably at most 10% are included, or deviations from right angles and / or from a parallel direction of at most 20 °, preferably at most 10 °. Deviations from a rectangular cross section can also include, for example, rounded corners and / or recesses in the sides of the rectangle and / or an inclination and / or curvature of one side (in this case a tangent is formed).

Zusammenfassend kann durch die oben genannten Kriterien beispielsweise eine Verbesserung der Verteilung des im Betrieb aus der Gasverteileinheit in die Prozesskammer einströmenden Gases auf die Energiestrahl-Auslassbereiche erzielt werden.In summary, the above-mentioned criteria can be used, for example, to improve the distribution of the gas flowing into the process chamber from the gas distribution unit during operation to the energy beam outlet regions.

Die Gasauslässe der Beströmungsvorrichtung können ausschließlich in der Gasverteileinheit vorgehalten sein. Alternativ können die Gasauslässe in Zusammenwirken der Gasverteileinheit in der Betriebsposition sowie der Deckenwandung der Prozesskammer gebildet sein. Damit sind zwei alternative Ausführungsformen für die Gasauslässe bereitgestellt. Unter ausschließlich in der Gasverteileinheit vorgehaltenen Gasauslässen wird verstanden, dass die Gasauslässe vollständig von einer Wandung der Gasverteileinheit umschlossen sind, d. h. alleine durch die Gasverteileinheit (also nicht in Zusammenwirken mit der Deckenwandung) gebildet sind.The gas outlets of the flow device can only be kept in the gas distribution unit. Alternatively, the gas outlets can be formed in cooperation with the gas distribution unit in the operating position and the top wall of the process chamber. This provides two alternative embodiments for the gas outlets. By gas outlets held exclusively in the gas distribution unit is meant that the gas outlets are completely enclosed by a wall of the gas distribution unit, i. H. are formed solely by the gas distribution unit (i.e. not in cooperation with the ceiling wall).

Vorzugsweise umfasst die Beströmungsvorrichtung genau einen Deckengasauslass an einem Ende des Endabschnitts der Gaszufuhrleitung, wobei in einer Orthogonalprojektion des Deckengasauslasses und einer Gesamtheit der Energiestrahl-Auslassbereiche in eine gleiche Ebene, weiter bevorzugt in eine Ebene im Wesentlichen parallel zum Baufeld, ein Flächenschwerpunkt der Summe der projizierten Flächen der Energiestrahl-Auslassbereiche innerhalb der projizierten Öffnungsfläche des Deckengasauslasses liegt, weiter bevorzugt identisch mit einem Flächenschwerpunkt der projizierten Öffnungsfläche des Deckengasauslasses ist. Damit ist der Deckengasauslass zentral zwischen den Energiestrahl-Auslassbereichen vorgesehen, was beispielsweise wiederum eine gleichmäßige Überströmung der Energiestrahl-Auslassbereiche mit dem im Betrieb aus der Gasverteileinheit austretenden Gas bewirken kann.Preferably, the flow device comprises exactly one ceiling gas outlet at one end of the end section of the gas supply line, wherein in an orthogonal projection of the ceiling gas outlet and an entirety of the energy beam outlet areas in a same plane, more preferably in a plane essentially parallel to the construction field, a center of area of the sum of the projected Areas of the energy beam outlet areas lies within the projected opening area of the ceiling gas outlet, more preferably is identical to a center of area of the projected opening area of the ceiling gas outlet. The ceiling gas outlet is thus provided centrally between the energy jet outlet regions, which in turn can, for example, in turn cause the gas exiting the gas distribution unit to flow evenly over the energy jet outlet regions.

Vorzugsweise umfasst die Gasverteileinheit zumindest einen Gaseinlass zum Einlassen des Gases in die Gasverteileinheit. Dieser kann beispielsweise eine Öffnung in der Gasverteileinheit und/oder eine Gasleitung, vorzugsweise in Verlängerung des Endabschnitts der Gaszufuhrleitung, umfassen und ist vorzugsweise in der Betriebsposition der Gasverteileinheit an einer der Deckenwandung bzw. der Gaszufuhrleitung bzw. dem Deckengasauslass zugewandten Seite der Gasverteileinheit vorgesehen. Weiter bevorzugt ist der zumindest eine Gaseinlass der Gasverteileinheit in der Betriebsposition der Gasverteileinheit an das Ende des Endabschnitts der Gaszufuhrleitung bzw. den Deckengasauslass gasleitend angeschlossen. Damit kann beispielsweise eine Gaszufuhr zu der Gasverteileinheit ermöglicht werden. The gas distribution unit preferably comprises at least one gas inlet for admitting the gas into the gas distribution unit. This can comprise, for example, an opening in the gas distribution unit and / or a gas line, preferably in the extension of the end section of the gas supply line, and is preferably provided in the operating position of the gas distribution unit on a side of the gas distribution unit facing the ceiling wall or the gas supply line or the ceiling gas outlet. The at least one gas inlet of the gas distribution unit is further preferably connected in a gas-conducting manner to the end of the end section of the gas supply line or the ceiling gas outlet in the operating position of the gas distribution unit. A gas supply to the gas distribution unit can thus be made possible, for example.

Die gaseinleitende Funktion der Gaseinlässe und die gasausleitende Funktion der Gasauslässe der Gasverteileinheit sind voneinander getrennt, d. h. der bzw. die Gaseinlässe können nicht auch als Gasauslässe dienen und umgekehrt. Für jede Öffnung (Gaseinlass und Gasauslass) der Gasverteileinheit ist somit im Betrieb die Strömungsrichtung des Gases eindeutig definiert: das Gas strömt durch den Gaseinlass bzw. die Gaseinlässe der Gasverteileinheit in die Gasverteileinheit ein und durch die Gasauslässe aus dieser heraus und in die Prozesskammer ein. Die Öffnungsebenen zumindest eines Gaseinlasses, vorzugsweise aller Gaseinlässe, und der Gasauslässe können im Wesentlichen senkrecht zueinander liegen. Bevorzugt ist die Anzahl der Deckengasauslässe bzw. der Endabschnitte der Gaszuleitung(en) der Beströmungsvorrichtung mit der Anzahl der Gaseinlässe der Gasverteileinheit abgestimmt, besonders bevorzugt identisch. Bevorzugt sind der Gaseinlass bzw. die Gaseinlässe und/oder der Deckengasauslass bzw. die Deckengasauslässe bzw. der/die Endabschnitt(e) derart ausgebildet bzw. angeordnet, dass in der Betriebsposition der Gasverteileinheit die Positionen des/der Gaseinlässe und der/die Deckengasauslässe miteinander korrespondieren, sodass sie beispielsweise unmittelbar aneinander anschließen.The gas-introducing function of the gas inlets and the gas-discharging function of the gas outlets of the gas distribution unit are separate from one another, i. H. the gas inlet (s) cannot also serve as gas outlets and vice versa. For each opening (gas inlet and gas outlet) of the gas distribution unit, the flow direction of the gas is clearly defined during operation: the gas flows through the gas inlet or the gas inlets of the gas distribution unit into the gas distribution unit and through the gas outlets out of it and into the process chamber. The opening planes of at least one gas inlet, preferably all gas inlets, and the gas outlets can be essentially perpendicular to one another. The number of ceiling gas outlets or the end sections of the gas supply line (s) of the flow device is preferably matched, particularly preferably identical, to the number of gas inlets of the gas distribution unit. The gas inlet or the gas inlets and / or the ceiling gas outlet or the ceiling gas outlets or the end section (s) are preferably designed or arranged in such a way that in the operating position of the gas distribution unit the positions of the gas inlets and the ceiling gas outlets with one another correspond so that they connect directly to one another, for example.

Weiter bevorzugt ist der zumindest eine Gaseinlass in einem mittleren Abschnitt der Gasverteileinheit angeordnet, dessen Erstreckung in Richtung einer maximalen Erstreckung der Gasverteileinheit höchstens 30%, bevorzugt höchstens 20%, besonders bevorzugt höchstens 10% der maximalen Erstreckung der Gasverteileinheit entspricht. Der mittlere Abschnitt kann beispielsweise exakt das mittlere Drittel, vorzugsweise exakt das mittlere Fünftel, weiter bevorzugt exakt das mittlere Zehntel der maximalen Erstreckung der Gasverteileinheit sein.More preferably, the at least one gas inlet is arranged in a central section of the gas distribution unit, the extent of which in the direction of a maximum extension of the gas distribution unit corresponds to at most 30%, preferably at most 20%, particularly preferably at most 10% of the maximum extension of the gas distribution unit. The middle section can be, for example, exactly the middle third, preferably exactly the middle fifth, further preferably exactly the middle tenth of the maximum extent of the gas distribution unit.

Weiter bevorzugt umfasst die Beströmungsvorrichtung genau einen Gaseinlass und mindestens zwei, bevorzugt mindestens drei, weiter bevorzugt mindestens vier, noch weiter bevorzugt mindestens sechs, noch weiter bevorzugt mindestens acht Gasauslässe. Noch weiter bevorzugt ist ein Verhältnis einer Öffnungsquerschnittsfläche des genau einen Gaseinlasses zu einer Summe der Öffnungsquerschnittsflächen der Gasauslässe in Abhängigkeit einer vorab festgelegten Ausströmgeschwindigkeit, mit der das Gas im Betrieb aus den Gasauslässen austritt, gewählt. Die Ausströmgeschwindigkeit kann beispielsweise eine mittlere und/oder minimale und/oder maximale Ausströmgeschwindigkeit sein. Alternativ oder zusätzlich umfasst die Beströmungsvorrichtung genau einen Deckengasauslass an einem Ende des Endabschnitts der Gaszufuhrleitung und in einer Orthogonalprojektion des Gaseinlasses und des Deckengasauslasses in eine gleiche Ebene, vorzugsweise in eine Ebene im Wesentlichen parallel zum Baufeld, liegt der Flächenschwerpunkt des Gaseinlasses der Gasverteileinheit innerhalb der projizierten Öffnungsfläche des Deckengasauslasses, vorzugsweise sind die Flächenschwerpunkte des Gaseinlasses der Gasverteileinheit und des Deckengasauslasses identisch.More preferably, the flow device comprises exactly one gas inlet and at least two, preferably at least three, more preferably at least four, even more preferably at least six, even more preferably at least eight gas outlets. A ratio of an opening cross-sectional area of the precisely one gas inlet to a sum of the opening cross-sectional areas of the gas outlets is selected as a function of a predefined outflow speed at which the gas exits the gas outlets during operation. The outflow rate can be, for example, an average and / or minimum and / or maximum outflow rate. Alternatively or additionally, the flow device comprises exactly one ceiling gas outlet at one end of the end section of the gas supply line and in an orthogonal projection of the gas inlet and the ceiling gas outlet in a same plane, preferably in a plane substantially parallel to the construction field, the center of gravity of the gas inlet of the gas distribution unit lies within the projected area Opening area of the ceiling gas outlet, preferably the centroids of the gas inlet of the gas distribution unit and the ceiling gas outlet are identical.

Damit kann beispielsweise eine ausreichende Überströmung bzw. Beströmung der Energiestrahl-Auslassbereiche zum Abschirmen derselben oder Entfernen von Verunreinigungen sichergestellt werden.This can ensure, for example, sufficient overflow or flow through the energy beam outlet regions to shield them or remove impurities.

Weiter bevorzugt umfasst die Gasverteileinheit eine Anzahl von Hohlräumen und der Endabschnitt der Gaszufuhrleitung bzw. der Deckengasauslass ist in der Betriebsposition der Gasverteileinheit in einer bestimmungsgemäßen Richtung der Gasströmung innerhalb der Beströmungsvorrichtung ausschließlich über zumindest einen der Anzahl von Hohlräumen mit den Gasauslässen und/oder mit der Prozesskammer gasleitend verbunden. Der zumindest eine Hohlraum kann gegliedert sein, ist aber vorzugsweise nicht durchgehend separiert von einem weiteren Hohlraum, der ebenfalls mit dem Gaseinlass und/oder den Gasauslässen gasleitend verbunden ist. Dadurch kann beispielsweise ein einfacher und/oder kostengünstiger Aufbau der Gasverteileinheit bereitgestellt sein.The gas distribution unit further preferably comprises a number of cavities and the end section of the gas supply line or the ceiling gas outlet is in the operating position of the gas distribution unit in a direction of the gas flow within the flow device, exclusively via at least one of the number of cavities with the gas outlets and / or with the process chamber connected gas-conducting. The at least one cavity can be structured, but is preferably not continuously separated from another cavity which is also connected in a gas-conducting manner to the gas inlet and / or the gas outlets. In this way, for example, a simple and / or inexpensive construction of the gas distribution unit can be provided.

Noch weiter bevorzugt umfasst zumindest einer der Anzahl von Hohlräumen zumindest einen Abschnitt, in dem sich ein Querschnitt des Hohlraums in einer Erstreckungsrichtung des Hohlraums vom Endabschnitt der Gaszufuhrleitung zu einem Gasauslass der Gasverteileinheit, vorzugsweise zu allen Gasauslässen, verjüngt, wobei bevorzugt die Verjüngung in zumindest zwei, weiter bevorzugt zumindest drei, noch weiter bevorzugt zumindest vier Stufen ausgeführt ist. Alternativ kann die Verjüngung stufenlos, d. h. kontinuierlich bzw. im mathematischen Sinne einer glatten Funktion folgend, ausgebildet sein. Die Verjüngung kann dabei lediglich in einem Teilbereich des Hohlraums, d. h. zweidimensional ausgebildet sein, insbesondere an einem Boden des Hohlraums, d. h. der von der Referenzebene am weitesten beabstandeten Fläche des Hohlraums. Alternativ kann die Verjüngung über die gesamte Querschnittsfläche des Hohlraums, d. h. dreidimensional ausgebildet sein. Durch die Verjüngung kann beispielsweise eine möglichst gleichmäßige Verteilung des Gases auf die Gasauslässe der Gasverteileinheit erzielt werden.Even more preferably, at least one of the number of cavities comprises at least one section in which a cross section of the cavity tapers in an extension direction of the cavity from the end section of the gas supply line to a gas outlet of the gas distribution unit, preferably to all gas outlets, preferably the tapering in at least two , more preferably at least three, even more preferably at least four stages. Alternatively, the tapering can be made continuously, that is to say continuously or following a smooth function in the mathematical sense. The taper can only be formed in a partial area of the cavity, ie two-dimensionally, in particular on a bottom of the cavity, ie the surface of the cavity that is most distant from the reference plane. Alternatively, the taper can be designed over the entire cross-sectional area of the cavity, ie three-dimensionally. The tapering can, for example, achieve the most uniform possible distribution of the gas to the gas outlets of the gas distribution unit.

Alternativ oder zusätzlich zu der sich verjüngenden Ausbildung des zumindest einen Hohlraums der Hohlraum in der Betriebsposition der Gasverteileinheit zumindest in einer Schnittebene parallel zur Referenzebene im Wesentlichen achsensymmetrisch und/oder drehsymmetrisch ausgebildet. Auch ein Körper der Gasverteileinheit kann auch als Ganzes im Wesentlichen achsensymmetrisch und/oder drehsymmetrisch ausgebildet sein, insbesondere die Innengeometrie des Hohlraums der Gasverteileinheit. Dies kann beispielsweise eine dreizählige oder vierzählige, allgemein eine n-zählige Drehsymmetrie sein bzw. eine zweifache Achsensymmetrie. Die Achsensymmetrie und/oder Drehsymmetrie des Hohlraums bzw. des Körpers der Gasverteileinheit sind vorzugsweise in einer Draufsicht von unten und/oder oben und/oder in einer Schnittansicht der Gasverteileinheit ausgebildet, wobei die Schnittansicht in der Betriebsposition in einer horizontalen Ebene und/oder in einer Ebene parallel zum Baufeld gebildet ist. Bei einer drehsymmetrischen Ausbildung der Gasverteileinheit ist diese besonders bevorzugt derart ausgeführt, dass die (virtuelle) Drehachse durch den Flächenschwerpunkt der Öffnungsfläche des Gaseinlasses der Gasverteileinheit verläuft. Insbesondere kann die Gasverteileinheit eine Mehrzahl von Abschnitten, insbesondere länglich ausgebildete Abschnitte, d. h. Arme, umfassen, die identisch und/oder achsensymmetrisch ausgebildet sind und/oder drehsymmetrisch relativ zum Gaseinlass der Gasverteileinheit angeordnet sind.Alternatively or in addition to the tapering formation of the at least one cavity, the cavity in the operating position of the gas distribution unit is formed at least in a sectional plane parallel to the reference plane and is essentially axisymmetric and / or rotationally symmetrical. A body of the gas distribution unit as a whole can also be essentially axially symmetrical and / or rotationally symmetrical, in particular the internal geometry of the cavity of the gas distribution unit. This can be, for example, a three-fold or four-fold, generally an n-fold rotational symmetry or a double axis symmetry. The axis symmetry and / or rotational symmetry of the cavity or the body of the gas distribution unit are preferably formed in a top view from below and / or above and / or in a sectional view of the gas distribution unit, the sectional view in the operating position in a horizontal plane and / or in a Level is formed parallel to the construction site. In the case of a rotationally symmetrical design of the gas distribution unit, it is particularly preferably designed such that the (virtual) axis of rotation runs through the center of gravity of the opening area of the gas inlet of the gas distribution unit. In particular, the gas distribution unit can have a plurality of sections, in particular elongated sections, i. H. Arms, which are identical and / or axially symmetrical and / or rotationally symmetrical relative to the gas inlet of the gas distribution unit.

Durch die Symmetrie der Gasverteileinheit kann beispielsweise eine symmetrische und somit insbesondere gleichmäßige Überströmung der Energiestrahl-Auslassbereiche erzielt werden.Due to the symmetry of the gas distribution unit, for example, a symmetrical and thus in particular uniform overflow of the energy beam outlet areas can be achieved.

Vorzugsweise umfasst die Gasverteileinheit eine Prallplatte und eine Anzahl von Fü-ßen bzw. Befestigungselementen, die weiter bevorzugt der Anzahl der Energiestrahl-Auslassbereiche entspricht, wobei die Prallplatte mittels der Füße an der Deckenwandung oder an dem Endabschnitt der Gaszufuhrleitung bzw. dem Deckengasauslass befestigbar ist. In der Betriebsposition der Gasverteileinheit ist die Prallplatte weiter bevorzugt von der Deckenwandung beabstandet und einem Deckengasauslass bzw. dem Endabschnitt der Gaszufuhrleitung derart gegenüberliegend angeordnet, dass die Prallplatte den Deckengasauslass bzw. den Endabschnitt in einer Untersicht auf die Prozesskammerwandung vollständig verdeckt. In einer Untersicht bedeutet dabei vom Baufeld der Prozesskammer aus gesehen. Weiter bevorzugt weicht eine Orientierung einer Prallfläche der Prallplatte von einer Orientierung der Referenzebene um höchstens 20°, um höchstens 10°, weiter bevorzugt um höchstens 5° ab, besonders bevorzugt ist die Prallfläche im Wesentlichen parallel zur Referenzebene. Alternativ oder zusätzlich weicht eine Orientierung einer Leitfläche der Füße von einer Senkrechten zu der Referenzebene vorzugsweise um höchstens 40°, vorzugsweise um höchstens 30°, weiter bevorzugt um höchstens 20° ab, besonders bevorzugt ist die Leitfläche im Wesentlichen senkrecht zur Referenzebene.The gas distribution unit preferably comprises a baffle plate and a number of feet or fastening elements, which more preferably corresponds to the number of energy beam outlet areas, the baffle plate being attachable by means of the feet to the ceiling wall or to the end section of the gas supply line or the ceiling gas outlet. In the operating position of the gas distribution unit, the baffle plate is further preferably spaced from the ceiling wall and arranged opposite a ceiling gas outlet or the end section of the gas supply line in such a way that the baffle plate completely covers the ceiling gas outlet or the end section in a bottom view of the process chamber wall. In a bottom view means from the construction site of the process chamber. More preferably, an orientation of an impact surface of the impact plate deviates from an orientation of the reference plane by at most 20 °, by at most 10 °, more preferably by at most 5 °, particularly preferably the impact surface is essentially parallel to the reference plane. Alternatively or additionally, an orientation of a guide surface of the feet deviates from a perpendicular to the reference plane, preferably by at most 40 °, preferably by at most 30 °, more preferably by at most 20 °, particularly preferably the guide surface is essentially perpendicular to the reference plane.

Die Füße bzw. deren Leitfläche(n) bewirken dabei vorzugsweise eine Aufteilung des einströmenden Gasvolumens in eine Mehrzahl von Gasteilvolumina, welche weiter bevorzugt der Zahl der Energiestrahl-Auslassbereiche entspricht und/oder eine seitliche Begrenzung der in die Prozesskammer austretenden Teilgasströme, um einen Austrittswinkel der Teilgasströme zu begrenzen. Die Prallfläche der Prallplatte bewirkt dabei vorzugsweise eine Umlenkung des in die Gasverteileinheit einströmenden und auf die Prallfläche aufprallenden Gasstroms in eine Richtung parallel zur Referenzebene. Die Gasauslässe der Gasverteileinheit sind dabei vorzugsweise durch die Deckenwandung der Prozesskammer, die Prallplatte und die Füße gebildet. Ein Flächeninhalt der Prallfläche der Prallplatte ist bevorzugt größer oder gleich einer Querschnittsfläche des Deckengasauslasses.The feet or their guide surface (s) preferably result in a division of the inflowing gas volume into a plurality of partial gas volumes, which more preferably corresponds to the number of energy jet outlet areas and / or a lateral limitation of the partial gas flows exiting into the process chamber by an exit angle of Limit partial gas flows. The baffle of the baffle plate preferably causes a deflection of the gas stream flowing into the gas distribution unit and impinging on the baffle in a direction parallel to the reference plane. The gas outlets of the gas distribution unit are preferably formed by the top wall of the process chamber, the baffle plate and the feet. A surface area of the baffle surface of the baffle plate is preferably greater than or equal to a cross-sectional area of the ceiling gas outlet.

Damit ist beispielsweise eine einfache und/oder kostengünstige Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gasverteileinheit bereitgestellt.This provides, for example, a simple and / or inexpensive embodiment of a gas distribution unit according to the invention.

Vorzugsweise umfassen bzw. umfasst die Gasverteileinheit und/oder die Deckenwandung der Prozesskammer und/oder der Endabschnitt der Gaszufuhrleitung bzw. der Deckengasauslass eine Schnittstelle zum lösbaren Befestigen der Gasverteileinheit an der Deckenwandung der Prozesskammer und/oder an dem Endabschnitt der Gaszufuhrleitung. Dies kann beispielsweise als mechanische Verbindung mittels Clipsen, Verrasten, Klemmen, Stecken, Schrauben, Klettverschluss und/oder als chemische Verbindung mittels Kleben und/oder als magnetische Verbindung ausgebildet sein. Damit ist es beispielsweise möglich, die Gasverteileinheit aus der Prozesskammer zu entnehmen wenn sie nicht benötigt ist. Alternativ dazu kann die Gasverteileinheit an der Deckenwandung unlösbar befestigt und/oder integral mit der Deckenwandung ausgebildet sein.The gas distribution unit and / or the ceiling wall of the process chamber and / or the end section of the gas supply line or the ceiling gas outlet preferably comprise or comprise an interface for releasably fastening the gas distribution unit to the ceiling wall of the process chamber and / or at the end section of the gas supply line. This can be designed, for example, as a mechanical connection by means of clips, latching, clamping, plugging, screwing, Velcro fastening and / or as a chemical connection by means of gluing and / or as a magnetic connection. This makes it possible, for example, to remove the gas distribution unit from the process chamber when it is not required. Alternatively, the gas distribution unit can be permanently attached to the ceiling wall and / or can be formed integrally with the ceiling wall.

Vorzugsweise ist die Gasverteileinheit lösbar und/oder schwenkbar und/oder versenkbar an der Deckenwandung der Prozesskammer angeordnet. Dies bedeutet, dass die Gasverteileinheit in eine Betriebsposition und in eine von der Betriebsposition verschiedene, vorzugsweise beabstandete Ruheposition bringbar, z. B. aus der Prozesskammer entnehmbar ist. Die Anordnung der Gasverteileinheit erfolgt bevorzugt derart, dass in der Betriebsposition der Gasverteileinheit der genau eine Deckengasauslass und der genau eine Gaseinlass der Gasverteileinheit einander gegenüber liegen bzw. koaxial zueinander sind bzw. aneinander anschließen. The gas distribution unit is preferably detachably and / or pivotably and / or retractably arranged on the top wall of the process chamber. This means that the gas distribution unit can be brought into an operating position and into a rest position, preferably spaced apart from the operating position, e.g. B. can be removed from the process chamber. The gas distribution unit is preferably arranged in such a way that in the operating position of the gas distribution unit the exactly one ceiling gas outlet and the exactly one gas inlet of the gas distribution unit lie opposite one another or are coaxial with one another or connect to one another.

Vorzugsweise umfasst die Beströmungsvorrichtung weiter zumindest einen Gasvorrat, an den die Gasverteileinheit zumindest in der Betriebsposition angeschlossen ist, wobei der zumindest eine Gasvorrat die Gasverteileinheit im Betrieb mit Inertgas und/oder Luft und/oder einem ionisierten Gas speist. Insbesondere bevorzugt wird bei geschlossener Prozesskammer ein Inertgas verwendet und/oder bei geöffneter Prozesskammer, d. h. in einem Zeitraum, in dem die additive Herstellung des dreidimensionalen Objekts in der additiven Herstellvorrichtung nicht erfolgt, Luft und/oder ein ionisiertes Gas verwendet. Das Inertgas muss nicht zu 100% rein sein, sondern kann übliche Anteile weiterer Gase umfassen, ist also mit anderen Worten typischerweise eine Gasmischung mit hohem Inertgasanteil. Die geschlossene Prozesskammer ist beispielsweise dadurch definiert, dass eine Tür der Prozesskammer geschlossen ist, z. B. zur Vorbereitung und/oder Nachbereitung und/oder Durchführung eines additiven Herstellungsprozesses. Analog ist die geöffnete Prozesskammer beispielsweise dadurch definiert, dass die Tür der Prozesskammer geöffnet ist, z. B. zur Durchführung von Reinigungs- und/oder Wartungsarbeiten. Der Gasvorrat kann dabei ein separat von einem Prozessgasvorrat der additiven Herstellvorrichtung bereitgestellter Gasvorrat sein. Alternativ kann der Gasvorrat, an den die Gasverteileinheit zumindest in der Betriebsposition angeschlossen ist, ein gemeinsamer Prozessgasvorrat der additiven Herstellvorrichtung sein, aus dem während der additiven Herstellung des dreidimensionalen Objekts ein Schutzgasstrom bzw. Prozessgasstrom in der Prozesskammer erzeugt wird. Durch die Verwendung eines Inertgases bei geschlossener Prozesskammer ist es beispielsweise möglich, eine Inertgasatmosphäre in der Prozesskammer aufrechtzuerhalten. Durch die Verwendung von Luft und/oder eines ionisierten Gases bei geöffneter Prozesskammer ist es beispielsweise möglich, ein kostengünstiges Gas für die Beströmung der Energiestrahl-Auslassbereiche bereitzustellen.The flow device preferably further comprises at least one gas supply to which the gas distribution unit is connected at least in the operating position, the at least one gas supply feeding the gas distribution unit with inert gas and / or air and / or an ionized gas during operation. In particular, an inert gas is preferably used when the process chamber is closed and / or when the process chamber is open, i. H. uses air and / or an ionized gas in a period in which the additive manufacturing of the three-dimensional object does not take place in the additive manufacturing device. The inert gas does not have to be 100% pure, but can comprise customary proportions of further gases, in other words is typically a gas mixture with a high proportion of inert gas. The closed process chamber is defined, for example, in that a door of the process chamber is closed, e.g. B. for preparation and / or post-processing and / or implementation of an additive manufacturing process. Analogously, the open process chamber is defined, for example, in that the door of the process chamber is open, e.g. B. to carry out cleaning and / or maintenance work. The gas supply can be a gas supply provided separately from a process gas supply of the additive manufacturing device. Alternatively, the gas supply to which the gas distribution unit is connected at least in the operating position can be a common process gas supply of the additive manufacturing device, from which a protective gas flow or process gas flow is generated in the process chamber during the additive production of the three-dimensional object. By using an inert gas when the process chamber is closed, it is possible, for example, to maintain an inert gas atmosphere in the process chamber. By using air and / or an ionized gas with the process chamber open, it is possible, for example, to provide an inexpensive gas for the flow through the energy beam outlet areas.

Vorzugsweise umfasst die Beströmungsvorrichtung genau eine Gasverteileinheit und/oder die Gasverteileinheit ist einstückig ausgebildet. Damit ist beispielsweise eine einfache Ausführungsform einer Beströmungsvorrichtung bereitgestellt.The flow device preferably comprises exactly one gas distribution unit and / or the gas distribution unit is formed in one piece. This provides, for example, a simple embodiment of a flow device.

Ein erfindungsgemäßes Beströmungsverfahren dient zum Erzeugen eines Gasstroms in einer Prozesskammer einer Herstellvorrichtung zum additiven Herstellen eines dreidimensionalen Objekts durch schichtweises Aufbringen und selektives Verfestigen eines Aufbaumaterials durch Bestrahlen mittels einer Energiestrahlung, wobei in einer Deckenwandung der Prozesskammer der additiven Herstellvorrichtung eine Mehrzahl von Energiestrahl-Auslassbereichen in einer Referenzebene angeordnet sind und wobei oberhalb der Energiestrahl-Auslassbereiche eine Mehrzahl von Energiestrahl-Umlenkeinheiten der additiven Herstellvorrichtung angeordnet ist. Das Beströmungsverfahren umfasst einen Schritt des Auslassens eines Gases durch eine Mehrzahl von Gasauslässen einer Gasverteileinheit in die Prozesskammer, wobei die Gasauslässe zumindest teilweise durch die Gasverteileinheit gebildet sind, und wobei die Gasverteileinheit an der Deckenwandung und innerhalb der Prozesskammer aus der Deckenwandung bzw. der Referenzebene hervortritt, sodass sie in die Prozesskammer hinein ragt, die Gasauslässe der Gasverteileinheit in einem oberen Höhenbereich der Prozesskammer vorgesehen sind und so in die Prozesskammer hinein gerichtet sind, dass das Gas die Referenzebene zumindest teilweise überstreicht, und wobei das Beströmungsverfahren einen Schritt des Zuführens des Gases durch zumindest eine Gaszufuhrleitung, die oberhalb der Deckenwandung angeordnet ist, zu der Gasverteileinheit umfasst, wobei ein Endabschnitt der Gaszufuhrleitung zwischen zumindest zwei der Energiestrahl-Umlenkeinheiten angeordnet ist. Damit ist es beispielsweise möglich, die oben in Bezug auf die Beströmungsvorrichtung beschriebenen Wirkungen auch in einem Beströmungsverfahren zu erzielen.An inventive flow method is used to generate a gas flow in a process chamber of a manufacturing device for additively manufacturing a three-dimensional object by applying layers and selectively solidifying a building material by irradiation by means of energy radiation, with a plurality of energy jet outlet areas in one in a ceiling wall of the process chamber of the additive manufacturing device Reference plane are arranged and a plurality of energy beam deflection units of the additive manufacturing device is arranged above the energy beam outlet regions. The flow method comprises a step of discharging a gas through a plurality of gas outlets of a gas distribution unit into the process chamber, the gas outlets being formed at least in part by the gas distribution unit, and the gas distribution unit emerging from the ceiling wall or within the process chamber from the ceiling wall or the reference plane , so that it protrudes into the process chamber, the gas outlets of the gas distribution unit are provided in an upper height region of the process chamber and are directed into the process chamber in such a way that the gas at least partially sweeps over the reference plane, and the flow-through method comprises a step of supplying the gas comprises at least one gas supply line, which is arranged above the ceiling wall, to the gas distribution unit, an end section of the gas supply line being arranged between at least two of the energy beam deflection units. It is thus possible, for example, to achieve the effects described above in relation to the flow device in a flow process.

Vorzugsweise wird das Gas der Gasverteileinheit bzw. der Prozesskammer in Abhängigkeit eines Betriebszustands der additiven Herstellvorrichtung zugeführt, wenn ein Herstellvorgang des dreidimensionalen Objekts unterbrochen und/oder beendet ist und/oder wenn die Prozesskammer geöffnet ist und/oder wenn ein Baubehälter bzw. Wechselbehälter aus der additiven Herstellvorrichtung entnommen oder in diese eingebracht wird.The gas is preferably supplied to the gas distribution unit or the process chamber depending on an operating state of the additive manufacturing device when a manufacturing process of the three-dimensional object is interrupted and / or ended and / or when the process chamber is open and / or when a construction container or swap body from the additive manufacturing device is removed or introduced into this.

Vorzugsweise ist die Gasverteileinheit so ausgebildet und in der Prozesskammer angeordnet, dass ein durch die Gaszufuhrleitung in die Gasverteileinheit einströmender Gasstrom derart abgelenkt und/oder umgelenkt wird, dass der Gesamtvolumenstrom des einströmenden Gasstroms auf eine Mehrzahl von Gasteilvolumenströmen aufgeteilt wird. Die Gasteilvolumenströme werden weiter bevorzugt durch das aus den verschiedenen Gasauslässen ausströmende Gas erzeugt. Weiter bevorzugt weist zumindest ein erster Gasteilvolumenstrom im Wesentlichen eine vorab festgelegte erste Hauptströmungsrichtung oder eine vorab festgelegte erste Verteilung von Strömungsrichtungen auf und zumindest ein zweiter Gasteilvolumenstrom weist im Wesentlichen eine vorab festgelegte zweite, von der ersten verschiedene zweite Hauptströmungsrichtung oder eine vorab festgelegte, von der ersten Verteilung verschiedene zweite Verteilung von Strömungsrichtungen auft und/oder zumindest einem ersten Energiestrahl-Auslassbereich ist zumindest ein erster Gasteilvolumenstrom zugeordnet und zumindest einem zweiten Energiestrahl-Auslassbereich ist zumindest ein zweiter Gasteilvolumenstrom zugeordnet.The gas distribution unit is preferably designed and arranged in the process chamber in such a way that a gas stream flowing into the gas distribution unit through the gas supply line is deflected and / or deflected such that the total volume flow of the inflowing gas stream is divided into a plurality of gas partial volume flows. The partial gas volume flows are further preferably generated by the gas flowing out of the various gas outlets. More preferred at least one first gas partial volume flow essentially has a predetermined first main flow direction or a predetermined first distribution of flow directions and at least one second gas partial volume flow essentially has a predetermined second different main flow direction or a predetermined different from the first distribution second distribution of flow directions and / or at least one first energy jet outlet area is assigned at least one first gas partial volume flow and at least one second gas jet outlet area is assigned at least one second gas partial volume flow.

Eine erfindungsgemäße additive Herstellvorrichtung dient zum additiven Herstellen eines dreidimensionalen Objekts durch schichtweises Aufbringen und selektives Verfestigen eines Aufbaumaterials durch Bestrahlen mittels einer Energiestrahlung, und umfasst eine Prozesskammer mit einer Deckenwandung, wobei eine Mehrzahl von Energiestrahl-Auslassbereichen in der Deckenwandung in einer Referenzebene angeordnet sind und wobei oberhalb der Energiestrahl-Auslassbereiche eine Mehrzahl von Energiestrahl-Umlenkeinheiten der additiven Herstellvorrichtung angeordnet ist, zumindest eine Gasverteileinheit und eine Mehrzahl von Gasauslässen zum Auslassen eines Gases in die Prozesskammer, wobei die Gasauslässe zumindest teilweise durch die Gasverteileinheit gebildet sind, und wobei die Gasverteileinheit zumindest in einer Betriebsposition an der Deckenwandung und innerhalb der Prozesskammer aus der Deckenwandung bzw. der Referenzebene hervortritt, sodass sie in die Prozesskammer hinein ragt, die Gasauslässe zumindest in der Betriebsposition der Gasverteileinheit in einem oberen Höhenbereich der Prozesskammer vorgesehen sind und so in die Prozesskammer hinein gerichtet sind, dass im Betrieb Gas die Referenzebene zumindest teilweise überstreicht und oberhalb der Deckenwandung zumindest eine Gaszufuhrleitung zum Zuführen des Gases zu der Gasverteileinheit angeordnet ist, wobei ein Endabschnitt der Gaszufuhrleitung zwischen zumindest zwei der Energiestrahl-Umlenkeinheiten angeordnet ist. Damit ist es beispielsweise möglich, die oben in Bezug auf die Beströmungsvorrichtung beschriebenen Wirkungen auch in einer additiven Herstellvorrichtung zu erzielen.An additive manufacturing device according to the invention is used for the additive manufacturing of a three-dimensional object by layer-by-layer application and selective solidification of a building material by irradiation by means of energy radiation, and comprises a process chamber with a ceiling wall, a plurality of energy beam outlet areas being arranged in the ceiling wall in a reference plane, and wherein A plurality of energy beam deflection units of the additive manufacturing device are arranged above the energy beam outlet regions, at least one gas distribution unit and a plurality of gas outlets for discharging a gas into the process chamber, the gas outlets being at least partially formed by the gas distribution unit, and the gas distribution unit at least in an operating position on the ceiling wall and within the process chamber emerges from the ceiling wall or the reference plane, so that it projects into the process chamber, the Ga outlets are provided at least in the operating position of the gas distribution unit in an upper height area of the process chamber and are directed into the process chamber such that during operation gas at least partially sweeps over the reference plane and at least one gas supply line for supplying the gas to the gas distribution unit is arranged above the ceiling wall, wherein an end section of the gas supply line is arranged between at least two of the energy beam deflection units. It is thus possible, for example, to achieve the effects described above in relation to the flow device in an additive manufacturing device.

Eine erfindungsgemäße Gasverteileinheit dient für eine Mehrzahl von Energiestrahl-Auslassbereichen in einer Prozesskammer einer additiven Herstellvorrichtung zum additiven Herstellen eines dreidimensionalen Objekts durch schichtweises Aufbringen und selektives Verfestigen eines Aufbaumaterials durch Bestrahlen mittels einer Energiestrahlung, wobei die Energiestrahl-Auslassbereiche in einer Deckenwandung der Prozesskammer in einer Referenzebene angeordnet sind, oberhalb der Energiestrahl-Auslassbereiche eine Mehrzahl von Energiestrahl-Umlenkeinheiten der additiven Herstellvorrichtung angeordnet ist und oberhalb der Deckenwandung der Prozesskammer zumindest eine Gaszufuhrleitung zum Zuführen des Gases zu der Gasverteileinheit angeordnet ist, wobei ein Endabschnitt der Gaszufuhrleitung zwischen zumindest zwei der Energiestrahl-Umlenkeinheiten angeordnet ist. Insbesondere ist die Gasverteileinheit eine Gasverteileinheit in einer oben beschriebenen Beströmungsvorrichtung. Durch die Gasverteileinheit sind zumindest teilweise eine Mehrzahl von Gasauslässen zum Auslassen eines Gases in die Prozesskammer gebildet sind und die Gasverteileinheit ist zumindest in einer Betriebsposition an der Deckenwandung und innerhalb der Prozesskammer vorgesehen, so dass sie aus der Deckenwandung bzw. der Referenzebene hervortritt, sodass sie in die Prozesskammer hinein ragt, und die Gasauslässe sind zumindest in der Betriebsposition der Gasverteileinheit in einem oberen Höhenbereich der Prozesskammer sind und so in die Prozesskammer hinein gerichtet, dass im Betrieb Gas die Referenzebene zumindest teilweise überstreicht. Damit ist beispielsweise eine Gasverteileinheit bereitgestellt, mit der eine additive Herstellvorrichtung aus- oder nachgerüstet werden kann, um ein oben beschriebenes Beströmungsverfahren durchzuführen.A gas distribution unit according to the invention is used for a plurality of energy jet outlet areas in a process chamber of an additive manufacturing device for the additive manufacturing of a three-dimensional object by applying layers and selectively solidifying a building material by irradiation by means of energy radiation, the energy jet outlet areas in a ceiling wall of the process chamber in a reference plane are arranged, a plurality of energy beam deflection units of the additive manufacturing device are arranged above the energy beam outlet regions and at least one gas supply line for supplying the gas to the gas distribution unit is arranged above the top wall of the process chamber, an end section of the gas supply line between at least two of the energy beam deflection units is arranged. In particular, the gas distribution unit is a gas distribution unit in a flow device described above. The gas distribution unit at least partially forms a plurality of gas outlets for discharging a gas into the process chamber and the gas distribution unit is provided at least in an operating position on the ceiling wall and within the process chamber, so that it emerges from the ceiling wall or the reference plane so that it protrudes into the process chamber, and the gas outlets are at least in the operating position of the gas distribution unit in an upper height region of the process chamber and are directed into the process chamber in such a way that gas at least partially sweeps over the reference plane during operation. A gas distribution unit is thus provided, for example, with which an additive manufacturing device can be equipped or retrofitted in order to carry out a flow method described above.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen.

1 ist eine schematische, teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum additiven Herstellen eines dreidimensionalen Objekts.
2a und 2b sind schematische, teilweise im Schnitt dargestellte Ansichten eines Ausschnitts der in 2a gezeigten Vorrichtung zum additiven Herstellen eines dreidimensionalen Objekts, wobei 2a schematisch eine Gasverteileinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, welche in 6 gezeigt ist, in einer Betriebsposition zeigt und 2b schematisch eine Gasverteileinheit gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, welche in 4 und 5 gezeigt ist, in einer Betriebsposition zeigt.
3a ist eine schematische Ansicht eines Abschnitts der in 1 bis 2b gezeigten Prozesskammerdecke von unten mit einer Gasverteileinheit gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Betriebsposition und 3b ist eine schematische Ansicht des in 3a gezeigten Abschnitts der Prozesskammerdecke gemäß einer Weiterbildung der in 3a gezeigten Gasverteileinheit.
4 ist eine schematische, perspektivische Ansicht einer Gasverteileinheit gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine schematische Schnittansicht der in 4 gezeigten Gasverteileinheit in einer Betriebsposition.
6 ist eine schematische, perspektivische Ansicht einer Gasverteileinheit gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 ist eine schematische Ansicht eines Abschnitts der in 1 bis 2b gezeigten Prozesskammerdecke von unten mit einer Gasverteileinheit gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Betriebsposition.
8a bis 8g sind schematische Ansichten eines Abschnitts der in 1 bis 2b gezeigten Prozesskammerdecke von unten mit verschiedenen beispielhaften Ausführungsbeispielen und Anordnungsmöglichkeiten von erfindungsgemäßen Gasverteileinheiten.

Further features and advantages of the invention will become apparent from the description of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings.

1 is a schematic view, partly in section, of an embodiment of a device according to the invention for additively producing a three-dimensional object.
2a and 2 B are schematic, partially in section views of a section of the in 2a shown device for additively producing a three-dimensional object, wherein 2a schematically a gas distribution unit according to a second embodiment of the invention, which in 6 is shown, in an operating position and 2 B schematically a gas distribution unit according to a first embodiment of the invention, which in 4th and 5 is shown in an operating position.
3a FIG. 4 is a schematic view of a portion of FIG 1 to 2 B Process chamber ceiling shown from below with a gas distribution unit according to the first and second embodiment of the present invention in an operating position and 3b is a schematic view of the in 3a shown section of the process chamber ceiling according to a development of in 3a shown gas distribution unit.
4th is a schematic perspective view of a gas distribution unit according to the first embodiment of the present invention.
5 is a schematic sectional view of the in 4th shown gas distribution unit in an operating position.
6 is a schematic perspective view of a gas distribution unit according to the second embodiment of the present invention.
7 FIG. 4 is a schematic view of a portion of FIG 1 to 2 B Process chamber ceiling shown from below with a gas distribution unit according to a third embodiment of the present invention in an operating position.
8a to 8g are schematic views of a portion of the in 1 to 2 B Process chamber ceiling shown from below with various exemplary embodiments and arrangement options of gas distribution units according to the invention.

Im Folgenden wird mit Bezug auf 1 bis 2b ein Beispiel einer additiven Herstellvorrichtung beschrieben, mit der die vorliegende Erfindung ausgeführt werden kann. Die in 1 dargestellte Vorrichtung ist eine Lasersinter- oder Laserschmelzvorrichtung 1. Zum Aufbauen eines Objekts 2 enthält sie eine Prozesskammer 3 mit einer Kammerwandung 4 und einer Deckenwandung 9, im Folgenden als (Prozess-)Kammerdecke 9 bezeichnet.The following is with reference to 1 to 2 B describes an example of an additive manufacturing device with which the present invention can be carried out. In the 1 The device shown is a laser sintering or laser melting device 1 . To build an object 2nd it contains a process chamber 3rd with a chamber wall 4th and a ceiling wall 9 , in the following as (process) chamber ceiling 9 designated.

In der Prozesskammer 3 ist ein nach oben offener Behälter 5 mit einer Behälterwandung 6 angeordnet. Durch die obere Öffnung des Behälters 5 ist eine Arbeitsebene 7 definiert, wobei der innerhalb der Öffnung liegende Bereich der Arbeitsebene 7, der zum Aufbau des Objekts 2 verwendet werden kann, als Baufeld 8 bezeichnet wird. Die Arbeitsebene 7 und das Baufeld 8 sind um eine Strecke der Prozesskammerhöhe T von der Kammerdecke 9 der Prozesskammer 3 beabstandet. Die Prozesskammerhöhe T wird auch als maximale lichte Höhe der Prozesskammer bezeichnet, da ein Deckenbereich der Prozesskammer 3 ein uneinheitliches Höhenniveau, z. B. mit Dachschrägen, aufweisen kann.In the process chamber 3rd is an open container 5 with a container wall 6 arranged. Through the top opening of the container 5 is a working level 7 defined, the area of the working plane lying within the opening 7 that is used to build the object 2nd can be used as construction site 8th referred to as. The working level 7 and the construction site 8th are a distance of the process chamber height T from the chamber ceiling 9 the process chamber 3rd spaced. The process chamber height T is also referred to as the maximum clear height of the process chamber, since a ceiling area of the process chamber 3rd an inconsistent height level, e.g. B . with sloping ceilings.

In dem Behälter 5 ist ein in einer vertikalen Richtung V bewegbarer Träger 10 angeordnet, an dem eine Grundplatte 11 angebracht ist, die den Behälter 5 nach unten abschließt und damit dessen Boden bildet. Die Grundplatte 11 kann eine getrennt von dem Träger 10 gebildete Platte sein, die an dem Träger 10 befestigt ist, oder sie kann integral mit dem Träger 10 gebildet sein. Je nach verwendetem Pulver und Prozess kann auf der Grundplatte 11 noch eine Bauplattform 12 als Bauunterlage angebracht sein, auf der das Objekt 2 aufgebaut wird. Das Objekt 2 kann aber auch auf der Grundplatte 11 selber aufgebaut werden, die dann als Bauunterlage dient. In 1 ist das in dem Behälter 5 auf der Bauplattform 12 zu bildende Objekt 2 unterhalb der Arbeitsebene 7 in einem Zwischenzustand dargestellt mit mehreren verfestigten Schichten, umgeben von unverfestigt gebliebenem Aufbaumaterial 13.In the container 5 is one in a vertical direction V movable carrier 10th arranged on which a base plate 11 attached to the container 5 closes down and thus forms its bottom. The base plate 11 can be one separate from the carrier 10th formed plate, which on the carrier 10th is attached, or it can be integral with the carrier 10th be educated. Depending on the powder and process used, it can be on the base plate 11 another construction platform 12th be attached as a construction document on which the object 2nd is built up. The object 2nd but can also on the base plate 11 be built yourself, which then serves as a construction document. In 1 is that in the container 5 on the build platform 12th object to be formed 2nd below the working level 7 shown in an intermediate state with several solidified layers, surrounded by unconsolidated building material 13 .

Die Lasersintervorrichtung 1 enthält weiter einen Vorratsbehälter 14 für ein durch elektromagnetische Strahlung verfestigbares pulverförmiges Aufbaumaterial 15 und einen in einer horizontalen Richtung H bewegbaren Beschichter 16 zum Aufbringen des Aufbaumaterials 15 innerhalb des Baufelds 8. Vorzugsweise erstreckt sich der Beschichter 16 quer zu seiner Bewegungsrichtung über den ganzen zu beschichtenden Bereich.The laser sintering device 1 also contains a storage container 14 for a powdery building material that can be solidified by electromagnetic radiation 15 and a coater movable in a horizontal direction H. 16 for applying the building material 15 within the construction area 8th . The coater preferably extends 16 across its direction of movement over the entire area to be coated.

Zum Erzeugen eines Prozessgasstroms in der Prozesskammer 3, insbesondere in einem Bereich der Prozesskammer 3 zwischen dem Baufeld 8 und der Kammerdecke 9, ist zumindest ein Prozessgaseinlass 18a vorgesehen. Vorzugsweise ist in der Prozesskammer 3 weiter zumindest ein Prozessgasauslass 18b vorgesehen, wobei der Prozessgaseinlass 18a und der Prozessgasauslass 18b vorzugsweise an einander gegenüberliegenden Enden der Prozesskammer 3 vorgesehen sind, so dass ein gerichteter Prozessgasstrom 28 durch die Prozesskammer 3 geleitet werden kann. Hierzu sind der Prozessgaseinlass 18a und der Prozessgasauslass 18b über nicht gezeigte Gaszufuhr- und Abfuhrkanäle mit einer ebenfalls nicht gezeigten Prozessgaszufuhrvorrichtung verbunden.To generate a process gas stream in the process chamber 3rd , especially in an area of the process chamber 3rd between the construction site 8th and the chamber ceiling 9 , is at least one process gas inlet 18a intended. Preferably in the process chamber 3rd further at least one process gas outlet 18b provided, the process gas inlet 18a and the process gas outlet 18b preferably at opposite ends of the process chamber 3rd are provided so that a directed process gas flow 28 through the process chamber 3rd can be directed. This is the process gas inlet 18a and the process gas outlet 18b Connected via a gas supply and discharge channels, not shown, to a process gas supply device, also not shown.

Weiter ist in der Prozesskammer 3 eine Gasverteileinheit 17, 17', 117 zum Erzeugen eines Reinhaltungsgasstroms unterhalb der Prozesskammerdecke 9 angeordnet. In 1, 2a und 2b ist die Gasverteileinheit 17, 17', 117 jeweils in einer Betriebsposition in der Prozesskammer 3 angeordnet, in der sie in Betrieb nehmbar ist bzw. wäre. Die Gasverteileinheit 17, 17', 117 kann - je nach Ausführungsform - direkt an die Unterseite der Kammerdecke 9 angrenzen (s. 2b) oder, wie in 1 und 2a gezeigt, von dieser beabstandet vorgesehen sein und wird weiter unten mit Bezug auf 3a bis 8g näher beschrieben. In der Betriebsposition ist die Gasverteileinheit 17, 17', 117 in einem oberen Höhenbereich der Prozesskammer angeordnet, beispielsweise in einem obersten Fünftel der Prozesskammerhöhe T.Next is in the process chamber 3rd a gas distribution unit 17th , 17 ' , 117 for generating a clean gas flow below the process chamber ceiling 9 arranged. In 1 , 2a and 2 B is the gas distribution unit 17th , 17 ' , 117 each in an operating position in the process chamber 3rd arranged in which it is or would be operational. The gas distribution unit 17th , 17 ' , 117 can - depending on the design - directly on the underside of the chamber ceiling 9 adjoin (see 2 B) or, as in 1 and 2a shown spaced therefrom and will be discussed below with reference to 3a to 8g described in more detail. The gas distribution unit is in the operating position 17th , 17 ' , 117 arranged in an upper height area of the process chamber, for example in an uppermost fifth of the process chamber height T .

Die Gasverteileinheit 17, 17', 117 umfasst einen Gaseinlass 26 (in 1 nicht gezeigt), der mit einem Endabschnitt 61 einer Gaszufuhrleitung 60 (s. 2a, 2b) gasleitend in Verbindung steht. Die Gaszufuhrleitung 60 steht mit einer (nicht gezeigten) Reinhaltungsgaszufuhrvorrichtung und einem (nicht gezeigten) Reinhaltungsgasvorrat in Verbindung. Die Reinhaltungsgaszufuhrvorrichtung kann identisch mit der Prozessgaszufuhrvorrichtung sein oder als eine separate Gaszufuhrvorrichtung bereitgestellt sein. Ebenso kann der Reinhaltungsgasvorrat identisch mit einem Prozessgasvorrat oder separat von diesem bereitgestellt sein. Vorzugsweise ist die Gasverteileinheit einstückig ausgebildet.The gas distribution unit 17th , 17 ' , 117 includes a gas inlet 26 (in 1 not shown) with an end portion 61 a gas supply line 60 (see 2a , 2 B) is connected in a gas-conducting manner. The gas supply line 60 stands with a (not shown) Clean gas supply device and a clean gas supply (not shown) in connection. The clean gas supply device can be identical to the process gas supply device or can be provided as a separate gas supply device. Likewise, the clean gas supply can be provided identically to a process gas supply or provided separately from it. The gas distribution unit is preferably formed in one piece.

Optional ist in der Prozesskammer 3 eine in 1 nicht gezeigte Strahlungsheizung angeordnet, die zum Beheizen des aufgebrachten Aufbaumaterials 15 dient. Als Strahlungsheizung kann beispielsweise ein Infrarotstrahler vorgesehen sein.Is optional in the process chamber 3rd one in 1 Radiant heating, not shown, arranged to heat the applied building material 15 serves. For example, an infrared radiator can be provided as the radiant heater.

Die Lasersintervorrichtung 1 enthält ferner eine Belichtungsvorrichtung 20 mit mehreren, in 1 zwei, Lasern, d. h. einem ersten Laser 21a und einem zweiten Laser 21b. Der erste Laser 21a erzeugt einen ersten Laserstrahl 22a, der über eine erste Umlenkvorrichtung 23a umgelenkt und durch eine erste Fokussiervorrichtung, beispielsweise eine erste F-Theta-Linse 24a, über ein erstes Einkoppelfenster (erster Energiestrahl-Auslassbereich) 25a, das an der Oberseite der Prozesskammer 3 in der Prozesskammerdecke 9 angebracht ist, auf die Arbeitsebene 7 projiziert wird. Analog erzeugt der zweite Laser 21b einen zweiten Laserstrahl 22b, der über eine zweite Umlenkvorrichtung 23b umgelenkt und durch eine zweite Fokussiervorrichtung, beispielsweise eine zweite F-Theta-Linse 24b, über ein zweites Einkoppelfenster (zweiter Energiestrahl-Auslassbereich) 25b auf die Arbeitsebene 7 projiziert wird. Wie in 2a und 2b gezeigt, können die jeweiligen Elemente als zwei separate Belichtungseinheiten 20a, 20b gruppiert sein, wobei die erste Belichtungseinheit 20a die jeweils in 1 links gezeigten und mit dem Zusatz „a“ gekennzeichneten Elemente umfasst und die zweite Belichtungseinheit 20b die jeweils in 1 rechts gezeigten und mit dem Zusatz „b“ gekennzeichneten Elemente umfasst. Die Belichtungseinheiten 20a, 20b sind, wie in 2a und 2b gezeigt, in zwei verschiedenen und voneinander beabstandeten Gehäuseabschnitten angeordnet und werden auch als „Energiestrahl-Umlenkeinheiten“ bezeichnet.The laser sintering device 1 also includes an exposure device 20th with several, in 1 two, lasers, ie a first laser 21a and a second laser 21b . The first laser 21a generates a first laser beam 22a , which has a first deflection device 23a deflected and by a first focusing device, for example a first F-theta lens 24a , via a first coupling window (first energy beam outlet area) 25a that is at the top of the process chamber 3rd in the process chamber ceiling 9 is attached to the working level 7 is projected. The second laser generates analogously 21b a second laser beam 22b , which has a second deflection device 23b deflected and by a second focusing device, for example a second F-theta lens 24b , via a second coupling window (second energy beam outlet area) 25b onto the working level 7 is projected. As in 2a and 2 B shown, the respective elements can be used as two separate exposure units 20a , 20b be grouped, the first exposure unit 20a each in 1 shown on the left and with the addition " a “Includes marked elements and the second exposure unit 20b each in 1 elements shown on the right and marked with the suffix "b". The exposure units 20a , 20b are like in 2a and 2 B shown, arranged in two different and spaced apart housing sections and are also referred to as "energy beam deflection units".

Alternativ zu der in 1 gezeigten Ausführungsform kann zumindest eine der Belichtungseinheiten 20a, 20b auch nur eines oder einen Teil der genannten Elemente umfassen. Insbesondere kann die Belichtungsvorrichtung 20 auch lediglich einen Laser umfassen, der einen Laserstrahl erzeugt, welcher dann durch einen Strahlteiler in zwei oder mehr Laserstrahlen aufgeteilt wird.Alternatively to that in 1 The embodiment shown can have at least one of the exposure units 20a , 20b also include only one or a part of the elements mentioned. In particular, the exposure device 20th also include only a laser that generates a laser beam, which is then split into two or more laser beams by a beam splitter.

Die Belichtungsvorrichtung 20 kann dabei so ausgebildet sein, dass die Auftreffbereiche der beiden Laserstrahlen 22a, 22b in der Arbeitsebene 7 jeweils das gesamte Baufeld 8 erreichen können. Alternativ kann das Baufeld 8 auch in Bearbeitungsbereiche aufgeteilt sein, denen jeweils ein Laser zugeordnet ist und die sich teilweise überlappen können.The exposure device 20th can be designed such that the areas of incidence of the two laser beams 22a , 22b at the working level 7 the entire construction site 8th reachable. Alternatively, the construction site 8th also be divided into processing areas, each of which is assigned a laser and which can partially overlap.

Die Vorrichtung 1 kann weitere, in der in 1 gezeigten Schnittansicht nicht sichtbare Belichtungseinheiten aufweisen, die vorzugsweise ähnlich wie die in 2a, 2b gezeigten Belichtungseinheiten 20a, 20b angeordnet und/oder ausgebildet sind. Beispielsweise kann die Vorrichtung 1 insgesamt vier oder sechs Belichtungseinheiten umfassen. Die Einkoppelfenster können dabei jeweils voneinander getrennte Fenster in der Prozesskammerdecke 9 sein, wie in 1, 2a und 2b gezeigt. In diesem Fall wird jedes Einkoppelfenster oder zumindest ein Teilbereich jedes Einkoppelfensters auch als Energiestrahl-Auslassbereich bezeichnet. Es ist jedoch auch möglich, dass ein oder mehrere Einkoppelfenster in der Prozesskammerdecke 9 vorgesehen ist bzw. sind, wobei durch zumindest eines der Einkoppelfenster mehrere Laserstrahlen der Belichtungsvorrichtung 20 in die Prozesskammer 3 eintreten. In diesem Fall ist jedem Laser bzw. jedem Laserstrahl vorzugsweise ein Teilbereich (Energiestrahl-Auslassbereich) eines Einkoppelfensters zugeordnet, durch den der Laserstrahl in die Prozesskammer 3 eintritt. Daher wird im Folgenden allgemein die Bezeichnung „Energiestrahl-Auslassbereiche“ verwendet, wobei ein Energiestrahl-Auslassbereich ein gesamtes Einkoppelfenster bezeichnen kann oder lediglich einen Teilbereich eines Einkoppelfensters.The device 1 can be more in the in 1 Shown sectional view shown have non-visible exposure units, which are preferably similar to that in FIG 2a , 2 B exposure units shown 20a , 20b are arranged and / or formed. For example, the device 1 comprise a total of four or six exposure units. The coupling windows can each be separate windows in the process chamber ceiling 9 be like in 1 , 2a and 2 B shown. In this case, each coupling window or at least a partial area of each coupling window is also referred to as the energy beam outlet area. However, it is also possible for one or more coupling windows in the process chamber ceiling 9 is or are provided, with at least one of the coupling-in windows a plurality of laser beams of the exposure device 20th into the process chamber 3rd enter. In this case, each laser or laser beam is preferably assigned a sub-area (energy beam outlet area) of an input window through which the laser beam enters the process chamber 3rd entry. For this reason, the term “energy beam outlet areas” is generally used in the following, an energy beam outlet area being able to designate an entire coupling window or only a partial area of a coupling window.

Wie am besten aus 2a und 2b ersichtlich, liegen die dem Innenraum der Prozesskammer 3 zugewandten Oberflächen A der Energiestrahl-Auslassbereiche 25a, 25b in einer gemeinsamen Ebene, welche als Referenzebene R bezeichnet wird. In 2a, 2b ist die Referenzebene R gleichzeitig die Unterseite 19, d. h. die zum Innenraum der Prozesskammer 3 weisende Seite, der Prozesskammerdecke 9. Die Referenzebene R kann jedoch auch von der Unterseite 19 der Prozesskammerdecke 9 beabstandet sein und beispielsweise in die Prozesskammer 3 hinein versetzt sein oder von dem Innenraum der Prozesskammer 3 nach oben, d. h. in die Prozesskammerdecke 9 hinein, versetzt sein. Wie aus 1, 2a, 2b ersichtlich ist die Gasverteileinheit 17, 17', 117 in der Betriebsposition so in der Prozesskammer 3 angeordnet, dass sie aus der Deckenwandung 9 bzw. der Referenzebene R hervortritt, sodass sie in die Prozesskammer 3 hinein ragt.How best to look 2a and 2 B visible, they are the interior of the process chamber 3rd facing surfaces A the energy beam outlet areas 25a , 25b in a common plane, which is referred to as the reference plane R. In 2a , 2 B the reference plane R is also the underside 19th , ie the interior of the process chamber 3rd facing side, the process chamber ceiling 9 . However, the reference plane R can also be seen from the bottom 19th the process chamber ceiling 9 be spaced and, for example, in the process chamber 3rd be offset or from the interior of the process chamber 3rd upwards, ie into the process chamber ceiling 9 in, be staggered. How out 1 , 2a , 2 B the gas distribution unit can be seen 17th , 17 ' , 117 in the operating position so in the process chamber 3rd arranged that they come from the ceiling wall 9 or the reference level R emerges so that it enters the process chamber 3rd protrudes into it.

Ein Endabschnitt 61 einer in den Figuren nicht näher gezeigten Gaszufuhrleitung 60 oberhalb der Prozesskammerdecke 9 erstreckt sich im Wesentlichen senkrecht zur Referenzebene R und ist zwischen den Belichtungseinheiten 20a, 20b vorgesehen, vorzugsweise mittig zwischen den Belichtungseinheiten 20a, 20b. Der Endabschnitt 61 ist durch die Prozesskammerdecke 9 hindurch geführt und mündet in der Ebene der Unterseite 19 der Prozesskammerdecke 9, in diesem Fall also in der Referenzebene R, in einem Deckengasauslass 27. Der Deckengasauslass 27 ist zwischen, vorzugsweise mittig zwischen den Energiestrahl-Auslassbereichen 25a, 25b vorgesehen. An den Deckengasauslass 27 kann unmittelbar die Gasverteileinheit 17, 117 anschließen (s. 2b). In diesem Fall ist ein Gaseinlass 26 der Gasverteileinheit 17, 117 identisch mit dem Deckengasauslass 27. Alternativ kann, wie in 2a gezeigt, ein Gaseinlass 26 der Gasverteileinheit 17' vorgesehen sein, welcher unmittelbar an den Deckengasauslass 27 anschließt, um das Gas im Betrieb der Gaszufuhrvorrichtung der Gasverteileinheit 17' zuzuführen. In diesem Fall ist der Gaseinlass 26 der Gasverteileinheit 17' vorzugsweise als weitere Gasleitung ausgeführt, weiter bevorzugt als Verlängerung des Endabschnitts 61, sodass eine Querschnittsfläche des Endabschnitts 61 und des Gaseinlasses 26 im Wesentlichen über die gesamte Länge s des Endabschnitts und der Länge des Gaseinlasses konstant ist und eine Erstreckungsrichtung des Endabschnitts 61 und eine Erstreckungsrichtung des Gaseinlasses 26 senkrecht zur Referenzebene R identisch sind.An end section 61 a gas supply line not shown in the figures 60 above the process chamber ceiling 9 extends essentially perpendicular to the reference plane R and is between the exposure units 20a , 20b provided, preferably centrally between the exposure units 20a , 20b . The end section 61 is through the process chamber ceiling 9 passed through and flows into the plane of the bottom 19th the process chamber ceiling 9 , in this case in the reference plane R , in a ceiling gas outlet 27th . The ceiling gas outlet 27th is between, preferably in the middle between the energy beam outlet regions 25a , 25b intended. At the ceiling gas outlet 27th can directly the gas distribution unit 17th , 117 connect (see 2 B) . In this case there is a gas inlet 26 the gas distribution unit 17th , 117 identical to the ceiling gas outlet 27th . Alternatively, as in 2a shown a gas inlet 26 the gas distribution unit 17 ' be provided, which directly to the ceiling gas outlet 27th connects to the gas in the operation of the gas supply device of the gas distribution unit 17 ' feed. In this case, the gas inlet 26 the gas distribution unit 17 ' preferably designed as a further gas line, more preferably as an extension of the end section 61 so that a cross-sectional area of the end portion 61 and the gas inlet 26 is substantially constant over the entire length s of the end section and the length of the gas inlet and an extension direction of the end section 61 and a direction of extension of the gas inlet 26 perpendicular to the reference plane R are identical.

Senkrecht zur Referenzebene R, d. h. in Längsrichtung des Endabschnitts 61, erstreckt sich der Endabschnitt 61 gerade über eine Länge s, die ein Mehrfaches (z. B. Zehn- oder Zwanzigfaches) seiner maximalen Erstreckung d parallel zur Referenzebene R beträgt. Vorzugsweise ist eine Querschnittsfläche des Endabschnitts 61 senkrecht zu seiner Länge s über die gesamte Länge s konstant. Der Endabschnitt 61 kann beispielsweise ein rohrförmiger Leitungsabschnitt mit einer runden Querschnittsfläche sein, wobei die maximale Erstreckung d der Durchmesser der runden Querschnittsfläche ist.Perpendicular to the reference plane R , ie in the longitudinal direction of the end section 61 , the end section extends 61 just over a length s that is a multiple (e.g. B . Ten or twenty times its maximum extension d parallel to the reference plane R is. A cross-sectional area of the end section is preferred 61 perpendicular to its length s constant over the entire length s. The end section 61 can be, for example, a tubular line section with a round cross-sectional area, the maximum extent d being the diameter of the round cross-sectional area.

Weiter enthält die in 1 gezeigte Lasersintervorrichtung 1 eine Steuereinheit 29, über die die einzelnen Bestandteile der Vorrichtung 1 in koordinierter Weise zum Durchführen des Bauprozesses gesteuert werden. Alternativ kann die Steuereinheit auch teilweise oder ganz außerhalb der Vorrichtung 1 angebracht sein. Die Steuereinheit kann eine CPU enthalten, deren Betrieb durch ein Computerprogramm (Software) gesteuert wird. Das Computerprogramm kann getrennt von der Vorrichtung 1 auf einem Speichermedium gespeichert sein, von dem aus es in die Vorrichtung 1, insbesondere in die Steuereinheit geladen werden kann.Further contains the in 1 shown laser sintering device 1 a control unit 29 , about which the individual components of the device 1 can be controlled in a coordinated manner to carry out the construction process. Alternatively, the control unit can also be partially or completely outside the device 1 to be appropriate. The control unit can contain a CPU, the operation of which is controlled by a computer program (software). The computer program can be separate from the device 1 be stored on a storage medium from which it enters the device 1 , in particular can be loaded into the control unit.

Im Betrieb wird zum Aufbringen einer Pulverschicht zunächst der Träger 10 um eine Höhe abgesenkt, die der gewünschten Schichtdicke entspricht. Der Beschichter 16 fährt zunächst zu dem Vorratsbehälter 14 und nimmt aus ihm eine zum Aufbringen einer Schicht ausreichende Menge des Aufbaumaterials 15 auf. Dann fährt er über das Baufeld 8, bringt dort pulverförmiges Aufbaumaterials 15 auf die Bauunterlage oder eine bereits vorher vorhandene Pulverschicht auf und zieht es zu einer Pulverschicht aus. Das Aufbringen erfolgt zumindest über den gesamten Querschnitt des herzustellenden Objekts 2, vorzugsweise über das gesamte Baufeld 8, also den durch die Behälterwandung 6 begrenzten Bereich. Optional wird das pulverförmige Aufbaumaterial 15 mittels einer Strahlungsheizung auf eine Arbeitstemperatur aufgeheizt.In operation, the carrier is first used to apply a layer of powder 10th lowered by a height that corresponds to the desired layer thickness. The coater 16 first drives to the storage container 14 and takes a sufficient amount of the building material from it to apply a layer 15 on. Then he drives across the construction site 8th , brings powdered building material there 15 onto the building base or an already existing powder layer and pulls it out into a powder layer. The application takes place at least over the entire cross section of the object to be produced 2nd , preferably over the entire construction site 8th , that is through the container wall 6 limited area. The powdered building material is optional 15 heated to a working temperature by means of radiant heating.

Anschließend wird der Querschnitt des herzustellenden Objekts 2 von dem Laserstrahl 22 abgetastet, sodass das pulverförmige Aufbaumaterial 15 an den Stellen verfestigt wird, die dem Querschnitt des herzustellenden Objekts 2 entsprechen. Dabei werden die Pulverkörner an diesen Stellen mittels der durch die Strahlung eingebrachte Energie teilweise oder vollständig aufgeschmolzen, so dass sie nach einer Abkühlung miteinander verbunden als Festkörper vorliegen. Diese Schritte werden solange wiederholt, bis das Objekt 2 fertiggestellt ist und der Prozesskammer 3 entnommen werden kann.Then the cross section of the object to be manufactured 2nd from the laser beam 22 scanned so that the powdered building material 15 is solidified at the points corresponding to the cross section of the object to be manufactured 2nd correspond. The powder grains are partially or completely melted at these points by means of the energy introduced by the radiation, so that after cooling they are connected to one another as solid bodies. These steps are repeated until the object 2nd is completed and the process chamber 3rd can be removed.

Zumindest während des selektiven Verfestigens des pulverförmigen Aufbaumaterials, vorzugsweise auch während des schichtweisen Aufbringens desselben, wird der Prozesskammer 3 durch den Prozessgaseinlass 18a ein Prozessgas zugeführt und durch den Prozessgasauslass 18b dieses wieder aus der Prozesskammer 3 abgeführt. Dabei entsteht ein Prozessgasstrom 28. In 1 sind der Prozessgaseinlass 18a und der Prozessgasauslass 18b in einem unteren, d. h. baufeldnahen, Höhenbereich der Prozesskammer 3 angeordnet, so dass der Prozessgasstrom 28 im Wesentlichen durch einen Bereich der Prozesskammer 3, welcher nahe über dem Baufeld 8 liegt, strömt, um z. B. Rauche, Gase und/oder Kondensat aus diesem Bereich zu entfernen. The process chamber becomes at least during the selective solidification of the powdery building material, preferably also during the layering of the same 3rd through the process gas inlet 18a a process gas is supplied and through the process gas outlet 18b this again from the process chamber 3rd dissipated. This creates a process gas stream 28 . In 1 are the process gas inlet 18a and the process gas outlet 18b in a lower, ie close to construction site, height area of the process chamber 3rd arranged so that the process gas flow 28 essentially through an area of the process chamber 3rd which is close above the construction field 8th lies, flows to z. B . Remove smoke, gases and / or condensate from this area.

Optional wird ein weiterer Prozessgasstrom oder zumindest ein Teilstrom des weiteren Prozessgasstroms über einen Bereich der Prozesskammer 3, welcher nahe an den Energiestrahl-Auslassbereichen 25a, 25b bzw. entfernt vom Baufeld 8 liegt, geführt, um die Energiestrahl-Auslassbereiche vor Verunreinigungen zu schützen.Another process gas stream or at least a partial stream of the further process gas stream is optionally available over a region of the process chamber 3rd which is close to the energy beam outlet areas 25a , 25b or away from the construction site 8th lies, guided to protect the energy beam outlet areas from contamination.

Das Prozessgas ist beispielsweise ein Schutzgas bzw. Schutzgasgemisch, welches dem Aufbaumaterial gegenüber bei den beim Herstellen des Objekts 2 herrschenden Bedingungen im Wesentlichen inert ist, z.B. ein Edelgas oder Stickstoff. Auch die Verwendung von Luft oder Gemischen verschiedener Gase ist möglich.The process gas is, for example, a protective gas or protective gas mixture, which is compared to the building material used in the manufacture of the object 2nd prevailing conditions is essentially inert, for example an inert gas or nitrogen. The use of air or mixtures of different gases is also possible.

Erfindungsgemäß wird der Prozesskammer 3, wenn der Prozessgasstrom ausgeschaltet ist, zumindest zeitweise Gas durch die Gasverteileinheit 17, 17', 117 zugeführt. Dieser Reinhaltungsgasstrom (in 1, 2a und 2b nicht gezeigt) kann der Prozesskammer beispielsweise zugeführt werden, wenn diese geöffnet ist (beispielsweise um einen als Wechselbehälter ausgebildeten Baubehälter 5 in die Vorrichtung 1 einzubringen und/oder dieser zu entnehmen) und/oder vor bzw. nach Herstellung des dreidimensionalen Objekts 2 und/oder bei einer Unterbrechung des Herstellungsvorgangs. Um eine ausreichende abschirmende und/oder reinigende Wirkung zu erzielen, wird ein Reinhaltungsgasstrom mit einer Strömungsgeschwindigkeit von mindestens 1 m/s, vorzugsweise mindestens 3 m/s, weiter bevorzugt mindestens 5 m/s erzeugt. Vorzugsweise durchströmt der Reinhaltungsgasstrom im Wesentlichen einen oberen Höhenbereich der Prozesskammer 3, beispielsweise höchstens einen Bereich eines oberen Zehntels der Prozesskammerhöhe T. Typischerweise stellen sich die gewünschten Effekte bei einer Stärke, d. h. einer vertikalen Erstreckung des Reinhaltungsgasstroms an einer horizontalen Oberfläche eines Einkoppelfensters von wenigen Zentimetern ein. Zur Abgrenzung des Reinhaltungsgasstroms von anderen (Prozess-)Gasströmen innerhalb der Prozesskammer, z. B. einer globalen Prozessgasumwälzung, wird ein oberer Geschwindigkeits-Schwellenwert angesetzt, der bei 10% der maximalen Strömungsgeschwindigkeit des Reinhaltungsgasstroms liegt. According to the process chamber 3rd , when the process gas flow is switched off, at least temporarily gas through the gas distribution unit 17th , 17 ' , 117 fed. This clean gas flow (in 1 , 2a and 2 B (not shown) can be supplied to the process chamber, for example, when it is open (for example around a construction container designed as an interchangeable container 5 into the device 1 to be introduced and / or removed therefrom) and / or before or after production of the three-dimensional object 2nd and / or if the manufacturing process is interrupted. In order to achieve a sufficient shielding and / or cleaning effect, a clean gas flow is generated at a flow rate of at least 1 m / s, preferably at least 3 m / s, more preferably at least 5 m / s. The clean gas flow preferably flows essentially through an upper height region of the process chamber 3rd , for example at most a range of an upper tenth of the process chamber height T . The desired effects typically occur with a thickness, ie a vertical extension of the clean gas flow on a horizontal surface of a coupling window of a few centimeters. To differentiate the clean gas flow from other (process) gas flows within the process chamber, e.g. B . a global process gas circulation, an upper speed threshold value is set, which is 10% of the maximum flow rate of the clean gas flow.

Der Reinhaltungsgasstrom wird zumindest an einem Abschnitt (Energiestrahl-Auslassbereich) der dem Baufeld 8 zugewandten, prozesskammerseitigen Oberfläche A in der Referenzebene R des bzw. der Einkoppelfenster(s) entlang geleitet. Der Abschnitt weist vorteilhafterweise eine Erstreckung auf, innerhalb der während der Herstellung eines Objekts elektromagnetische Strahlung und/oder Teilchenstrahlung das Einkoppelfenster durchquert, die das Aufbaumaterial aufschmilzt. Außerhalb dieser tatsächlich genutzten Fläche des Einkoppelfensters ist eine Reinigung oder Freihaltung mittels des Reinhaltungsgasstroms nicht zwingend notwendig, da Strahlung, die diesen Bereich durchquert, nicht auf das Baufeld auftrifft bzw. zur Herstellung des Objekts genutzt wird.The clean gas flow is at least at a section (energy beam outlet area) of the construction site 8th facing, process chamber side surface A in the reference plane R of the coupling window (s) passed along. The section advantageously has an extent within which electromagnetic radiation and / or particle radiation passes through the coupling window during the manufacture of an object and melts the building material. Outside this actually used area of the coupling window, cleaning or keeping it clear by means of the clean gas flow is not absolutely necessary, since radiation that crosses this area does not strike the construction site or is used to manufacture the object.

Der Reinhaltungsgasstrom kann beispielsweise auf zwei Arten ausgebildet sein. Nach der ersten Variante überströmt er die Oberflächen A der Energiestrahl-Auslassbereiche 25a, 25b in einem Abstand, ohne die Oberflächen A selbst zu berühren, so dass sich eine Art Schutzschirm bzw. Vorhang vor der Oberfläche bildet, welcher Verunreinigungen von dieser abhält. Alternativ berührt der Reinhaltungsgasstrom die Oberflächen A der Energiestrahl-Auslassbereiche 25a, 25b, so dass er nicht nur Partikel an einem Berühren bzw. Anhaften an den Oberflächen A hindert, sondern auch Verunreinigungen von den Oberflächen A abtransportiert, d. h. der Reinhaltungsgasstrom kann beispielsweise zu den Oberflächen A hin gerichtet sein. Gemäß dem Prinzip der Ausbreitung eines Freistrahls kann auch ein Gasstrom, der eine in 1 bis 2b nicht gezeigte Öffnung der Gasverteileinheit 17, 17', 117 parallel zu den Oberflächen A der Energiestrahl-Auslassbereiche 25a, 25b und in einem Abstand zur ihr verlässt, nach kurzer Distanz schräg auf die Oberflächen A auftreffen und anschließend in ständigem Kontakt an ihnen entlang strömen.The clean gas flow can be designed, for example, in two ways. According to the first variant, it overflows the surfaces A the energy beam outlet areas 25a , 25b at a distance without the surfaces A to touch itself, so that a kind of protective screen or curtain forms in front of the surface, which keeps contaminants away from it. Alternatively, the clean gas stream touches the surfaces A the energy beam outlet areas 25a , 25b so that it doesn't just particles on touching or sticking to the surfaces A but also prevents contamination from the surfaces A transported away, ie the clean gas flow can, for example, to the surfaces A be directed. According to the principle of free jet spreading, a gas stream that enters one 1 to 2 B Opening of the gas distribution unit, not shown 17th , 17 ' , 117 parallel to the surfaces A the energy beam outlet areas 25a , 25b and leaves at a distance from it, after a short distance obliquely on the surfaces A hit and then flow along them in constant contact.

Als Reinigungs- bzw. Reinhaltungsgas kann beispielsweise Umgebungsluft, insbesondere ionisierte Luft, verwendet werden. Wenn das Reinhaltungsgas der geschlossenen Prozesskammer zugeführt wird, kann das Reinhaltungsgas auch ein Inertgas bzw. eine Inertgasmischung oder ein anderes als Prozessgas verwendetes Gas und/oder ein ionisiertes Gas sein.For example, ambient air, in particular ionized air, can be used as the cleaning gas. If the clean gas is fed to the closed process chamber, the clean gas can also be an inert gas or an inert gas mixture or another gas used as a process gas and / or an ionized gas.

Der Prozessgasstrom und der Reinhaltungsgasstrom sind dabei durch die Steuereinheit 29 separat steuerbar und/oder haben zumindest teilweise separate Zuführleitungen, d.h. sie können unabhängig voneinander der Prozesskammer 3 zugeführt werden. Sie können, wie oben beschrieben, aus demselben Gasreservoir gespeist sein oder auch aus unterschiedlichen Gasreservoirs.The process gas flow and the clean gas flow are through the control unit 29 separately controllable and / or at least partially have separate feed lines, ie they can be independent of the process chamber 3rd are fed. As described above, they can be fed from the same gas reservoir or from different gas reservoirs.

Ein Betrieb der Gasverteileinheit 17, 17', 117 ohne Schutzgas ist insbesondere dann möglich, wenn der Herstellungsprozess nicht läuft bzw. unterbrochen oder beendet ist. Vorzugsweise ist der Reinhaltungsgasstrom während der Herstellung des dreidimensionalen Objekts, zumindest jedoch während des selektiven Verfestigens des Aufbaumaterials, ausgeschaltet. Ein Betrieb der Gasverteileinheit 17, 17', 117 mit Schutzgas ist insbesondere dann notwendig, wenn der Reinhaltungsgasstrom während des Herstellungsprozesses erzeugt wird.Operation of the gas distribution unit 17th , 17 ' , 117 Without protective gas, it is possible in particular if the manufacturing process is not running or is interrupted or ended. The clean gas flow is preferably switched off during the production of the three-dimensional object, but at least during the selective solidification of the building material. Operation of the gas distribution unit 17th , 17 ' , 117 with protective gas is particularly necessary if the clean gas flow is generated during the manufacturing process.

3a zeigt eine Ansicht auf eine Gasverteileinheit 17, 17' gemäß einer ersten und zweiten Ausführungsform der Erfindung, welche später mit Bezug auf 4, 5 und 6 näher beschrieben werden, wenn die Gasverteileinheit 17, 17' in der Betriebsposition in der Prozesskammer 3 angeordnet ist. 3a ist dabei eine Ansicht von unten auf die Gasverteileinheit, d.h. von dem Baufeld 8 bzw. dem Innenraum der Prozesskammer 3 aus. Die Gasverteileinheit 17, 17' ist zwischen vier in der Prozesskammerdecke 9 vorgesehenen Energiestrahl-Auslassbereichen 25a, 25b, 25c, 25d angeordnet, wobei jeder Energiestrahl-Auslassbereich 25a, 25b, 25c, 25d eine zum Inneren der Prozesskammer 3 (d.h. zum Baufeld 8) hin weisende Oberfläche A aufweist. Die Oberflächen A liegen dabei in der Referenzebene R (s. 2a, 2b). Ein Energiestrahl-Auslassbereich 25a, 25b, 25c, 25d kann, wie oben beschrieben, ein gesamtes Einkoppelfenster umfassen oder lediglich einen Teilbereich eines Einkoppelfensters, durch den während der Herstellung eines Objekts zumindest ein Laserstrahl in die Prozesskammer eintritt. 3a shows a view of a gas distribution unit 17th , 17 ' according to a first and second embodiment of the invention, which will be described later with reference to 4th , 5 and 6 be described in more detail when the gas distribution unit 17th , 17 ' in the operating position in the process chamber 3rd is arranged. 3a is a view from below of the gas distribution unit, ie from the construction site 8th or the interior of the process chamber 3rd out. The gas distribution unit 17th , 17 ' is between four in the process chamber ceiling 9 provided energy beam outlet areas 25a , 25b , 25c , 25d arranged, each energy beam outlet area 25a , 25b , 25c , 25d one to the inside of the process chamber 3rd (ie to the construction site 8th ) pointing surface A having. The surfaces A lie in the reference plane R (see 2a , 2 B) . An energy beam outlet area 25a , 25b , 25c , 25d can, as described above, comprise an entire coupling window or only a partial area of a coupling window through which at least one laser beam enters the process chamber during the production of an object.

Die Oberflächen A der in 3a gezeigten Energiestrahl-Auslassbereiche 25a, 25b, 25c, 25d haben jeweils einen rechteckigen Umriss und sind voneinander beabstandet derart innerhalb eines rechteckigen Umrisses in der Prozesskammerdecke 9 angeordnet, dass sie durch einen kreuzförmigen Zwischenbereich voneinander getrennt sind (d.h. jeweils zwei Energiestrahl-Auslassbereiche sind nebeneinander und in Draufsicht untereinander angeordnet). Die Energiestrahl-Auslassbereiche 25a und 25b bilden so eine erste (obere) Zeile von Energiestrahl-Auslassbereichen (in x-Richtung) und die Energiestrahl-Auslassbereiche 25c und 25d eine zweite (untere) Zeile (in x-Richtung). Die Energiestrahl-Auslassbereiche 25a und 25c bilden eine erste (linke) Spalte (in y-Richtung) und die Energiestrahl-Auslassbereiche 25b und 25d eine zweite (rechte) Spalte (in y-Richtung). Zwischen dieser ersten und zweiten Zeile ist die Gasverteileinheit 17, 17' parallel zu den Zeilen, d. h. in x-Richtung, so angeordnet, dass sie die Energiestrahl-Auslassbereiche 25a, 25b, 25c, 25d zumindest in einer Draufsicht nicht verdeckt, d.h. sie erstreckt sich über eine Breite B (in y-Richtung), welche kleiner als oder gleich groß wie der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Zeile von Energiestrahl-Auslassbereichen ist.The surfaces A the in 3a shown energy beam outlet areas 25a , 25b , 25c , 25d each have a rectangular outline and are spaced apart from one another within a rectangular outline in the process chamber ceiling 9 arranged that they are separated from one another by a cruciform intermediate region (ie in each case two energy beam outlet regions are arranged next to one another and in a plan view one below the other). The energy beam outlet areas 25a and 25b thus form a first (upper) row of energy beam outlet regions (in the x direction) and the energy beam outlet regions 25c and 25d a second (lower) line (in the x direction). The energy beam outlet areas 25a and 25c form a first (left) column (in the y direction) and the energy beam outlet areas 25b and 25d a second (right) column (in the y direction). The gas distribution unit is between these first and second lines 17th , 17 ' arranged parallel to the rows, ie in the x-direction, so that they cover the energy beam outlet areas 25a , 25b , 25c , 25d not covered at least in a plan view, ie it extends over a width B (in the y direction), which is smaller than or equal to the distance between the first and the second line of energy beam outlet regions.

Die Gasverteileinheit 17, 17' weist eine Abmessung L in Längsrichtung senkrecht zu ihrer Breite B, d. h. in x-Richtung auf, wobei die Abmessung L im Wesentlichen vorzugsweise der Gesamtbreite der beiden Spalten von Energiestrahl-Auslassbereichen (mit dazwischenliegendem Zwischenraum) entspricht. Die Abmessung L ist dabei wie unten beschrieben vorzugsweise keine äußere Abmessung der Gasverteileinheit selbst, sondern bezieht sich auf eine Abmessung und/oder Anordnung von Gasaustrittsöffnungen der Gasverteileinheit.The gas distribution unit 17th , 17 ' has a dimension L in the longitudinal direction perpendicular to its width B , ie in the x direction, with the dimension L essentially preferably corresponds to the total width of the two columns of energy beam outlet regions (with an intermediate space). The dimension L is, as described below, preferably not an external dimension of the gas distribution unit itself, but rather relates to a dimension and / or arrangement of gas outlet openings of the gas distribution unit.

Weiter ist in 3a noch der Gaseinlass 26 der Gasverteileinheit 17, 17' schematisch im Schnitt gezeigt, welcher mittig zwischen den Energiestrahl-Auslassbereichen 25a, 25b, 25c, 25d vorgesehen ist. Der Gaseinlass 26 ist vorzugsweise mittig, d. h. zentral, an der Gasverteileinheit 17, 17' vorgesehen in Bezug auf die Erstreckung der Gasverteileinheit in ihrer Längsrichtung. Somit unterteilt der Gaseinlass 26 die Gasverteileinheit 17, 17' in deren Längsrichtung in zwei Arme 170d, 170b, welche vorzugsweise zueinander symmetrisch mit dem Gaseinlass 26 als Symmetriezentrum ausgebildet sind.Next is in 3a nor the gas inlet 26 the gas distribution unit 17th , 17 ' schematically shown in section, which is centered between the energy beam outlet areas 25a , 25b , 25c , 25d is provided. The gas inlet 26 is preferably centered, ie central, on the gas distribution unit 17th , 17 ' provided with respect to the extension of the gas distribution unit in its longitudinal direction. Thus the gas inlet divides 26 the gas distribution unit 17th , 17 ' in the longitudinal direction in two arms 170d , 170b , which are preferably mutually symmetrical with the gas inlet 26 are designed as a center of symmetry.

Des Weiteren ist in 3a schematisch durch Pfeile der im Betrieb aus der Gasverteileinheit 17, 17' in die Prozesskammer 3 einströmende Reinhaltungsgasstrom bzw. Teilgasströme, die im Betrieb aus der Gasverteileinheit 17, 17' in die Prozesskammer 3 einströmen und den Reinhaltungsgasstrom bilden, gezeigt. Die Gasverteileinheit 17, 17' ist dabei so ausgebildet, dass das Gas im Betrieb beidseitig, d. h. auf gegenüberliegenden Seiten der Gasverteileinheit 17, 17' in Bezug auf deren Längserstreckung in die Prozesskammer 3 strömt. Somit werden alle Energiestrahl-Einlassbereiche 25a, 25b, 25c, 25d von dem Reinhaltungsgasstrom überströmt bzw. beströmt. Bei dem in 3a gezeigten Beispiel werden die Energiestrahl-Einlassbereiche 25a, 25c der ersten (linken) Spalte von Gas überströmt, welches im Betrieb aus dem linken Arm 170d der Gasverteileinheit 17, 17' austritt und die Energiestrahl-Einlassbereiche 25b, 25d der zweiten (rechten) Spalte werden von Gas überströmt, welches im Betrieb aus dem rechten Arm 170b der Gasverteileinheit 17, 17' austritt.Furthermore, in 3a schematically by arrows in operation from the gas distribution unit 17th , 17 ' into the process chamber 3rd inflowing clean gas flow or partial gas flows, which in operation from the gas distribution unit 17th , 17 ' into the process chamber 3rd inflow and form the clean gas flow shown. The gas distribution unit 17th , 17 ' is designed so that the gas during operation on both sides, ie on opposite sides of the gas distribution unit 17th , 17 ' in terms of their longitudinal extension into the process chamber 3rd flows. Thus, all energy beam inlet areas 25a , 25b , 25c , 25d overflowed or streamed by the clean gas stream. At the in 3a shown example are the energy beam inlet areas 25a , 25c the first (left) column overflows with gas, which in operation from the left arm 170d the gas distribution unit 17th , 17 ' emerges and the energy beam inlet areas 25b , 25d The second (right) column is overflowed with gas, which is in operation from the right arm 170b the gas distribution unit 17th , 17 ' exit.

3b zeigt eine Weiterbildung der in 3a gezeigten Gasverteileinheit 17, 17' in einer Ansicht von unten, d. h. von dem Baufeld 8 bzw. dem Innenraum der Prozesskammer 3 aus. Die in 3b gezeigte Gasverteileinheit 17, 17' unterscheidet sich von der in 3a gezeigten Gasverteileinheit darin, dass sie vier Arme 170a bis 170d aufweist, d. h. zwei zusätzliche Arme 170a, 170c. Die vier Arme 170a bis 170d sind kreuzförmig angeordnet, d. h. benachbarte Arme schließen jeweils im Wesentlichen einen rechten Winkel miteinander ein. Der Gaseinlass 26 ist mittig in dem Überkreuzungsbereich der Arme 170a bis 170d vorgesehen. Die in 3b gezeigte Gasverteileinheit weist somit (zumindest äußerlich, vorzugsweise auch in einem inneren Hohlraum der Gasverteileinheit) eine 4-zählige Drehsymmetrie mit dem Gaseinlass 26 als Drehpunkt auf. Jeder der vier Arme 170a bis 170d der Gasverteileinheit 17, 17' ist in der Ansicht von 3b jeweils zwischen zwei der Energiestrahl-Auslassbereiche 25a, 25b, 25c, 25d vorgesehen, sodass im Betrieb der Gasverteileinheit 17, 17' jeder Energiestrahl-Auslassbereich 25a, 25b, 25c, 25d aus zwei Richtungen, die im Wesentlichen einen Winkel von 90° miteinander einschließen, überströmt wird, wie in 3b schematisch durch Pfeile gezeigt. 3b shows a training of the in 3a shown gas distribution unit 17th , 17 ' in a view from below, ie from the construction site 8th or the interior of the process chamber 3rd out. In the 3b shown gas distribution unit 17th , 17 ' differs from that in 3a shown gas distribution unit in that it has four arms 170a to 170d has, ie two additional arms 170a , 170c . The four arms 170a to 170d are arranged in a cross shape, ie adjacent arms essentially form a right angle with each other. The gas inlet 26 is in the middle of the crossover area of the arms 170a to 170d intended. In the 3b The gas distribution unit shown thus has (at least externally, preferably also in an inner cavity of the gas distribution unit) a 4-fold rotational symmetry with the gas inlet 26 as a fulcrum. Each of the four arms 170a to 170d the gas distribution unit 17th , 17 ' is in the view of 3b each between two of the energy beam outlet areas 25a , 25b , 25c , 25d provided so that in operation of the gas distribution unit 17th , 17 ' any energy beam outlet area 25a , 25b , 25c , 25d from two directions, which essentially form an angle of 90 ° with one another, as in 3b shown schematically by arrows.

Im Folgenden wird mit Bezug auf 4 und 5 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Gasverteileinheit beschrieben. Die in 4 gezeigte Gasverteileinheit 17 umfasst einen Körper 31, der in 4 perspektivisch und in 5 in einer Schnittansicht dargestellt ist. 4 zeigt dabei den Körper 31 der Gasverteileinheit 17 als ein separat bereitgestelltes Element, während die Gasverteileinheit 17 bei der in 5 gezeigten Ansicht in einer Betriebsposition gezeigt ist, d. h. wenn sie in ihrem bestimmungsgemäßen Betrieb in der Prozesskammer 3 angeordnet ist. Dabei ist der Körper 31 unmittelbar unterhalb der Unterseite 19 der Prozesskammerdecke 9 vorgesehen (s. auch 2b).The following is with reference to 4th and 5 a first embodiment of a gas distribution unit described. In the 4th shown gas distribution unit 17th includes a body 31 who in 4th perspective and in 5 is shown in a sectional view. 4th shows the body 31 the gas distribution unit 17th as a separately provided element while the gas distribution unit 17th at the in 5 shown view is shown in an operating position, ie when in its intended operation in the process chamber 3rd is arranged. Here is the body 31 just below the bottom 19th the process chamber ceiling 9 provided (see also 2 B) .

Der Körper 31 umfasst einen Hohlraum, welcher im Folgenden als Ablenkkammer 32 bezeichnet wird. Die Ablenkkammer 32 ist nach unten durch einen Ablenkkammerboden, welcher in dem Körper 31 ausgebildet ist, begrenzt und in der Betriebsposition (s. 5) nach oben durch die Prozesskammerdecke 9 bzw. deren Unterseite 19 begrenzt. Über den Deckengasauslass 27, d. h. dem Ende des Endabschnitts 61 in der Referenzebene R (s. 2b), steht die Ablenkkammer 32 in der Betriebsposition gasleitend mit der Gaszufuhrleitung 60 (in 4 und 5 nicht gezeigt) in Verbindung. Somit bildet der Deckengasauslass 27 in der Betriebsposition (s. 5) zugleich den Gaseinlass 26 der Gasverteileinheit 17.The body 31 comprises a cavity, hereinafter referred to as a deflection chamber 32 referred to as. The deflection chamber 32 is down through a deflection chamber floor, which is in the body 31 is formed, limited and in the operating position (s. 5 ) up through the process chamber ceiling 9 or their underside 19th limited. Via the ceiling gas outlet 27th , ie the end of the end section 61 in the reference plane R (see 2 B) , the deflection chamber stands 32 in the operating position gas-conducting with the gas supply line 60 (in 4th and 5 not shown) in connection. The ceiling gas outlet thus forms 27th in the operating position (see 5 ) the gas inlet at the same time 26 the gas distribution unit 17th .

Der Körper 31 erstreckt sich von einem ersten Ende E1 zu einem zweiten Ende E2 über eine Länge G und ist im Wesentlichen länglich ausgebildet, d. h. die Länge G ist größer als eine Abmessung (Breite B) des Körpers 31 quer zu der Längsrichtung G.The body 31 extends from a first end E1 to a second end E2 over a length G and is essentially elongated, ie the length G is larger than one dimension (width B ) of the body 31 transverse to the longitudinal direction G .

Der Körper 31 umfasst neben der Ablenkkammer 32 eine diese seitlich begrenzende Wandung 35, die an den Enden E1 und E2 sowie in der Mitte bezogen auf ihre Länge G erhöht ausgebildet ist. Die Erhöhungen 40 an den Enden E1, E2 und die mittigen Erhöhungen 49 dienen als Befestigungspunkte zum Anbringen der Ablenkkammer 32 an der Unterseite 19 der Prozesskammerdecke 9.The body 31 includes next to the deflection chamber 32 a wall that delimits this laterally 35 that at the ends E1 and E2 and in the middle based on their length G is raised. The increases 40 at the ends E1 , E2 and the central elevations 49 serve as attachment points for attaching the deflection chamber 32 on the bottom 19th the process chamber ceiling 9 .

Die zwischen den seitlichen Erhöhungen 40 und den mittigen Erhöhungen 49 liegenden Wandungsabschnitte berühren somit nicht die Unterseite 19 der Kammerdecke 9 und bilden damit Gasauslässe in Form von schlitzförmigen Öffnungen 30 zwischen der Unterseite 19 und der Ablenkkammerwandung 35 wenn die Gasverteileinheit 17 in der Betriebsposition in der Prozesskammer 3 angebracht ist (s. 5). Die mittigen Erhöhungen 49 der Wandung 35 sind bei an der Kammerdecke 9 angebrachter Gasverteileinheit 17 in Bezug auf die Längsrichtung G auf Höhe des Deckengasauslasses 27angeordnet, so dass sich die schlitzförmigen Öffnungen 30 in Längsrichtung G der Ablenkeinrichtung 31 vor bzw. hinter dem Deckengasauslass 27, d. h. dem Gaseinlass 26, befinden. Dies bedeutet ferner, dass der Deckengasauslass 27 bzw. der Gaseinlass 26 mittig in Bezug auf die Längsrichtung G angeordnet ist. Somit bildet die Ablenkkammer 32 die einzige gasleitende Verbindung von dem Deckengasauslass 27 bzw. dem Gaseinlass 26 der Gasverteileinheit 17 zu den Gasauslässen, d. h. den schlitzförmigen Öffnungen 30.The between the side elevations 40 and the central elevations 49 lying wall sections do not touch the bottom 19th the chamber ceiling 9 and thus form gas outlets in the form of slot-shaped openings 30th between the bottom 19th and the deflection chamber wall 35 if the gas distribution unit 17th in the operating position in the process chamber 3rd is appropriate (see 5 ). The central elevations 49 the wall 35 are on the ceiling of the chamber 9 attached gas distribution unit 17th in relation to the longitudinal direction G at the level of the ceiling gas outlet 27 so that the slit-shaped openings 30th longitudinal G the deflection device 31 in front of or behind the ceiling gas outlet 27th , ie the gas inlet 26 , are located. This also means that the ceiling gas outlet 27th or the gas inlet 26 centered in relation to the longitudinal direction G is arranged. The deflection chamber thus forms 32 the only gas-conducting connection from the ceiling gas outlet 27th or the gas inlet 26 the gas distribution unit 17th to the gas outlets, ie the slot-shaped openings 30th .

Die schlitzförmigen Öffnungen 30 grenzen dabei unmittelbar an die Unterseite 19 der Prozesskammerdecke 9, d. h. an die Referenzebene R, an. aufgrund ihrer vertikalen Erstreckung, d. h. senkrecht zur Referenzebene R, ist der überwiegende Anteil der Öffnungsquerschnittsfläche der Öffnungen 30 von der Referenzebene 30 beabstandet. Die Öffnungen 30 weisen ferner einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf, wobei die Längsseiten der Öffnungen 30 in der Betriebsposition der Gasverteileinheit 17 im Wesentlichen parallel zur Referenzebene R angeordnet sind.The slit-shaped openings 30th border directly on the bottom 19th the process chamber ceiling 9 , ie to the reference plane R , at. due to their vertical extension, ie perpendicular to the reference plane R , is the predominant part of the opening cross-sectional area of the openings 30th from the reference plane 30th spaced. The openings 30th also have a substantially rectangular cross-section, the long sides of the openings 30th in the operating position of the gas distribution unit 17th essentially parallel to the reference plane R are arranged.

In Bezug auf die in 3a gezeigten Oberflächen A der Energiestrahl-Auslassbereiche 25a, 25b, 25c, 25d erstreckt sich eine Maximalausdehnung der schlitzförmigen Öffnungen 30 im Wesentlichen über die Länge L einer Zeile von Energiestrahl-Auslassbereichen parallel zu dieser. Eine horizontale Erstreckung der mittigen Erhöhungen 49 der Wandung 35 zwischen den schlitzförmigen Öffnungen 30 entspricht in der Betriebsposition der Gasverteileinheit 17 vorzugsweise im Wesentlichen dem Abstand zweier Energiestrahl-Auslassbereiche 25a und 25b bzw. 25c und 25d einer Zeile (in der 3a die Abstände in x-Richtung). Die Anordnung und Erstreckung der schlitzförmigen Öffnungen 30 ist somit an die Anordnung der Oberflächen A der Energiestrahl-Auslassbereiche 25a bis 25d in x-/y-Richtung an der Prozesskammerdecke 9 und an ihre horizontale Erstreckung angepasst.Regarding the in 3a shown surfaces A the energy beam outlet areas 25a , 25b , 25c , 25d extends a maximum extent of the slot-shaped openings 30th essentially along the length L a row of energy beam outlet areas parallel to this. A horizontal extension of the central elevations 49 the wall 35 between the slit-shaped openings 30th corresponds to the operating position of the gas distribution unit 17th preferably essentially the distance between two energy beam outlet regions 25a and 25b respectively. 25c and 25d one line (in the 3a the distances in the x direction). The arrangement and extension of the slit-shaped openings 30th is thus in the arrangement of the surfaces A the energy beam outlet areas 25a to 25d in the x / y direction on the process chamber ceiling 9 and adapted to their horizontal extent.

Der Boden der Ablenkkammer 32, welcher die Ablenkkammer 32 (in 4 sowie in der in 5 gezeigten Betriebsposition) nach unten hin begrenzt, ist stufenförmig ausgebildet. Der stufenförmige Ablenkkammerboden ist durch horizontale Bodenabschnitte 41, 42, 43 und durch zwischen diesen vorgesehene vertikale Bodenabschnitte 44, 45, 46 gebildet. Die horizontalen Bodenabschnitte 41, 42 bzw. 43 sind jeweils um eine Höhe S1, S2 bzw. S3 von der Unterseite 19 der Kammerdecke 9 beabstandet, wobei die Höhen S1, S2, S3 der Bodenabschnitte von dem mittigen, unter dem Gaseinlass 26 angeordneten Bodenabschnitt 41 hin zu den in Längsrichtung G vorderen bzw. hinteren Bodenabschnitten 43 (d.h. zu den Enden E1 bzw. E2 hin) abnehmen. Die vertikalen Abschnitte 44, 45, 46 verbinden jeweils zwei Bodenabschnitte, so dass ein treppenförmiger Ablenkkammerboden gebildet ist.The floor of the deflection chamber 32 which is the deflection chamber 32 (in 4th as well as in the 5 shown operating position) limited downward, is stepped. The stepped deflection chamber floor is through horizontal floor sections 41 , 42 , 43 and by vertical floor sections provided between them 44 , 45 , 46 educated. The horizontal floor sections 41 , 42 respectively. 43 are each one height S1 , S2 respectively. S3 from the bottom 19th the chamber ceiling 9 spaced apart, the heights S1 , S2 , S3 the bottom sections from the center, under the gas inlet 26 arranged bottom section 41 towards the lengthways G front and rear floor sections 43 (ie to the ends E1 respectively. E2 decrease). The vertical sections 44 , 45 , 46 connect two floor sections each so that a stepped deflection chamber floor is formed.

Sowohl der Körper 31 der Gasverteileinheit 17 als auch die Ablenkkammer 32 sind somit symmetrisch (achsensymmetrisch in Bezug auf eine Senkrechte zur Referenzebene R durch einen Flächenschwerpunkt des Gaseinlasses 26) ausgebildet.Both the body 31 the gas distribution unit 17th as well as the deflection chamber 32 are thus symmetrical (axisymmetric with respect to a perpendicular to the reference plane R through a centroid of the gas inlet 26 ) educated.

Im Betrieb wird der Gasverteileinheit 17 durch den Gaseinlass 26 bzw. den Deckengasauslass 27 Gas in Form eines Gasstroms 50 zugeführt, das so in die Ablenkkammer 32 gelangt. Bevorzugt erfolgt dies zumindest zeitweise dann, wenn der Herstellvorgang des dreidimensionalen Objekts 2 unterbrochen oder beendet ist. Dabei ist der Gasstrom 50 ununterbrochen bzw. kontinuierlich auf den mittigen Bodenabschnitt 41 gerichtet, wobei seine Hauptströmungsrichtung im Wesentlichen senkrecht zu dem Bodenabschnitt 41 steht. Durch diese geometrische Anordnung wird der in die Ablenkkammer 32 eindringende Strahl 50 gleichmäßig in die Längsrichtung G zu den einander gegenüberliegenden Enden E1, E2 hin abgelenkt, die jeweils in gleicher Entfernung zum Gaseinlass 26 liegen. Die vertikalen Abschnitte 44, 45, 46 bewirken jeweils ein Umlenken von Teilströmen nach oben hin zu den Öffnungen 30, wo die Teilströme jeweils auf die Unterseite 19 der Prozesskammerdecke 9 prallen und wiederum seitlich (d. h. parallel zur Unterseite 19) in Richtung der Öffnungen 30 hin abgelenkt werden. Durch Strömungswirbel an den vertikalen Abschnitten 44, 45, 46 wird nicht das gesamte auf den jeweiligen vertikalen Abschnitt auftreffende Gasteilvolumen nach oben, d. h. zur Prozesskammerdecke 9 hin abgelenkt. Vielmehr bewirken die Strömungswirbel ein teilweises Strömen von Gasteilvolumina zu den Enden E1, E2 hin. So werden verschiedene Teilströme des in die Ablenkkammer 32 eintretenden Gasstroms 50 jeweils an den vertikalen Abschnitten 44, 45, 46 im Wesentlichen vertikal nach oben zur Kammerdecke 9 hin abgelenkt. An dieser Stelle sei betont, dass die Beschreibung der Strömungsverläufe weitgehend schematisiert ist und eine tatsächliche Ausbreitung und Richtung der Strömung innerhalb der Prozesskammer bis hin zum Austritt aus ihr stark vereinfacht. Im Ergebnis kann in dieser Ausführungsform durch eine in Form und Abmessungen symmetrische Gestaltung der Ablenkkammer eine Aufteilung eines eingeströmten Gasvolumens auf vier annähernd gleiche Gasteilvolumina mit einem ähnlichen Geschwindigkeitsprofil erzielt werden, ein Grad an Homogenität einer Verteilung von Volumenstrom bzw. Geschwindigkeit des entweichenden Gases über die Fläche des Öffnungsquerschnitts wird durch eine mehrfache Ablenkung des Gasstroms innerhalb der Ablenkkammer gezielt gesteigert, da hierdurch die Verweildauer des Gases innerhalb der Ablenkkammer auf seinem Weg durch die Ablenkkammer verlängert wird. Insbesondere die Abtreppung des Ablenkkammerbodens führt zu einer über die Längserstreckung der Schlitze hinweg gestaffelten und dadurch vergleichmäßigten Ablenkung des Gases hin zur Prozesskammerdecke. Die Abtreppung vermindert also eine Tendenz zu einem überhöhten Volumenstrom an den äußersten Enden der Ablenkkammer 32. Durch den gestaffelten und kontinuierlichen Aufwärtsstrom hin zur Prozesskammerdecke wird das Gas in jedem Arm der Ablenkkammer nach dem Aufprallen an der Unterseite 19 der Prozesskammerdecke 9 fortlaufend in eine Richtung parallel zur Prozesskammerdecke weggedrückt. Anschließend entweichen die Teilgasströme durch die Schlitze 30 in die Prozesskammer, in der ein erheblich niedrigerer Umgebungsdruck herrscht als in der Ablenkkammer. Eine Hauptströmungsrichtung der Teilgasströme ist dabei annähernd horizontal. Durch die schlitzförmigen Öffnungen 30 erfolgt ein im Wesentlichen zu der Unterseite 19 paralleler Gasaustritt. Nach dem Austritt des Gases aus der Gasverteileinheit 17 erfolgt eine Aufweitung des Freistrahls, welche nur durch die Prozesskammerdecke 9 begrenzt wird. Der so erzeugte Reinhaltungsgasstrom strömt an den Oberflächen A der Energiestrahl-Auslassbereiche 25a, 25b, 25c, 25d zumindest teilweise an diesen entlang. Vorzugsweise durchströmt der Reinhaltungsgasstrom im Wesentlichen höchstens einen Bereich eines oberen Zehntels der Prozesskammerhöhe T. Dabei ist jedem Energiestrahl-Auslassbereich 25a, 25b, 25c, 25d (s. 3a) genau ein Gasauslass 30 zugewandt. Eine maximale Erstreckung des Gasauslasses 30 in die Längsrichtung L ist größer oder gleich der maximalen Erstreckung des jeweiligen Energiestrahl-Auslassbereichs 25a, 25b, 25c, 25d, dem der Gasauslass 30 zugewandt ist, so dass die gesamte Fläche A des Energiestrahl-Auslassbereichs beströmt wird.In operation, the gas distribution unit 17th through the gas inlet 26 or the ceiling gas outlet 27th Gas in the form of a gas stream 50 fed that like that into the deflection chamber 32 reached. This is preferably done at least temporarily when the manufacturing process of the three-dimensional object 2nd is interrupted or ended. Here is the gas flow 50 continuously or continuously on the central floor section 41 directed, its main flow direction substantially perpendicular to the bottom portion 41 stands. This geometric arrangement means that it is in the deflection chamber 32 penetrating beam 50 evenly in the longitudinal direction G to the opposite ends E1 , E2 distracted, each at the same distance from the gas inlet 26 lie. The vertical sections 44 , 45 , 46 each cause partial flows to be diverted upwards towards the openings 30th , where the partial streams each on the bottom 19th the process chamber ceiling 9 bounce and again laterally (ie parallel to the bottom 19th ) in the direction of the openings 30th be distracted. Due to flow eddies on the vertical sections 44 , 45 , 46 the entire partial gas volume hitting the respective vertical section is not directed upwards, ie to the process chamber ceiling 9 distracted. Rather, the flow vortices cause partial gas volumes to flow to the ends E1 , E2 there. So different partial flows of the in the deflection chamber 32 entering gas flow 50 each on the vertical sections 44 , 45 , 46 essentially vertically upwards to the chamber ceiling 9 distracted. At this point it should be emphasized that the description of the flow profiles is largely schematic and greatly simplifies an actual spreading and direction of the flow within the process chamber up to its exit. As a result, in this embodiment, the shape and dimensions of the deflection chamber can be symmetrical in order to divide an inflow of gas into four approximately the same gas volumes with a similar velocity profile, a degree of homogeneity in the distribution of the volume flow or velocity of the escaping gas over the surface of the opening cross section is increased in a targeted manner by a multiple deflection of the gas flow within the deflection chamber, since this extends the length of time that the gas stays within the deflection chamber on its way through the deflection chamber. In particular, the stepping of the deflection chamber floor leads to a staggered and thus uniform deflection of the gas towards the process chamber ceiling over the longitudinal extent of the slots. The stepping therefore reduces a tendency towards an excessive volume flow at the extreme ends of the deflection chamber 32 . Due to the staggered and continuous upward flow to the process chamber ceiling, the gas in each arm of the deflection chamber is at the bottom after impact 19th the process chamber ceiling 9 continuously pushed away in a direction parallel to the process chamber ceiling. The partial gas flows then escape through the slots 30th into the process chamber, in which the ambient pressure is considerably lower than in the deflection chamber. A main flow direction of the partial gas flows is approximately horizontal. Through the slit-shaped openings 30th essentially takes place to the bottom 19th parallel gas outlet. After the gas has escaped from the gas distribution unit 17th there is an expansion of the free jet, which is only through the process chamber ceiling 9 is limited. The clean gas flow thus generated flows on the surfaces A the energy beam outlet areas 25a , 25b , 25c , 25d at least partially along it. The clean gas flow preferably flows through at most a region of an upper tenth of the process chamber height T . Each energy beam outlet area 25a , 25b , 25c , 25d (see 3a) exactly one gas outlet 30th facing. A maximum extension of the gas outlet 30th in the longitudinal direction L is greater than or equal to the maximum extent of the respective energy beam outlet area 25a , 25b , 25c , 25d which the gas outlet 30th facing so that the entire area A of the energy beam outlet area.

Um 5 übersichtlich zu gestalten, sind rein schematisch Teilströme lediglich in der rechten Hälfte bzw. in dem rechten Arm der Ablenkkammer 32 dargestellt. Bei der hier gezeigten symmetrischen Ausbildung der Ablenkkammer 32 ergibt sich auf der rechten und linken Seite des Gaseinlasses 26, d. h. im rechten und im linken Arm der Gasverteileinheit 17, zumindest schematisch ein gleicher Strömungsverlauf.Around 5 To design clearly, partial flows are purely schematic only in the right half or in the right arm of the deflection chamber 32 shown. With the symmetrical design of the deflection chamber shown here 32 results on the right and left side of the gas inlet 26 , ie in the right and left arm of the gas distribution unit 17th , at least schematically, the same flow pattern.

6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Gasverteileinheit 17', die einen Körper 31' umfasst und einen mit dem Körper 31' verbundenen Gaseinlass 26, beispielsweise in Form eines rohrförmigen Leitungsabschnitts. Der Gaseinlass 26 ist im Betrieb der Gasverteileinheit 17' bzw. in deren Betriebsposition an der Prozesskammerdecke 9 der Herstellvorrichtung 1 über den Endabschnitt 61 und die Gaszufuhrleitung 60 (s. 2a) mit dem nicht gezeigten Reinhaltungsgasvorrat verbunden. 6 shows a second embodiment of a gas distribution unit 17 ' who have a body 31 ' includes and one with the body 31 ' associated gas inlet 26 , for example in the form of a tubular line section. The gas inlet 26 is in operation of the gas distribution unit 17 ' or in their operating position on the process chamber ceiling 9 the manufacturing device 1 over the end section 61 and the gas supply line 60 (see 2a) connected to the clean gas supply, not shown.

Der Körper 31' erstreckt sich von einem ersten Ende E1 zu einem zweiten Ende E2 über eine Länge G' und ist im Wesentlichen länglich ausgebildet, d. h. die Länge G' ist größer als eine Abmessung (Breite B) des Körpers 31' quer zu der Längsrichtung G'. Der in 6 gezeigte Körper 31' der Gasverteileinheit 17' ist rohrförmig bzw. als Hohlprofil ausgebildet. An den Enden E1, E2 sind jeweils als Befestigungsabschnitte dienende Erhöhungen 40' vorgesehen zum lösbaren Anlegen und/oder Befestigen der Gasverteileinheit 17' an der Unterseite 19 der Kammerdecke 9. Dadurch ist der Körper 31' von der Kammerdecke 9 beabstandet, wenn die Gasverteileinheit 17' in der Prozesskammer 3 an der Kammerdecke 9 angebracht ist.The body 31 ' extends from a first end E1 to a second end E2 over a length G 'and is essentially elongated, ie the length G 'is larger than a dimension (width B ) of the body 31 ' transverse to the longitudinal direction G '. The in 6 shown body 31 ' the gas distribution unit 17 ' is tubular or designed as a hollow profile. At the ends E1 , E2 are elevations each serving as fastening sections 40 ' provided for detachable application and / or fastening of the gas distribution unit 17 ' on the bottom 19th the chamber ceiling 9 . This is the body 31 ' from the chamber ceiling 9 spaced when the gas distribution unit 17 ' in the process chamber 3rd on the chamber ceiling 9 is appropriate.

Der Gaseinlass 26 ist bezogen auf die Längserstreckung G' mittig an der Oberseite des Körpers 31' (d. h. in einer Betriebsposition in der Herstellungsvorrichtung zur Prozesskammerdecke 9 hin weisend) vorgesehen. In der Ausführungsform der 6 ist der Gaseinlass 26 derart zentral an der Gasverteileinheit 17' angeordnet, dass ihr gasleitender Innenraum in Form und Größe symmetrisch ausgebildet ist, wobei eine Symmetrieachse den Gaseinlass mittig schneidet. Dadurch kann im Betrieb einfach und zuverlässig eine im Wesentlichen gleichmäßige Aufteilung eines durch den Gaseinlass 26 in den Hohlraum eingelassenen Volumenstroms auf beide Hälften der Gasverteileinheit 17' erfolgen. Dadurch kann bewirkt werden, dass die aus den Öffnungen 33 (s. u.) tretenden, die angrenzenden Einkoppelfenster beströmenden bzw. überströmenden Teilgasströme auf jeder von z. B. vier Austrittsseiten (zwei Seiten in der 6 nicht gezeigt) analoge Werte einer Geschwindigkeit und eines Volumenstroms aufweisen.The gas inlet 26 is related to the longitudinal extent G '' centered on the top of the body 31 ' (ie in an operating position in the manufacturing device for the process chamber ceiling 9 indicative) provided. In the embodiment of the 6 is the gas inlet 26 so centrally on the gas distribution unit 17 ' arranged that their gas-conducting interior is symmetrical in shape and size, with an axis of symmetry intersecting the gas inlet in the middle. As a result, an essentially even division of one through the gas inlet can be performed easily and reliably during operation 26 volume flow let into the cavity on both halves of the gas distribution unit 17 ' respectively. This can cause that from the openings 33 (see below), flowing or overflowing the adjacent coupling window partial gas flows on each of z. B . four exit sides (two sides in the 6 not shown) have analog values of a speed and a volume flow.

Weiter umfasst die Gasverteileinheit 17' eine Mehrzahl von vorzugsweise kreisförmigen Öffnungen 33, welche jeweils an einer Seite (d.h. in 6 einer nach vorne und einer nach hinten weisenden Seite) der Ablenkeinrichtung entlang der Längsrichtung G' angeordnet sind. Die Öffnungen 33, von denen in 6 nur die auf der nach vorne weisenden Seite des Körpers angeordneten Öffnungen zu sehen sind, sind dabei auf jeder Seite des Körpers über eine Strecke der Länge L angeordnet, wobei ein mittiger Bereich des Körpers 31' um den Gaseinlass 26 herum von Öffnungen 33 ausgespart ist. Dieser mittige, von Öffnungen ausgesparte Bereich entspricht vorzugsweise im Wesentlichen dem Abstand zweier Energiestrahl-Auslassbereiche 25a und 25b bzw. 25c und 25d einer Zeile bei der in 3a gezeigten Anordnung der Gasverteileinheit 17' zwischen den Energiestrahl-Auslassbereichen. Die Länge L, über die die kreisförmigen Öffnungen 33 angeordnet sind, entspricht vorzugsweise im Wesentlichen der Länge einer Zeile von Energiestrahl-Auslassbereichen (vgl. 3a). Die Anordnung der Öffnungen 33 ist somit an die Anordnung und horizontale Erstreckung der Oberflächen A der Energiestrahl-Auslassbereiche der Kammerdecke angepasst.The gas distribution unit also includes 17 ' a plurality of preferably circular openings 33 , each on one side (ie in 6 a forward and a rearward side) of the deflector along the longitudinal direction G 'are arranged. The openings 33 , of which in 6 only the openings located on the forward side of the body can be seen on each side of the body over a distance of length L arranged with a central area of the body 31 ' around the gas inlet 26 around of openings 33 is spared. This central region, which is recessed by openings, preferably essentially corresponds to the distance between two energy beam outlet regions 25a and 25b respectively. 25c and 25d one line at the in 3a shown arrangement of the gas distribution unit 17 ' between the energy beam outlet areas. The length L over which the circular openings 33 are preferably essentially corresponds to the length of a row of energy beam outlet regions (cf. 3a) . The arrangement of the openings 33 is thus in the arrangement and horizontal extension of the surfaces A adapted to the energy beam outlet areas of the chamber ceiling.

Die Öffnungen 33 stehen über einen im Inneren des rohrförmigen Körpers 31' vorgesehenen Hohlraum in Verbindung mit dem Gaseinlass 26.The openings 33 stand over one inside the tubular body 31 ' provided cavity in connection with the gas inlet 26 .

Im Betrieb wird der Gasverteileinheit 17' durch den Gaseinlass 26 Gas zugeführt, das so in den Hohlraum des Körpers 31' gelangt. Aus dem Hohlraum tritt es dann durch die Öffnungen 33 in Form eines Reinhaltungsgasstroms aus, der an den Oberflächen A der Energiestrahl-Auslassbereiche 25a, 25b, 25c, 25d (s. 3a) entlang strömt und sie vorzugsweise berührt. Der Reinhaltungsgasstrom tritt dabei in einem Abstand zu den Oberflächen A der Energiestrahl-Auslassbereiche im Wesentlichen parallel zu der Unterseite 19 der Prozesskammerdecke 9 aus. Die mittlere Geschwindigkeit des Reinhaltungsgasstroms ist dabei insbesondere durch die Querschnittsfläche der Öffnungen 33 und den Volumenstrom, mit dem das Gas durch den Gaseinlass 26 der Gasverteileinheit 17' zugeführt wird, bestimmt.In operation, the gas distribution unit 17 ' through the gas inlet 26 Gas is fed into the cavity of the body 31 ' reached. It then emerges from the cavity through the openings 33 in the form of a clean gas flow on the surfaces A the energy beam outlet areas 25a , 25b , 25c , 25d (see 3a) flows along and preferably touches them. The clean gas flow occurs at a distance from the surfaces A the energy beam outlet areas substantially parallel to the bottom 19th the process chamber ceiling 9 out. The average velocity of the clean gas flow is in particular due to the cross-sectional area of the openings 33 and the volume flow with which the gas flows through the gas inlet 26 the gas distribution unit 17 ' is supplied.

Bei einer Verwendung der in 6 gezeigten Gasverteileinheit 17' in Verbindung mit einer Anordnung von vier Energiestrahl-Auslassbereichen gemäß 3a umfasst der Körper 31' der Gasverteileinheit 17' an gegenüberliegenden Stellen der Mantelfläche seines zylindrischen Hohlraums jeweils eine in der Mitte unterbrochene Zeile von Öffnungen 33. „Gegenüberliegend“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass zwischen zwei Öffnungen aus unterschiedlichen Zeilen eine Distanz liegt, die mindestens dem Durchmesser des Zylinders entspricht. Eine derartige Gasverteileinheit 17' erfüllt damit im Prinzip die gleiche Funktion wie eine Gasverteileinheit 17 gemäß 4 und 5, die ebenfalls dazu ausgebildet ist, vier separate Oberflächen A mit dem Reinhaltungsgasstrom zu beströmen bzw. zu überströmen.When using the in 6 shown gas distribution unit 17 ' in connection with an arrangement of four energy beam outlet areas according to 3a embraces the body 31 ' the gas distribution unit 17 ' at opposite points on the lateral surface of its cylindrical cavity, a row of openings interrupted in the middle 33 . “Opposite” in this context means that there is a distance between two openings from different lines that corresponds at least to the diameter of the cylinder. Such a gas distribution unit 17 ' basically fulfills the same function as a gas distribution unit 17th according to 4th and 5 , which is also designed to have four separate surfaces A to flow or to overflow with the clean gas stream.

Alternativ kann die in 4 und 5 und/oder die in 6 gezeigte Gasverteileinheit 17, 17' auch dazu ausgebildet sein, jede der Oberflächen der vier Energiestrahl-Auslassbereiche 25a, 25b, 25c, 25d aus zwei Richtungen, die miteinander einen rechten Winkel einschließen, zu beströmen (s. 3b). Hierzu kann die Gasverteileinheit 17, 17' anstelle der in den 4 bis 6 gezeigten zwei Arme vier Arme aufweisen (s. 3b). Die zwei zusätzlichen Arme sind identisch wie die in 4, 5 bzw. 6 gezeigten Arme ausgebildet und in einem rechten Winkel zu diesen angeordnet, wie bereits oben in Bezug auf 3b beschrieben.Alternatively, the in 4th and 5 and / or the in 6 shown gas distribution unit 17th , 17 ' also be configured to each of the surfaces of the four energy beam outlet regions 25a , 25b , 25c , 25d flow from two directions, which form a right angle with each other (s. 3b) . For this purpose, the gas distribution unit 17th , 17 ' instead of in the 4th to 6 two arms shown have four arms (s. 3b) . The two additional arms are identical to the one in 4th , 5 respectively. 6 Arms shown formed and arranged at a right angle to them, as already above with reference to 3b described.

7 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer Gasverteileinheit 117. Die Gasverteileinheit 117 ist mittig zwischen vier kreisförmigen Energiestrahl-Auslassbereichen 125a, 125b, 125c, 125d mit zum Baufeld 8 hin weisenden Oberflächen A angeordnet. Die Oberflächen A der Energiestrahl-Auslassbereiche sind in der Referenzebene (in 7 nicht gezeigt) angeordnet. Die Energiestrahl-Auslassbereiche 125a, 125b, 125c, 125d sind vierzählig drehsymmetrisch in der Prozesskammerdecke 9 angeordnet, wobei der Drehpunkt gleichzeitig dem Mittelpunkt eines kreisförmigen Querschnitts des Deckengasauslasses 27 entspricht, der in der Prozesskammerdecke 9 vorgesehen ist (s. auch 2a, 2b). 7 shows a third embodiment of a gas distribution unit 117 . The gas distribution unit 117 is in the middle between four circular energy beam outlet areas 125a , 125b , 125c , 125d with the construction site 8th indicative surfaces A arranged. The surfaces A the energy beam outlet areas are in the reference plane (in 7 not shown) arranged. The energy beam outlet areas 125a , 125b , 125c , 125d are four-fold rotationally symmetrical in the process chamber ceiling 9 arranged, the pivot point being the center of a circular cross-section of the ceiling gas outlet 27th corresponds to that in the process chamber ceiling 9 is provided (see also 2a , 2 B) .

Der Deckengasauslass 27 ist, wie in 7 gezeigt, in der Mitte zwischen den Oberflächen A der Energiestrahl-Auslassbereiche 125a, 125b, 125c, 125d angeordnet ist. Weiter umfasst die Gasverteileinheit 117 eine Prallplatte 131, die in diesem Beispiel als quadratische Platte ausgebildet ist und unterhalb des Deckengasauslasses 27 von diesem und somit auch von der Referenzebene R beabstandet in der Prozesskammer 3 angeordnet ist. Die Prallplatte 131 ist derart ausgebildet und in der Prozesskammer 3 angeordnet, dass sie den Deckengasauslass 27 in einer Untersicht auf die Prozesskammerdecke 9 (d. h. vom Baufeld aus gesehen) vollständig verdeckt, wie in 7 gezeigt. Eine dem Deckengasauslass 27 gegenüber liegende Prallfläche (nicht gezeigt) der Prallplatte 131 ist vorzugsweise im Wesentlichen parallel zur Referenzebene R angeordnet.The ceiling gas outlet 27th is like in 7 shown in the middle between the surfaces A the energy beam outlet areas 125a , 125b , 125c , 125d is arranged. The gas distribution unit also includes 117 a baffle 131 , which is designed in this example as a square plate and below the ceiling gas outlet 27th from this and therefore also from the reference plane R spaced in the process chamber 3rd is arranged. The baffle 131 is designed in this way and in the process chamber 3rd arranged that they the ceiling gas outlet 27th in a bottom view of the process chamber ceiling 9 (ie seen from the construction site) completely covered, as in 7 shown. One the ceiling gas outlet 27th opposite baffle (not shown) of the baffle 131 is preferably substantially parallel to the reference plane R arranged.

Im Betrieb wird ein Gasstrom durch den Deckengasauslass 27 im Wesentlichen senkrecht auf die Prallplatte 131 gerichtet und wird von dieser im Wesentlichen parallel zu der Prallfläche der Prallplatte 131 abgelenkt. Der so erzeugte Reinhaltungsgasstrom strömt an den Oberflächen A der Energiestrahl-Auslassbereiche 125a, 125b, 125c, 125d entlang. Mit einer vertikalen Distanz der Prallfläche der Prallplatte 131 zur Prozesskammerdecke bzw. zu den Energiestrahl-Auslassbereichen kann abhängig von einer horizontalen Erstreckung der Energiestrahl-Auslassbereiche gesteuert werden, ob bzw. an welcher Stelle ein austretender Freistrahl als Reinhaltungsgasstrom den jeweils benachbarten bzw. zugeordneten Energiestrahl-Auslassbereich erreicht. Konkret kann eingestellt werden, ob der ungeführte Reinhaltungsgasstrom vollständig oder abschnittsweise beabstandet zu der zugeordneten Oberfläche oder Teiloberfläche des Energiestrahl-Auslassbereichs verläuft, oder alternativ so auf den Energiestrahl-Auslassbereich auftrifft, dass seine Gesamtoberfläche oder zumindest ein gesamter Nutzbereich seiner prozesskammerseitigen Oberfläche direkt von dem Reinhaltungsgasstrom beaufschlagt (berührt) wird.In operation, a gas flow through the ceiling gas outlet 27th essentially perpendicular to the baffle 131 is directed and is essentially parallel to the baffle of the baffle plate 131 distracted. The clean gas flow thus generated flows on the surfaces A the energy beam outlet areas 125a , 125b , 125c , 125d along. With a vertical distance from the baffle plate 131 to the process chamber ceiling or to the energy jet outlet areas, depending on a horizontal extent of the energy jet outlet areas, it can be controlled whether or at which point an emerging free jet as a clean gas flow reaches the respectively adjacent or assigned energy jet outlet area. Specifically, it can be set whether the unguided cleaning gas flow runs completely or in sections at a distance from the assigned surface or partial surface of the energy beam outlet area, or alternatively strikes the energy beam outlet area in such a way that its total surface area or at least a total useful area of its process chamber-side surface directly from the cleaning gas flow is acted upon (touched).

Optional kann im Deckengasauslass 27 oder zwischen dem Deckengasauslass 27 und der Prallplatte 131 eine Anzahl von Füßen 132 angeordnet sein, die Leitflächen aufweisen, um das zugeführte Gasvolumen in eine Anzahl von Teilvolumina zu gliedern, die z. B. identisch mit der Anzahl zu beströmender respektive überströmender Oberflächen der Energiestrahl-Auslassbereiche ist. Die Leitflächen der Füße 132 sind vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zur Referenzebene angeordnet. Bei dem in 7 gezeigten Beispiel sind vier Füße 132 vorgesehen, die rechtwinklig zueinander angeordnet sind, so dass sie ein gleichschenkliges Kreuz bilden. Die Mitte des Kreuzes, d. h. der Bereich, in dem die vier Füße aufeinander treffen, liegt in einer Orthogonalprojektion der Prallplatte 131, der Füße 132 und des Deckengasauslasses 27 in einer gemeinsamen Ebene, vorzugsweise einer baufeldparallelen Ebene, in dem projizierten Bereich des Deckengasauslasses 27 und in dem projizierten Bereich der Prallplatte 131. Vorzugsweise ist die Mitte des Kreuzes in der Orthogonalprojektion identisch mit einem Flächenschwerpunkt des Deckengasauslasses 27 und einem Flächenschwerpunkt der (Prallfläche der) Prallplatte 131. Die Kreuzschenkel bzw. die einzelnen Füße 132 sind vorzugsweise gegenüber den Seiten der hier gezeigten quadratischen Prallplatte 131 in einer Draufsicht bzw. in der Orthogonalprojektion um 45° gedreht angeordnet. Eine Schmalseite des Kreuzes liegt der Öffnung des Deckengasauslasses 27 gegenüber und steht damit strömungsgünstig der ankommenden Gasströmung entgegen. Die Füße 132 bzw. deren Leitflächen sorgen im Betrieb für eine zuverlässigere und stabilere sowie präzisere Volumenaufteilung des einströmenden Gasvolumens und verleihen dem Freistrahl auf der Distanz zwischen Deckengasauslass 27 und Prallplatte 131 eine geringere Anfälligkeit für Störungen, die z. B. durch ein ungleichmäßiges Strömungsprofil (Volumenstrom bzw. Geschwindigkeit) des ankommenden Gasstroms oder durch unkontrollierte Querströmungen verursacht werden, die den Freistrahl seitlich ablenken. Die Gasauslässe der Gasverteileinheit 117 sind dabei durch die Prozesskammerdecke 9, die Prallfläche der Prallplatte 131 und die Leitflächen der Füße 132 gebildet.Optionally, in the ceiling gas outlet 27th or between the ceiling gas outlet 27th and the flapper 131 a number of feet 132 be arranged, the guide surfaces to divide the supplied gas volume into a number of sub-volumes which, for. B. is identical to the number of surfaces to be flowed or overflowing the energy beam outlet areas. The guiding surfaces of the feet 132 are preferably arranged substantially perpendicular to the reference plane. At the in 7 The example shown is four feet 132 provided, which are arranged at right angles to each other, so that they form an isosceles cross. The center of the cross, ie the area where the four feet meet, lies in an orthogonal projection of the baffle plate 131 , the feet 132 and the ceiling gas outlet 27th in a common plane, preferably a plane parallel to the construction site, in the projected area of the ceiling gas outlet 27th and in the projected area of the baffle 131 . The center of the cross in the orthogonal projection is preferably identical to a centroid of the ceiling gas outlet 27th and a centroid of the (baffle of) the baffle 131 . The cross leg or the individual feet 132 are preferably opposite the sides of the square baffle shown here 131 arranged in a top view or in the orthogonal projection rotated by 45 °. A narrow side of the cross is the opening of the ceiling gas outlet 27th opposite and thus opposes the incoming gas flow. The feet 132 or their guide surfaces ensure a more reliable, stable and precise volume distribution of the inflowing gas volume during operation and give the free jet on the distance between the ceiling gas outlet 27th and flapper 131 a lower susceptibility to disturbances, e.g. B. caused by an uneven flow profile (volume flow or speed) of the incoming gas flow or by uncontrolled cross flows that deflect the free jet laterally. The gas outlets of the gas distribution unit 117 are through the process chamber ceiling 9 , the baffle of the baffle 131 and the baffles of the feet 132 educated.

Vorzugsweise sind die Füße 132 weiter als Befestigungselemente zum lösbaren Anlegen und/oder Befestigen der Prallplatte 131 an der Unterseite 19 der Kammerdecke 9 oder an dem Endabschnitt 61 der Gaszufuhrleitung 60 bzw. dem Deckengasauslass 27 ausgebildet.Preferably the feet 132 further as fasteners for releasable application and / or fastening of the baffle plate 131 on the bottom 19th the chamber ceiling 9 or at the end section 61 the gas supply line 60 or the ceiling gas outlet 27th educated.

Optional kann an jeder Ecke der quadratischen Prallplatte 131 ein Blockierelement (nicht gezeigt) vorgesehen sein, welche ein Spektrum von Abstrahlrichtungen bzw. einen maximalen Abstrahlwinkel des Reinhaltungsgasstroms begrenzen. Durch die Blockierelemente wird ein theoretisch möglicher Abstrahlwinkel von 360° auf vier separate Winkelbereiche (Segmente) begrenzt, die z. B. jeweils 70° oder 80° betragen. Dadurch ist es möglich, einen Abstrahlwinkel des Reinhaltungsgasstroms so zu definieren, dass zumindest in einer Richtung quer zur mittleren Strömungsrichtung in einem jeweils Segment nicht mehr als der notwendig zu beaufschlagende Anteil einer Oberfläche A eines Energiestrahl-Auslassbereichs von einem Anteil des Reinhaltungsgasstroms überstrichen wird. Bei einer definierten Zielgeschwindigkeit kann dadurch ein Volumenstrom zugeführten Gases reduziert werden. Optional können die Blockierelemente zugleich als Befestigungselemente zum Anbringen der Prallplatte 131 an der Prozesskammerdecke 9 ausgebildet sein.Optionally, the square baffle plate can be placed on every corner 131 a blocking element (not shown) may be provided, which limit a spectrum of radiation directions or a maximum radiation angle of the clean gas flow. The blocking elements limit a theoretically possible radiation angle of 360 ° to four separate angular ranges (segments) which, for. B. be 70 ° or 80 °. This makes it possible to define a radiation angle of the clean gas flow in such a way that at least in one direction transverse to the central flow direction in each segment no more than the proportion of a surface that is to be applied A of an energy beam outlet area is swept by a portion of the clean gas flow. At a defined target speed, a volume flow of gas supplied can be reduced. Optionally, the blocking elements can also be used as fastening elements for attaching the baffle plate 131 on the process chamber ceiling 9 be trained.

Bei konzentrischer Positionierung der Prallplatte 131, des Deckengasauslasses 27 , der Füße 132 und der Energiestrahl-Auslassbereiche 125a, 125b, 125c, 125d (in 7 gezeigt) sowie etwaiger Blockierelemente bzw. Strömungswinkelbegrenzer (nicht gezeigt) wird allein durch eine geometrische Anordnung der beteiligten Komponenten eine wichtige Voraussetzung für eine Aufteilung des durch den Deckengasauslass 27 einströmenden Strahls in vier ähnliche Volumenanteile ohne weitere Steuerung geschaffen.With concentric positioning of the baffle plate 131 , the ceiling gas outlet 27th , the feet 132 and the energy beam outlet areas 125a , 125b , 125c , 125d (in 7 shown) as well Any blocking elements or flow angle limiters (not shown) become an important prerequisite for a division of the through the ceiling gas outlet solely by a geometric arrangement of the components involved 27th incoming jet created in four similar volume fractions without further control.

Gemäß einer ersten Weiterbildung der Erfindung ist die Gasverteileinheit 17, 17', 117 wegklappbar und/oder versenkbar ausgebildet und/oder wegklappbar und/oder versenkbar an der Kammerdecke 9 und/oder Kammerwandung angebracht. Dadurch kann die Gasverteileinheit z. B. in eine Aussparung in der Prozesskammerdecke versenkt oder geklappt werden und/oder weggeklappt werden, so dass die Gasverteileinheit an der Kammerdecke 9 oder Kammerwandung der Prozesskammer anliegt und z.B. bündig mit ihr abschließt bzw. nicht aus der Ebene der Prozesskammerdecke in die Prozesskammer hineinragt. Die Gasverteileinheit kann dann, wenn sie nicht aktiv ist, d. h. wenn der Prozesskammer kein Reinhaltungsgasstrom zugeführt wird, insbesondere wenn der Prozesskammer ein Prozessgasstrom zugeführt wird, versenkt bzw. weggeklappt werden. Dadurch kann eine Verunreinigung der Gasverteileinheit vermieden werden.According to a first development of the invention, the gas distribution unit is 17th , 17 ' , 117 designed to be foldable and / or retractable and / or foldable and / or retractable on the chamber ceiling 9 and / or chamber wall attached. This allows the gas distribution unit, for. B. sunk or folded into a recess in the process chamber ceiling and / or folded away, so that the gas distribution unit on the chamber ceiling 9 or chamber wall of the process chamber and, for example, ends flush with it or does not protrude from the level of the process chamber ceiling into the process chamber. If the gas distribution unit is not active, ie if no clean gas flow is supplied to the process chamber, in particular if a process gas flow is supplied to the process chamber, it can be sunk or folded away. Contamination of the gas distribution unit can thereby be avoided.

Gemäß einer zweiten Weiterbildung der Erfindung ist zusätzlich zumindest ein weiterer Gasauslass (in den Figuren nicht gezeigt) in der Prozesskammer vorgesehen zum Ableiten, optional Absaugen, eines Reinhaltungsgases. Damit ist es beispielsweise möglich, einen gerichteten Prozessgasstrom zwischen der Gasverteileinheit und dem zumindest einen Gasauslass zu erzeugen, welcher zumindest an einem Abschnitt der Oberfläche des bzw. der Energiestrahl-Auslassbereiche in einem Abstand zu diesem bzw. diesen oder nicht beabstandet davon entlang geleitet wird und so Verunreinigungen von der Oberfläche abhält bzw. entfernt.According to a second development of the invention, at least one further gas outlet (not shown in the figures) is additionally provided in the process chamber for discharging, optionally extracting, a clean gas. It is thus possible, for example, to generate a directed process gas flow between the gas distribution unit and the at least one gas outlet, which is conducted along at least a portion of the surface of the energy beam outlet region or regions at a distance from this or not at a distance therefrom and keeps or removes contaminants from the surface.

Auch wenn zum Einkoppeln der Laserstrahlung in die Prozesskammer ein oder mehrere Einkoppelfenster, d. h. transparente Fenster aus z. B. Glas, vorgesehen sind, so können auch andere optische Elemente, wie z. B. Linsen, zum Einbringen der Laserstrahlung in die Prozesskammer vorgesehen sein.Even if one or more coupling windows, that is, for coupling the laser radiation into the process chamber. H. transparent windows from z. B. glass, are provided, so other optical elements, such as. B. lenses, for introducing the laser radiation into the process chamber.

Zudem sind in 3a, 3b und 7 jeweils vier Energiestrahl-Auslassbereiche gezeigt, die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Anzahl von Energiestrahl-Auslassbereichen beschränkt. Vielmehr können in der Prozesskammerdecke z. B. auch nur zwei oder drei Energiestrahl-Auslassbereiche vorgesehen sein oder es können mehr als vier Energiestrahl-Auslassbereiche (also Einkoppelfenster bzw. Laser Windows oder Linsen oder dergleichen) vorgesehen sein. Auch ist die Anordnung der Energiestrahl-Auslassbereiche in der Prozesskammerdecke 9 bzw. in der Referenzebene R nicht auf die in 3a, 3b und 7 gezeigte Anordnung innerhalb eines Rechtecks und auf die in 7 gezeigte drehsymmetrische Anordnung beschränkt, sondern die Energiestrahl-Auslassbereiche können auch anders geeignet in der Prozesskammerdecke 9 angeordnet sein.In addition, in 3a , 3b and 7 Four energy beam outlet regions are shown in each case, but the invention is not restricted to this number of energy beam outlet regions. Rather, z. B. only two or three energy beam outlet areas can be provided or more than four energy beam outlet areas (ie coupling window or laser windows or lenses or the like) can be provided. The arrangement of the energy beam outlet areas is also in the process chamber ceiling 9 or in the reference plane R not on the in 3a , 3b and 7 arrangement shown within a rectangle and on the in 7 shown rotationally symmetrical arrangement limited, but the energy beam outlet areas can also be otherwise suitable in the process chamber ceiling 9 be arranged.

Weitere beispielhafte Ausführungsformen und Anordnungen der oben beschriebenen Gasverteileinheit, insbesondere in Bezug auf die Anzahl und Anordnung der Energiestrahl-Auslassbereiche und die Ausbildung der Gasverteileinheit, werden im Folgenden mit Bezug auf 8a bis 8g beschrieben. 8a bis 8g zeigen jeweils, analog zu 3a, 3b und 7 eine Ansicht auf die Prozesskammerdecke 9 von unten auf die Gasverteileinheit, d. h. von dem Baufeld 8 bzw. dem Innenraum der Prozesskammer 3 aus. Die Energiestrahl-Auslassbereiche 225a bis 225f bzw. ihre Oberflächen A in der Referenzebene R sind dabei rein beispielhaft als kreisförmige Bereiche gezeigt. Die Form der Energiestrahl-Auslassbereiche 225a bis 225f ist jedoch nicht auf eine Kreisform beschränkt, vielmehr können die in den Figuren gezeigten Energiestrahl-Auslassbereiche 225a bis 225f auch jede andere geometrische Form aufweisen, beispielsweise eine rechteckige oder jede andere regelmäßige polygonale oder unregelmäßige geometrische Form. Auch können die Energiestrahl-Auslassbereiche 225a bis 225f in Bezug auf ihre geometrische Form und/oder Größe unterschiedlich ausgebildet sein. 8a bis 8f zeigen dabei Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung unter Verwendung einer Gasverteileinheit 17, 17' gemäß der oben in Bezug auf 3a bis 6 beschriebenen ersten und/oder zweiten Ausführungsform(en). 8f zeigt eine Weiterbildung der vorliegenden Erfindung unter Verwendung einer Gasverteileinheit 117 gemäß der oben in Bezug auf 7 beschriebenen dritten Ausführungsform.Further exemplary embodiments and arrangements of the gas distribution unit described above, in particular with regard to the number and arrangement of the energy beam outlet regions and the design of the gas distribution unit, are described below with reference to 8a to 8g described. 8a to 8g each show, analog to 3a , 3b and 7 a view of the process chamber ceiling 9 from below onto the gas distribution unit, ie from the construction site 8th or the interior of the process chamber 3rd out. The energy beam outlet areas 225a to 225f or their surfaces A in the reference plane R are shown purely by way of example as circular areas. The shape of the energy beam outlet areas 225a to 225f is not limited to a circular shape, however, the energy beam outlet areas shown in the figures can 225a to 225f also have any other geometric shape, for example a rectangular or any other regular polygonal or irregular geometric shape. The energy beam outlet areas can also 225a to 225f be designed differently with regard to their geometric shape and / or size. 8a to 8f show further developments of the present invention using a gas distribution unit 17th , 17 ' according to the above regarding 3a to 6 described first and / or second embodiment (s). 8f shows a development of the present invention using a gas distribution unit 117 according to the above regarding 7 described third embodiment.

In 8a sind insgesamt sechs Energiestrahl-Auslassbereiche 225a bis 225f gezeigt, wobei die Energiestrahl-Auslassbereiche in zwei Zeilen und drei Spalten unter- bzw. nebeneinander angeordnet sind. Analog zu dem in 3a gezeigten Beispiel ist die Gasverteileinheit 17, 17' parallel zu den Zeilen von Energiestrahl-Auslassbereichen zwischen diesen vorgesehen, so dass die Energiestrahl-Auslassbereiche 225a, 225b, 225c der in 8a oberen Zeile und die Energiestrahl-Auslassbereiche 225d, 225e, 225f der in 8a unteren Zeile auf voneinander abgewandten und einander entgegengesetzten Seiten der Gasverteileinheit 17, 17' angeordnet sind. Die Länge L der Gasverteileinheit 17, 17' entspricht dabei vorzugsweise der Länge einer Zeile von Energiestrahl-Auslassbereichen, d. h. der Gesamtbreite der drei Spalten von Energiestrahl-Auslassbereichen (mit dazwischenliegendem Zwischenraum). Die Abmessung L ist dabei wie oben beschrieben vorzugsweise keine äußere Abmessung der Gasverteileinheit selbst, sondern bezieht sich auf eine Abmessung und/oder Anordnung von Gasaustrittsöffnungen der Gasverteileinheit.In 8a are a total of six energy beam outlet areas 225a to 225f shown, the energy beam outlet areas being arranged in two rows and three columns one below the other or next to one another. Analogous to that in 3a The example shown is the gas distribution unit 17th , 17 ' provided parallel to the rows of energy beam outlet areas between them so that the energy beam outlet areas 225a , 225b , 225c the in 8a top line and the energy beam outlet areas 225d , 225e , 225f the in 8a bottom line on opposite and opposite sides of the gas distribution unit 17th , 17 ' are arranged. The length L the gas distribution unit 17th , 17 ' preferably corresponds to the length of a row of energy beam outlet regions, ie the total width of the three columns of energy beam outlet regions (with an intermediate space). The dimension L is as described above preferably no external dimension of the gas distribution unit itself, but refers to a dimension and / or arrangement of gas outlet openings of the gas distribution unit.

Der Gaseinlass 26 der Gasverteileinheit 17, 17' ist mittig bzw. zentral zwischen den Energiestrahl-Auslassbereichen 25a, 25b, 25c, 25d vorgesehen, d. h. in Längsrichtung in der Mitte der mittleren Spalte von Energiestrahl-Auslassbereichen 225b, 225e. Analog zu 3a werden die Energiestrahl-Auslassbereiche 225a bis 225f im Betrieb der Gasverteileinheit 17, 17' einseitig überströmt, wobei das Gas beidseitig, d. h. an voneinander abgewandten und einander entgegengesetzten Längsseiten der Gasverteileinheit 17, 17' in die Prozesskammer 3 einströmt (in 8a schematisch durch Pfeile gezeigt).The gas inlet 26 the gas distribution unit 17th , 17 ' is in the middle or central between the energy beam outlet areas 25a , 25b , 25c , 25d provided, ie in the longitudinal direction in the middle of the middle column of energy beam outlet areas 225b , 225e . Analogous to 3a become the energy beam outlet areas 225a to 225f in the operation of the gas distribution unit 17th , 17 ' flows over on one side, the gas on both sides, ie on opposite and opposite longitudinal sides of the gas distribution unit 17th , 17 ' into the process chamber 3rd inflows (in 8a shown schematically by arrows).

Analog zu dem in 3b gezeigten Beispiel können bei der in 8a gezeigten Anordnung von sechs Energiestrahl-Auslassbereichen 225a bis 225f auch weitere (nicht gezeigte) senkrecht angeordnete Arme der Gasverteileinheit 17, 17' bereitgestellt sein. Die Arme können dabei beispielsweise jeweils senkrecht zwischen horizontal benachbarten Energiestrahl-Auslassbereichen 225a bis 225f vorgesehen sein und, analog zu 3b, eine zweiseitige Überströmung der Energiestrahl-Auslassbereiche 225a bis 225f ermöglichen.Analogous to that in 3b example shown in the in 8a shown arrangement of six energy beam outlet areas 225a to 225f also other (not shown) vertically arranged arms of the gas distribution unit 17th , 17 ' be provided. The arms can, for example, each be perpendicular between horizontally adjacent energy beam outlet areas 225a to 225f be provided and, analogously to 3b , a two-sided overflow of the energy beam outlet areas 225a to 225f enable.

In 8b ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt, bei der lediglich zwei Energiestrahl-Auslassbereiche 225a, 225b in der Prozesskammerdecke 9 vorgesehen sind. Die Gasverteileinheit 17, 17' ist mittig zwischen den Energiestrahl-Auslassbereichen 225a, 225b angeordnet, so dass jeder Energiestrahl-Auslassbereich 225a, 225b einseitig von dem im Betrieb aus der Gasverteileinheit 17, 17' in die Prozesskammer einströmenden Gas überströmt wird. Die Länge L der Gasverteileinheit 17, 17' in Längsrichtung entspricht dabei ebenfalls vorzugsweise einer maximalen Erstreckung der Energiestrahl-Auslassbereiche 225a, 225b in einer Richtung parallel zur Längsrichtung der Gasverteileinheit 17, 17'. Bei dem in 8b gezeigten Beispiel ist der Gaseinlass 26 ebenfalls mittig an der Gasverteileinheit 17, 17' in Bezug auf die Länge L der Gasverteileinheit vorgesehen, d. h. mittig zwischen den Energiestrahl-Auslassbereichen 225a, 225b, d. h. die in 8b gezeigte Gasverteileinheit weist zwei Arme auf. Alternativ dazu kann die Gasverteileinheit auch nur einen Arm aufweisen, wobei der Gaseinlass 26 an einem Ende der Gasverteileinheit (in Bezug auf deren Längsrichtung) vorgesehen ist.In 8b An embodiment of the present invention is shown in which only two energy beam outlet regions 225a , 225b in the process chamber ceiling 9 are provided. The gas distribution unit 17th , 17 ' is in the middle between the energy beam outlet areas 225a , 225b arranged so that each energy beam outlet area 225a , 225b one-sided from that in operation from the gas distribution unit 17th , 17 ' is flowing into the process chamber flowing gas. The length L the gas distribution unit 17th , 17 ' in the longitudinal direction also preferably corresponds to a maximum extension of the energy beam outlet regions 225a , 225b in a direction parallel to the longitudinal direction of the gas distribution unit 17th , 17 ' . At the in 8b The example shown is the gas inlet 26 also in the middle of the gas distribution unit 17th , 17 ' in terms of length L the gas distribution unit is provided, ie in the middle between the energy beam outlet areas 225a , 225b , ie the in 8b shown gas distribution unit has two arms. Alternatively, the gas distribution unit can also have only one arm, the gas inlet 26 is provided at one end of the gas distribution unit (with respect to its longitudinal direction).

Die Gasverteileinheit 17, 17' gemäß der ersten und zweiten Ausbildungsform, welche oben in Bezug auf 3a, 3b und 4 bis 6, sowie 8a und 8b beschrieben wurde, ist so ausgebildet, dass Gas im Betrieb zweiseitig, d h. an voneinander abgewandten und einander entgegengesetzten Längsseiten der Gasverteileinheit, aus der Gasverteileinheit in die Prozesskammer 3 einströmt. Die Gasverteileinheit 17, 17' gemäß der ersten und zweiten Ausbildungsform kann jedoch auch so ausgebildet sein, dass Gas im Betrieb lediglich einseitig aus der Gasverteileinheit ausströmt, d. h. die Gasverteileinheit 17, 17' kann auch dazu ausgebildet sein, einen einseitig ausströmenden Reinhaltungsgasstrom zu erzeugen. Dies ist beispielhaft in 8c mit einem Energiestrahl-Auslassbereich 225a gezeigt, wobei die Länge L der Gasverteileinheit 17, 17' an eine maximale Erstreckung des Energiestrahl-Auslassbereichs 225a in eine Richtung parallel zur Längsrichtung der Gasverteileinheit 17, 17', d. h. in 8c zu einem Durchmesser des runden Energiestrahl-Auslassbereichs 225a angepasst ist bzw. dieser entspricht.The gas distribution unit 17th , 17 ' according to the first and second forms of training described above in relation to 3a , 3b and 4th to 6 , such as 8a and 8b has been described so that gas during operation is bilateral, i.e. on opposite and opposite longitudinal sides of the gas distribution unit, from the gas distribution unit into the process chamber 3rd flows in. The gas distribution unit 17th , 17 ' According to the first and second embodiment, however, it can also be designed in such a way that gas only flows out of the gas distribution unit during operation, ie the gas distribution unit 17th , 17 ' can also be designed to generate a clean gas stream flowing out on one side. This is exemplified in 8c with an energy beam outlet area 225a shown, the length L the gas distribution unit 17th , 17 ' to a maximum extension of the energy beam outlet area 225a in a direction parallel to the longitudinal direction of the gas distribution unit 17th , 17 ' , ie in 8c to a diameter of the round energy beam outlet area 225a is adjusted or this corresponds.

Zum Erzeugen eines einseitig ausströmenden Reinhaltungsgasstroms können die entsprechenden Öffnungen der Gasverteileinheit 17, 17' (s. 4 bis 6) beispielsweise abgedeckt werden bzw. kann die Gasverteileinheit ohne die entsprechenden Öffnungen ausgebildet sein, d. h. nur einseitig mit Öffnungen ausgebildet sein.The corresponding openings of the gas distribution unit can be used to generate a clean gas stream flowing out on one side 17th , 17 ' (see 4th to 6 ) are covered, for example, or the gas distribution unit can be designed without the corresponding openings, that is to say it can only be formed with openings on one side.

In 8d und 8e sind weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt, bei denen drei Energiestrahl-Auslassbereiche 225a, 225b, 225c in der Prozesskammerdecke 9 vorgesehen sind. Die Oberflächen A der Energiestrahl-Auslassbereiche 225a, 225b, 225c sind dreizählig drehsymmetrisch in der Prozesskammerdecke 9 angeordnet, wobei der Drehpunkt gleichzeitig dem Mittelpunkt eines kreisförmigen Querschnitts des Einlasses 26 der Gasverteileinheit 17, 17' entspricht. In 8d, 8e ist jeweils eine Gasverteileinheit 17, 17' mit drei Armen 170a, 170b, 170c zwischen den Energiestrahl-Auslassbereichen 225a, 225b, 225c vorgesehen, wobei jeweils einer der Arme 170a, 170b, 170c mittig zwischen zwei der Energiestrahl-Auslassbereiche 225a, 225b, 225c angeordnet ist. Die Gasverteileinheiten 17, 17' in der 8d und der 8e unterscheiden sich dadurch, dass die Arme 170a, 170b, 170c der in 8d gezeigten Gasverteileinheit 17, 17' zum einseitigen Auslassen des Gases ausgebildet sind (vgl. 8c), während die Arme 170a, 170b, 170c der in 8e gezeigten Gasverteileinheit 17, 17' zum zweiseitigen Auslassen des Gases ausgebildet sind (vgl. 8b). Im Betrieb der in 8d gezeigten Gasverteileinheit 17, 17' wird somit jeder Energiestrahl-Auslassbereich 225a, 225b, 225c von aus einem Arm austretenden Gas, d. h. aus einer Richtung, beströmt, während im Betrieb der in 8e gezeigten Gasverteileinheit 17, 17' jeder Energiestrahl-Auslassbereich 225a, 225b, 225c von jeweils zwei Armen, d. h. aus zwei Richtungen, beströmt wird, wie in 8d und 8e schematisch durch Pfeile gezeigt.In 8d and 8e Further embodiments of the present invention are shown, in which three energy beam outlet regions 225a , 225b , 225c in the process chamber ceiling 9 are provided. The surfaces A the energy beam outlet areas 225a , 225b , 225c are three-fold rotationally symmetrical in the process chamber ceiling 9 arranged, the fulcrum being the center of a circular cross-section of the inlet 26 the gas distribution unit 17th , 17 ' corresponds. In 8d , 8e is a gas distribution unit 17th , 17 ' with three arms 170a , 170b , 170c between the energy beam outlet areas 225a , 225b , 225c provided, each one of the arms 170a , 170b , 170c centered between two of the energy beam outlet areas 225a , 225b , 225c is arranged. The gas distribution units 17th , 17 ' in the 8d and the 8e differ in that the arms 170a , 170b , 170c the in 8d shown gas distribution unit 17th , 17 ' are designed to discharge the gas on one side (cf. 8c ) while the arms 170a , 170b , 170c the in 8e shown gas distribution unit 17th , 17 ' are designed to discharge the gas on both sides (cf. 8b) . In the operation of the 8d shown gas distribution unit 17th , 17 ' each energy beam outlet area 225a , 225b , 225c of gas escaping from an arm, ie from one direction, while in operation the in 8e shown gas distribution unit 17th , 17 ' any energy beam outlet area 225a , 225b , 225c is flowed by two arms each, ie from two directions, as in 8d and 8e shown schematically by arrows.

8f zeigt eine Anordnung einer Gasverteileinheit 17, 17' mit fünf Armen 170a bis 170f zwischen fünf Energiestrahl-Auslassbereichen 225a bis 225f analog zu 8d oder 8e. Die Gasverteileinheit ist dabei in Bezug auf ihre Arme fünfzählig drehsymmetrisch ausgebildet, wobei das Drehzentrum einem Flächenschwerpunkt bzw. Mittelpunkt des Gaseinlasses 26 entspricht. 8f shows an arrangement of a gas distribution unit 17th , 17 ' with five arms 170a to 170f between five energy beam outlet areas 225a to 225f analogous to 8d or 8e . The gas distribution unit is five-fold rotationally symmetrical with respect to its arms, the center of rotation being a center of area or center of the gas inlet 26 corresponds.

8e zeigt alternativ zu der in 8f gezeigten Verwendung einer Gasverteileinheit 17, 17' gemäß der oben beschriebenen ersten oder zweiten Ausführungsform eine Gasverteileinheit 117 gemäß der oben beschriebenen dritten Ausführungsform, welche mittig zwischen den fünf Energiestrahl-Auslassbereichen 225a bis 225f angeordnet ist. Die Form der Prallplatte 231 ist an die geometrische Anordnung der Energiestrahl-Auslassbereiche in der Referenzebene angepasst, so dass sie ebenfalls eine fünfzählige Drehsymmetrie aufweist. Die fünf Füße 232 mit Leitflächen (nicht gezeigt) sind jeweils so angeordnet, dass sie in ihrer Verlängerung jeweils in einen mittigen Bereich zwischen zwei Energiestrahl-Auslassbereichen gerichtet sind. 8e shows an alternative to that in 8f shown use of a gas distribution unit 17th , 17 ' according to the first or second embodiment described above, a gas distribution unit 117 according to the third embodiment described above, which is centered between the five energy beam outlet regions 225a to 225f is arranged. The shape of the baffle 231 is adapted to the geometric arrangement of the energy beam outlet areas in the reference plane, so that it also has a five-fold rotational symmetry. The five feet 232 with guide surfaces (not shown) are each arranged so that their extension is directed in each case into a central region between two energy beam outlet regions.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen und Weiterbildungen der Gasverteileinheiten ist jeweils eine einzige Gasverteileinheit in der Prozesskammer vorgesehen. In the embodiments and developments of the gas distribution units described above, a single gas distribution unit is provided in the process chamber.

Es ist jedoch auch möglich, mehrere derartige Gasverteileinheiten in der Prozesskammer anzuordnen. Vorzugsweise umfasst jede der Gasverteileinheiten einen separaten Gaseinlass, der mit einem Endabschnitt einer Zufuhrleitung in Verbindung steht. Hierzu können insbesondere mehrere Endabschnitte bereitgestellt sein, vorzugsweise entspricht die Anzahl der Endabschnitte der Gaszufuhrleitung(en) der Anzahl der Gasverteilein heiten.However, it is also possible to arrange several such gas distribution units in the process chamber. Each of the gas distribution units preferably comprises a separate gas inlet which is connected to an end section of a supply line. For this purpose, in particular several end sections can be provided, preferably the number of end sections of the gas supply line (s) corresponds to the number of gas distribution units.

Die Merkmale der oben beschriebenen Ausführungsformen können, soweit möglich, miteinander kombiniert werden. So kann beispielsweise die in 6 gezeigte Gasverteileinheit auch unmittelbar unterhalb der Prozesskammerdecke 9 angeordnet sein und eine Öffnung in der Prozesskammerdecke 9 kann dann den Gaseinlass 26 bilden. Ebenso kann z. B. die in 4 und 5 gezeigte Gasverteileinheit eine separate Decke aufweisen, so dass diese nicht von der Prozesskammerdecke 9 gebildet ist. Die Gasverteileinheit kann dann einen separat von der Prozesskammerdecke 9 gebildeten Gaseinlass aufweisen.The features of the above-described embodiments can be combined with one another as far as possible. For example, the in 6 shown gas distribution unit also directly below the process chamber ceiling 9 be arranged and an opening in the process chamber ceiling 9 can then gas inlet 26 form. Likewise, e.g. B. the in 4th and 5 Gas distribution unit shown have a separate ceiling, so that it does not from the process chamber ceiling 9 is formed. The gas distribution unit can then be separate from the process chamber ceiling 9 have formed gas inlet.

Auch wenn die vorliegende Erfindung anhand einer Lasersinter- bzw. Laserschmelzvorrichtung beschrieben wurde, ist sie nicht auf das Lasersintern oder Laserschmelzen eingeschränkt. Sie kann auf beliebige Verfahren zum additiven Herstellen eines dreidimensionalen Objektes durch schichtweises Aufbringen und selektives Verfestigen eines Aufbaumaterials angewendet werden, bei denen eine elektromagnetische Strahlung und/oder eine Teilchenstrahlung zum Verfestigen des Aufbaumaterials verwendet wird, wobei das Verfestigen einen Prozess des gezielten lokalen An- und/oder Aufschmelzens des Aufbaumaterials und anschließenden Erstarrens umfasst.Even if the present invention has been described with the aid of a laser sintering or laser melting device, it is not restricted to laser sintering or laser melting. It can be applied to any method for additively producing a three-dimensional object by applying layers and selectively solidifying a building material, in which electromagnetic radiation and / or particle radiation is used to solidify the building material, the solidifying process being a process of targeted local attachment and / or melting of the building material and subsequent solidification.

Der Belichter kann beispielsweise einen oder mehrere Gas- oder Festkörperlaser oder jede andere Art von Laser wie z. B. Laserdioden, insbesondere VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) oder VECSEL (Vertical External Cavity Surface Emitting Laser). Allgemein kann als Belichter jede Einrichtung verwendet werden, mit der Energie als Wellen- oder Teilchenstrahlung selektiv auf eine Schicht des Aufbaumaterials aufgebracht werden kann. Anstelle eines Lasers können beispielsweise eine andere Lichtquelle, ein Elektronenstrahl oder jede andere Energie- bzw. Strahlenquelle verwendet werden, die geeignet ist, das Aufbaumaterial zu verfestigen.The imagesetter can, for example, one or more gas or solid-state lasers or any other type of laser such as. B. laser diodes, in particular VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) or VECSEL (Vertical External Cavity Surface Emitting Laser). In general, any device can be used as an imagesetter with which energy as wave or particle radiation can be selectively applied to a layer of the building material. Instead of a laser, for example, another light source, an electron beam or any other energy or radiation source can be used which is suitable for solidifying the building material.

Als Aufbaumaterial können verschiedene Arten von Pulver verwendet werden, insbesondere Metallpulver, Kunststoffpulver, Keramikpulver, Sand, gefüllte oder gemischte Pulver. Anstelle von Pulver können auch andere geeignete Materialien als Aufbaumaterial verwendet werden.Various types of powder can be used as the building material, in particular metal powder, plastic powder, ceramic powder, sand, filled or mixed powder. Instead of powder, other suitable materials can also be used as the building material.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

WO 0030789 A1 [0004]WO 0030789 A1 [0004]

Claims

Beströmungsvorrichtung für eine Mehrzahl von Energiestrahl-Auslassbereichen (25a-25d, 125a-125d, 225a-225f) in einer additiven Herstellvorrichtung (1) zum additiven Herstellen eines dreidimensionalen Objekts (2) durch schichtweises Aufbringen und selektives Verfestigen eines Aufbaumaterials durch Bestrahlen mittels einer Energiestrahlung, wobei die Beströmungsvorrichtung umfasst: eine Prozesskammer (3) mit einer Deckenwandung (9), wobei die Energiestrahl-Auslassbereiche (25a-25d, 125a-125d, 225a-225f) in der Deckenwandung (9) der Prozesskammer (3) in einer Referenzebene (R) angeordnet sind, und wobei oberhalb der Energiestrahl-Auslassbereiche (25a-25d, 125a-125d, 225a-225f) eine Mehrzahl von Energiestrahl-Umlenkeinheiten (20a, 20b) der additiven Herstellvorrichtung angeordnet ist, zumindest eine Gasverteileinheit (17, 17', 117) und eine Mehrzahl von Gasauslässen (30, 33) zum Auslassen eines Gases in die Prozesskammer (3), wobei die Gasauslässe (30, 33) zumindest teilweise durch die Gasverteileinheit (17, 17', 117) gebildet sind, und wobei die Gasverteileinheit (17, 17', 117) zumindest in einer Betriebsposition an der Deckenwandung (9) und innerhalb der Prozesskammer (3) aus der Deckenwandung (9) bzw. der Referenzebene (R) hervortritt, sodass sie in die Prozesskammer (3) hinein ragt, die Gasauslässe (30, 33) zumindest in der Betriebsposition der Gasverteileinheit (17, 17', 117) in einem oberen Höhenbereich der Prozesskammer (3) vorgesehen sind und so in die Prozesskammer (3) hinein gerichtet sind, dass im Betrieb Gas die Referenzebene (R) zumindest teilweise überstreicht, und wobei oberhalb der Deckenwandung (9) zumindest eine Gaszufuhrleitung (60) zum Zuführen des Gases zu der Gasverteileinheit (17, 17') angeordnet ist, wobei ein Endabschnitt (61) der Gaszufuhrleitung (60) zwischen zumindest zwei der Energiestrahl-Umlenkeinheiten (20a, 20b) angeordnet ist. Flow device for a plurality of energy beam outlet areas (25a-25d, 125a-125d, 225a-225f) in an additive manufacturing device (1) for the additive manufacturing of a three-dimensional object (2) by layer-by-layer application and selective solidification of a building material by irradiation by means of energy radiation wherein the flow device comprises: a process chamber (3) with a top wall (9), the energy beam outlet areas (25a-25d, 125a-125d, 225a-225f) being arranged in the top wall (9) of the process chamber (3) in a reference plane (R), and a plurality of energy beam deflection units (20a, 20b) of the additive manufacturing device is arranged above the energy beam outlet regions (25a-25d, 125a-125d, 225a-225f), at least one gas distribution unit (17, 17 ', 117) and a plurality of gas outlets (30, 33) for discharging a gas into the process chamber (3), the gas outlets (30, 33) at least partially through the gas distribution unit (17, 17' , 117) are formed, and wherein the gas distribution unit (17, 17 ', 117) at least in an operating position on the ceiling wall (9) and within the process chamber (3) emerges from the ceiling wall (9) or the reference plane (R), so that it enters the process chamber (3) protrudes the gas outlets (30, 33) are provided at least in the operating position of the gas distribution unit (17, 17 ', 117) in an upper height region of the process chamber (3) and are directed into the process chamber (3) in such a way that gas is the reference plane during operation (R) at least partially covered, and wherein at least one gas supply line (60) for supplying the gas to the gas distribution unit (17, 17 ') is arranged above the top wall (9), an end section (61) of the gas supply line (60) between at least two of the energy beam deflection units (20a, 20b) is arranged.

Beströmungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei sich der Endabschnitt (61) der Gaszufuhrleitung (60) im Wesentlichen senkrecht zur Referenzebene (R) erstreckt.Flow device according to Claim 1 , wherein the end section (61) of the gas supply line (60) extends substantially perpendicular to the reference plane (R).

Beströmungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine erste Anzahl der Gasauslässe (30, 33) an einer ersten Seite der Gasverteileinheit (17, 17', 117) vorgesehen ist und eine zweite Anzahl der Gasauslässe (30, 33) an einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite der Gasverteileinheit (17, 17', 117) vorgesehen ist.Flow device according to Claim 1 or 2nd , wherein a first number of gas outlets (30, 33) is provided on a first side of the gas distribution unit (17, 17 ', 117) and a second number of gas outlets (30, 33) on a second side of the gas distribution unit opposite the first side ( 17, 17 ', 117) is provided.

Beströmungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in der Betriebsposition der Gasverteileinheit (17, 17', 117) in einer Untersicht auf die Deckenwandung (9) der Prozesskammer (3) jedem Energiestrahl-Auslassbereich (25a-25d, 125a-125d, 225a-225f) genau ein Gasauslass (30) zugewandt ist und wobei vorzugsweise eine maximale Erstreckung des Gasauslasses (30) größer oder gleich einer maximalen Erstreckung des jeweiligen Energiestrahl-Auslassbereichs (25a-25d, 125a-125d, 225a-225f) ist, dem der Gasauslass (30) zugewandt ist.Aeration device according to one of the Claims 1 to 3rd , in the operating position of the gas distribution unit (17, 17 ', 117) in a bottom view of the top wall (9) of the process chamber (3) each energy beam outlet area (25a-25d, 125a-125d, 225a-225f) exactly one gas outlet ( 30) and preferably a maximum extension of the gas outlet (30) is greater than or equal to a maximum extension of the respective energy beam outlet region (25a-25d, 125a-125d, 225a-225f) to which the gas outlet (30) is facing.

Beströmungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei mindestens ein, bevorzugt mindestens zwei, der folgenden Kriterien erfüllt sind: - die Öffnungsquerschnitte der Gasauslässe (30, 33) weisen einen gleichen Flächeninhalt auf und/oder - die Gasauslässe (30, 33) weisen eine gleiche geometrische Form auf und/oder - die Gasauslässe (30, 33) weisen eine gleiche geringste Distanz zu ihnen jeweils zugeordneten Energiestrahl-Auslassbereichen (25a-25d, 125a-125d, 225a-225f) auf und/oder - die aus den Gasauslässen (30, 33) im Betrieb austretenden Teilgasströme weisen eine gleiche mittlere Geschwindigkeit auf und/oder - die aus den Gasauslässen (30, 33) im Betrieb austretenden Teilgasströme weisen einen im Wesentlichen gleichen Volumenstrom und/oder Massenstrom auf und/oder - eine mittlere Geschwindigkeit der im Betrieb aus den Gasauslässen austretenden Teilgasströme beträgt mindestens 1 m/s, bevorzugt mindestens 3 m/s, besonders bevorzugt mindestens 5 m/s und/oder - zumindest ein Gasauslass (30), vorzugsweise alle Gasauslässe, weist/weisen einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf, wobei eine Längsseite, vorzugsweise die Längsseiten, der Gasauslässe in der Betriebsposition der Gasverteileinheit im Wesentlichen parallel zur Referenzebene (R) angeordnet ist/sind.Aeration device according to one of the Claims 1 to 4th , at least one, preferably at least two, of the following criteria being met: - the opening cross sections of the gas outlets (30, 33) have the same surface area and / or - the gas outlets (30, 33) have the same geometric shape and / or - The gas outlets (30, 33) are at the same minimum distance from the energy beam outlet areas (25a-25d, 125a-125d, 225a-225f) assigned to them and / or - which exit from the gas outlets (30, 33) during operation Part gas flows have the same average speed and / or - the part gas flows emerging from the gas outlets (30, 33) during operation have essentially the same volume flow and / or mass flow and / or - an average speed of the part gas flows exiting the gas outlets during operation is at least 1 m / s, preferably at least 3 m / s, particularly preferably at least 5 m / s and / or - at least one gas outlet (30), preferably all gas outlets e, has a substantially rectangular cross-section, one long side, preferably the long sides, of the gas outlets being / are arranged essentially parallel to the reference plane (R) in the operating position of the gas distribution unit.

Beströmungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Gasauslässe (33) ausschließlich in der Gasverteileinheit (17') vorgehalten sind oder die Gasauslässe (30) in Zusammenwirken der Gasverteileinheit (17, 117) in der Betriebsposition sowie der Deckenwandung (9) der Prozesskammer (3) gebildet sind.Aeration device according to one of the Claims 1 to 5 , the gas outlets (33) being provided exclusively in the gas distribution unit (17 ') or the gas outlets (30) being formed in cooperation with the gas distribution unit (17, 117) in the operating position and the top wall (9) of the process chamber (3).

Beströmungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend genau einen Deckengasauslass (27) an einem Ende des Endabschnitts (61) der Gaszufuhrleitung (60), wobei in einer Orthogonalprojektion des Deckengasauslasses (27) und einer Gesamtheit der Energiestrahl-Auslassbereiche (25a-25d, 125a-125d, 225a-225f) in eine gleiche Ebene ein Flächenschwerpunkt der Summe der projizierten Flächen (A) der Energiestrahl-Auslassbereiche (25a-25d, 125a-125d, 225a-225f) innerhalb der projizierten Öffnungsfläche des Deckengasauslasses (27) liegt, vorzugsweise identisch mit einem Flächenschwerpunkt der projizierten Öffnungsfläche des Deckengasauslasses (27) ist. Aeration device according to one of the Claims 1 to 6 comprising exactly one ceiling gas outlet (27) at one end of the end section (61) of the gas supply line (60), wherein in an orthogonal projection of the ceiling gas outlet (27) and an entirety of the energy beam outlet regions (25a-25d, 125a-125d, 225a-225f ) in a same plane is a centroid of the sum of the projected areas (A) of the energy beam outlet areas (25a-25d, 125a-125d, 225a-225f) within the projected opening area of the ceiling gas outlet (27), preferably identical to a centroid of the projected area Opening area of the ceiling gas outlet (27) is.

Beströmungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Gasverteileinheit (17, 17', 117) zumindest einen Gaseinlass (26) zum Einlassen des Gases in die Gasverteileinheit umfasst und wobei vorzugsweise der zumindest eine Gaseinlass (26) der Gasverteileinheit (17, 17', 117) in der Betriebsposition der Gasverteileinheit an das Ende des Endabschnitts (61) der Gaszufuhrleitung (60) gasleitend angeschlossen ist.Aeration device according to one of the Claims 1 to 7 , wherein the gas distribution unit (17, 17 ', 117) comprises at least one gas inlet (26) for admitting the gas into the gas distribution unit and wherein preferably the at least one gas inlet (26) of the gas distribution unit (17, 17', 117) in the operating position of the Gas distribution unit is connected to the end of the end section (61) of the gas supply line (60) in a gas-conducting manner.

Beströmungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei der zumindest eine Gaseinlass (26) in einem mittleren Abschnitt der Gasverteileinheit (17, 17', 117) angeordnet ist, dessen Erstreckung in Richtung einer maximalen Erstreckung (L) der Gasverteileinheit höchstens 30%, bevorzugt höchstens 20%, besonders bevorzugt höchstens 10% der maximalen Erstreckung (L) der Gasverteileinheit entspricht.Flow device according to Claim 8 , The at least one gas inlet (26) being arranged in a central section of the gas distribution unit (17, 17 ', 117), the extent of which in the direction of a maximum extension (L) of the gas distribution unit is at most 30%, preferably at most 20%, particularly preferably at most 10% of the maximum extension (L) of the gas distribution unit.

Beströmungsvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, umfassend genau einen Gaseinlass (26) und mindestens zwei, bevorzugt mindestens drei, weiter bevorzugt mindestens vier, noch weiter bevorzugt mindestens sechs, noch weiter bevorzugt mindestens acht Gasauslässe (30, 33).Flow device according to Claim 8 or 9 comprising exactly one gas inlet (26) and at least two, preferably at least three, more preferably at least four, even more preferably at least six, even more preferably at least eight gas outlets (30, 33).

Beströmungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Gasverteileinheit (17, 17', 117) eine Anzahl von Hohlräumen (32) umfasst und der Endabschnitt (61) der Gaszufuhrleitung (60) in der Betriebsposition der Gasverteileinheit (17, 17', 117) in einer bestimmungsgemäßen Richtung der Gasströmung innerhalb der Beströmungsvorrichtung ausschließlich über zumindest einen der Anzahl von Hohlräumen mit den Gasauslässen (30, 33) und/oder mit der Prozesskammer (3) gasleitend verbunden ist.Aeration device according to one of the Claims 1 to 10th , wherein the gas distribution unit (17, 17 ', 117) comprises a number of cavities (32) and the end section (61) of the gas supply line (60) in the operating position of the gas distribution unit (17, 17', 117) in an intended direction of the gas flow within the flow device is connected to the gas outlets (30, 33) and / or to the process chamber (3) in a gas-conducting manner exclusively via at least one of the number of cavities.

Beströmungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei zumindest einer der Anzahl von Hohlräumen (32) zumindest einen Abschnitt umfasst, in dem sich ein Querschnitt des Hohlraums in einer Erstreckungsrichtung des Hohlraums vom Endabschnitt (61) der Gaszufuhrleitung (60) zu einem Gasauslass (30) der Gasverteileinheit, vorzugsweise zu allen Gasauslässen, verjüngt, wobei bevorzugt die Verjüngung in zumindest zwei, weiter bevorzugt zumindest drei, noch weiter bevorzugt zumindest vier Stufen (41-46) ausgeführt ist.Flow device according to Claim 11 , wherein at least one of the number of cavities (32) comprises at least one section in which a cross section of the cavity extends in an extension direction of the cavity from the end section (61) of the gas supply line (60) to a gas outlet (30) of the gas distribution unit, preferably all of them Gas outlets, tapered, the tapering preferably being carried out in at least two, more preferably at least three, even more preferably at least four stages (41-46).

Beströmungsvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, wobei der Hohlraum in der Betriebsposition der Gasverteileinheit zumindest in einer Schnittebene parallel zur Referenzebene im Wesentlichen achsensymmetrisch und/oder drehsymmetrisch ausgebildet ist.Flow device according to Claim 11 or 12th , wherein the cavity in the operating position of the gas distribution unit is at least in a sectional plane parallel to the reference plane essentially axisymmetric and / or rotationally symmetrical.

Beströmungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Gasverteileinheit (17, 17', 117) und/oder die Deckenwandung (9) der Prozesskammer (3) und/oder der Endabschnitt (61) der Gaszufuhrleitung (60) eine Schnittstelle zum lösbaren Befestigen der Gasverteileinheit (17, 17', 117) an der Deckenwandung (9) der Prozesskammer (3) und/oder an dem Endabschnitt (61) der Gaszufuhrleitung (60) umfassen bzw. umfasst.Aeration device according to one of the Claims 1 to 13 , wherein the gas distribution unit (17, 17 ', 117) and / or the top wall (9) of the process chamber (3) and / or the end section (61) of the gas supply line (60) is an interface for releasably fastening the gas distribution unit (17, 17') , 117) on the top wall (9) of the process chamber (3) and / or on the end section (61) of the gas supply line (60).

Beströmungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Beströmungsvorrichtung weiter zumindest einen Gasvorrat umfasst, an den die Gasverteileinheit (17, 17', 117) zumindest in der Betriebsposition angeschlossen ist, wobei der zumindest eine Gasvorrat die Gasverteileinheit im Betrieb mit Inertgas und/oder Luft und/oder einem ionisierten Gas speist, wobei insbesondere bei geschlossener Prozesskammer (3) ein Inertgas verwendet wird und/oder bei geöffneter Prozesskammer (3) Luft und/oder ein ionisiertes Gas verwendet wird.Aeration device according to one of the Claims 1 to 14 , wherein the flow device further comprises at least one gas supply to which the gas distribution unit (17, 17 ', 117) is connected at least in the operating position, the at least one gas supply operating the gas distribution unit with inert gas and / or air and / or an ionized gas feeds, an inert gas being used in particular when the process chamber (3) is closed and / or air and / or an ionized gas being used when the process chamber (3) is open.

Beströmungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, umfassend genau eine Gasverteileinheit (17, 17', 117) und/oder wobei die Gasverteileinheit (17, 17', 117) einstückig ausgebildet ist.Aeration device according to one of the Claims 1 to 15 , comprising exactly one gas distribution unit (17, 17 ', 117) and / or wherein the gas distribution unit (17, 17', 117) is formed in one piece.

Beströmungsverfahren zum Erzeugen eines Gasstroms in einer Prozesskammer (3) einer Herstellvorrichtung (1) zum additiven Herstellen eines dreidimensionalen Objekts (2) durch schichtweises Aufbringen und selektives Verfestigen eines Aufbaumaterials durch Bestrahlen mittels einer Energiestrahlung, wobei in einer Deckenwandung (9) der Prozesskammer der Herstellvorrichtung (1) eine Mehrzahl von Energiestrahl-Auslassbereichen (25a-25d, 125a-125d, 225a-225f) in einer Referenzebene (R) angeordnet sind und oberhalb der Energiestrahl-Auslassbereiche (25a-25d, 125a-125d, 225a-225f) eine Mehrzahl von Energiestrahl-Umlenkeinheiten (20a, 20b) der additiven Herstellvorrichtung (1) angeordnet ist, wobei das Beströmungsverfahren einen Schritt des Auslassens eines Gases durch eine Mehrzahl von Gasauslässen (30, 33) einer Gasverteileinheit (17, 17', 117) in die Prozesskammer (3) umfasst, wobei die Gasauslässe (30, 33) zumindest teilweise durch die Gasverteileinheit (17, 17', 117) gebildet sind, wobei die Gasverteileinheit (17, 17', 117) an der Deckenwandung (9) und innerhalb der Prozesskammer (3) aus der Deckenwandung (9) bzw. der Referenzebene (R) hervortritt, sodass sie in die Prozesskammer (3) hinein ragt, die Gasauslässe (30, 33) der Gasverteileinheit (17, 17', 117) in einem oberen Höhenbereich der Prozesskammer (3) vorgesehen sind und so in die Prozesskammer (3) hinein gerichtet sind, dass das Gas die Referenzebene (R) zumindest teilweise überstreicht, und wobei das Beströmungsverfahren einen Schritt des Zuführens des Gases durch zumindest eine Gaszufuhrleitung (60), die oberhalb der Deckenwandung (9) angeordnet ist, zu der Gasverteileinheit (17, 17', 117) umfasst, wobei ein Endabschnitt (61) der Gaszufuhrleitung (60) zwischen zumindest zwei der Energiestrahl-Umlenkeinheiten (20a, 20b) angeordnet ist.Flowing process for generating a gas stream in a process chamber (3) of a manufacturing device (1) for the additive manufacturing of a three-dimensional object (2) by layer-wise application and selective solidification of a building material by irradiation by means of energy radiation, in a ceiling wall (9) of the process chamber of the manufacturing device (1) a plurality of energy beam outlet areas (25a-25d, 125a-125d, 225a-225f) are arranged in a reference plane (R) and one above the energy beam outlet areas (25a-25d, 125a-125d, 225a-225f) A plurality of energy beam deflection units (20a, 20b) of the additive manufacturing device (1) is arranged, the flow method comprising a step of discharging a gas through a plurality of gas outlets (30, 33) of a gas distribution unit (17, 17 ', 117) into the Process chamber (3), wherein the gas outlets (30, 33) are at least partially formed by the gas distribution unit (17, 17 ', 117) i the gas distribution unit (17, 17 ', 117) on the top wall (9) and within the process chamber (3) emerges from the top wall (9) or the reference plane (R), so that it projects into the process chamber (3), the gas outlets (30, 33) of the gas distribution unit (17, 17 ', 117) are provided in an upper height area of the process chamber (3) and are directed into the process chamber (3) in such a way that the gas at least partially references the plane (R) sweeps, and wherein the flow method includes a step of supplying the gas through at least one gas supply line (60), which is arranged above the ceiling wall (9), to the gas distribution unit (17, 17 ', 117), an end section (61) of the gas supply line (60) being arranged between at least two of the energy beam deflection units (20a, 20b).

Additive Herstellvorrichtung zum additiven Herstellen eines dreidimensionalen Objekts (2) durch schichtweises Aufbringen und selektives Verfestigen eines Aufbaumaterials durch Bestrahlen mittels einer Energiestrahlung, wobei die additive Herstellvorrichtung (1) umfasst: eine Prozesskammer (3) mit einer Deckenwandung (9), wobei eine Mehrzahl von Energiestrahl-Auslassbereichen (25a-25d, 125a-125d, 225a-225f) in der Deckenwandung (9) in einer Referenzebene (R) angeordnet sind und wobei oberhalb der Energiestrahl-Auslassbereiche (25a-25d, 125a-125d, 225a-225f) eine Mehrzahl von Energiestrahl-Umlenkeinheiten (20a, 20b) der additiven Herstellvorrichtung (1) angeordnet ist, und zumindest eine Gasverteileinheit (17, 17', 117) und eine Mehrzahl von Gasauslässen (30, 33) zum Auslassen eines Gases in die Prozesskammer (3), wobei die Gasauslässe (30, 33) zumindest teilweise durch die Gasverteileinheit (17, 17', 117) gebildet sind, und wobei die Gasverteileinheit (17, 17', 117) zumindest in einer Betriebsposition an der Deckenwandung (9) und innerhalb der Prozesskammer (3) aus der Deckenwandung (9) bzw. der Referenzebene (R) hervortritt, sodass sie in die Prozesskammer (3) hinein ragt, die Gasauslässe (30, 33) zumindest in der Betriebsposition der Gasverteileinheit (17, 17', 117) in einem oberen Höhenbereich der Prozesskammer (3) vorgesehen sind und so in die Prozesskammer (3) hinein gerichtet sind, dass im Betrieb Gas die Referenzebene (R) zumindest teilweise überstreicht und wobei oberhalb der Deckenwandung (9) zumindest eine Gaszufuhrleitung (60) zum Zuführen des Gases zu der Gasverteileinheit angeordnet ist, wobei ein Endabschnitt (61) der Gaszufuhrleitung (60) zwischen zumindest zwei der Energiestrahl-Umlenkeinheiten (20a, 20b) angeordnet ist.Additive manufacturing device for the additive manufacturing of a three-dimensional object (2) by layer-wise application and selective solidification of a building material by irradiation by means of energy radiation, the additive manufacturing device (1) comprising: a process chamber (3) with a top wall (9), a plurality of energy beam outlet areas (25a-25d, 125a-125d, 225a-225f) being arranged in the top wall (9) in a reference plane (R) and above the Energy beam outlet areas (25a-25d, 125a-125d, 225a-225f) a plurality of energy beam deflection units (20a, 20b) of the additive manufacturing device (1) is arranged, and at least one gas distribution unit (17, 17 ', 117) and a plurality of gas outlets (30, 33) for discharging a gas into the process chamber (3), the gas outlets (30, 33) at least partially through the gas distribution unit (17, 17 ', 117) are formed, and wherein the gas distribution unit (17, 17 ', 117) at least in an operating position on the ceiling wall (9) and within the process chamber (3) emerges from the ceiling wall (9) or the reference plane (R), so that it enters the process chamber (3) protrudes the gas outlets (30, 33) are provided at least in the operating position of the gas distribution unit (17, 17 ', 117) in an upper height region of the process chamber (3) and are directed into the process chamber (3) in such a way that gas is the reference plane during operation (R) at least partially covered and wherein at least one gas supply line (60) for supplying the gas to the gas distribution unit is arranged above the top wall (9), an end section (61) of the gas supply line (60) being arranged between at least two of the energy beam deflection units (20a, 20b).