JP6670813B2 - ３次元物体を付加製造するための装置 - Google Patents

Description

本発明は、定義されたプロセスチャンバ高さを持つ装置側のプロセスチャンバ内で、エネルギービームによって硬化可能な造形材料からなる造形材料層の、連続した層ごとの選択的な照射、およびこれに伴う、連続した層ごとの選択的な硬化によって、３次元物体を付加製造するための装置であって、
前記装置が、１つの流れ生成装置を備え、
この流れ生成装置が、前記プロセスチャンバを１つの流入領域と１つの流出領域との間で貫流する、特に不活性な、ガス流を生成するために設けられている様式の前記装置に関する。

この種の装置は、３次元物体を付加製造するために、それ自体として公知である。
相応する装置を用いて製造すべき３次元物体は、１つのプロセスチャンバ内で、層に関係づけられた、製造すべき物体の横断面に対応する領域内で、
エネルギービームによって硬化可能な造形材料からなる造形材料層の連続した層ごとの選択的な照射、およびこれに伴う、連続した層ごとの選択的な硬化によって付加的に造形される。

プロセスに条件付けられて発生する微粒子状の汚染物質、すなわち特に煤微粒子および／または煙微粒子をプロセスチャンバから除去するために、１つの流れ生成装置を設けることは公知であり、この流れ生成装置はプロセスチャンバをプロセスチャンバ側の流入領域とプロセスチャンバ側の流出領域の間を貫流する、特に不活性な、ガス流を生成するために設けられている。

プロセスチャンバからの、プロセスに条件付けられて発生する微粒子状の汚染物質の除去の効率を鑑みて、それぞれの流れ生成装置の絶え間ない更なる発展の必要性が存在する。

本発明の課題は、プロセスに条件付けられて発生する微粒子状の汚染物質をプロセスチャンバから除去する効率に鑑みて、３次元物体を付加製造するための、改善された装置を提供することである。

この課題は請求項１による３次元物体を付加製造するための装置によって解決される。これに従属する請求項はこの装置の可能な実施形態に関する。

ここで説明される装置（「設備」）は、３次元物体を、すなわち例えば技術的構造部材または技術的構造部材群を、
層に関係づけられた、製造すべき物体の横断面に対応する領域内で、
硬化可能な造形材料からなる造形材料層の、連続した層ごとの選択的な照射、およびこれに伴う、連続した層ごとの選択的な硬化によって付加製造するために、
設けられている。
この造形材料は、特に微粒子状または粉末形状の、金属材料、プラスチック材料および／またはセラミック材料であり得る。
それぞれの選択的に硬化されるべき造形材料層の選択的な硬化は、物体に関連した造形データを基礎として実施される。
相応する造形データは、それぞれ付加製造すべき物体の幾何的・構造的形状を記述し、且つ、例えば付加製造すべき物体の「スライスされた（ｇｅｓｌｉｃｔｅ）」ＣＡＤデータを含むことができる。この装置は、ＳＬＭ装置、すなわち選択的レーザ溶融方法（ＳＬＭ方法）を実施するための装置として、またはＳＬＳ装置、すなわち選択的レーザ焼結方法（ＳＬＳ方法）を実施するための装置として形成されることができる。

この装置は、付加造形過程を実施するために、典型的に必要とされる機能構成要素を備えている。これに関して、特に、選択的に硬化されるべき造形材料層（装置の製造ステージ内で）を形成するために設けられているコーティング装置と、選択的に硬化されるべき造形材料層（装置の製造ステージ内で）を選択的に照射するために設けられている照射装置とが対象として挙げられる。
このコーティング装置は、複数の構成部分、すなわち例えば１つの特にブレード状の層形成工具を含むコーティング構成要素、および定義された移動路に沿ってコーティング構成要素を導くための案内装置を含むことができる。照射装置も複数の構成部分を含むことができ、すなわち例えばエネルギービームまたはレーザビームの生成のためのビーム発生装置、ビーム発生装置で生成されたエネルギービームまたはレーザビームを、選択的に硬化させるべき造形材料層の照射領域上に方向変換するためのビーム方向変換装置（スキャナ装置）、および各種の光学的構成要素、例えばフィルタ構成要素、対物レンズ構成要素、レンズ構成要素、等を含む。

この装置は、不活性化が可能なプロセスチャンバを含む。プロセスチャンバは、プロセスチャンバ境界によって空間的・物質的（ｒａｅｕｍｌｉｃｈ−ｋｏｅｒｐｅｒｌｉｃｈ）に境界付けされている。このプロセスチャンバは、１つの上方のおよび下方のプロセスチャンバ境界によって定義されたプロセスチャンバ高さを持つ。上方のプロセスチャンバ境界は、プロセスチャンバの天井側を境界付けるプロセスチャンバ壁であり得る。下方のプロセスチャンバ境界は、プロセスチャンバの底側を境界付けるプロセスチャンバ壁であり得る。下方のプロセスチャンバ境界は、少なくとも１つの粉末モジュール、特にその中の粉末収容スペース（製造すペース）内で本来の３次元物体の付加製造が行われる造形モジュールを含む粉末モジュール造形群の表面または表面側であり得る。
相応する粉末モジュール造形群は、粉末モジュール造形群側の（機械的な）結合接続部を介して、プロセスチャンバ側の（機械的な）結合接続部を含む接合領域上に、プロセスチャンバ壁上に、特にプロセスチャンバを側方から境界付けるプロセスチャンバ壁上に、接合可能である。

この装置は、１つの流れ生成装置を含み、この流れ生成装置が、プロセスチャンバをプロセスチャンバ側の流入領域とプロセスチャンバ側の流出領域との間で貫流する、特に不活性なガス流、すなわち例えばアルゴン気流または窒素気流を生成するために設けられている。このプロセスチャンバ側の流入領域およびプロセスチャンバ側の流出領域は、典型的には相互に対向して位置し、特にプロセスチャンバを側方から境界付けるプロセスチャンバ境界またはプロセスチャンバ壁に配置されているかまたは形成されている。このガス流は、プロセスチャンバを特に全幅または全長にわたって貫流する。

このガス流は、プロセスチャンバをどのような場合でも全プロセスチャンバ高さにわたって貫流する。この流れ生成装置は、それゆえに、プロセスチャンバを全プロセスチャンバ高さにわたって貫流するガス流を生成するために設けられている。これに関連して、高さの方向に見て、ガス流が貫流しないプロセスチャンバ領域は存在しない。これに関連して、流入領域は、典型的には同じく全プロセスチャンバ高さに延在するが、しかしながら、このことは必ずしも必要であるわけではない。何故ならば、ガス流がプロセスチャンバをその全プロセスチャンバ高さにわたって貫流することは、ガス流またはガス流の一部を１つの適当な整向状態を介して、同様に達成され得るからである。

加えてこのガス流は、プロセスチャンバを平行に重なって貫流する、複数の部分ガス流に分割されている。それぞれの部分ガス流は、それぞれの部分ガス流の流れ特性に関わる、少なくとも１つの流れパラメータにおいて区別される。流れパラメータは、特に流速に関するものである。流れ生成装置は、それゆえに、このガス流を複数の、プロセスチャンバを平行に重なって貫流する個々のガス流または部分ガス流に分割するように設けられていて、それらは少なくとも１つの、それぞれの部分ガス流の流れ特性に関わる流れパラメータで区別される。それぞれの、平行に重なってプロセスチャンバを貫流する部分ガス流は、全体でプロセスチャンバを貫流するガス流を形成する。このガス流は、これに関連し、異なった部分ガス流によって形成された、平行に重なって位置する異なった流れ領域を含み、その領域の中を異なった流れ特性を持ったガス流がプロセスチャンバを貫流する。

この流れ生成装置は、それゆえに、典型的には、
第１の流入構成要素または第１の流入構成要素群を含み、前記第１の流入構成要素または第１の流入構成要素群が、第１の部分ガス流の形成のもとでまたは形成のために、ガスをプロセスチャンバ内へ流入させるために設けられており、および、
少なくとも１つの別の流入構成要素または少なくとも１つの別の流入構成要素群を含み、前記少なくとも１つの別の流入構成要素または少なくとも１つの別の流入構成要素群が、少なくとも１つの別の部分ガス流の形成のもとでまたは形成のために、ガスをプロセスチャンバ内へ流入させるために設けられている。
それぞれの流入構成要素は、少なくとも１つの、特にノズル状のまたはノズル形状の流入開口を含む。それぞれの流入構成要素は、少なくとも区間的に、流れに影響を与える構造、すなわち例えば格子構造またはハニカム構造を備えることができ、それらはそれぞれの流入開口の格子状もしくはハニカム状の、または、格子形状もしくはハニカム形状の配置および／または構成によって形成されている。

プロセスガス流がプロセスチャンバから流出するために、流出領域が少なくとも１つの流出構成要素を含むことをここで注記しておく。それぞれの流出構成要素は、少なくとも１つの、場合によってはノズル状のまたはノズル形状の流出開口を含む。

ガス流がプロセスチャンバを全プロセスチャンバ高さにわたって貫流し、また複数の異なった流れ特性の、すなわち特に異なった流速の部分ガス流が使用されることで、相応の微粒子状の汚染物質をプロセスチャンバから除去する効率が高まる。ガス流がプロセスチャンバを全プロセスチャンバ高さにわたって貫流し、また複数の異なった流れ特性の、すなわち特に異なった流速の部分ガス流が使用されることで、加えて望ましくない渦形成が回避される。全体としてこれによって、特にプロセスに条件付けられて発生する微粒子状の汚染物質をプロセスチャンバから除去する効率に鑑みて、３次元物体を付加製造するための改善された装置が提供される。

この流れ生成装置は、特に、１つの下方のプロセスチャンバ境界、特にプロセスチャンバ底側を境界付けるプロセスチャンバ壁と、プロセスチャンバの第１の高さ区間との間の、第１の流れ領域内を、下方のプロセスチャンバ境界に沿って、特にプロセスチャンバ底側を境界付けるプロセスチャンバ壁に沿って、プロセスチャンバを通って流れる、１つの第１の部分ガス流（下方部分ガス流）と、
プロセスチャンバの第１の高さ区間と上方のプロセスチャンバ境界、特にプロセスチャンバ天井側を境界付けるプロセスチャンバ壁との間の、別の流れ領域内を、上方のプロセスチャンバ境界に沿って、特にプロセスチャンバ天井側を境界付けるプロセスチャンバ壁に沿って、プロセスチャンバを通って流れる１つの別の（または第２の）部分ガス流（上方部分ガス流）とを生成するために設けられることができる。この流れ生成装置は、それゆえに、ガス流を２つの相応する部分ガス流に分割するために設けられることができる。

したがって、このガス流は、（正確に）２つの部分ガス流に分割されることができ、この際に第１の部分ガス流が、下方のプロセスチャンバ境界とプロセスチャンバの第１の高さ区間との間の、第１の流れ領域内を、下方のプロセスチャンバ境界に沿って、プロセスチャンバを通って流れ、および、
別の部分ガス流が、プロセスチャンバの第１の高さ区間と、上方のプロセスチャンバ境界との間の、別の流れ領域内を、上方のプロセスチャンバ境界に沿って、プロセスチャンバを通って流れることができる。

しかしながら流れ生成装置が、１つの下方のプロセスチャンバ境界、特にプロセスチャンバ底側を境界付けるプロセスチャンバ壁と、プロセスチャンバの第１の高さ区間との間の第１の流れ領域内を、下方のプロセスチャンバ境界に沿って、特にプロセスチャンバ底側を境界付けるプロセスチャンバ壁に沿ってプロセスチャンバを通って流れる第１の部分ガス流（下方部分ガス流）と、
プロセスチャンバの第１の高さ区間とプロセスチャンバの第２の高さ区間との間の第２の流れ領域内を、プロセスチャンバを通って流れる第２の部分ガス流（中央部分ガス流）と、
プロセスチャンバの第２の高さ区間と上方のプロセスチャンバ境界、特にプロセスチャンバ天井側を境界付けるプロセスチャンバ壁との間の第３の流れ領域内を、上方のプロセスチャンバ境界に沿って、特にプロセスチャンバ天井側を境界付けるプロセスチャンバ壁に沿ってプロセスチャンバを通って流れる第３の部分ガス流（上方部分ガス流）とを生成するように設けられていることも考えられる。
この流れ生成装置はそれゆえにガス流を（正確に）３つの部分ガス流に分割するように設けられることができる。

したがってこのガス流は、３つの部分ガス流に分割されることができ、この際に第１の部分ガス流が、下方のプロセスチャンバ境界とプロセスチャンバの第１の高さ区間との間の第１の流れ領域内を、下方のプロセスチャンバ境界に沿ってプロセスチャンバを通って流れ、
第２の部分ガス流が、プロセスチャンバの第１の高さ区間とプロセスチャンバの第２の高さ区間との間の第２の流れ領域内を、プロセスチャンバを通って流れ、
第３の部分ガス流は、プロセスチャンバの第２の高さ区間と上方のプロセスチャンバ境界との間の第３の流れ領域内を、上方のプロセスチャンバ境界に沿ってプロセスチャンバを通って流れる。

もちろんこのガス流を３つ以上の部分ガス流に分割することも可能である。前述の実施形態は相応するものと見なされる。

どのような場合でも、この第１の部分ガス流は、そこではエネルギービームによって硬化可能な造形材料からなる造形材料層の連続した層ごとの選択的な照射、およびこれに伴う、連続した層ごとの選択的な硬化が行われる、装置の製造ステージの直ぐ上方に流入する。これに関連し、この第１の部分ガス流は、特にプロセスに条件付けられて発生する汚染物質を製造ステージの領域から除去する。

別の部分ガス流、すなわち２つの部分ガス流の場合の第２の部分ガス流は、および、３つの部分ガス流の場合の第３の部分ガス流は、プロセスチャンバの天井側を境界付けるプロセスチャンバ境界またはプロセスチャンバ壁に沿って、直ぐ傍で流れる。この別の部分ガス流は、この際に典型的には、エネルギービームまたはレーザビームをプロセスチャンバに入射するために設けられている、例えばエネルギービーム入射ウインドウの形態の、エネルギービーム入射装置の直ぐ下方に流れる。この別の部分ガス流はこれに関連し、特にプロセスに条件付けられて発生する汚染物質をエネルギービーム入射装置の領域から除去する。

この第１の部分ガス流は、少なくともその直ぐ上方を流れる別の部分ガス流よりもより速い流速を持つことができる。このようにして、プロセスに条件付けられて発生する汚染物質を製造ステージの領域から効率良く除去することが保障される。

それが存在する場合は、第３の部分ガス流は、少なくともその直ぐ下方を流れる第２の部分ガス流よりもより速い流速を持つことができる。このようにして、プロセスに条件付けられて発生する汚染物質をエネルギービーム入射装置の領域から効率良く除去することが保障される。３つの部分ガス流の場合は、ガス流の流速の分布は、比較的速い流速を持つ、下方のプロセスチャンバ境界内、特に製造ステージの領域、および上方のプロセスチャンバ境界の領域内、特にエネルギービーム入射装置の領域、ならびに１つの比較的低い流速のそれらの間に位置する領域が結果として生じ得る。
下方のおよび上方の流れ領域内の合目的な流速の増加によって、そこでは造形部品の品質またはプロセスの品質に対して特に重要な不利な影響に相応する、プロセスに条件付けられて発生する汚染物質を低減することができ、場合によっては起こり得る、プロセスチャンバを通るエネルギービームまたはレーザビーム上への流速による不利な影響は、その間に位置する中央の流れ領域の比較的低い流速で阻止することができる。

この流れ生成装置は、それぞれの部分ガス流の流れ特性に関わる、少なくとも１つ流れパラメータにおいて異なる部分ガス流を生成するために、少なくとも２つの異なる流れ生成装置、特に吸引装置または送風装置を含むことができる。１つの第１の流れ生成装置は、１つの第１の部分ガス流を生成するために設けられることができ、および、少なくとも１つの別の流れ生成装置が少なくとも１つの別の部分ガス流を生成するために設けられることができる。
この第１の流れ生成装置には第１の流入構成要素または第１の流入構成要素群が割り当てられ、別の流れ生成装置には１つの別の流入構成要素または第１の流入構成要素群が割り当てられている。それぞれの流れ生成装置は、例えばその保有する性能で差があり、それが異なった流れ特性の部分ガス流を生成することができる。

この流れ生成装置は、（同様に、）それぞれの部分ガス流の流れ特性に関わる、少なくとも１つの流れパラメータにおいて異なる部分ガス流を生成するために、少なくとも２つの異なった流入構成要素または少なくとも２つの異なった流入構成要素群を含むこともできる。第１の流入構成要素または第１の流入構成要素群は、第１の部分ガス流を生成するために設けられることができ、および、少なくとも１つの別の流入構成要素または少なくとも１つの別の流入構成要素群が、少なくとも１つの別の部分ガス流を生成するために設けられることができる。このそれぞれの流入構成要素は、例えばそのそれぞれの流入開口の流れ特性に影響を与える幾何形状において異なる。

この流れ生成装置は、それぞれの部分ガス流の流れ特性に関わる、少なくとも１つの流れパラメータにおいて異なる部分ガス流を生成するために、（同様に、）少なくとも２つの異なった、それぞれ少なくとも１つの、例えば流れ誘導プレートの形態の流れ案内構成要素を備える流れ案内構成要素構成を含む。
第１の流れ案内構成要素構成は、第１の部分ガス流の生成のために、および、別の流れ案内構成要素構成が１つの別の部分ガス流の生成のために設けられていることができる。このそれぞれの流れ案内構成要素構成は、例えば流れ特性に影響を与えるそれぞれの流れ案内構成要素構成の形状で区別される。このそれぞれの流れ案内構成要素構成は、典型的には流体技術的に、流入構成要素の前に組み込まれている。

すでに言及したように、流れ生成装置は、典型的には、
第１の部分ガス流の形成のもとでまたは形成のために、ガスをプロセスチャンバ内へ流入させるために設けられている、第１の流入構成要素または第１の流入構成要素群と、
別の部分ガス流の形成のもとでまたは形成のために、ガスをプロセスチャンバ内へ流入させるために設けられている、少なくとも１つの別の流入構成要素または少なくとも１つの別の流入構成要素群を含む。

第１の部分ガス流を生成するために設けられている、この第１の流入構成要素または第１の流入構成要素群は、特にその中でエネルギービームによって硬化可能な造形材料からなる造形材料層の連続した層ごとの選択的な照射、およびこれに伴う、連続した層ごとの選択的な硬化が行われる製造ステージに対して相対的に移動可能に支承されていることができる。このようにして、第１の部分ガス流が、選択的に照射されまたは硬化される１つの造形材料層の領域の近くに移動することは可能であり、このことは、プロセスに条件付けられて発生する汚染物質を除去する効率を高める。

それゆえに、この第１の流入構成要素または第１の流入構成要素群は、プロセスチャンバの内側で、特にその中でエネルギービームによって硬化可能な造形材料からなる造形材料層の連続した層ごとの選択的な照射、およびこれに伴う、連続した層ごとの選択的な硬化が行われる製造ステージに対して相対的に移動可能に支承されている、装置の機能構成要素上またはその内に配置されているかまたは形成されることができる。

具体的には、この第１の流入構成要素または第１の流入構成要素群は、
プロセスチャンバの内側で、
特に、その中でエネルギービームによって硬化可能な造形材料からなる造形材料層の連続した層ごとの選択的な照射、およびこれに伴う、連続した層ごとの選択的な硬化が行われる製造ステージに対して相対的に移動可能に支承されている、コーティング装置の機能構成要素上または、その中に、
特にブレード状のまたはブレード形状の、コーティング構成要素を支持する、
選択的に照射すべきまたは硬化すべき造形材料層を、装置の製造ステージ内において形成するために設けられている、特にコーティング本体上またはその中に、
配置されているかまたは形成されることができる。

流出領域は、プロセスチャンバを側方から境界付け、特に円錐状に突き出しているプロセスチャンバ壁の、特に中央に配置されているかまたは形成されることができる。それぞれの部分ガス流は、与えられている形状、特に円錐形状のために、流出領域の領域内で一緒にまとめられてプロセスチャンバから流出し、これは特にこのようにして実現された吸引効果のために、相応のプロセスに条件付けられて発生する汚染物質が蓄積されたガス流をプロセスチャンバから効率良く排出することを可能にする。

本発明を図面の例示的実施形態を参照して詳細に説明する。

１つの例示的実施形態による装置の原理図である。 １つの例示的実施形態による装置の原理図である。 １つの例示的実施形態による装置の原理図である。 １つの例示的実施形態による装置の原理図である。

図１は、１つの例示的実施形態による装置１の原理図を示している。その際に、図１は、その他の図においても同様に、装置１の、以下に説明する原理の説明のために重要な部分のみを示している。

この装置１は、
典型的には１つのレーザビーム発生装置（図示せず）および１つのレーザビーム偏向装置またはスキャナ装置（図示せず）を備える、照射装置４によって生成されるレーザビーム５を使って、
硬化可能な造形材料３、すなわち例えば金属粉末からなる造形材料層から、連続した層ごとの選択的な照射、およびこれに伴う、連続した層ごとの選択的な硬化によって、３次元物体２、すなわち特に技術的構造部材または技術的構造部材群を付加製造するために使われる。
それぞれ選択的に硬化されるべき造形材料層の選択的な硬化は、物体に関連した造形データを基礎として実施される。
相応する造形データは、それぞれ付加製造すべき物体２の幾何的・構造的形状を記述し、且つ、例えば、付加製造すべき物体２の「スライスされた」ＣＡＤデータを含むことができる。この装置１は、ＬａｓｅｒＣＵＳＩＮＧ（登録商標）装置として、すなわち選択的レーザ溶融方法の実施のための装置として形成されている。

この装置１は、付加造形過程を実施するために必要とされる機能構成要素を備えている。これに関して、特に、装置１の製造ステージ内において、選択的に硬化されるべき造形材料層を形成するために設けられているコーティング装置（Ｂｅｓｃｈｉｃｈｔｕｎｇｓｅｉｎｒｉｃｈｔｕｎｇ）６と、すでに言及した、装置１の製造ステージ内において、選択的に硬化されるべき造形材料層を選択的に照射するために設けられている照射装置４とが、対象として挙げられる。

前述の機能構成要素は、装置１の不活性化が可能なプロセスチャンバ７上またはその中に配置されているかまたは形成されている。このプロセスチャンバ７は、プロセスチャンバ境界によって空間的・物質的に境界付けされ、且つ、上方および下方のプロセスチャンバ境界によって定義されたプロセスチャンバ高さＨを有している。
上方のプロセスチャンバ境界は、図１による例示的実施形態では、プロセスチャンバ７を天井側で境界付けるプロセスチャンバ壁７ａであり、下方のプロセスチャンバ境界が、プロセスチャンバ７を底側で境界付けるプロセスチャンバ壁７ｂである。

この装置１は、更に、１つの流れ生成装置（Ｓｔｒｏｅｍｕｎｇｓｅｉｎｒｉｃｈｔｕｎｇ）８を備え、この流れ生成装置が、プロセスチャンバ７をプロセスチャンバ側の流入領域９とプロセスチャンバ側の流出領域１０との間で貫流する、不活性なガス流１１を生成するために設けられている。この流入領域９および流出領域１０は、互いに対向して位置している状態で、プロセスチャンバ７を側方から境界付けるプロセスチャンバ境界７ｃ、７ｄ内に配置されているかまたは形成されている。
このガス流１１は、プロセスチャンバ７をその全幅Ｂにわたって貫流する。

それに加えて、明らかに、このガス流１１は、プロセスチャンバ７をその全プロセスチャンバ高さＨにわたって貫流する。それゆえに、流れ生成装置８は、プロセスチャンバ７を全プロセスチャンバ高さＨにわたって貫流するガス流１１を生成するために設けられている。これによって、高さの方向に見て、ガス流１１によって貫流されない、如何なるプロセスチャンバ領域も存在しない。この流入領域９は、図１に示されているように、典型的には同じくプロセスチャンバ高さＨにわたって延在している。

この流れ生成装置８は、ガス流１１を、プロセスチャンバ７を平行に重なって貫流する、複数の部分ガス流１１ａ、１１ｂに分割するために設けられていて、これら部分ガス流が、それぞれの部分ガス流１１ａ、１１ｂの流れ特性（Ｓｔｒｏｅｍｕｎｇｓｅｉｇｅｎｓｃｈａｆｔｅｎ）に関する、少なくとも１つの流れパラメータ（Ｓｔｒｏｅｍｕｎｇｓｐａｒａｍｅｔｅｒ）において、すなわち図に示されている例示的実施形態においては例として流速において、異なっている。
それぞれの、平行に重なってプロセスチャンバ７を流れる部分ガス流１１ａ、１１ｂは、共に、プロセスチャンバ７を貫流するガス流１１を形成し；且つ、従って、このガス流１１が、異なった部分ガス流１１ａ、１１ｂによって形成された、平行に重なって位置する異なった流れ領域を含み、その領域の中を、異なった流れ特性を持ったガス流１１がプロセスチャンバ７を通って流れる。この部分ガス流１１ａ、１１ｂの異なった流速は、異なった長さの矢印で示唆されている。

この流れ生成装置８は、第１の部分ガス流１１ａの形成のもとでまたは形成のために、ガスをプロセスチャンバ７内へ流入させるために設けられている、第１の流入構成要素９ａ群と、第２の部分ガス流１１ｂの形成のもとでまたは形成のために、ガスをプロセスチャンバ７内へ流入させるために設けられている、流入構成要素９ｂの１つの別群とを含む。
それぞれの流入構成要素９ａ、９ｂは、少なくとも１つの特にノズル状のまたはノズル形状の流入開口（図示せず）を含む。それぞれの流入構成要素９ａ、９ｂは、少なくとも区間的に、流れに影響を与える構造、すなわち例えば格子構造もしくはハニカム構造（Ｗａｂｅｎｓｔｒｕｋｔｕｒ）を持つことができ、それらはそれぞれの流入開口の格子状もしくはハニカム状、または、格子形状もしくはハニカム形状の配置および／または構成によって形成されている。

図１による例示的実施形態では、このガス流１１は２つの部分ガス流１１ａ、１１ｂに分割されている。
第１の部分ガス流１１ａ（下方の部分ガス流）は、下方のプロセスチャンバ壁７ｂとプロセスチャンバ７の第１の高さ区間Ｈ１との間の第１の流れ領域内を、下方のプロセスチャンバ壁７ｂに沿って、プロセスチャンバ７を通って流れる。第２の部分ガス流１１ｂ（上方の部分ガス流）は、プロセスチャンバ７の第１の高さ区間Ｈ１と上方のプロセスチャンバ壁７ａとの間の第２の流れ領域内を、上方のプロセスチャンバ壁７ａに沿ってプロセスチャンバ７を通って流れる。

この流れ生成装置８は、対応して、プロセスチャンバ７の底側を境界付けるプロセスチャンバ壁７ｂとプロセスチャンバ７の第１の高さ区間Ｈ１との間の第１の流れ領域内を、プロセスチャンバ７の底側を境界付けるプロセスチャンバ壁７ｂに沿ってプロセスチャンバ７を通って流れる第１の部分ガス流１１ａ、および、プロセスチャンバ７の第１の高さ区間Ｈ１とプロセスチャンバ７の天井側を境界付けるプロセスチャンバ壁７ａとの間の第２の流れ領域内を、プロセスチャンバ７の天井側を境界付けるプロセスチャンバ壁７ａに沿ってプロセスチャンバ７を通って流れる第２の部分ガス流１１ｂを生成するために設けられている。
流れ生成装置８は、それゆえにガス流１１を２つの対応する部分ガス流１１ａ、１１ｂに分割するように設けられている。

この第１の部分ガス流１１ａは、この装置１の製造ステージの直ぐ上方を流れる。これに関連しこの第１の部分ガス流１１ａは、特にプロセスに条件付けられて発生する汚染物質を製造ステージの領域から除去する。矢印の長さから、第１の部分ガス流１１ａがその直ぐ上方を流れる第２の部分ガス流１１ｂよりも速い流速を持っていることが明らかである。このようにして、プロセスに条件付けられて発生する汚染物質を製造ステージの領域から効率良く除去することが保障される。

第２の部分ガス流１１ｂは直接プロセスチャンバ７の天井側を境界付けるプロセスチャンバ壁７ａに沿って流れる。この第２の部分ガス流１１ｂは、レーザビーム５をプロセスチャンバ７内へと入射するために設けられている、例えばエネルギービーム入射ウインドウ（Ｅｎｅｒｇｉｅｓｔｒａｈｌｅｉｎｋｏｐｐｌｕｎｇｓｆｅｎｓｔｅｒｓ）の形態の、エネルギービーム入射装置（Ｅｎｅｒｇｉｅｓｔｒａｈｌｅｉｎｋｏｐｐｌｕｎｇｓｅｉｎｒｉｃｈｔｕｎｇ）１３の直ぐ下方を流れる。これに関連しこの第２の部分ガス流１１ｂは特にプロセスに条件付けられて発生する汚染物質をエネルギービーム入射装置１３の領域から除去する。

この流れ生成装置８は、部分ガス流１１ａ、１１ｂの生成のために、２つの異なった流入構成要素９ａ、９ｂ群を持つ。第１の流入構成要素９ａ群は、第１の部分ガス流１１ａの生成のために、また１つの別の流入構成要素９ｂ群が、第２の部分ガス流１１ｂの生成のために設けられている。それぞれの流入構成要素９ａ、９ｂは、それら流入構成要素のそれぞれの流入開口の流れ特性に影響を与える形状で区別され、それによって、ガス流１１の既述の流速プロファイルが結果として生じる。

図１には、任意選択の第２の流れ生成装置１４によって、この流れ生成装置８が部分ガス流１１ａ、１１ｂの生成のために、（同様に、）２つの異なる流れ生成装置１４、特に吸引装置または送風装置を含むことができることも示唆されている。
１つの第１の流れ生成装置１４は、第１の部分ガス流１１ａを生成するために設けられていて、１つの第２の流れ生成装置１４は第２の部分ガス流１１ｂを生成するために設けられている。この第１の流れ生成装置１４は、第１の流入構成要素９ａ群に属し、この第２の流れ生成装置１４が、２の流入構成要素９ｂ群に属する。それぞれの流れ生成装置１４は、例えばそれらの保有する性能で差があり、その結果、異なった流れ特性の部分ガス流１１ａ、１１ｂを生成することができ、それによって、ガス流１１の既述の流速プロファイルが結果として生じる。

この流れ生成装置８は、部分ガス流１１ａ、１１ｂの生成のために、（同様に、）２つの異なった、それぞれ少なくとも１つの、例えば流れ誘導プレート（Ｓｔｒｏｅｍｕｎｇｓｌｅｉｔｂｌｅｃｈｓ）の形態の、流れ案内構成要素（Ｓｔｒｏｅｍｕｎｇｓｆｕｅｈｒｕｎｇｓｅｌｅｍｅｎｔ）１５ａ、１５ｂを含む流れ案内構成要素構成（Ｓｔｒｏｅｍｕｎｇｓｆｕｅｈｒｕｎｇｓｅｌｅｍｅｎｔａｎｏｒｄｎｕｎｇｅｎ）１６ａ、１６ｂを含むこともできる。
それぞれの流れ案内構成要素構成１６ａ、１６ｂは、流体技術的に、流入構成要素９ａ、９ｂの前に組み込まれている。第１の流れ案内構成要素構成１６ａは第１の部分ガス流１１ａの生成のため、また第２の流れ案内構成要素構成１６は第２の部分ガス流１１ｂの生成のために設けられている。それぞれの流れ案内構成要素構成１６ａ、１６ｂは、それら流れ案内構成要素構成のそれぞれの流れ案内構成要素１５ａ、１５ｂの、例えば流れ特性に影響を与える形状で区別され、それによってガス流１１の既述の流速プロファイルが結果として生じる。

図２は１つの別の例示的実施形態による装置１の原理図を示している。

図２から、このガス流１１が３つの部分ガス流１１ａ〜１１ｃに分割されることができ、この際に、第１の部分ガス流１１ａは、下方のプロセスチャンバ境界、すなわちプロセスチャンバ７の底側を境界付けるプロセスチャンバ壁７ｂと、プロセスチャンバ７の第１の高さ区間Ｈ１との間の第１の流れ領域内を、下方のプロセスチャンバ境界に沿ってプロセスチャンバ７を通って流れ、
第２の部分ガス流１１ｃが、プロセスチャンバ７の第１の高さ区間Ｈ１とプロセスチャンバ７の第２の高さ区間Ｈ２との間の第２の流れ領域内をプロセスチャンバ７を通って流れ、
第３の部分ガス流１１ｂが、プロセスチャンバ７の第２の高さ区間Ｈ２と上方のプロセスチャンバ境界、すなわちプロセスチャンバ７の天井側を境界付けるプロセスチャンバ壁７ａとの間の第３の流れ領域内を、上方のプロセスチャンバ境界に沿ってプロセスチャンバ７を通って流れることが明らかである。

ここで、この流れ生成装置８は、
プロセスチャンバ７の底側を境界付けるプロセスチャンバ壁７ｂとプロセスチャンバ７の第１の高さ区間Ｈ１との間の第１の流れ領域内を、プロセスチャンバ７の底側を境界付けるプロセスチャンバ壁７ｂに沿ってプロセスチャンバ７を通って流れる第１の部分ガス流１１ａ（下方の部分ガス流）と、
プロセスチャンバ７の第１の高さ区間Ｈ１とプロセスチャンバ７の第２の高さ区間Ｈ２との間の第２の流れ領域内を、プロセスチャンバ７を通って流れる第２の部分ガス流１１ｃ（中央の部分ガス流）と、
プロセスチャンバ７の第２の高さ区間Ｈ２とプロセスチャンバ７の天井側を境界付けるプロセスチャンバ壁７ａとの間の第３の流れ領域内を、天井側を境界付けるプロセスチャンバ壁７ａに沿ってプロセスチャンバ７を通って流れる第３の部分ガス流１１ｂ（上方の部分ガス流）とを生成するために設けられている。
この流れ生成装置８はそれゆえにガス流１１を３つの部分ガス流１１ａ〜１１ｃに分割するように設けられている。

この部分ガス流１１ａは、他方また、この装置１の製造ステージの直ぐ上方を流れる。この下方の部分ガス流はこれに関連し特にプロセスに条件付けられて発生する汚染物質を製造ステージの領域から除去する。矢印の長さから、下方の部分ガス流１１ａがその直ぐ上方を流れる中央の部分ガス流１１ｃよりも速い流速を持っていることが明らかである。このようにして、プロセスに条件付けられて発生する汚染物質を製造ステージの領域から効率良く除去することが保障される。

この上方の部分ガス流１１ｂは、他方また、直接プロセスチャンバ７の天井側を境界付けるプロセスチャンバ壁７ａに沿って流れる。この上方の部分ガス流１１ｂは、この際に、エネルギービーム入射装置１３の直ぐ下方に流れる。この上方の部分ガス流１１ｂは、これに関連し特にプロセスに条件付けられて発生する汚染物質をエネルギービーム入射装置１３の領域から除去する。矢印の長さから、上方の部分ガス流１１ｂがその直ぐ下方を流れる中央の部分ガス流１１ｃよりも速い流速を持っていることが明らかである。このようにして、プロセスに条件付けられて発生する汚染物質をエネルギービーム入射装置１３の領域から効率良く除去することが保障される。
上方のおよび下方の流れ領域内の合目的な流速の増加によって、プロセスに条件付けられて発生する汚染物質に相応する、そこでの、造形部品の品質またはプロセスの品質に対して特に重要な不利な影響を低減することができ；且つ、レーザビーム５への流速の場合によっては起こり得る不利な影響を、それらの間に位置する中央の流れ領域の比較的低い流速によって阻止することができる。

もちろんこのガス流１１を３つ以上の部分ガス流に分割することも可能である。上述の実施形態は類似して価値を有している。

図３は１つの別の例示的実施形態による装置１の原理図を示している。

図３からは、第１の部分ガス流１１ａを生成するために設けられている、第１の流入構成要素９ａ群が、製造ステージに対して移動可能に支承されていることができることが明らかである。このようにして、第１の部分ガス流１１ａが、選択的に照射されまたは硬化される造形材料層の領域の近くに移動することができ、このことはプロセスに条件付けられて発生する汚染物質を除去する効率を高める。

第１の流入構成要素９ａ群は、プロセスチャンバ７の内側において、製造ステージに対して相対的に支承されている、装置１の機能構成要素上またはその中に配置されているかまたは形成されている。
具体的には、この第１の流入構成要素９ａ群は、図３による例示的実施形態において、プロセスチャンバ７の内側において、製造ステージに対して相対的に支承されているコーティング装置６の機能構成要素上またはその中に、すなわち、特にブレード状のまたはブレード形状のコーティング構成要素６ｂを支持するコーティング本体６ａ上またはその中に配置されているかまたは形成されている。

図４は１つの別の例示的実施形態による装置１の原理図を示している。

図４から、下方のプロセスチャンバ境界が、同様に、少なくとも１つの粉末モジュール１７の、特にその造形モジュールの粉末収容スペース（製造スペース）内で本来の３次元物体２の付加製造が行われる造形モジュールを備える粉末モジュール造形群１８の、表面または表面側でもあり得ることは、明らかである。
この粉末モジュール造形群１８は、純粋に概略的に示されている粉末モジュール造形群側の（機械的な）結合接続部を介して、同じく純粋に概略的に示されている、プロセスチャンバ側の（機械的な）結合接続部に、プロセスチャンバ７を側方から境界付けるプロセスチャンバ壁７ｃ、７ｄ上に接合可能である。このプロセスチャンバ側の（機械的な）結合接続部は、１つのプロセスチャンバ側の接合領域（詳細には示されていない）を形成する。

さらに図４からは、この流入領域９が全プロセスチャンバ高さＨにわたって延在することが必ずしも必要であるわけではないことが明らかである。何故ならば、ガス流１１がプロセスチャンバ７を全プロセスチャンバ高さＨにわたって貫流することが、ガス流１１または部分ガス流１１ａ〜１１ｃの適当な整向状態を介して、同じく達成され得るからである。
第１の流入構成要素９ａが、プロセスチャンバ７を底側で境界付ける下方のプロセスチャンバ境界の上方に、ある程度の（垂直な）距離を置いて配置されていることが分かる。
個々の、複数のまたはすべての第１の流入構成要素９ａは、第１の部分ガス流１１ａがまず斜めにプロセスチャンバ壁７ｂの方向へ、続いてこのプロセスチャンバ壁に沿って（製造ステージ上を）流れるように整向されている。第１の流入構成要素９ａと下方のプロセスチャンバ境界の間の間隔によって、その中をコーティング装置６が移動することができる自由空間が形成される。

最終的に図４は、流出領域１０がプロセスチャンバ７を側方から境界付け、円錐状に突き出しているプロセスチャンバ壁７ｄの中央に配置されているかまたは形成され得ることを示している。それぞれの部分ガス流１１ａ〜１１ｃは、プロセスチャンバ壁７ａの与えられている形状、特に円錐形状に基づいて、流出領域１０の領域内で一緒にまとめられて、プロセスチャンバ７から流出する。

もちろん個々の例示的実施形態に関して示された装置１の特徴は、相互に組み合わされることができる。

１ 装置
２ ３次元物体
３ 造形材料
４ 照射装置
５ レーザビーム
６ コーティング装置
７ プロセスチャンバ
７ａ プロセスチャンバ壁
７ｂ プロセスチャンバ壁
８ 流れ生成装置
９ 流入領域
９ａ 流入構成要素
９ｂ 流入構成要素
１０ 流出領域
１１ ガス流
１３ エネルギービーム入射装置
１４ 流れ生成装置
１５ａ 流れ案内構成要素
１５ｂ 流れ案内構成要素
１６ａ 流れ案内構成要素構成
１６ｂ 流れ案内構成要素構成
Ｈ プロセスチャンバ高さ

Claims (14)

1. 定義されたプロセスチャンバ高さ（Ｈ）を持つ装置側のプロセスチャンバ（７）内で、エネルギービームによって硬化可能な造形材料（３）からなる造形材料層の、連続した層ごとの選択的な照射、およびこれに伴う、連続した層ごとの選択的な硬化によって、３次元物体（２）を付加製造するための装置（１）であって、
   前記装置が、
   前記プロセスチャンバ（７）を１つの流入領域（９）と１つの流出領域（１０）との間で貫流する、不活性な、ガス流（１１）を生成するために設けられた少なくとも１つの流れ生成装置（８）を備え、
   前記ガス流（１１）が前記プロセスチャンバ（７）を全プロセスチャンバ高さ（Ｈ）にわたって貫流し、前記ガス流（１１）が前記プロセスチャンバ（７）を平行に重なって貫流する、複数の部分ガス流（１１ａ〜１１ｃ）を含み、
   前記複数の部分ガス流（１１ａ〜１１ｃ）は、
   下方のプロセスチャンバ境界と前記プロセスチャンバ（７）の第１の高さ区間（Ｈ１）との間の、第１の流れ領域内を前記下方のプロセスチャンバ境界に沿って前記プロセスチャンバ（７）を通って流れる第１の部分ガス流（１１ａ）と、
   前記プロセスチャンバ（７）の前記第１の高さ区間（Ｈ１）と上方のプロセスチャンバ境界との間の、別の流れ領域内を、前記上方のプロセスチャンバ境界に沿って、前記プロセスチャンバ（７）を通って流れる少なくとも１つの別の部分ガス流（１１ｂ、１１ｃ）を含み、
   前記少なくとも１つの別の部分ガス流（１１ｂ、１１ｃ）は、その少なくとも一部が前記第１の部分ガス流（１１ａ）の直ぐ上方を流れ、前記第１の部分ガス流（１１ａ）は、前記第１の部分ガス流（１１ａ）の直ぐ上方を流れる前記少なくとも１つの別の部分ガス流（１１ｂ、１１ｃ）の前記少なくとも一部よりも速い流速を持つ装置。
2. 前記少なくとも１つの別の部分ガス流（１１ｂ、１１ｃ）は、前記プロセスチャンバ（７）の前記第１の高さ区間（Ｈ１）と前記プロセスチャンバ（７）の第２の高さ区間（Ｈ２）との間の、第２の流れ領域内を前記プロセスチャンバ（７）を通って流れる第２の部分ガス流（１１ｃ）を含む請求項１に記載の装置。
3. 前記少なくとも１つの別の部分ガス流（１１ｂ、１１ｃ）は、前記プロセスチャンバ（７）の前記第２の高さ区間（Ｈ２）と前記上方のプロセスチャンバ境界との間の、第３の流れ領域内を前記上方のプロセスチャンバ境界に沿って流れる第３の部分ガス流（１１ｂ）を含む請求項２に記載の装置。
4. 前記第３の部分ガス流（１１ｂ）は、少なくとも前記第２の部分ガス流（１１ｃ）よりも速い流速を持ち、前記第３の部分ガス流（１１ｂ）は、前記第２の部分ガス流（１１ｃ）の直ぐ上方を流れる請求項３に記載の装置。
5. 前記第１の部分ガス流（１１ａ）は、前記第３の部分ガス流（１１ｂ）よりも速い流速を持つ請求項３に記載の装置。
6. 前記少なくとも１つの流れ生成装置（８）は、
   １つの第１の部分ガス流（１１ａ）を生成するために設けられた第１の流れ生成装置（１４）と、
   少なくとも１つの別の部分ガス流（１１ｂ、１１ｃ）を生成するために設けられた少なくとも１つの別の流れ生成装置（１４）と、
   を含む請求項１から５のいずれか一つに記載の装置。
7. 前記少なくとも１つの流れ生成装置（８）は、
   第１の部分ガス流（１１ａ）を生成するために設けられた第１の流入構成要素（９ａ）または第１の流入構成要素（９ａ）群と、
   別の部分ガス流（１１ｂ、１１ｃ）を生成するために設けられた少なくとも１つの別の流入構成要素（９ｂ、９ｃ）または少なくとも１つの別の流入構成要素（９ｂ、９ｃ）群と、
   を含む請求項１から６のいずれか一つに記載の装置。
8. 前記少なくとも１つの流れ生成装置は、
   第１の部分ガス流（１１ａ）を生成するために設けられ、前記第１の流入構成要素（９ａ）の上流に設けられた第１の流れ案内構成要素構成（１６ａ）と、
   １つの別の部分ガス流（１１ｂ）を生成するために設けられ、対応する前記少なくとも１つの別の流入構成要素（９ｂ、９ｃ）の上流に設けられた少なくとも１つの別の流れ案内構成要素構成（１６ｂ）と、
   を含む請求項７に記載の装置。
9. 前記少なくとも１つの流れ生成装置（８）は、
   第１の部分ガス流（１１ａ）の形成のもとでまたは形成のために、ガスを前記プロセスチャンバ（７）内へ流入するために設けられている、第１の流入構成要素（９ａ）または第１の流入構成要素（９ａ）群と、
   別の部分ガス流（１１ｂ、１１ｃ）の形成のもとでまたは形成のために、ガスを前記プロセスチャンバ（７）内へ流入するために設けられている、少なくとも１つの別の流入構成要素（９ｂ、９ｃ）または少なくとも１つの別の流入構成要素（９ｂ、９ｃ）群とを含む請求項１から８のいずれか一つに記載の装置。
10. 前記第１の流入構成要素（９ａ）または前記第１の流入構成要素（９ａ）群は、移動可能に支承されている請求項９に記載の装置。
11. 前記第１の流入構成要素（９ａ）または前記第１の流入構成要素（９ａ）群は、選択的に硬化すべき造形材料層を造形平面に形成するために設けられたコーティング装置（６）の機能構成要素の上またはその中に、配置されているかまたは形成され、
    前記コーティング装置（６）の前記機能構成要素は、前記プロセスチャンバ（７）の内側で、前記造形平面に対して相対的に移動可能に支承されている請求項１０に記載の装置。
12. 前記コーティング装置（６）の前記機能構成要素は、コーティング本体（６ａ）を含み、前記コーティング本体（６ａ）は、コーティング構成要素（６ｂ）を支持するよう構成されている請求項１１に記載の装置。
13. 前記流出領域（１０）は、前記プロセスチャンバ（７）の側方において前記プロセスチャンバ（７）を境界付けるプロセスチャンバ壁（７ｄ）に配置されるまたは形成されている請求項１から１１のいずれか一つに記載の装置。
14. 前記流出領域（１０）は、前記プロセスチャンバ壁（７ｄ）の中央部に配置されるまたは形成され、前記プロセスチャンバ壁（７ｄ）は、円錐形状である請求項１３に記載の装置。

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