特許 6360127 三次元加工品を製造するための装置において用いる開梱システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6360127

(24)【登録日】2018年6月29日

(45)【発行日】2018年7月18日

(54)【発明の名称】三次元加工品を製造するための装置において用いる開梱システム

(51)【国際特許分類】

   B22F 3/16 20060101AFI20180709BHJP

【ＦＩ】

   B22F3/16

【請求項の数】15

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-214077(P2016-214077)

(22)【出願日】2016年11月1日

(65)【公開番号】特開2017-95798(P2017-95798A)

(43)【公開日】2017年6月1日

【審査請求日】2016年11月1日

(31)【優先権主張番号】15193412.2

(32)【優先日】2015年11月6日

(33)【優先権主張国】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】514298748

【氏名又は名称】エスエルエム ソルーションズ グループ アーゲー

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100147555

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 公一

(74)【代理人】

【識別番号】100160705

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 健太郎

(74)【代理人】

【識別番号】100174942

【弁理士】

【氏名又は名称】平方 伸治

(72)【発明者】

【氏名】カールステン ヒュービンガー

(72)【発明者】

【氏名】トニ アダム カロル

(72)【発明者】

【氏名】ディーター シュヴァルツェ

(72)【発明者】

【氏名】エドゥアルド ギーザー

【審査官】 坂本 薫昭

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２６５５２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１２０３４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２２Ｆ ３／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

原材料粉末の層を電磁放射線又は粒子放射線で照射することにより三次元加工品を製造するための装置（１０）において用いる開梱システム（２６）であって、
前記開梱システム（２６）は、製造チャンバー構成体（２５）を支持するように構成された支持構造（２８）を具備し、前記製造チャンバー構成体（２５）は、キャリア（１６）を収容する製造チャンバー（１８）を具備し、前記キャリア（１６）は、累積的な積層プロセスにより原材料粉末から製造される三次元加工品（１１）を受けるように構成されており、
前記開梱システム（２６）は、前記キャリア（１６）上に受けられた三次元加工品（１１）が前記キャリア（１６）から取り出されることが可能になるまで、前記製造チャンバー（１８）を前記キャリア（１６）に対して相対的に下降させるように、前記製造チャンバー（１８）に駆動力を加えるように構成された下降機構（３０）を具備する
ことを特徴とする開梱システム（２６）。

【請求項2】

累積的な積層プロセスにより原材料粉末から製造される三次元加工品（１１）を運ぶように構成された前記キャリア（１６）のキャリア表面が、少なくとも前記製造チャンバー（１８）の上部縁と実質的に同じ高さに配置されるまで、前記製造チャンバー（１８）を前記キャリア（１６）に対して相対的に下降させるように、前記下降機構（３０）が前記製造チャンバー（１８）に駆動力を加えるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の開梱システム。

【請求項3】

前記下降機構（３０）が、少なくとも１つの駆動要素（３２）と、伝達要素（３４）とを有し、該伝達要素（３４）は、前記少なくとも１つの駆動要素（３２）と接続されており、前記少なくとも１つの駆動要素（３２）により生成された駆動力を、前記製造チャンバー（１８）に、前記製造チャンバー（１８）を前記キャリア（１６）に対して相対的に下降させるように伝達するように構成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の開梱システム。

【請求項4】

前記伝達要素（３４）が前記製造チャンバー（１８）の上部縁に押圧力を加えるように構成されたことを特徴とする請求項３に記載の開梱システム。

【請求項5】

前記製造チャンバー（１８）が前記キャリア（１６）に対して相対的に下降されるときに前記キャリア（１６）上に受けられた三次元加工品（１１）を収容するように前記キャリア（１６）に対して相対的に下降されるように構成された受け箱（３６）をさらに具備し、該受け箱（３６）は、特に、周囲の雰囲気に対して密閉されているとともに少なくとも１つの把持手袋（３８）を備えたグローブボックスの形式で設計されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の開梱システム。

【請求項6】

前記製造チャンバー（１８）が前記下降機構（３０）によって供給される駆動力によって前記キャリア（１６）に対して相対的に下降されるときに、同時に、前記受け箱（３６）が前記キャリア（１６）に対して相対的に下降させられるように前記受け箱（３６）は前記下降機構（３０）に接続されていることを特徴とする請求項５に記載の開梱システム。

【請求項7】

前記受け箱（３６）が、開口（４２）を有する底板（４０）を具備しており、前記開口（４２）は、少なくとも、前記キャリア（１６）上に受けられた三次元加工品（１１）を、前記受け箱（３６）内に収容することができるように構成されていることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の開梱システム。

【請求項8】

前記製造チャンバー（１８）を前記キャリア（１６）に対して相対的に下降させる前に前記製造チャンバー（１８）を前記受け箱（３６）に密閉状態で連結するように構成された連結機構（４６）をさらに具備することを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の開梱システム。

【請求項9】

前記製造チャンバー（１８）が前記キャリア（１６）に対して相対的に下降される間及び／又は下降された後に、前記製造チャンバー（１８）から、前記製造チャンバー（１８）内に含まれている残存原材料粉末（２３）を回収するように構成された吸引システム（４８）をさらに具備することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の開梱システム。

【請求項10】

原材料粉末の層を電磁放射線又は粒子放射線で照射することにより三次元加工品を製造するための装置（１０）において用いる開梱システム（２６）を作動する方法であって、
前記方法は、製造チャンバー構成体（２５）を、支持構造（２８）上に配置する工程を有し、前記製造チャンバー構成体（２５）は、キャリア（１６）を収容する製造チャンバー（１８）を具備し、前記キャリア（１６）は、累積的な積層プロセスにより原材料粉末から製造される三次元加工品（１１）を受けるように構成されており、
前記方法は、前記キャリア（１６）上に受けられた三次元加工品（１１）が前記キャリア（１６）から取り出されることが可能になるまで、前記製造チャンバー（１８）に駆動力を加える下降機構（３０）により、前記製造チャンバー（１８）を前記キャリア（１６）に対して相対的に下降させる工程を有する
ことを特徴とする開梱システム（２６）を作動する方法。

【請求項11】

累積的な積層プロセスにより原材料粉末から製造される三次元加工品（１１）を運ぶように構成された前記キャリア（１６）のキャリア表面が、少なくとも前記製造チャンバー（１８）の上部縁と実質的に同じ高さに配置されるまで、前記製造チャンバー（１８）を前記キャリア（１６）に対して相対的に下降させるように、前記下降機構（３０）が前記製造チャンバー（１８）に駆動力を加えること、及び／又は、
前記下降機構（３０）が、少なくとも１つの駆動要素（３２）と、伝達要素（３４）とを有し、該伝達要素（３４）は、前記少なくとも１つの駆動要素（３２）と接続されており、前記少なくとも１つの駆動要素（３２）により生成された駆動力を、前記製造チャンバー（１８）に、前記製造チャンバー（１８）を前記キャリア（１６）に対して相対的に下降させるように伝達し、前記伝達要素（３４）は特に、前記製造チャンバー（１８）の上部縁に押圧力を加えること
を特徴とする請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

さらに、前記製造チャンバー（１８）を前記キャリア（１６）に対して相対的に下降させるときに前記キャリア（１６）上に受けられた三次元加工品（１１）を収容するように受け箱（３６）を前記キャリア（１６）に対して相対的に下降させる工程を有し、
前記受け箱（３６）は、特に、周囲の雰囲気に対して密閉されているとともに少なくとも１つの把持手袋（３８）を備えたグローブボックスの形式で設計されていること、及び／又は、
前記製造チャンバー（１８）を前記下降機構（３０）によって供給される駆動力によって前記キャリア（１６）に対して相対的に下降させるときに、同時に、前記受け箱（３６）を前記キャリア（１６）に対して相対的に下降させられるように前記受け箱（３６）が前記下降機構（３０）に接続されていること、及び／又は、
前記受け箱（３６）が、開口（４２）を有する底板（４０）を具備しており、前記開口（４２）は、少なくとも、前記キャリア（１６）上に受けられた三次元加工品（１１）を、前記受け箱（３６）内に収容することができるように構成されていること
を特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

さらに、前記製造チャンバー（１８）を前記キャリア（１６）に対して相対的に下降させる前に前記製造チャンバー（１８）を前記受け箱（３６）に密閉状態で連結する工程を有することを特徴とする請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

さらに、前記製造チャンバー（１８）を前記キャリア（１６）に対して相対的に下降させる間及び／又は下降させた後に、前記製造チャンバー（１８）から、前記製造チャンバー（１８）内に含まれている残存原材料粉末（２３）を回収する工程を有することを特徴とする請求項１０から請求項１３のいずれか１項に記載の方法。

【請求項15】

原材料粉末の層を電磁放射線又は粒子放射線で照射することにより三次元加工品を製造するための装置（１０）であって、
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の開梱システム（２６）を具備することを特徴とする装置（１０）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、原材料粉末の層を電磁放射線又は粒子放射線で照射することにより三次元加工品を製造するための装置において用いる開梱システム（ｕｎｐａｃｋｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）に関する。本発明はさらに、そのような開梱システムを作動する方法に関し、そのような開梱システムを具備する、原材料粉末の層を電磁放射線又は粒子放射線で照射することにより三次元加工品を製造するための装置に関する。

【背景技術】

【0002】

粉末層融解は、粉末の、特に、金属及び／又はセラミックの原材料を複雑な形状の三次元加工物に加工することができる累積的な積層プロセスである。そのために、原材料粉末層が、キャリア上に塗布され、製造される加工物の所望の幾何学的形状に依存して位置選択的な方法でレーザー放射線を受ける。粉末層に浸透したレーザー放射線は、原材料粉末粒子を加熱し、その結果として、融解又は焼結を引き起こす。そして、加工物が所望の形状と大きさになるまで、さらなる原材料粉末層が、既にレーザー処理を受けた、キャリア上の層に連続的に塗布される。粉末層融解法は、ＣＡＤデータに基づいて、試作品、工具、交換部品、高価値部品、又は、例えば歯科用若しくは整形外科用の人工器官のような医療人工器官の製造のために採用されうる。

【0003】

粉末層融解プロセスにより粉末状原材料から大量の成形品を製造することに適した装置が、特許文献１（ＤＥ ２０ ２０１３ ００９ ７８７ Ｕ１）に記載されている。この先行技術の装置は、照射デバイスとプロセスチャンバーを具備する加工品生成部が備えられている。このプロセスチャンバーは、周囲の雰囲気に対して密閉されることができ、原材料粉末を受けることができるキャリアと、累積的な積層プロセスにより該キャリア上の原材料粉末から製造される加工物を収納する。生成に伴う加工品の高さの増加を相殺するため、このキャリアは、製造チャンバーへ、プロセスチャンバーに対する相対的な移動が可能である。この製造チャンバーは、カバーにより周囲の雰囲気に対して密閉されることができ、その後、プロセスチャンバーに隣接した作業位置から、加工品生成部の外の交換位置に移動することができる。交換位置から、製造チャンバーはさらに後処理及び開梱部まで移動される。後処理及び開梱部において、製造チャンバー内に収容された加工品は冷却され、加工品は、キャリアが製造チャンバーの上部縁と実質的に同じ高さに配置されるとともに加工品がキャリアから取り出されることが可能になるまでキャリアを製造チャンバーに対して相対的に持ち上げることで、最終的に開梱される。この装置の粉末回収システムは、製造チャンバー及びプロセスチャンバーから過剰な原材料粉末を排出し、該排出された粉末を処理及び加工し、最終的にプロセスチャンバーに粉末を戻す。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】ＤＥ ２０ ２０１３ ００９ ７８７ Ｕ１

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、特に、大きな三次元加工品を確実に開梱するために適した、原材料粉末の層を電磁放射線又は粒子放射線で照射することにより三次元加工品を製造するための装置において用いる開梱システムを提供することを目的とする。本発明は、さらに、そのような開梱システムを作動する方法を提供することを目的とする。最後に、本発明は、そのような開梱システムを具備する、原材料粉末の層を電磁放射線又は粒子放射線で照射することにより三次元加工品を製造するための装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

これらの目的は、請求項１に規定された開梱システム、請求項１０に規定された開梱システムを作動する方法、及び、請求項１５に規定された原材料粉末の層を電磁放射線又は粒子放射線で照射することにより三次元加工品を製造するための装置によって達成される。

【0007】

原材料粉末の層を電磁放射線又は粒子放射線で照射することにより三次元加工品を製造するための装置において用いる開梱システムは、製造チャンバー構成体を支持するように構成された支持構造を具備する。製造チャンバー構成体は、キャリアを収容する製造チャンバーを具備する。製造チャンバーは、例えば、筒形状、特に、円筒形状を有することができる。キャリアは、累積的な積層プロセスにより原材料粉末から製造される三次元加工品を受けるように構成されており、例えば、実質的に板形状とすることができる。

【0008】

原材料粉末の層を電磁放射線又は粒子放射線で照射することにより三次元加工品を製造するための装置の加工品製造作業の間、原材料粉末層は、製造チャンバーのキャリア上に塗布されることができ、その後、原材料粉末粒子の加熱及びそれによる融解又は焼結、並びにそれによる、生成されるべき三次元加工品の第一の層の生成を引き起こすように、電磁放射線又は粒子放射線により照射されることができる。その後、キャリアは製造チャンバーに対して相対的に下降されることができ、すなわち、キャリアは製造チャンバー内に下降されることができる。これにより、さらなる原材料粉末層の塗布及び照射ができるようになる。これらの工程は、加工品が所望の形状及び大きさを有するまで繰り返されることができる。加工品生成プロセスの完了後、生成された三次元加工品は、製造チャンバー内のキャリア上に支持され、典型的には残留原材料粉末の中に埋もれる。しかしながら、キャリア上に塗布されたが三次元加工品の生成に使われなかった残留原材料粉末は、加工品生成プロセス中に既に取り除かれていることもあり得る。

【0009】

基本的には、この開梱システムの製造チャンバー構成体は、原材料粉末の層を電磁放射線又は粒子放射線で照射することにより三次元加工品を製造するための装置において、所定の位置に分離不能に設置されることができる。しかしながら、特許文献１（ＤＥ ２０ ２０１３ ００９ ７８７ Ｕ１）に記載されたように、製造チャンバー構成体が装置の異なるセクション間で移動されることができるように、製造チャンバー構成体が、原材料粉末の層を電磁放射線又は粒子放射線で照射することにより三次元加工品を製造するための装置において分離可能に設置されることもあり得る。好ましい態様においては、この開梱システムは、生成された三次元加工品の開梱のために加工品生成プロセスの完了後に製造チャンバー構成体が送られる、原材料粉末の層を電磁放射線又は粒子放射線で照射することにより三次元加工品を製造するための装置の、後処理及び開梱部の一部を形成するように適合される。

【0010】

この開梱システムは、さらに、キャリア上に受けられた三次元加工品がキャリアから取り出されることが可能になるまで、製造チャンバーをキャリアに対して相対的に下降させるように、製造チャンバーに駆動力を加えるように構成された下降機構を具備する。これにより下降機構は、キャリアに対して相対的な、製造チャンバーの下向きに方向付けられた相対運動を生じるように構成される。好ましい態様において、この下降機構は、製造チャンバーをキャリアに対して相対的に鉛直方向で下降させるように、製造チャンバーに駆動力を加えるように構成される。この開梱システムにおいて、キャリアは製造チャンバーに対して相対的に移動可能でなくてもよく、すなわち、製造チャンバーに対して相対的にキャリアを持ち上げる持ち上げ機構を開梱システムが全く具備しないものでもよい。しかしながら、例えば、製造チャンバーに対する相対的なキャリアの動きを補正することが望まれる場合に、開梱システムに、製造チャンバーに対して相対的にキャリアを持ち上げる持ち上げ機構を、製造チャンバーをキャリアに対して相対的に下降させる下降機構に加えて備え付けることもあり得る。

【0011】

製造チャンバーに対するキャリアの相対的な持ち上げの代わりに、製造チャンバーをキャリアに対して相対的に下降させることにより、製造チャンバーの内表面と、対向するキャリアの外側周縁表面の間の原材料粉末粒子の冷却固化を防止することができる。これにより、製造チャンバーの内表面と対向するキャリアの外側周縁表面の間に取り込まれた冷却固化された粉末粒子による、製造チャンバーとキャリアの間の相対運動が影響を受けたり妨害すらされたりする危険を最小化することができる。従って、キャリア上に受けられた三次元加工品の確実な開梱が可能となる。さらに、特にこの開梱システムが大きくて重い三次元加工品を開梱するために用いられるべき場合に、この下降機構は、キャリアから三次元加工品がキャリアから取り出されることが可能になるまで製造チャンバーに対して相対的にキャリアを該キャリア上の三次元加工品を共に及び場合によっては残留原材料粉末も共に持ち上げるのに十分な駆動力を与えることができる持ち上げ機構と比べて、より非力であり、従って、よりコスト効果が高く、より保守を必要としない駆動装置を備えることができる。

【0012】

この開梱システムの好ましい態様において、累積的な積層プロセスにより原材料粉末から製造される三次元加工品を運ぶように構成されたキャリアのキャリア表面が、少なくとも製造チャンバーの上部縁と実質的に同じ高さに配置されるまで、製造チャンバーをキャリアに対して相対的に下降させるように、下降機構が製造チャンバーに駆動力を加えるように構成される。これにより、障害なく三次元加工品の開梱を行うことができる。

【0013】

この下降機構は、少なくとも１つの駆動要素と、伝達要素とを有することができる。この伝達要素は、上記の少なくとも１つの駆動要素と接続されることができ、上記の少なくとも１つの駆動要素により生成された駆動力を、製造チャンバーに、製造チャンバーをキャリアに対して相対的に下降させるように伝達するように構成されることができる。この駆動要素は、流体シリンダーの形式で設計されることができる。しかしながら、例えば、電気モーター等の他の形式の駆動要素を採用することもあり得る。下降機構が１つより多い駆動要素で備えられる場合、駆動要素により生成された駆動力の製造チャンバーへの効果的な伝達を確実にするため、上記伝達要素は、好ましくは全ての駆動要素に接続される。

【0014】

この伝達要素は、製造チャンバーの上部縁に押圧力を加えるように構成されることができる。例えば、この伝達要素は、キャリアに対して相対的に下向きに製造チャンバーを押すように、製造チャンバーの上部縁に接触してその後下向きに動かされるように適合されることができる。

【0015】

この開梱システムは、製造チャンバーがキャリアに対して相対的に下降されるときにキャリア上に受けられた三次元加工品を収容するように、製造チャンバーがキャリアに対して相対的に下降されるときに、キャリアに対して相対的に下降されるように構成された受け箱をさらに具備することができる。開梱システムが受け箱を具備する場合、キャリア上に受けられた三次元加工品は、製造チャンバーから受け箱に移動されることができる。これは、特に三次元加工品が、製造チャンバーから開梱された後に、例えば、受け箱内で冷却又は機械的に仕上げされるといった後処理をされるべきである場合、及び／又は、製造チャンバーが、三次元加工品とともに、制御できない方法で周囲に放出すべきでない残留原材料粉末を含んでいる場合に特に有利である。

【0016】

好ましい態様において、受け箱は、特に、周囲の雰囲気に対して密閉されているとともに少なくとも１つの把持手袋を備えたグローブボックスの形式で設計されている。受け箱は、受け箱内で所望の雰囲気、例えば、不活性ガス雰囲気を確立するように適合された適切な雰囲気制御システムに接続されている。受け箱をキャリアに対して相対的に下降させることにより、三次元加工品及び／又は残留原材料粉末を周囲の雰囲気に暴露する必要なく、上記の少なくとも１つの把持手袋を経由して、利用者は、受け箱内に受けられた三次元加工品及び／又は残留原材料粉末を取り扱うことができる。グローブボックスの形式で設計された受け箱は、製造チャンバーの内部が周囲の雰囲気に対して密閉されるように、密閉状態で製造チャンバーに接続されたカバーを含む製造チャンバー構成体と組み合わせて用いるときに特に有利である。そして、三次元加工品は、及び、もし存在するならば残留原材料粉末も、１つの密閉環境、すなわち、製造チャンバーの内部からもう１つの密閉環境、すなわち、グローブボックスの形式で設計された受け箱の内部に移動させられることができる。

【0017】

この受け箱は、製造チャンバーが、下降機構によって供給される駆動力によって、キャリアに対して相対的に下降されるときに、同時に、受け箱がキャリアに対して相対的に下降させられるように、下降機構に接続されることができる。そのため、製造チャンバーと受け箱の両方をキャリアに対して相対的に下降させるために、単一の下降機構で十分である。

【0018】

好ましい態様において、受け箱は、開口を有する底板を具備する。この開口は、好ましくは、少なくとも、キャリア上に受けられた三次元加工品を、受け箱内に収容することができるように構成される。これにより、受け箱をキャリアに対して相対的に下降させる際に、キャリア上に受けられた三次元加工品は開口を通じて受け箱に導入される。しかしながら、キャリアも開口を通じて受け箱内に導入され得るような形状と大きさを有する開口を設計することもあり得る。開口を囲む受け箱の底板の部分は、受け箱を下降させる際に、製造チャンバーをキャリアに対して相対的に下降させるように製造チャンバーの上部縁に押圧力を加える下降機構の伝達要素を形成することができる。受け箱の底板の開口は、受け箱をキャリアに対して相対的に下降させる直前にだけ取り除かれ得る適切な閉鎖要素により、密閉されることができる。

【0019】

この開梱システムは、さらに、少なくとも、製造チャンバーをキャリアに対して相対的に下降させる前に、製造チャンバーを受け箱に密閉状態で連結するように構成された連結機構を具備することができる。具体的には、この連結機構は、製造チャンバーの上部縁と、該製造チャンバーの上部縁に面する、受け箱の底板の下表面の間の密閉連結を確立するように適合されることができる。受け箱の底板に設けられた開口が閉鎖要素により密閉される場合、製造チャンバーと受け箱の間の密閉連結の確立の後、その密閉要素は、受け箱の内部が周囲の雰囲気に暴露されることなく、自動的に又は手動のいずれかにより分離されることができる。さらに、製造チャンバー構成体が製造チャンバーに接続されたカバーを備えている場合、製造チャンバーと受け箱の間の密閉連結の確立の後、三次元加工品のための、及び、もし存在するならばさらに残留原材料粉末のための、製造チャンバーから受け箱までの密閉された移動通路を確立するように、そのカバーは、例えば、受け箱の底板に設けられた開口を経由して、自動的に又は手動のいずれかにより、製造チャンバーから分離され、取り除かれる。

【0020】

最後に、この開梱システムは、製造チャンバーがキャリアに対して相対的に下降される間及び／又は下降された後に、製造チャンバーから、製造チャンバー内に含まれている残存原材料粉末を回収するように構成された吸引システムを具備することができる。この吸引システムは、例えば上記の少なくとも１つの把持手袋を通じて、利用者により、要求通りに位置取りして取り扱われることができるように、受け箱内に密閉状態で誘導された可撓性の吸引管を具備することができる。この吸引管は、加工品製造プロセスに再導入するための残留原材料粉末を準備するために、残留原材料粉末を受けて処理するための粉末再循環システムに連結することができる。

【0021】

原材料粉末の層を電磁放射線又は粒子放射線で照射することにより三次元加工品を製造するための装置において用いる開梱システムを作動する方法は、製造チャンバー構成体を、支持構造上に配置する工程を有する。この製造チャンバー構成体は、キャリアを収容する製造チャンバーを具備しており、該キャリアは、累積的な積層プロセスにより原材料粉末から製造される三次元加工品を受けるように構成されている。製造チャンバーは、製造チャンバーに駆動力を加える下降機構により、キャリア上に受けられた三次元加工品がキャリアから取り出されることが可能になるまで、キャリアに対して相対的に下降させられる。

【0022】

好ましくは、累積的な積層プロセスにより原材料粉末から製造される三次元加工品を運ぶように構成されたキャリアのキャリア表面が、少なくとも製造チャンバーの上部縁と実質的に同じ高さに配置されるまで、製造チャンバーをキャリアに対して相対的に下降させるように、下降機構が製造チャンバーに駆動力を加えることが好ましい。

【0023】

この下降機構は、少なくとも１つの駆動要素と、伝達要素とを有することができる。この伝達要素は、上記の少なくとも１つの駆動要素と接続されており、該少なくとも１つの駆動要素により生成された駆動力を、製造チャンバーに、製造チャンバーをキャリアに対して相対的に下降させるように伝達することができる。この伝達要素は、特に、製造チャンバーの上部縁に押圧力を加えることができる。

【0024】

開梱システムを作動するこの方法は、さらに、製造チャンバーがキャリアに対して相対的に下降されるときにキャリア上に受けられた三次元加工品を収容するように、製造チャンバーがキャリアに対して相対的に下降されるときに、受け箱をキャリアに対して相対的に下降させる工程を有することができる。この受け箱は、周囲の雰囲気に対して密閉されているとともに少なくとも１つの把持手袋を備えたグローブボックスの形式で設計されることができる。その代わりに又はそれに加えて、製造チャンバーが下降機構によって供給される駆動力によってキャリアに対して相対的に下降されるときに、同時に、受け箱がキャリアに対して相対的に下降させられるように受け箱は下降機構に接続されていてもよい。この受け箱は、開口を有する底板を具備することができる。この開口は、少なくとも、キャリア上に受けられた三次元加工品を、受け箱内に収容することができるように構成されることができる。

【0025】

好ましい態様において、開梱システムを作動するこの方法は、さらに、製造チャンバーをキャリアに対して相対的に下降させる前に製造チャンバーを受け箱に密閉状態で連結する工程を有する。

【0026】

さらに、この方法は、製造チャンバーがキャリアに対して相対的に下降される間及び／又は下降された後に、製造チャンバーから、製造チャンバー内に含まれている残存原材料粉末を回収する工程を有してもよい。

【0027】

原材料粉末の層を電磁放射線又は粒子放射線で照射することにより三次元加工品を製造するための装置は、上記の開梱システムを具備する。

【図面の簡単な説明】

【0028】

本発明の好ましい実施態様が、以下で添付の概略的な図面を参照して詳細に説明される。

【0029】

【図1】開梱システムを具備する、原材料粉末の層を電磁放射線又は粒子放射線で照射することにより三次元加工品を製造するための装置を示す図である。

【図2】ａ〜ｃは、図１に描かれた装置の開梱システムの作動を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

図１は、累積的な積層造形法により三次元加工品１１を製造する装置１０を示している。装置１０は、プロセスチャンバー１２が備えられた加工品生成部Ｗを具備する。プロセスチャンバー１２内に配置されている、粉末塗布デバイス１４が、キャリア１６上に原材料粉末を塗布することに供される。プロセスチャンバー１２は、周囲の雰囲気に対して、すなわち、プロセスチャンバー１２を取り囲む環境に対して、密閉可能である。キャリア１６上の原材料粉末から、層状に加工品が作り上げられる際に、加工品１１の製造高さの増加に伴い、キャリア１６が製造チャンバー１８内へと鉛直方向下向きに移動されることができるように、キャリア１６は鉛直方向に変位可能に設計される。

【0031】

装置１０は、さらに、キャリア１６上に塗布された原材料粉末に、電磁放射線又は粒子放射線、特にレーザー放射線を、選択的に照射する照射デバイス２０を有している。照射デバイス２０のレーザー源、特には、ダイオード励起イッテルビウムファイバーレーザーは、例えば約１０７０から１０８０ｎｍの波長のレーザー光を放射する。照射デバイス２０はさらに、放射ビームを誘導し処理する光学ユニットを有している。この光学ユニットは、放射ビームを広げるビームエキスパンダー、スキャナ、及び対物レンズを備えていてよい。その代わりに、この光学ユニットは集束光学部品とスキャナユニットを含むビームエキスパンダーを有していてもよい。このスキャナユニットにより、ビーム路の方向とビーム路に垂直な面内の両方における放射ビームの焦点の位置は、変化され、調整されることができる。このスキャナユニットは、ガルバノメータースキャナの形式で設計されてよく、対物レンズはｆ−θ対物レンズでもよい。

【0032】

装置１０の加工品生成作業の間、製造される三次元加工品１１の第１の層がキャリア１６上に塗布された原材料粉末層を放射ビームで選択的に照射することによってキャリア１６上に作製される。具体的には、放射ビームは製造される加工品１１のＣＡＤデータに応じて、キャリア１６上に塗布された原材料粉末層上に向けられる。製造される加工品１１の第１の層が完成した後で、キャリア１６が垂直方向に下げられ、粉末塗布デバイス１４による連続的な粉末層の塗布が可能になる。その後、連続的な粉末層が照射デバイス２０によって照射される。従って、キャリア１６が製造チャンバー内に下降される間に、層ごとに、その部品はキャリア１６上に積み上げられる。製造チャンバー１８内の、キャリア１６上に生成された加工品１１は、加工品生成プロセスの間、キャリア１６に塗布されたが照射を受けていない残留原材料粉末２３内に埋められている。

【0033】

装置１０の加工品生成部Ｗにおける加工品製造プロセスの完了後、生成された三次元加工品１１を伴う製造チャンバー１８は、カバー２４によって密閉される。その後、キャリア１６、製造チャンバー１８及びカバー２４を具備する製造チャンバー構成体２５は、プロセスチャンバー１２に隣接した加工品生成部Ｗの作業位置から、製造チャンバー交換部Ｂにおける交換位置に移動される。製造チャンバー構成体２５が製造チャンバー交換部Ｂに移動されるとすぐに、交換キャリア及び交換製造チャンバー（不図示）が加工品生成部Ｗにおいて設置されることができ、さらなる加工品生成プロセスが開始されることができる。

【0034】

製造チャンバー交換部Ｂにおける交換位置から、製造チャンバー構成体２５はさらに、後処理及び開梱部Ｐに移動される。後処理及び開梱部Ｐにおいて、製造チャンバー１８内に収容された加工品１１は冷却され、以下により詳細に記載されるように、最終的に製造チャンバー構成体２５から開梱される。

【0035】

装置１０の後処理及び開梱部Ｐは開梱システム２６が備えられている。開梱システム２６は、チャンバー構成体２５を支持するように構成された支持構造２８を具備する。さらに、開梱システム２６は、キャリア１６上に受けられた三次元加工品１１がキャリア１６から取り出されることが可能になるまで、製造チャンバー１８をキャリア１６に対して相対的に下降させるように、製造チャンバー１８に駆動力を加えるように構成された下降機構３０を具備する。特に、下降機構３０は、流体シリンダーの形式で設計された２つの駆動要素３２を具備する。この２つの駆動要素３２は、それらの間に支持構造２８と製造チャンバー構成体２５を収容するのに十分な互いからの距離をおいて配置される。駆動要素３２のそれぞれは、駆動要素３２により生成された駆動力を、製造チャンバー１８に伝達するように構成された伝達要素３４に接続されている。

【0036】

さらに、開梱システム２６は、製造チャンバー１８がキャリア１６に対して相対的に下降されるときに、キャリア１６に対して相対的に下降されるように構成された受け箱３６を具備する。受け箱３６は、周囲の雰囲気に対して密閉されているとともに２つの把持手袋３８を備えたグローブボックスの形式で設計されている。受け箱３６は、開口４２を有する底板４０を具備している。開口４２は、閉鎖要素４４により密閉される。連結機構４６が、製造チャンバー１８と受け箱３６の間の密閉連結を確立するために供される。具体的には、連結機構４６は、製造チャンバー１８の上部縁と、製造チャンバー１８の上部縁に面する、受け箱３６の底板４０の下表面の間の密閉連結を確立するように適合される。

【0037】

また、開梱システム２６は、残存原材料粉末２３を回収するための吸引システム４８を具備する。吸引システム４８は、受け箱内に密閉状態で誘導され、加工品製造プロセスに再導入するための残留原材料粉末２３を準備するために残留原材料粉末を受けて加工するための粉末再循環システム（不図示）に連結された、可撓性の吸引管５０を具備する。最後に、受け箱３６は、受け箱３６内で所望の雰囲気、例えば、不活性ガス雰囲気を確立するように適合された適切な雰囲気制御システム５２に接続されている。

【0038】

製造チャンバー構成体２５が後処理及び開梱部Ｐに受け入れられた後、最初の工程として、製造チャンバー１８は、連結機構４６により受け箱３６と密閉状態で接続される（図２ａ参照）。特に、連結機構４６は、開口４２を囲む受け箱３６の底板４０の領域において、製造チャンバーの上部縁と受け箱３６の底板４０の下表面の間の密閉連結を確立する。その後、受け箱３６の底板４０に設けられた開口４２を密閉する閉鎖要素４４、及び、製造チャンバー構成体２５のカバー２４は、自動的に又は利用者により把持手袋３８による手動のいずれかにより、取り除かれる。その結果、製造チャンバー１８から受け箱３６内まで三次元加工品１１及び残留原材料粉末２３のための密閉された通路が確立される。

【0039】

その後、下降機構３０の駆動要素３２の作動が開始される。特に、駆動要素３２は、受け箱３６及び製造チャンバー１８の両方をキャリア１６に対して相対的に同時に下降させるように作動される（図２ｂ参照）。実際には、底板４０に備えられた開口４２を囲む受け箱３６の底板４０の部分が、下降機構３０の伝達要素３４（伝達要素３４は、受け箱３６の下降の際、鉛直方向下向きに製造チャンバー１８を押すように製造チャンバー１８の上部縁に押圧力を加え、これにより、製造チャンバー１８をキャリア１６に対して相対的に下降させる。）を形成するように、受け箱３６は、下降機構３０、すなわち下降機構３０の駆動要素３２に接続される。これにより、製造チャンバー１８に収容された三次元加工品１１及び残留原材料粉末２３が受け箱３６に移動される。

【0040】

三次元加工品１１及び残留原材料粉末２３の受け箱３６内への移動の間、吸引システム４８は、受け箱３６から残留原材料粉末２３を回収し、残留原材料粉末２３を粉末再循環システムに運ぶように、作動される。特に、利用者は、受け箱３６の把持手袋３８を通じて要望通りに可撓性の吸引管５０を手動で導き、動かすことができる。

【0041】

製造チャンバー１８から三次元加工品１１の開梱を障害なく行うことを確実にするため、三次元加工品１１を運ぶキャリア１６のキャリア表面が、少なくとも製造チャンバー１８の上部縁と実質的に同じ高さに配置されるまで、受け箱３６及び製造チャンバー１８をキャリア１６に対して相対的に下降させるまで下降機構３０が作動される。加工品１１が製造チャンバー１８から受け箱３６内へ移動される、図面に示された開梱システム２６の態様において、製造チャンバー１８は、実際には、三次元加工品１１を運ぶキャリア表面が受け箱３６内に配置されるまで、キャリア１６に対して下降される（図２ｃ参照）。従って、加工品１１は把持手袋３８を用いて利用者によりキャリア１６から容易に分離されることができる。

【図1】

【図2】