特許 6606229 ３次元の物体を付加製造する装置

(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】6606229

(24)【登録日】2019年10月25日

(45)【発行日】2019年11月13日

(54)【発明の名称】３次元の物体を付加製造する装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/30 20170101AFI20191031BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20191031BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20191031BHJP

   B29C 64/393 20170101ALI20191031BHJP

   B33Y 50/02 20150101ALI20191031BHJP

   B29C 64/268 20170101ALI20191031BHJP

   B29C 64/153 20170101ALI20191031BHJP

   B22F 3/105 20060101ALI20191031BHJP

   B22F 3/16 20060101ALI20191031BHJP

   B28B 1/30 20060101ALI20191031BHJP

【ＦＩ】

   B29C64/30

   B33Y30/00

   B33Y10/00

   B29C64/393

   B33Y50/02

   B29C64/268

   B29C64/153

   B22F3/105

   B22F3/16

   B28B1/30

【請求項の数】12

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2018-113297(P2018-113297)

(22)【出願日】2018年6月14日

(65)【公開番号】特開2019-77163(P2019-77163A)

(43)【公開日】2019年5月23日

【審査請求日】2018年6月14日

(31)【優先権主張番号】17197627.7

(32)【優先日】2017年10月20日

(33)【優先権主張国】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】506154834

【氏名又は名称】ツェーエル・シュッツレヒツフェアヴァルトゥングス・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング

(74)【代理人】

【識別番号】100079049

【弁理士】

【氏名又は名称】中島 淳

(74)【代理人】

【識別番号】100084995

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 和詳

(72)【発明者】

【氏名】ドメニク・ブラウンロート

【審査官】 北澤 健一

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０２４６４１４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１６／００３９１４８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１７／０２９７３２１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平１０−２４２２４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／１３２４３８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０２２４７１０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−１６９４０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ ６４／００−６４／４０

Ｂ２２Ｆ ３／１０５

Ｂ２２Ｆ ３／１６

Ｂ２８Ｂ １／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エネルギービーム（４）によって固化することができる造形材料（３）の層を連続して層ごとに選択的に照射及び固化することによって３次元の物体（２）を付加製造する装置（１）であって、
少なくとも１運動自由度で可動に支持される少なくとも１つの造形板（５）、
可動に支持される少なくとも１つの造形材料塗布要素（７、７ａ、７ｂ）、並びに
基準平面（ＲＰ）に対する前記造形板（５）及び／又は前記造形材料塗布要素（７、７ａ、７ｂ）の向き及び／又は位置を光学的に判定するように適合された少なくとも１つの光学デバイス（１６）、を備え、
前記光学デバイス（１６）は、少なくとも２つの測定ビーム（１８、１８ａ、１８ｂ）を放出するように適合され、前記測定ビーム（１８、１８ａ、１８ｂ）は、前記装置（１）のプロセスチャンバ（１７）を通って少なくとも部分的に延び、それによって測定平面（ＭＰ）を画定する、装置。

【請求項2】

前記光学デバイス（１６）は、前記少なくとも２つの測定ビーム（１８、１８ａ、１８ｂ）を放出するように適合された少なくとも１つの測定ビーム放出ユニット（１９）を備えるか、又はそれぞれ少なくとも１つの測定ビーム（１８、１８ａ、１８ｂ）を放出するように適合された少なくとも２つの測定ビーム放出ユニット（１９）を備える、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記測定平面（ＭＰ）は、前記装置（１）の造形平面（ＢＰ）に対して角度を付けた配置か又は平行の配置を有する、請求項１又は２に記載の装置。

【請求項4】

前記測定平面（ＭＰ）は、前記基準平面（ＲＰ）又は前記装置（１）の造形平面（ＢＰ）、に対して画定された距離（ｄ）を有する、請求項１〜３のいずれか一つに記載の装置。

【請求項5】

前記光学デバイス（１６）は、少なくとも１つの測定ビーム放出ユニット（１９）から放出された少なくとも１つの測定ビーム（１８、１８ａ、１８ｂ）を受け取るように適合された少なくとも１つの測定ビーム受取りユニットを備えるか、又は前記光学デバイス（１６）は、少なくとも１つの測定ビーム放出ユニット（１９）から放出された少なくとも１つの測定ビーム（１８、１８ａ、１８ｂ）を前記測定ビーム放出ユニット（１９）の方へ戻り反射させるように適合された少なくとも１つの測定ビーム反射ユニット（２０）を備える、請求項１〜４のいずれか一つに記載の装置。

【請求項6】

前記光学デバイス（１６）は、前記測定ビーム受取りユニットが受け取った測定ビーム（１８、１８ａ、１８ｂ）を検出するように適合されるか、且つ／又は前記測定ビーム放出ユニット（１９）の方へ戻り反射した測定ビーム（１８、１８ａ、１８ｂ）を検出するように適合された測定ビーム検出ユニット（２１）を備える、請求項５に記載の装置。

【請求項7】

前記光学デバイス（１６）は、測定ビーム（１８、１８ａ、１８ｂ）が前記測定ビーム放出ユニット（１９）によって放出された時点と前記測定ビーム（１８、１８ａ、１８ｂ）が前記測定ビーム検出ユニット（２１）によって検出される時点との間を前記測定ビーム（１８、１８ａ、１８ｂ）が移動した時間間隔を判定するように適合された少なくとも１つの測定ビーム移動時間判定ユニット（２２）を備える、請求項６に記載の装置。

【請求項8】

前記測定平面（ＭＰ）に対する前記造形板（５）及び／又は前記造形材料塗布要素（７、７ａ、７ｂ）の運動を制御するように適合された制御デバイス（１５）をさらに備える、請求項１〜７のいずれか一つに記載の装置。

【請求項9】

前記制御デバイス（１５）は、前記造形板（５）及び／又は前記造形材料塗布要素（７、７ａ、７ｂ）の基準位置を判定するための較正モードを実施するように適合され、それによって前記較正モードは、前記測定平面（ＭＰ）に対する前記造形板（５）及び／又は前記造形材料塗布要素（７、７ａ、７ｂ）の特有の運動順序を含み、それによって前記造形板（５）及び／又は前記造形材料塗布要素（７、７ａ、７ｂ）の前記基準位置は、前記造形板（５）又は前記造形材料塗布要素（７、７ａ、７ｂ）それぞれが前記測定平面（ＭＰ）内へ動かされることによって、前記測定ビーム（１８、１８ａ、１８ｂ）を前記造形板（５）又は前記造形材料塗布要素（７、７ａ、７ｂ）それぞれで反射させることが可能な、前記造形板（５）又は前記造形材料塗布要素（７、７ａ、７ｂ）それぞれの位置として判定される、請求項８に記載の装置。

【請求項10】

３次元の物体（２）を付加製造する装置（１）向けの光学デバイス（１６）であって、基準平面（ＲＰ）に対する造形板（５）及び／又は造形材料塗布要素（７、７ａ、７ｂ）の向き及び／又は位置を光学的に検出するように適合され、少なくとも２つの測定ビーム（１８、１８ａ、１８ｂ）を放出するように適合され、前記測定ビーム（１８、１８ａ、１８ｂ）は、前記装置（１）のプロセスチャンバ（１７）を通って少なくとも部分的に延び、それによって測定平面（ＭＰ）を画定する、光学デバイス。

【請求項11】

請求項１０に記載の光学デバイス（１６）によって、３次元の物体（２）を付加製造する装置（１）の、少なくとも１運動自由度で可動に支持される少なくとも１つの造形板（５）及び／又は少なくとも１運動自由度で可動に支持される少なくとも１つの造形材料塗布要素（７、７ａ、７ｂ）の基準位置を光学的に判定する方法。

【請求項12】

測定平面（ＭＰ）に対する前記造形板（５）及び／又は造形材料塗布要素（７、７ａ、７ｂ）の特有の運動順序が実行され、それによって前記造形板（５）及び／又は前記造形材料塗布要素（７、７ａ、７ｂ）の前記基準位置は、前記造形板（５）又は前記造形材料塗布要素（７、７ａ、７ｂ）それぞれが前記測定平面（ＭＰ）内へ動かされることによって、前記測定ビーム（１８、１８ａ、１８ｂ）を前記造形板（５）又は前記造形材料塗布要素（７、７ａ、７ｂ）のそれぞれで反射させることが可能な、前記造形板（５）又は前記造形材料塗布要素（７、７ａ、７ｂ）それぞれの位置として判定される、請求項１１に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エネルギービームによって固化することができる造形材料の層を連続して層ごとに選択的に照射及び固化することによって３次元の物体を付加製造（積層造形）する装置に関する。

【背景技術】

【0002】

３次元の物体、たとえば技術的構成要素を付加製造するそれぞれの装置は、広く知られており、たとえば、選択的レーザ焼結装置、選択的レーザ溶融装置、又は選択的電子ビーム溶融装置として実施することができる。

【0003】

それぞれの装置は、複数の機能デバイスを備えており、これらの機能デバイスは、較正プロセスにかける必要がある。それぞれの機能デバイスの例には、少なくとも１運動自由度で可動に支持される造形板、及び少なくとも１運動自由度で可動に支持される造形材料塗布要素、特に被覆ブレードなどの被覆要素が挙げられる。そのため、装置の動作中に選択的に照射し、それによって選択的に固化すべき造形材料層の塗布品質、したがって付加製造プロセス全体にとって、造形材料塗布要素に対する造形板の厳密な向き及び／又は位置が重要である。造形材料塗布要素に対する造形板の向き及び／又は位置は、装置の動作中に選択的に照射し、それによって選択的に固化すべき所望の造形材料層を保証するために、それぞれ厳密に調整及び判定する必要がある。

【0004】

通常、造形材料塗布要素、たとえば被覆ブレードなどの被覆要素に対する造形板の向き及び／又は位置をそれぞれ調整及び判定することは、手動で実行されており、したがって非常に厄介で時間のかかる非効率的なプロセスである。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の目的は、造形材料塗布要素に対する造形板の向き及び／又は位置の改善された特に効率的な調整及び判定を可能にする３次元の物体を付加製造する装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この目的は、請求項１に記載の３次元の物体を付加製造する装置によって実現される。請求項１に従属する請求項は、請求項１に記載の装置の可能な実施形態に関する。

【0007】

本明細書に記載する装置は、エネルギービームによって固化することができる造形材料の層を連続して層ごとに選択的に照射及び固化することによって３次元の物体、たとえば技術的構成要素を付加製造する装置である。それぞれの造形材料は、粉末状の造形材料とすることができ、粉末状の造形材料は、たとえば、金属粉末、セラミック粉末、又はポリマー粉末の少なくとも１つを含むことができる。それぞれのエネルギービームは、たとえば、レーザビーム又は電子ビームとすることができる。それぞれの装置は、たとえば、選択的レーザ焼結装置、選択的レーザ溶融装置、又は選択的電子ビーム溶融装置とすることができる。

【0008】

この装置は、その動作中に動作可能な複数の機能デバイスを備える。各機能デバイスは、複数の機能要素を備えることができる。

【0009】

第１の例示的な機能デバイスは造形板であり、この造形板上で、装置の動作中に３次元の物体の実際の付加蓄積が行われる。造形板は、造形平面の空間的延長を画定することができ、この造形平面内で、装置の動作中に連続して選択的に照射及び固化される造形材料層が連続して塗布される。

【0010】

さらなる例示的な機能デバイスは、装置の動作中に連続して選択的に照射及び固化すべき造形材料の層を装置の造形平面内に連続して塗布するように適合された造形材料塗布デバイス、たとえば被覆デバイスであり、造形材料塗布デバイスは、少なくとも１つの造形材料塗布要素を備える。造形材料塗布要素は、被覆要素、たとえば被覆ブレードとして構築することができるか、又はそれを備えることができる。したがって、造形材料塗布デバイスは、被覆要素、特に被覆ブレードとして構築され又は被覆要素、特に被覆ブレードを備える第１の造形材料塗布要素と、被覆要素、特に被覆ブレードとして構築され又は被覆要素、特に被覆ブレードを備える第２の造形材料塗布要素とを少なくとも備える被覆デバイスとして構築することができる。それでもなお、造形材料塗布デバイス及びそれぞれの造形材料塗布要素の他の実施形態も考えられ、したがって、造形材料塗布要素は、少なくとも１つの特にゲート状の開口を有する造形材料収納部として構築することができるか、又はそれを備えることができ、造形材料は、特有の量の造形材料をそれぞれの装置の造形平面内に塗布するように、この開口を通って収納部から出ることができ、少なくとも１つの開口は、少なくとも閉鎖要素によって制御可能に閉鎖可能である。

【0011】

別の機能デバイスは、造形平面内に塗布された造形材料のそれぞれの層を少なくとも１つのエネルギービーム、たとえば電子ビーム又はレーザビームで連続して選択的に照射及び固化するように適合された照射デバイスであり、照射デバイスは、少なくとも１つのエネルギービームを放出するように適合された少なくとも１つのビーム生成要素を備える。

【0012】

造形板は、少なくとも１運動自由度で可動に支持される。造形板は、並進軸に沿って可動に支持することができる。並進軸は、垂直に向けることができる。したがって、造形板の（この）少なくとも１運動自由度は、垂直に向けられた並進軸に沿った並進運動とすることができる。造形板の運動は、運搬デバイスの典型的には板状の運搬要素上に造形板を配置することによって実施することができる。運搬要素は、運搬要素及び造形板にそれぞれ作用して運搬要素及び造形板をそれぞれの運動自由度で動かす駆動力を生成するように適合された少なくとも１つの駆動ユニット、たとえば線形駆動ユニット、特にリニアモータによって、それぞれの運動自由度で可動である。運搬要素及び造形板の（現在の）運動及び／又は位置をそれぞれ定性的及び／又は定量的に判定するために、少なくとも１つの運動判定デバイス及び／又は位置判定デバイス、たとえば運動エンコーダ及び／又は位置エンコーダを運搬要素及び造形板にそれぞれ関連付けることができる。この装置が複数の造形板を備える場合、同じことが各造形板に当てはまる。

【0013】

同様に、造形材料塗布要素、たとえば被覆要素又は被覆ブレードは、少なくとも１運動自由度で可動に支持される。造形材料塗布要素は特に、（異なる）少なくとも２運動自由度で可動に支持される。造形材料塗布要素は、第１の並進軸及び第２の並進軸に沿って可動に支持することができる。第１の並進軸は、水平に向けることができる。第２の並進軸は、垂直に向けることができる。したがって、造形材料塗布要素の第１の運動自由度は、垂直に向けられた第１の並進軸に沿った並進運動とすることができ、造形材料塗布要素の第２の運動自由度は、水平に向けられた第２の並進軸に沿った並進運動とすることができる。２つの異なる並進軸における造形材料塗布要素の運動は、互いに独立したものとすることができる。造形材料塗布要素に作用して造形材料塗布要素をそれぞれの運動自由度で動かす駆動力を生成するように適合された少なくとも１つの駆動ユニット、たとえば線形駆動ユニット、特にリニアモータによって、造形材料塗布要素はそれぞれの運動自由度で可動である。造形材料塗布要素の運動及び／又は位置を定性的及び／又は定量的に判定するために、少なくとも１つの運動及び／又は位置・判定デバイス、たとえば運動及び／又は位置・エンコーダを造形材料塗布要素に関連付けることができる。この装置が複数の造形材料塗布要素を備える場合、同じことが各造形材料塗布要素に当てはまる。

【0014】

造形板の運動方向は、造形材料塗布要素の運動方向とは逆向きとすることができる。したがって、造形板を動かすことができる少なくとも１つの運動軸は、造形材料塗布要素を動かすことができる少なくとも１つの運動軸に一致することができ、又はそれに対して平行とすることができる。

【0015】

この装置は、典型的には、造形板及び／又は造形材料塗布要素の互いに対する運動、特により詳細に以下で説明する測定平面に対する運動を制御するように適合されたハードウェア及び／又はソフトウェアで実施される制御デバイスを備える。したがって、制御デバイスは、典型的には、造形板及び／又は造形材料塗布要素の互いに対する運動、特に測定平面に対する運動を制御するために、造形板及び造形材料塗布要素にそれぞれ関連付けられたそれぞれの駆動ユニットに関連付けられる。

【0016】

上記で説明したように、装置の動作中に選択的に照射及び固化すべき造形材料層の塗布品質にとって、したがって付加製造プロセス全体にとって、造形材料塗布要素に対する造形板の厳密な向き及び／又は位置（逆も同様である）が重要である。造形材料塗布要素に対する造形板の向き及び／又は位置（逆も同様である）の厳密な判定を実現するために、この装置は、少なくとも１つの光学デバイスを備え、光学デバイスは、基準平面に対する造形板及び／又は造形材料塗布要素の向き及び／又は位置をそれぞれ光学的に判定するように適合される。基準平面、たとえば装置の造形平面、に対する造形板及び造形材料塗布要素の向き及び／又は位置をそれぞれ光学的に検出又は判定することによって、造形材料塗布要素に対する造形板の向き及び／又は位置（逆も同様である）もそれぞれ厳密に調整及び判定することができる。

【0017】

基準平面は、水平平面とすることができる。したがって、基準平面は、たとえば、装置のプロセスチャンバの底壁、上壁などの平面とすることができる。特に、基準平面は、装置の造形平面とすることができ、又はそれを含むことができる。

【0018】

光学デバイスは特に、基準平面に対する造形板及び／又は造形材料塗布要素の向き及び／又は位置をそれぞれ自動的に、特に完全に自動的に判定するように適合され、したがって、造形材料塗布要素に対する造形板の向き及び／又は位置をそれぞれ手動で調整及び判定するためのサービススタッフ（作業員）を必要としない。光学デバイスによる基準平面に対する造形板及び／又は造形材料塗布要素の向き及び／又は位置のそれぞれの検出又は判定は、典型的には、装置の較正モードで実行される。装置のそれぞれの較正モードは、装置の（次の）造形モードで３次元の物体の実際の付加蓄積が行われる前に実施することができる。いずれの場合も、造形材料塗布要素に対する造形板の向き及び／又は位置のそれぞれの調整及び判定を非常に効率的に実現することができる。

【0019】

光学デバイスは、少なくとも１つの測定ビームを放出するように適合することができる。したがって、光学デバイスは、少なくとも１つの測定ビームを放出するように適合された少なくとも１つの測定ビーム放出ユニットを備えることができる。測定ビームは、装置の（１つの／この）プロセスチャンバを通って少なくとも部分的に延び、それによって測定平面を画定することができる。測定平面は、測定ビームが延びる平面である。測定ビームは、水平ビームとすることができ、したがって測定平面は、水平平面とすることができる。したがって、測定ビーム及び測定平面はそれぞれ、基準平面又は造形平面それぞれに対して平行に延びることができ、したがって、基準平面又は造形平面それぞれに対して画定された空間関係、すなわち特に画定された（垂直）距離を有することができる。測定ビーム及び測定平面はそれぞれ、典型的には、造形平面の上に延び、したがって造形平面に対して画定された（垂直）距離を有する。

【0020】

光学デバイスはまた、少なくとも２つの（別個の）測定ビームを放出するように適合することができる。したがって、光学デバイスは、少なくとも２つの測定ビームを放出するように適合された（単一の）測定ビーム放出ユニットを備えることができ、又はそれぞれ少なくとも１つの測定ビームを放出するように適合された少なくとも２つの（別個の）測定ビーム放出ユニットを備えることができる。少なくとも２つの（別個の）測定ビーム放出ユニットは、互いに対向して配置することができる。いずれの場合も、少なくとも２つの測定ビームを同時又は非同時に放出することができる。少なくとも２つの測定ビームはそれぞれ、装置の（１つの／この）プロセスチャンバを通って少なくとも部分的に延び、それによって（１つの／この）測定平面を画定することができ、測定平面は、測定ビームが延びる平面である。測定ビームは、平行なビームとすることができる。測定ビームは、（平行な）水平ビームとすることができ、したがって測定平面は、水平平面とすることができる。したがって、測定ビーム及び測定平面はそれぞれ、基準平面又は造形平面それぞれに対して平行に延びることができ、したがって、基準平面又は造形平面それぞれに対して画定された空間関係、すなわち特に画定された（垂直）距離を有することができる。測定ビーム及び測定平面はそれぞれ、典型的には、造形平面の上に延び、したがって造形平面に対して画定された（垂直）距離を有する。

【0021】

前述したように、光学デバイスは、少なくとも１つの測定ビーム又は少なくとも２つの測定ビームをそれぞれ放出するように適合された少なくとも１つの測定ビーム放出ユニットを備えることができる。所望のビーム特性の測定ビームを放出するために、好適な光学要素、たとえばレンズを測定ビーム放出ユニットに関連付けることができる。

【0022】

測定ビーム放出ユニットを出た測定ビームは、少なくとも１つの測定ビーム放出ユニットから放出された少なくとも１つの測定ビームを受け取るように適合された少なくとも１つの測定ビーム受取りユニットによって受け取ることができ、又は少なくとも１つの測定ビーム反射ユニットによって測定ビーム放出ユニットの方へ戻り反射させることができる。したがって、光学デバイスは、少なくとも１つの測定ビーム放出ユニットから放出された少なくとも１つの測定ビームを受け取るように適合された少なくとも１つの測定ビーム受取りユニットを備えるか、又は少なくとも１つの測定ビーム放出ユニットから放出された少なくとも１つの測定ビームを測定ビーム放出ユニットの方へ戻り反射させるように適合された少なくとも１つの少なくとも１つの測定ビーム反射ユニットを備えることができる。

【0023】

第１の場合、放出された測定ビームは、測定ビーム放出ユニットと測定ビーム受取りユニットとの間を妨害されずに移動するとき、測定ビーム受取りユニットによって受け取ることができる。測定ビーム受取りユニットは、少なくとも１つの測定ビーム受取り要素、たとえば光学センサ要素、特にダイオード要素を備えることができ、それによって測定ビームを受け取ることができる。測定ビーム受取りユニットは、典型的には、測定ビーム放出ユニットに（直接）対向して配置される。測定ビーム放出ユニットと測定ビーム受取りユニットとの間の距離は、典型的には知られている。また、（妨害されていない）測定ビームが測定ビーム放出ユニットと測定ビーム受取りユニットとの間を移動する時間間隔も、典型的には知られている。測定ビーム受取りユニットによる測定ビームの受取りは、測定ビームが測定ビーム放出ユニットと測定ビーム受取りユニットとの間を妨害されずに移動する限り可能である。測定平面内で物品が動かされると直ちに、測定ビーム受取りユニットによる測定ビームの受取りが中断される。したがって、測定ビーム受取りユニットによる測定ビームの受取りの中断は、物品、たとえば造形板又は造形材料塗布要素が測定平面内で動かされたことを示す。同じことは、光学デバイスが少なくとも２つの（別個の）測定ビームを放出するように適合される実施形態にも同様に当てはまる。

【0024】

第２の場合、反射した測定ビームは、測定ビーム放出ユニットを出る点と測定ビーム放出ユニットの方へ戻り反射する点との間の距離を２回移動する。測定ビームの戻り反射は、それぞれの測定ビーム反射ユニットで行うことができる。測定ビーム反射ユニットは、少なくとも１つの測定ビーム反射要素、たとえばミラー要素を備えることができ、測定ビーム反射要素で、測定ビームを測定ビーム放出ユニットの方へ戻り反射させることができる。測定ビーム反射ユニットは、典型的には、測定ビーム放出ユニットに（直接）対向して配置される。測定ビーム放出ユニットと測定ビーム反射ユニットとの間の距離は、典型的には知られている。また、（妨害されていない）測定ビームが測定ビーム放出ユニットと測定ビーム反射ユニットとの間を移動する時間間隔並びに（妨害されていない）反射した測定ビームが測定ビーム反射ユニットと測定ビーム放出ユニットとの間を移動する時間間隔もそれぞれ、典型的には知られている。（妨害されていない）測定ビームが測定ビーム放出ユニットと測定ビーム反射ユニットとの間を移動する時間間隔及び（妨害されていない）反射した測定ビームが測定ビーム反射ユニットと測定ビーム放出ユニットとの間を移動する時間間隔はそれぞれ、基準時間間隔として記憶することができる。同じことは、光学デバイスが少なくとも２つの（別個の）測定ビームを放出するように適合される実施形態にも同様に当てはまる。

【0025】

いずれの場合も、それぞれの測定ビームは、たとえばレーザビームとすることができる。したがって、それぞれの測定ビーム放出ユニットは、レーザ放出ユニットとして構築することができるか、又は少なくとも１つのレーザ放出ユニットを備えることができる。

【0026】

前述したように、測定平面は、基準平面又は造形平面に対して平行とすることができ、したがって基準平面又は造形平面それぞれに対して平行の配置を有することができる。それでもなお、測定平面は、基準平面又は造形平面に対して角度又は勾配を付けることができ、したがって基準平面又は造形平面それぞれに対して角度又は勾配を付けた配置を有することができることも概して可能である。

【0027】

光学デバイスは、受け取った測定ビーム、すなわち測定ビーム受取りユニットが受け取った測定ビーム、又は反射した測定ビーム、すなわち測定ビーム放出ユニットの方へ戻り反射した測定ビームを検出するように適合された少なくとも１つの測定ビーム検出ユニットを備えることができる。測定ビーム検出ユニットは、（反射した）測定ビームを検出するように適合された少なくとも１つの測定ビーム検出要素（たとえば、測定ビーム受取りユニットに関連して前述）、たとえば光学センサ、特にセンサダイオードとして構築することができ、又はそれを備えることができる。測定ビーム検出ユニットは、（妨害されていない）測定ビームが測定ビーム放出ユニットと測定ビーム反射ユニットとの間を移動する時間間隔及び（妨害されていない）反射した測定ビームが測定ビーム反射ユニットと測定ビーム放出ユニットとの間を移動する時間間隔を判定し、したがってそれぞれの基準時間間隔を判定するために使用することができる。測定ビーム検出ユニットは、測定ビーム受取りユニットを備えることができ、すなわち測定ビーム受取りユニット及び測定ビーム検出ユニットは、少なくとも測定ビームを受け取り、受け取った測定ビームを検出するための一体化された機能ユニットを形成することができ、又は測定ビーム検出ユニットは、測定ビーム放出ユニットを備えることができ、すなわち測定ビーム放出ユニット及び測定ビーム検出ユニットは、少なくとも測定ビームを放出し、反射した測定ビームを検出するための一体化された機能ユニットを形成することができる。

【0028】

光学デバイスは、測定ビームが測定ビーム放出ユニットによって放出された時点と（反射した）測定ビームが測定ビーム検出ユニットによって検出される時点との間を測定ビームが移動した時間間隔を判定するように適合された少なくとも１つの測定ビーム移動判定ユニットをさらに備えることができる。測定ビーム移動判定ユニットは、測定ビーム受取りユニットを備えることができ、すなわち測定ビーム移動判定ユニット及び測定ビーム受取りユニットは、少なくとも測定ビームを放出するためであるとともに、測定ビームが測定ビーム放出ユニットによって放出された時点と（受け取った）測定ビームが測定ビーム検出ユニットによって検出される時点との間を測定ビームが移動した時間間隔を判定するための一体化された機能ユニットを形成することができるか、又は測定ビーム移動判定ユニットは、測定ビーム放出ユニットを備えることができ、すなわち測定ビーム移動判定ユニット及び測定ビーム放出ユニットは、少なくとも測定ビームを放出するためであるとともに、測定ビームが測定ビーム放出ユニットによって放出された時点と（反射した）測定ビームが反射測定ビーム検出ユニットによって検出される時点との間を測定ビームが移動した時間間隔を判定するための一体化された機能ユニットを形成することができる。

【0029】

測定ビーム移動判定ユニットの判定結果に基づいて、すなわち特に判定された時間間隔とそれぞれの基準時間間隔との比較に基づいて、光学デバイスは、測定ビームが測定ビーム反射ユニットで反射したか、それとも測定ビームが反射することができる別の物品で反射したかを判定することができる。測定ビームが反射することができる別の物品は、測定平面内へ動かされた造形板又は造形材料塗布要素とすることができ、すなわち、造形板又は造形材料塗布要素が測定平面内へ動かされたとき、造形板又は造形材料塗布要素、特に造形板又は造形材料塗布要素の（外）縁部で測定ビームはそれぞれ反射することができる。典型的には、測定ビームが別の物品、すなわち特に造形板又は造形材料塗布要素で反射した場合の時間間隔は、測定ビームが測定ビーム反射ユニットによって反射した場合の時間間隔に比べて小さくなり、したがって物品が測定平面内へいつ動かされるかを厳密に検出することができる。

【0030】

したがって、測定ビーム検出ユニットの結果、特に測定ビーム移動判定ユニットの結果は、測定平面内への造形板及び／又は造形材料塗布要素の運動の検出を可能にし、これは、造形材料塗布要素に対する造形板の向き及び／又は位置（逆も同様である）をそれぞれ調整及び判定するのに役立つ。測定平面内への造形板又は造形材料塗布要素それぞれの運動の検出は、それぞれの運動及び／又は位置判定デバイス、たとえば造形板又は造形材料塗布要素それぞれに関連付けられた運動及び／又は位置エンコーダによる造形板及び造形材料塗布要素の位置の検出を引き起こすことができ、したがって造形板又は造形材料塗布要素がそれぞれ測定平面内へ動かされたときの造形板又は造形材料塗布要素それぞれの厳密な位置を判定することができる。造形板又は造形材料塗布要素それぞれが測定平面内へ動かされたときの造形板又は造形材料塗布要素それぞれの判定された位置は、データ記憶デバイス内に（一時的に）記憶することができ、造形材料塗布要素に対する造形板の向き及び／又は位置（逆も同様である）をそれぞれ調整及び判定するために、すなわち造形板又は造形材料塗布要素それぞれを較正する目的で、使用することができる。

【0031】

上述したように、装置は、典型的には、特に測定平面に対する造形板及び／又は造形材料塗布要素の運動を制御するように適合された制御デバイスを備える。制御デバイスは、造形板及び／又は造形材料塗布要素の基準位置、特にゼロ位置を特に自動的に較正するための較正モードを実施するように適合することができ、それによって較正モードは、測定平面に対する造形板及び／又は造形材料塗布要素の特有の運動順序を実行することを含み、それによって造形板及び／又は造形材料塗布要素の基準位置は、造形板又は造形材料塗布要素それぞれが測定平面内へ特に最初の位置に対して動かされ、したがって測定ビームをたとえば造形板又は造形材料塗布要素で反射させることができる造形板又は造形材料塗布要素それぞれの位置として判定される。それぞれの較正モードは、造形板及び造形材料塗布要素それぞれの以下の例示的な運動順序を実施することができる。

【0032】

画定された最初の位置、たとえば測定平面の下の位置から出た造形板は、測定平面の方へ動かすことができる。測定ビーム受取りユニットによる測定ビームの受取りの中断の検出又は造形板での測定ビームの反射の検出に基づいて行うことができる測定平面内への造形板の動きの検出後、特に最初の位置に対する造形板の位置を判定することができる。この判定された位置を造形板の基準位置、特にゼロ位置として画定し、データ記憶ユニット内に記憶することができる。２つ以上の測定ビームが提供される場合、このプロセスは、各測定ビームに対して別個に実行することができる。

【0033】

次に、やはり画定された最初の位置、たとえば測定平面の上の位置から出た造形材料塗布要素は、測定平面の方へ動かすことができる。測定ビーム受取りユニットによる測定ビームの受取りの中断の検出又は造形材料塗布要素での測定ビームの反射の検出に基づいて行うことができる測定平面内への造形材料塗布要素の動きの検出後、特に最初の位置に対する造形材料塗布要素の位置を判定することができる。この判定された位置を造形材料塗布要素の基準位置、特にゼロ位置として画定し、データ記憶ユニット内に記憶することができる。２つ以上の造形材料塗布要素が提供される場合、このプロセスは、各測定ビームに対して別個に実行することができる。２つ以上の測定ビームが提供される場合、このプロセスは、各測定ビームに対して別個に実行することができる。

【0034】

当然ながら、造形板及び造形材料塗布要素の運動の順序は、任意に変化させることができる。

【0035】

本発明はさらに、３次元の物体を付加製造する装置、特に上記で具体的に指定した装置向けの光学デバイスに関する。光学デバイスは、基準平面に対する造形板及び／又は造形材料塗布要素の向き及び／又は位置を光学的に検出するように適合される。

【0036】

この装置に関するすべての注釈は、光学デバイスにも同様に当てはまる。

【0037】

さらに、本発明は、３次元の物体を付加製造する装置の、（少なくとも１運動自由度で可動に支持される）少なくとも１つの造形板及び／又は（少なくとも１運動自由度で可動に支持される）少なくとも１つの造形材料塗布要素の基準位置、特にゼロ位置を光学的に判定する方法に関する。それによって、この方法を実行するために、上記で指定した光学デバイスが使用される。この方法はまた、造形板及び／又は造形材料塗布要素それぞれの位置を較正する方法と見なすことができる。

【0038】

この方法は、測定平面に対する造形板及び／又は造形材料塗布要素の特有の運動順序を実行することを含むことができ、それによって造形板及び／又は造形材料塗布要素の基準位置は、造形板又は造形材料塗布要素それぞれが測定平面内へ特に最初の位置に対して動かされ、したがって測定ビームをたとえば造形板又は造形材料塗布要素で反射させることができる造形板又は造形材料塗布要素それぞれの位置として判定され画定される。

【0039】

この装置に関するすべての注釈はまた、この方法にも同様に当てはまる。

【0040】

本発明の例示的な実施形態について、図を参照して説明する。

【図面の簡単な説明】

【0041】

【図1】例示的な実施形態による３次元の物体を付加製造する装置の原理図である。

【図2】装置の較正モードの異なる段階中の例示的な実施形態による装置の光学デバイスの拡大図である。

【図3】装置の較正モードの異なる段階中の例示的な実施形態による装置の光学デバイスの拡大図である。

【図4】装置の較正モードの異なる段階中の例示的な実施形態による装置の光学デバイスの拡大図である。

【図5】装置の較正モードの異なる段階中の例示的な実施形態による装置の光学デバイスの拡大図である。

【図6】装置の較正モードの異なる段階中の例示的な実施形態による装置の光学デバイスの拡大図である。

【図7】装置の較正モードの異なる段階中の例示的な実施形態による装置の光学デバイスの拡大図である。

【図8】装置の較正モードの異なる段階中の例示的な実施形態による装置の光学デバイスの拡大図である。

【図9】装置の較正モードの異なる段階中の例示的な実施形態による装置の光学デバイスの拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0042】

図１は、例示的な実施形態による少なくとも１つのエネルギービーム４によって固化することができる粉末状の造形材料３、たとえば金属粉末の層を連続して層ごとに選択的に照射し、それに伴って固化することによって３次元の物体２、たとえば技術的構成要素を付加製造（積層造形）する装置１の原理図を示す。装置１は、たとえば、選択的レーザ溶融装置とすることができる。

【0043】

装置１は、その動作中に動作可能な複数の機能デバイスを備える。各機能デバイスは、複数の機能ユニットを備えることができる。機能デバイス及び装置１それぞれの動作は、中央制御デバイス（図示せず）によって制御される。

【0044】

第１の例示的な機能デバイスは造形板５であり、造形板５上で、装置１の動作中に３次元の物体２の実際の付加蓄積が行われる。造形板５は、造形平面ＢＰの空間的延長を画定することができ、造形平面ＢＰ内で、装置１の動作中に連続して選択的に照射及び固化される造形材料層が連続して塗布される。さらなる例示的な機能デバイスは、装置１の動作中に連続して選択的に照射及び固化すべき造形材料３の層を造形平面ＢＰ内に連続して塗布するように適合された造形材料塗布デバイス、すなわち被覆デバイス６であり、造形材料塗布デバイス６は、たとえば、造形材料塗布要素７、７ａ、７ｂ、特に被覆ブレードなどの被覆要素を備える。別の機能デバイスは、造形平面ＢＰ内に塗布された造形材料３のそれぞれの層を少なくとも１つのエネルギービーム４で連続して選択的に照射及び固化するように適合された照射デバイス８であり、照射デバイス８は、少なくとも１つのエネルギービーム４を放出するように適合された少なくとも１つのビーム生成要素（明示せず）を備える。

【0045】

造形板５は、少なくとも１自由度で可動に支持される。図に与えられている例示的な実施形態によれば、造形板５は、垂直に向けられた並進軸（両方向矢印Ｐ１によって示す）に沿って可動に支持される。図に与えられている例示的な実施形態によれば、造形板５の運動は、運搬デバイス１０の典型的には板状の運搬要素９上に造形板５を配置することによって実施される。運搬要素９は、運搬要素９及び造形板５にそれぞれ作用して運搬要素９及び造形板５をそれぞれの運動自由度で動かす駆動力を生成するように適合された駆動ユニット１１、たとえば線形駆動ユニット、特にリニアモータによって、それぞれの運動自由度で可動である。運搬要素９及び造形板５の（現在の）運動及び／又は位置をそれぞれ定性的及び／又は定量的に判定するために、運動及び／又は位置判定デバイス１２、たとえば運動及び／又は位置エンコーダが運搬要素９及び造形板５にそれぞれ関連付けられる。

【0046】

造形材料塗布要素７、７ａ、７ｂは、少なくとも２運動自由度で可動に支持される。図に与えられている例示的な実施形態によれば、造形材料塗布要素７、７ａ、７ｂは、水平に向けられた第１の並進軸（両方向矢印Ｐ２によって示す）及び垂直に向けられた第２の並進軸（両方向矢印Ｐ３によって示す）に沿って可動に支持される。２つの異なる並進軸における造形材料塗布要素７、７ａ、７ｂの運動は、互いに独立したものとすることができる。造形材料塗布要素７、７ａ、７ｂは、造形材料塗布要素７、７ａ、７ｂに作用して造形材料塗布要素７、７ａ、７ｂをそれぞれの運動自由度で動かす駆動力を生成するように適合された駆動ユニット１３、たとえば線形駆動ユニット、特にリニアモータによって、それぞれの運動自由度で可動である。造形材料塗布要素７、７ａ、７ｂの運動及び／又は位置を定性的及び／又は定量的に判定するために、運動及び／又は位置判定デバイス１４、たとえば運動及び／又は位置エンコーダが、造形材料塗布要素７、７ａ、７ｂに関連付けられる。装置１が複数の造形材料塗布要素７ａ、７ｂを備える例示的な場合、同じことが各造形材料塗布要素７ａ、７ｂに当てはまる（図２〜９参照）。

【0047】

たとえば図１から認識できるように、造形板５の運動方向は、造形材料塗布要素７、７ａ、７ｂの運動方向とは逆向きとすることができ、これは特に、造形板５が垂直に上方へ動かされ、造形材料塗布要素７、７ａ、７ｂが垂直に下方へ動かされる場合に当てはまる。

【0048】

装置１は、造形板５及び／又は造形材料塗布要素７、７ａ、７ｂの互いに対する運動、特に測定平面ＭＰに対する運動を制御するように適合されたハードウェア及び／又はソフトウェアで実施される制御デバイス１５を備える。したがって、制御デバイス１５は、造形板５及び／又は造形材料塗布要素７、７ａ、７ｂの互いに対する運動、特に測定平面ＭＰに対する運動を制御するために、造形板５及び造形材料塗布要素７、７ａ、７ｂにそれぞれ関連付けられたそれぞれの駆動ユニット１１、１３に関連付けられる。

【0049】

装置１の動作中に選択的に照射及び固化すべき造形材料層の塗布品質にとって、したがって付加製造プロセス全体にとって、造形材料塗布要素７、７ａ、７ｂに対する造形板５の厳密な向き及び／又は位置（逆も同様である）が重要である。造形材料塗布要素７、７ａ、７ｂに対する造形板５の向き及び／又は位置（逆も同様である）の厳密な判定を実現するために、装置１は、光学デバイス１６を備え、光学デバイス１６は、基準平面ＲＰに対する造形板５及び／又は造形材料塗布要素７、７ａ、７ｂの向き及び／又は位置をそれぞれ光学的に判定（決定）するように適合される。基準平面ＲＰに対する造形板５及び造形材料塗布要素７、７ａ、７ｂの向き及び／又は位置をそれぞれ光学的に検出又は判定（決定）することによって、造形材料塗布要素７、７ａ、７ｂに対する造形板５の向き及び／又は位置（逆も同様である）もそれぞれ厳密に調整及び判定（決定）することができる。

【0050】

図から明らかなように、基準平面ＲＰは、水平平面とすることができる。したがって、基準平面ＲＰは、たとえば、装置１のプロセスチャンバ１７の底壁、上壁などの平面とすることができ、プロセスチャンバ１７の底壁は、参照番号１７ａによって明示的に提供されている。図１に示すように、基準平面ＲＰはまた、造形平面ＢＰとすることができ、又はそれを含むことができる。

【0051】

光学デバイス１６は、基準平面ＲＰに対する造形板５及び／又は造形材料塗布要素７、７ａ、７ｂの向き及び／又は位置をそれぞれ自動的に、特に完全に自動的に検出又は判定するように適合され、したがって、造形材料塗布要素７、７ａ、７ｂに対する造形板５の向き及び／又は位置をそれぞれ手動で調整及び判定するためのサービススタッフを必要としない。光学デバイス１６による基準平面ＲＰに対する造形板５及び／又は造形材料塗布要素７、７ａ、７ｂの向き及び／又は位置の検出又は判定は、装置１の較正モード（ｃａｌｉｂｒａｔｉｎｇ ｍｏｄｅ）で実行することができ、これは、装置１の（次の）造形モードで３次元の物体２の実際の付加蓄積が行われる前に実施することができる。

【0052】

図２〜９はそれぞれ、装置１の較正モードの異なる段階中の例示的な実施形態による装置１の光学デバイス１６の拡大図を示す。それによって、図２、３（図２は斜視図であり、図３は対応する側面図である）は、装置１の較正モードの第１の例示的な段階を示し、図４、５（図４は斜視図であり、図５は対応する側面図である）は、装置１の較正モードの第２の例示的な段階を示し、図６、７（図６は斜視図であり、図７は対応する側面図である）は、装置１の較正モードの第３の例示的な段階を示し、図８、９（図８は斜視図であり、図９は対応する側面図である）は、装置１の較正モードの第４の例示的な段階を示す。

【0053】

光学デバイス１６は、少なくとも１つの測定ビーム１８を放出するように適合することができる。したがって、光学デバイス１６は、少なくとも１つの測定ビーム１８を放出するように適合された少なくとも１つの測定ビーム放出ユニット１９を備える。図１から認識できるように、測定ビーム１８は、プロセスチャンバ１７を通って延び、それによって測定平面ＭＰを画定する。測定平面ＭＰは、測定ビーム１８が延びる平面である。

【0054】

図２〜９から認識できるように、光学デバイス１６はまた、少なくとも２つの別個の測定ビーム１８ａ、１８ｂを放出するように適合することができる。したがって、光学デバイス１６は、少なくとも２つの測定ビーム１８ａ、１８ｂを放出するように適合された（単一の）測定ビーム放出ユニット１９（図２〜９参照）を備えることができ、又はそれぞれ少なくとも１つの測定ビーム１８ａ、１８ｂを放出するように適合された少なくとも２つの（別個の）測定ビーム放出ユニット１９（図示せず）を備えることができる。いずれの場合も、少なくとも２つの測定ビーム１８ａ、１８ｂを同時又は非同時に放出することができる。図２〜９から認識できるように、少なくとも２つの測定ビーム１８ａ、１８ｂはそれぞれ、装置１のプロセスチャンバ１７を通って延び、それによって測定平面ＭＰを画定する。測定平面ＭＰは、測定ビーム１８ａ、１８ｂが延びる平面である。

【0055】

図に与えられている例示的な実施形態によれば、各測定ビーム１８は水平ビームであり、したがって測定平面ＭＰは水平平面である。したがって、測定ビーム１８、１８ａ、１８ｂ及び測定平面ＭＰはそれぞれ、基準平面ＲＰ又は造形平面ＢＰそれぞれに対して平行に延び、したがって、基準平面ＲＰ又は造形平面ＢＰそれぞれに対して画定された空間関係、すなわち特に画定された（垂直）距離を有する。図に与えられている例示的な実施形態によれば、測定ビーム１８、１８ａ、１８ｂ及び測定平面ＭＰはそれぞれ、造形平面ＢＰの上に延び、したがって造形平面ＢＰに対して画定された（垂直）距離ｄを有する。

【0056】

また、図示しないが、測定平面ＭＰは、基準平面ＲＰ又は造形平面ＢＰに対して角度又は勾配を付けることができ、したがって基準平面ＲＰ又は造形平面ＢＰそれぞれに対して角度又は勾配を付けた配置を有することができることも概して可能である。

【0057】

図から認識できるように、測定ビーム放出ユニット１９を出た測定ビーム１８、１８ａ、１８ｂは、測定ビーム放出ユニット１９の方へ戻り反射させることができる（両方向矢印Ｐ４によって示す）。したがって、反射した測定ビーム１８は、測定ビーム放出ユニット１９を出る点と測定ビーム放出ユニット１９の方へ戻り反射する点との間の距離を２回移動する。測定ビーム１８の戻り反射は、光学デバイス１６の測定ビーム反射ユニット２０で行われる。したがって、光学デバイス１６は、測定ビーム反射ユニット２０を備える。測定ビーム反射ユニット２０は、少なくとも１つの測定ビーム反射要素（図示せず）、たとえばミラー要素を備え、測定ビーム反射要素で、測定ビーム１８を測定ビーム放出ユニット１９の方へ戻り反射させることができる。図から認識できるように、測定ビーム反射ユニット２０は、測定ビーム放出ユニット１９に（直接）対向して配置される。測定ビーム放出ユニット１９と測定ビーム反射ユニット２０との間の距離は知られている。また、（妨害されていない）測定ビーム１８が測定ビーム放出ユニット１９と測定ビーム反射ユニット２０との間を移動する時間間隔並びに（妨害されていない）反射した測定ビーム１８が測定ビーム反射ユニット２０と測定ビーム放出ユニット１９との間を移動する時間間隔もそれぞれ知られている。（妨害されていない）測定ビーム１８が測定ビーム放出ユニット１９と測定ビーム反射ユニット２０との間を移動する時間間隔及び（妨害されていない）反射した測定ビーム１８が測定ビーム反射ユニット２０と測定ビーム放出ユニット１９との間を移動する時間間隔はそれぞれ、基準時間間隔としてデータ記憶ユニット（図示せず）内に記憶することができる。同じことは、光学デバイス１６が少なくとも２つの（別個の）測定ビーム１８ａ、１８ｂを放出するように適合される図２〜９の例示的な実施形態にも同様に当てはまる。

【0058】

測定ビーム反射ユニット２０に対する代替又は追加として、光学デバイス１６はまた、少なくとも１つの測定ビーム放出ユニット１９から放出された少なくとも１つの測定ビーム１８、１８ａ、１８ｂを受け取るように適合された測定ビーム受取りユニットを備えることもできる。したがって、放出された測定ビーム１８、１８ａ、１８ｂは、測定ビーム放出ユニット１９と測定ビーム受取りユニットとの間を妨害されずに移動するとき、測定ビーム受取りユニットによって受け取ることができる。測定ビーム受取りユニットは、少なくとも１つの測定ビーム受取り要素、たとえば光学センサ要素、特にダイオード要素を備えることができ、それによって測定ビーム１８、１８ａ、１８ｂを受け取ることができる。測定ビーム受取りユニットは、測定ビーム放出ユニット１９に（直接）対向して配置することができる。測定ビーム放出ユニット１９と測定ビーム受取りユニットとの間の距離は、典型的には知られている。また、（妨害されていない）測定ビーム１８、１８ａ、１８ｂが測定ビーム放出ユニット１９と測定ビーム受取りユニットとの間を移動する時間間隔も、典型的には知られている。測定ビーム受取りユニットによる測定ビーム１８、１８ａ、１８ｂの受取りは、測定ビームが測定ビーム放出ユニット１９と測定ビーム受取りユニットとの間を妨害されずに移動する限り可能である。測定平面ＭＰ内で物品が動かされると直ちに（たとえば、図４、５又は図６、７又は図８、９参照）、測定ビーム受取りユニットによる測定ビーム１８、１８ａ、１８ｂの受取りが中断される。したがって、測定ビーム受取りユニットによる測定ビーム１８、１８ａ、１８ｂの受取りの中断は、物品、たとえば造形板５又は造形材料塗布要素７ａ、７ｂが測定平面ＭＰ内で動かされたことを示す。

【0059】

いずれの場合も、それぞれの測定ビーム１８、１８ａ、１８ｂは、たとえばレーザビームとすることができる。したがって、それぞれの測定ビーム放出ユニット１９は、レーザ放出ユニットとして構築することができ、又は少なくとも１つのレーザ放出ユニットを備えることができる。

【0060】

光学デバイス１６は、受け取った測定ビーム１８、１８ａ、１８ｂ、すなわち測定ビーム受取りユニットが受け取った測定ビーム１８、１８ａ、１８ｂ、又は反射した測定ビーム１８、１８ａ、１８ｂ、すなわち測定ビーム放出ユニット１９の方へ戻り反射した測定ビーム１８、１８ａ、１８ｂを検出するように適合された測定ビーム検出ユニット２１をさらに備える。測定ビーム検出ユニット２１は、反射した測定ビーム１８を検出するように適合された少なくとも１つの測定ビーム検出センサ要素、たとえば光学センサ、特にセンサダイオードとして構築することができ、又はそれを備えることができる。測定ビーム検出ユニット２１は、（妨害されていない）測定ビーム１８が測定ビーム放出ユニット１９と測定ビーム反射ユニット２０との間を移動する時間間隔及び（妨害されていない）反射した測定ビーム１８が測定ビーム反射ユニット２０と測定ビーム放出ユニット１９との間を移動する時間間隔を判定し、したがってそれぞれの基準時間間隔を判定するために使用することができる。図から認識できるように、測定ビーム検出ユニット２１は、測定ビーム放出ユニット１９を備えることができ、すなわち測定ビーム検出ユニット２１及び測定ビーム放出ユニット１９は、測定ビーム１８を放出し、反射した測定ビーム１８を検出するための一体化された機能ユニットを形成することができる。それでもなお、測定ビーム検出１９はまた、それぞれの測定ビーム受取りユニットを備えることができ、すなわち測定ビーム受取りユニット及び測定ビーム検出ユニット１９は、少なくとも測定ビーム１８、１８ａ、１８ｂを受け取り、受け取った測定ビーム１８、１８ａ、１８ｂを検出するための一体化された機能ユニットを形成することができる。

【0061】

光学デバイス１６は、測定ビーム１８が測定ビーム放出ユニット１９によって放出された時点と（反射した）測定ビーム１８が反射測定ビーム検出ユニット２１によって検出される時点との間を測定ビーム１８が移動した時間間隔を判定するように適合された測定ビーム移動判定ユニット２２をさらに備えることができる。図から認識できるように、測定ビーム移動判定ユニット２２は、測定ビーム放出ユニット１９を備えることができ、すなわち測定ビーム移動判定ユニット２２及び測定ビーム放出ユニット１９は、測定ビーム１８を放出するためであるとともに、測定ビーム１８が測定ビーム放出ユニット１９によって放出された時点と（反射した）測定ビーム１８が反射測定ビーム検出ユニット２１によって検出される時点との間を測定ビーム１８が移動した時間間隔を判定するための一体化された機能ユニットを形成することができる。それでもなお、測定ビーム移動判定ユニット２２はまた、それぞれの測定ビーム受取りユニットを備えることができ、すなわち測定ビーム移動判定ユニット２２及び測定ビーム受取りユニットは、少なくとも測定ビーム１８、１８ａ、１８ｂを放出するためであるとともに、測定ビーム１８、１８ａ、１８ｂが測定ビーム放出ユニット１９によって放出された時点と（受け取った）測定ビーム１８、１８ａ、１８ｂが測定ビーム検出ユニットによって検出される時点との間を測定ビーム１８、１８ａ、１８ｂが移動した時間間隔を判定するための一体化された機能ユニットを形成することができる。

【0062】

測定ビーム移動判定ユニット２２の判定結果に基づいて、すなわち特に判定された時間間隔とそれぞれの基準時間間隔との比較に基づいて、光学デバイス１６は、測定ビーム１８が測定ビーム反射ユニット２０で反射したか、それとも測定ビーム１８が反射することができる別の物品で反射したかを判定することができる。測定ビーム１８が反射することができる別の物品は、測定平面ＭＰ内へ動かされた造形板５又は造形材料塗布要素７、７ａ、７ｂとすることができ、すなわち、造形板５又は造形材料塗布要素７、７ａ、７ｂが測定平面ＭＰ内へ動かされたとき、造形板５（図４、５参照）又は造形材料塗布要素７、７ａ、７ｂ（図６〜９参照）、特に造形板５又は造形材料塗布要素７、７ａ、７ｂの（外）縁部で測定ビーム１８はそれぞれ反射することができる。典型的には、測定ビーム１８が別の物品、すなわち特に造形板５又は造形材料塗布要素７、７ａ、７ｂで反射した場合の時間間隔は、測定ビーム１８が測定ビーム反射ユニット２０によって反射した場合の時間間隔に比べて小さくなり、したがって物品、すなわち特に造形板５又は造形材料塗布要素７、７ａ、７ｂが測定平面ＭＰ内へいつ動かされるかを厳密に検出することができる。

【0063】

したがって、測定ビーム検出ユニット２１の結果、特に測定ビーム移動判定ユニット２２の結果は、測定平面ＭＰ内への造形板５及び／又は造形材料塗布要素７、７ａ、７ｂの運動の検出を可能にし、これは、造形材料塗布要素７、７ａ、７ｂに対する造形板５の向き及び／又は位置（逆も同様である）をそれぞれ調整及び判定するのに役立つ。較正モードでは、測定平面ＭＰ内への造形板５又は造形材料塗布要素７、７ａ、７ｂそれぞれの運動の検出は、それぞれの運動及び／又は位置判定デバイス１２、１４、たとえば造形板５又は造形材料塗布要素７、７ａ、７ｂそれぞれに関連付けられた運動及び／又は位置エンコーダによる造形板５及び造形材料塗布要素７、７ａ、７ｂの位置の検出を引き起こし、したがって造形板５又は造形材料塗布要素７、７ａ、７ｂがそれぞれ測定平面ＭＰ（図４、５、図６〜９参照）内へ動かされたときの造形板５又は造形材料塗布要素７、７ａ、７ｂそれぞれの厳密な位置を判定することができる。造形板５又は造形材料塗布要素７、７ａ、７ｂそれぞれが測定平面ＭＰ内へ動かされたときの造形板５又は造形材料塗布要素７、７ａ、７ｂそれぞれの判定された位置は、データ記憶デバイス内に（一時的に）記憶することができ、造形材料塗布要素７、７ａ、７ｂに対する造形板５の向き及び／又は位置（逆も同様である）をそれぞれ調整及び判定するために、すなわち造形板５又は造形材料塗布要素７、７ａ、７ｂそれぞれを較正する目的で、使用することができる。

【0064】

図２〜９の例示的な実施形態に関連して例示的に説明するように、制御デバイス１５は、造形板５及び／又は造形材料塗布要素７ａ、７ｂの基準位置、特にゼロ位置を自動的に較正するための較正モードを実施するように適合することができる。同じことは、図１の例示的な実施形態、すなわち１つの造形材料塗布要素７、７ａ、７ｂだけの場合にも当てはまる。較正モードは、測定平面ＭＰに対する造形板５及び造形材料塗布要素７ａ、７ｂの特有の運動順序を実行することを含み、それによって造形板５及び造形材料塗布要素７ａ、７ｂの基準位置は、造形板５又は造形材料塗布要素７ａ、７ｂそれぞれが測定平面ＭＰ内へ特に最初の位置に対して動かされ、したがって測定ビーム１８ａ、１８ｂをたとえば造形板５又は造形材料塗布要素７ａ、７ｂで反射させることができる造形板５又は造形材料塗布要素７ａ、７ｂそれぞれの位置として判定される（図４、５は、測定ビーム１８ａ、１８ｂが測定平面ＭＰ内へ動かされた造形板５で反射する例示的な場合を示し、図６、７、７ａ、７ｂは、測定ビーム１８ａ、１８ｂが測定平面ＭＰ内へ動かされた左側の造形材料塗布要素７ａで反射する例示的な場合を示し、図８、９は、測定ビーム１８ａ、１８ｂが測定平面ＭＰ内へ動かされた右側の造形材料塗布要素７ｂで反射する例示的な場合を示す）。

【0065】

それぞれの較正モードは、造形板５及び造形材料塗布要素７、７ａ、７ｂそれぞれの以下の例示的な運動順序を実施することができる。

【0066】

図２、３に与えられている画定された最初の位置、すなわち測定平面ＭＰの下の位置から出た造形板５は、測定平面ＭＰの方へ動かすことができる。たとえば、造形板５での測定ビーム１８ａ、１８ｂのうちの少なくとも１つの反射の検出（同様に、測定ビーム受取りユニットによる測定ビーム１８、１８ａ、１８ｂの受取りの中断の検出も誘因となりうる）に基づいて行うことができる測定平面内への造形板５の動きの検出後（図４、５参照）、特に最初の位置に対する造形板５の位置を判定することができる。この判定された位置を造形板５の基準位置、特にゼロ位置として画定し、データ記憶ユニット内に記憶することができる。２つ以上の測定ビーム１８ａ、１８ｂが提供される図２〜９の例示的な実施形態の場合、このプロセスは、各測定ビーム１８ａ、１８ｂに対して別個に実行することができる。

【0067】

次に、やはり図４、５に与えられている画定された最初の位置、すなわち測定平面ＭＰの上の位置から出た第１の造形材料塗布要素７ａ、たとえば図２〜９の左側の造形材料塗布要素７ａは、測定平面ＭＰの方へ動かすことができる。たとえば、造形材料塗布要素７ａでの測定ビーム１８の反射の検出（同様に、測定ビーム受取りユニットによる測定ビーム１８、１８ａ、１８ｂの受取りの中断の検出も誘因となりうる）に基づいて行うことができる測定平面ＭＰ内への造形材料塗布要素７ａの動きの検出後（図６、７参照）、特に最初の位置に対する造形材料塗布要素７ａの位置を判定することができる。この判定された位置を造形材料塗布要素７ａの基準位置、特にゼロ位置として画定し、データ記憶ユニット内に記憶することができる。２つ以上の測定ビーム１８ａ、１８ｂが提供される図２〜９の例示的な実施形態の場合、このプロセスは、各測定ビーム１８ａ、１８ｂに対して別個に実行することができる。

【0068】

次に、やはり図４、５に与えられている画定された最初の位置、すなわち測定平面ＭＰの上の位置から出た第２の造形材料塗布要素７ｂ、たとえば図２〜９の右側の造形材料塗布要素７ｂは、測定平面ＭＰの方へ動かすことができる。たとえば、造形材料塗布要素７ｂでの測定ビーム１８の反射の検出（同様に、測定ビーム受取りユニットによる測定ビーム１８、１８ａ、１８ｂの受取りの中断の検出も誘因となりうる）に基づいて行うことができる測定平面ＭＰ内への造形材料塗布要素７ｂの動きの検出後（図８、９参照）、特に最初の位置に対する造形材料塗布要素７ｂの位置を判定することができる。この判定された位置を造形材料塗布要素７ｂの基準位置、特にゼロ位置として画定し、データ記憶ユニット内に記憶することができる。２つ以上の測定ビーム１８ａ、１８ｂが提供される図２〜９の例示的な実施形態の場合、このプロセスは、各測定ビーム１８ａ、１８ｂに対して別個に実行することができる。

【0069】

当然ながら、造形板５及び造形材料塗布要素７ａ、７ｂの運動の順序は、任意に変化させることができる。

【0070】

図２〜９はまた、それぞれの運動自由度で動きながら造形材料塗布要素７ａ、７ｂを案内するように適合された複数の案内要素２３ａ、２３ｂ、たとえば案内レールを備える任意選択の案内デバイス２３を示す。

【0071】

図に与えられている例示的な実施形態から明らかなように、３次元の物体２を付加製造する装置１の、（少なくとも１運動自由度で可動に支持される）造形板５及び／又は（少なくとも１運動自由度で可動に支持される）少なくとも１つの造形材料塗布要素７、７ａ、７ｂの基準位置、特にゼロ位置を光学的に判定する方法を実施することができる。この方法はまた、造形板５及び／又は造形材料塗布要素７、７ａ、７ｂそれぞれの位置を較正する方法と見なすことができる。

【0072】

この方法は、測定平面ＭＰに対する造形板５及び／又は造形材料塗布要素７、７ａ、７ｂの特有の運動順序を実行することを含むことができ、それによって造形板５及び／又は造形材料塗布要素７、７ａ、７ｂの基準位置は、造形板５又は造形材料塗布要素７、７ａ、７ｂそれぞれが測定平面ＭＰ内へ特に最初の位置に対して動かされ、したがって測定ビーム１８、１８ａ、１８ｂを造形板５又は造形材料塗布要素７、７ａ、７ｂそれぞれで反射させることができる造形板５又は造形材料塗布要素７、７ａ、７ｂそれぞれの位置として判定（決定）され画定される。

【符号の説明】

【0073】

１ （付加製造）装置
２ ３次元の物体
３ 造形材料
４ エネルギービーム
５ 造形板
６ 造形材料塗布デバイス、被覆デバイス
７ 造形材料塗布要素
７ａ 造形材料塗布要素
７ｂ 造形材料塗布要素
８ 照射デバイス
９ 運搬要素
１０ 運搬デバイス
１１ 駆動ユニット
１２ 運動及び／又は位置判定デバイス
１３ 駆動ユニット
１４ 運動及び／又は位置判定デバイス
１５ 制御デバイス
１６ 光学デバイス
１７ プロセスチャンバ
１７ａ プロセスチャンバ１７の底壁
１８ 測定ビーム
１８ａ 測定ビーム
１８ｂ 測定ビーム
１９ 測定ビーム放出ユニット
２０ 測定ビーム反射ユニット
２１ 測定ビーム検出ユニット
２２ 測定ビーム移動判定ユニット
２３ 案内デバイス
２３ａ 案内要素
２３ｂ 案内要素
ＢＰ 造形平面
ＭＰ 測定平面
ＲＰ 基準平面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】