特許 6773852 ３次元の物体を付加製造するための装置

(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】6773852

(24)【登録日】2020年10月5日

(45)【発行日】2020年10月21日

(54)【発明の名称】３次元の物体を付加製造するための装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/25 20170101AFI20201012BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20201012BHJP

   B29C 64/153 20170101ALI20201012BHJP

   B22F 3/105 20060101ALI20201012BHJP

   B22F 3/16 20060101ALI20201012BHJP

   B28B 1/30 20060101ALI20201012BHJP

【ＦＩ】

   B29C64/25

   B33Y30/00

   B29C64/153

   B22F3/105

   B22F3/16

   B28B1/30

【請求項の数】21

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2019-127302(P2019-127302)

(22)【出願日】2019年7月9日

(62)【分割の表示】特願2017-230367(P2017-230367)の分割

【原出願日】2017年11月30日

(65)【公開番号】特開2019-202544(P2019-202544A)

(43)【公開日】2019年11月28日

【審査請求日】2019年7月9日

(31)【優先権主張番号】17182641.5

(32)【優先日】2017年7月21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】ダーニエール・ヴィニアルスキー

(72)【発明者】

【氏名】イェンス・シュタムベルガー

(72)【発明者】

【氏名】アレクサンダー・ホフマン

【審査官】 田代 吉成

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１５−５１９１４２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ ６４／２５

Ｂ２２Ｆ ３／１０５

Ｂ２２Ｆ ３／１６

Ｂ２８Ｂ １／３０

Ｂ２９Ｃ ６４／１５３

Ｂ３３Ｙ ３０／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

３次元の物体を付加製造するための装置であって、
第１のチャンバ区画と第２のチャンバ区画とを備えるプロセスチャンバを備え、前記第１のチャンバ区画と前記第２のチャンバ区画が、取り付けられた状態にある場合には互いに取り付けられ、取り外された状態にある場合には互いに対して可動であることによって前記プロセスチャンバにアクセスできるようにし、
前記取り外された状態にある場合には少なくとも前記第１のチャンバ区画及び／又は前記第２のチャンバ区画を支持するように構成された切り離しユニットを備え、前記第１のチャンバ区画及び／又は前記第２のチャンバ区画が、前記切り離しユニットに抜取り可能に据え付けられることを特徴とする装置。

【請求項2】

前記切り離しユニットが、前記第１のチャンバ区画及び／又は前記第２のチャンバ区画上に据え付けられた少なくとも１つのレールを備え、前記第１のチャンバ区画及び／又は前記第２のチャンバ区画が、前記取り付けられた状態から前記取り外された状態へ動く場合、前記少なくとも１つのレールに沿って可動であることを特徴とする、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

側壁を備え、前記少なくとも１つのレールが前記側壁に据え付けられることを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。

【請求項4】

前記側壁に据え付けられる第１のレールと第２のレールとを備えることを特徴とする、請求項３に記載の装置。

【請求項5】

少なくとも取り付けられた状態にある場合には、前記第１のチャンバ区画及び前記第２のチャンバ区画を支持するように構成された、底板を備えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つに記載の装置。

【請求項6】

前記第１のチャンバ区画が前記底板に取り外しできないように固定され、前記第２のチャンバ区画が前記底板から取り外し可能であることを特徴とする、請求項５に記載の装置。

【請求項7】

前記第１のチャンバ区画が前記第２のチャンバ区画上に抜取り可能に据え付けられることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一つに記載の装置。

【請求項8】

前記第１のチャンバ区画が第１の小区画と第２の小区画とを備え、前記第１の小区画と前記第２の小区画が互いに対して可動であることによって前記プロセスチャンバにアクセスできるようにすることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一つに記載の装置。

【請求項9】

少なくとも取り付けられた状態にある場合には前記第１のチャンバ区画及び前記第２のチャンバ区画を支持するように構成された底板を備え、前記第１の小区画が前記底板に取り外しできないように固定され、前記第２の小区画が前記第１の小区画に対して可動であることを特徴とする、請求項８に記載の装置。

【請求項10】

第３のチャンバ区画を備え、前記第３のチャンバ区画と前記第２のチャンバ区画が、取り付けられた状態にある場合には互いに取り付けられ、取り外された状態にある場合には互いに対して可動であることによって前記プロセスチャンバにアクセスできるようにすることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一つに記載の装置。

【請求項11】

前記切り離しユニットが、前記取り外された状態にある場合には前記第３のチャンバ区画を支持するように構成され、前記第３のチャンバ区画が、前記切り離しユニットに抜取り可能に据え付けられることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。

【請求項12】

前記第３のチャンバ区画と前記第２のチャンバ区画が、取り付けられた状態にある場合には互いに取り付けられ、取り外された状態にある場合には互いに対して可動であることによって前記プロセスチャンバにアクセスできるようにすることを特徴とする、請求項１１に記載の装置。

【請求項13】

前記第３のチャンバ区画が、前記プロセスチャンバの取り外しできないように固定された部分を備えることを特徴とする、請求項１０〜１２のいずれか一つに記載の装置。

【請求項14】

前記第１のチャンバ区画及び前記第２のチャンバ区画がそれぞれ、前記プロセスチャンバの各部分を区切る、壁区画及び／又は底板区画及び／又はカバー区画の少なくとも一部を備えることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一つに記載の装置。

【請求項15】

前記第１のチャンバ区画及び／又は前記第２のチャンバ区画がそれぞれ、ポート及び／又はシール及び／又はロック及び／又は引込み用の面取りを備えることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一つに記載の装置。

【請求項16】

前記第１のチャンバ区画及び／又は前記第２のチャンバ区画がそれぞれ、少なくとも１つの他のチャンバ区画と交換可能であることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか一つに記載の装置。

【請求項17】

前記少なくとも１つの他のチャンバ区画が、サイズ及び／又は構成部品の点で、前記少なくとも１つの他のチャンバ区画が交換可能である前記第１のチャンバ区画及び／又は前記第２のチャンバ区画と異なることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか一つに記載の装置。

【請求項18】

請求項１〜１７のいずれか一つに従ってそれぞれ構成された第１の装置と第２の装置とを備える工場であって、前記第１の装置の前記第１のチャンバ区画及び／又は前記第２のチャンバ区画が、前記第２の装置の前記第１のチャンバ区画及び／又は前記第２のチャンバ区画と交換可能であることを特徴とする工場。

【請求項19】

３次元の物体を付加製造するための装置をサービスする方法であって、
プロセスチャンバの第１のチャンバ区画及び第２のチャンバ区画を、取り付けられた状態から取り外された状態へ互いに対して動かすことを含み、前記第１のチャンバ区画と前記第２のチャンバ区画が、取り付けられた状態にある場合には互いに取り付けられ、取り外された状態にある場合には前記プロセスチャンバにアクセスできるようにし、
前記取り外された状態にある場合には、少なくとも前記第１のチャンバ区画及び／又は前記第２のチャンバ区画を、切り離しユニットによって少なくとも部分的に支持することを含み、前記第１のチャンバ区画及び／又は前記第２のチャンバ区画が、前記切り離しユニットに抜取り可能に据え付けられることを特徴とする方法。

【請求項20】

前記プロセスチャンバ内の１つ以上の部品に対してサービスタスクを行うことを含む、請求項１９に記載の方法。

【請求項21】

前記第１のチャンバ区画及び／又は前記第２のチャンバ区画をそれぞれ、少なくとも１つの他のチャンバ区画と交換することを含む、請求項１９又は２０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層を連続して層ごとに選択的に照射および固化することによって３次元の物体を付加製造（ａｄｄｉｔｉｖｅｌｙ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）するための装置に関し、この装置は、少なくとも１つのプロセスチャンバを備える。

【背景技術】

【0002】

３次元の物体を付加製造するためのそのような装置は、従来技術から知られており、この装置は、製造プロセスが行われるプロセスチャンバを備える。さらに、製造プロセスを完全に自動化し、造形チャンバの体積を最大にするための取組みがなされてきた。加えて、装置によって必要とされる空間は最小にされるべきであり、それによって装置、たとえばプロセスチャンバに対するサービスタスクや清掃を実行するための作業空間を提供しなければならない。

【0003】

造形チャンバの体積を最大にするための努力がなされ、同時に装置の全体的な寸法を低減させるための尽力がなされているが、不都合なことに、プロセスチャンバにおいて、装置の部品、特にプロセスチャンバ内の部品の修理または清掃などのサービスタスクに対する空間要件が十分に満たされていない。したがって、造形チャンバの最大化およびプロセスチャンバ内の個々の構成要素の拡大に基づいて、プロセスチャンバ内の様々な部品のアクセス性が悪くなっている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

したがって、本発明の目的は、アクセス性が改善された装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

この目的は、本発明によって、請求項１に記載の装置によって実現される。

【0006】

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粉末状の造形材料（「造形材料」）層を連続して層ごとに選択的に照射および固化することによって３次元の物体、たとえば技術的な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、金属、セラミック、またはポリマーの粉末とすることができる。それぞれのエネルギービームは、レーザビームまた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、または選択的電子ビーム溶融装置とすることができる。

【0007】

この装置は、その動作中に使用される複数の機能ユニットを備える。例示的な機能ユニットには、プロセスチャンバ、プロセスチャンバ内に配置された造形材料層を少なくとも１つのエネルギービームで選択的に照射するように構成された照射デバイス、および所与の流動特性、たとえば所与の流動プロファイル、流速など、でプロセスチャンバを通って少なくとも部分的に流れるガス状流体流を生成するように構成された流れ生成デバイスが挙げられる。ガス状流体流は、プロセスチャンバを通って流れる間に、固化されていない粒状の造形材料、特に装置の動作中に生成される煙または煙残留物で充填することが可能である。ガス状流体流は、典型的には不活性であり、すなわち典型的には不活性ガス、たとえばアルゴン、窒素、二酸化炭素などの流れである。

【0008】

本発明は、プロセスチャンバが、少なくとも２つのチャンバ区画を備え、少なくとも１つのチャンバ区画が、少なくとも１つの他のチャンバ区画上に（区画に接して）据え付け
られ、別個に取外し可能であるという概念に基づいている。したがって、この装置は、互いから分離可能ないくつかの区画に分離される。したがって、特有の区画を分離して切り離すことができ、それによりこの特有の区画によって区切られたプロセスチャンバ内の特有の区域または領域へのアクセスが提供されるため、プロセスチャンバ内の構成要素のアクセス性が改善される。

【0009】

本発明によって、必要とされる区画、またはサービスタスクを実行しなければならない区域内でプロセスチャンバを区切る区画、を分離することによってアクセス性を増大しながら、サービスタスクを実行することが可能になる。したがって、それぞれ十分な空間またはアクセス性を保証しながら、すべての区画が取り付けられたときの装置の全体的な空間要件を低減させることができる。サービススタッフがプロセスチャンバの特有の区域にアクセスする必要がある場合、完全なアクセスが提供されるように、対応する区画を切り離すことができる。本発明の装置の別の利点は、この装置では、スタッフがプロセスチャンバにアクセスための開口などを設ける必要がなく、プロセスチャンバを区切る特有の壁および／または区画を簡単に取り外して、プロセスチャンバへのアクセスを提供することができることである。

【0010】

少なくとも１つのチャンバ区画は、少なくとも２つの小区画（サブ区画）に分離可能であることが、特に好ましい。したがって、それぞれの区画を少なくとも２つの小区画に分割することができ、これらの小区画のうちの少なくとも１つを切り離して、プロセスチャンバへのアクセスを提供することができる。たとえば、１つの小区画をカバーとして構築することができ、このカバーを取り去った後、プロセスチャンバにアクセスするための通路が開かれる。

【0011】

好ましくは、チャンバ区画は、プロセスチャンバを区切る壁および／または底板および／またはカバーの少なくとも一部である。したがって、本発明の装置は、任意の方向に区画化することができ、すべての区画を複数の小区画に分割することができ、すべての区画および／または小区画は、他の区画に対して相対的に可動である。これにより、装置のモジュール構造が提供され、プロセスチャンバの対応する区画またはそれぞれの区切り構成要素を少なくとも２つの小区画に分離可能とすることによって、この装置のすべての区域をアクセス可能にすることができる。したがって、小区画に分離可能な１つの区画を構築する底板および／または壁および／またはカバーの一部を有すること、たとえば被覆方向に直交する平面に沿って分離可能な１つの区画を構築する底板の一部および壁の一部を有することが可能である。

【0012】

さらに、本発明の装置は、少なくとも１つの別個に取外し可能なチャンバ区画に割り当てられた少なくとも１つの接続部および／または少なくとも１つの接合部（インターフェイス）が、チャンバ区画から取外し可能であるという点で、改善することができる。したがって、別個に取外し可能なチャンバ区画が別のチャンバ区画から取り外された場合、この取外し可能なチャンバ区画に割り当てられて接続された接続部および／または接合部を取り外して、チャンバ区画を切り離すことを可能にし、したがってプロセスチャンバへのアクセスを提供することができる。

【0013】

本発明の装置の別の実施形態によれば、少なくとも１つのチャンバ区画は、ポートおよび／またはシールおよび／またはロック（手段）および／または引込み用の面取りを備える。この実施形態によれば、少なくとも１つのチャンバ区画は、チャンバ区画上に取外し可能に据え付けられまたは据付け可能である少なくとも１つの接続部の組立てを可能または簡略にする構成要素を備える。

【0014】

本発明の装置の好ましい実施形態によれば、少なくとも１つのチャンバ区画は、少なく
とも１つの他のチャンバ区画に接して抜取り可能に据え付けられる。この実施形態によれば、１つのチャンバ区画を別のチャンバ区画に対して抜き取ることが可能であり、それによって第１のチャンバ区画は、他方のチャンバ区画に取り付けられまたは他方のチャンバ区画によって保持されたままであり、抜取り可能な据付けによって、２つのチャンバ区画を互いに対して動かすことが可能になる。したがって、この装置の重い部品は、抜取り可能な据付けによって保持することができ、それでもなお、プロセスチャンバから取り去ってプロセスチャンバへのアクセスを形成することができる。したがって、サービススタッフは、特にチャンバ区画間の接続を保証するロックなどを解放した後、たとえば引出しのようにそれぞれのチャンバ区画を抜き出して、チャンバ区画によって区切られたプロセスチャンバの区域へのアクセスを得ることができる。

【0015】

本発明の装置は、少なくとも１つのチャンバ区画を取り外された状態で支持するように構成された少なくとも１つの切離しユニットによってさらに改善することができる。切離しユニットは、チャンバ区画を支持したまま装置の構造からチャンバ区画を移動させ取り去ることを可能にする。特に装置のうち重い区画または大規模な区画の場合、取外し後にこの区画を支持および／または区画を収容する必要がある。たとえば、サービススタッフがそのような区画を取り外した場合、切離しユニットを使用して、取り外されたチャンバ区画を支持することができ、したがってサービススタッフは、この区画を運搬したりおよび／または取り扱う必要はない。加えて、安全な取扱いを保証することができる。

【0016】

本発明の装置の上述した実施形態は、切離しユニットが、少なくとも１つのチャンバ区画上に据え付けられた少なくとも１つのレールを備え、チャンバ区画が、取り外された状態でレールに沿って可動であるという点で、さらに改善することができる。この実施形態は、チャンバ区画の抜取り可能な動きを可能にし、切離しユニットは、チャンバ区画をそれに沿って抜取り可能に動かすことができるレールを備える。チャンバ区画は、切離しユニットに結合されており、抜取り可能な引出しのように動作し、装置の構造から抜き出すことができる。したがって、チャンバ区画は、取り外して抜き出し、または抜取り可能に引き出すことができ、切離しユニット、特に切離しユニットのレールは、チャンバ区画を保持および支持して、チャンバ区画が省スペースで安全に収容されることを保証する。

【0017】

特有の実施形態による装置は、３つのチャンバ区画を提供することができ、第１のチャンバ区画は、底板の第１の区画ならびに／または第２および／もしくは第３の区画から取外し可能であり、第２のチャンバ区画は、底板の第２の区画または第１および／もしくは第３のチャンバ区画から取外し可能であり、切離しユニットの少なくとも１つのレールに沿って可動であり、第３の区画は、取り外しできないように固定される。したがって、第１のチャンバ区画は、底板ならびに／またはプロセスチャンバの第２の区画および／もしくは第３の区画に接続することができる。特有のチャンバ区画によって区切られたプロセスチャンバの区域へのアクセスを得るために、このチャンバ区画を取り外すことができる。

【0018】

第２のチャンバ区画は、切離しユニットに接続されており、したがって、第２のチャンバ区画を抜取り可能に動かして、プロセスチャンバのそれぞれの区域へのアクセスを得るために、底板または隣接するチャンバ区画から取外し可能である。さらに、この実施形態による装置によって、第３の区画を提供することができ、第３の区画は、取り外しできず、プロセスチャンバのそれぞれの区画に固定されている。また、切離しユニットを第３の区画上に据え付けることも可能であり、切離しユニットは、第２のチャンバ区画がそれに沿って第３のチャンバ区画に対して可動であるレールを備える。

【0019】

各チャンバ区画が、プロセスチャンバが気密封止されることを確実にするシールを提供することは自明である。このシールは、特有のチャンバ区画の互いに対する取付けおよび
取外しを可能にし、取り付けられた状態における気密シールを保証する。

【0020】

さらに、本発明は、少なくとも２つの本発明の装置を有する工場（プラント）に関し、その際、少なくとも１つのチャンバ区画が、２つの装置間で交換可能である。本発明の工場によって、特有の装置を修正するために装置のいくつかの区画を交換することが可能になる。したがって、特有のチャンバ区画を変更することによって、各装置をモジュール式に修正することができる。各チャンバ区画は、少なくとも１つの構成要素、たとえばカメラを装備することができ、それによって、チャンバ区画上の構成要素の利用可能性に応じて、チャンバ区画が装置上に据え付けられるかどうかの選択を行うことができる。したがって、画定された１組のチャンバ区画を工場に対して提供することができ、それによってサービススタッフは、この装置の意図される用途に応じて、どのチャンバ区画を特有の装置上に据え付けるべきかを選択することができる。より大きいまたは小さいチャンバ区画を装置の構造内へ導く（取り込む）ことができるため、チャンバ区画の交換可能性によりプロセスチャンバのサイズを変更することが可能になる。加えて、必要な場合、開口またはドアなどの特定の特性を有するチャンバ区画を、特有の装置上に据え付けることもできる。

【0021】

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。これらの図は概略図である。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の装置の上面図である。

【図2】図１の本発明の装置の正面図である。

【図3】取り外された状態にある図１の本発明の装置の正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

図１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層を連続して層ごとに選択的に照射および固化することによって３次元の物体を付加製造するための装置１を示し、装置１は、プロセスチャンバ２を備える。プロセスチャンバ２は、２つのチャンバ区画３、４を備え、チャンバ区画３は、チャンバ区画４上に（に接して）据え付けられており、別個に取外し可能である。

【0024】

図２から見ることができるように、装置１は底板５をさらに備え、底板５上にチャンバ区画３、４が位置している。この実施形態によれば、チャンバ区画４は、底板５に取り外しできないように固定されている。チャンバ区画４は、２つの小区画６、７に分離可能であり、小区画６は、底板５に取り外しできないように固定され、小区画７は、小区画６から取外し可能である。小区画７は、カバーと同様に構築され、したがって、取外し後、小区画６から持ち上げることができる。したがって、小区画７によって区切られたプロセスチャンバ２の対応する区域へのアクセスが可能である。小区画７の取り外された状態を、図３に上面図として示す。

【0025】

これらの図は、装置１が切離しユニット８を備え、切離しユニット８は、プロセスチャンバ２の側壁に水平に取り付けられた２つのレール９を備えることをさらに示す。チャンバ区画３は、切離しユニット８を介して抜取り可能に据え付けられており、したがってレール９に沿って可動である。チャンバ区画３を取り外した後、チャンバ区画３をレール９に沿って動かして、プロセスチャンバ２へのアクセスを提供することができる。

【0026】

さらに、装置１は、チャンバ区画３およびチャンバ小区画７に接続された２つの接続部１０を備え、それによって接続部１０は、取外し可能に接続される。チャンバ区画３および小区画７が取り外されるとき、接続部１０をそれぞれのチャンバ区画３または小区画７
から取り外すことができる。切り離された区画３または小区画７は、別の装置（図示せず）に交換することができる。

【図1】

【図2】

【図3】