特許 6802220 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】6802220

(24)【登録日】2020年11月30日

(45)【発行日】2020年12月16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 64/264 20170101AFI20201207BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20201207BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20201207BHJP

   B29C 64/153 20170101ALI20201207BHJP

   G01J 5/10 20060101ALI20201207BHJP

   B22F 3/105 20060101ALI20201207BHJP

   B22F 3/16 20060101ALI20201207BHJP

   B28B 1/30 20060101ALI20201207BHJP

【ＦＩ】

   B29C64/264

   B33Y30/00

   B33Y10/00

   B29C64/153

   G01J5/10 C

   B22F3/105

   B22F3/16

   B28B1/30

【請求項の数】15

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2018-128945(P2018-128945)

(22)【出願日】2018年7月6日

(65)【公開番号】特開2019-104230(P2019-104230A)

(43)【公開日】2019年6月27日

【審査請求日】2018年7月6日

(31)【優先権主張番号】17206272.1

(32)【優先日】2017年12月8日

(33)【優先権主張国】EP

【前置審査】

(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】シュテファン・フンツェ

(72)【発明者】

【氏名】マリー−クリスティン・エーベルト

(72)【発明者】

【氏名】トビアス・ボッケス

(72)【発明者】

【氏名】ファービアン・ツォイルナー

(72)【発明者】

【氏名】フィリップ・シューマン

(72)【発明者】

【氏名】ティム・クラウスナー

【審査官】 米田 健志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２２０５７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ ６４／００〜６４／４０，６７／００〜６７／０８，６７／２４〜６９／０２，７３／００〜７３／３４

Ｂ２９Ｄ １／００〜２９／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エネルギー源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、造形平面（６）から放出された放射（８）の少なくとも１つのパラメータを判定するように適合された判定デバイス（１３）を備える装置において、前記造形平面（６）から放出された前記放射（８）の少なくとも一部を前記判定デバイス（１３）の判定ユニット（１４、１５）へ案内し、前記放射（８）の前記少なくとも１つの案内された部分内で、少なくとも前記造形平面（６）の固化区間（９）の中心部分から放出された放射（１０）を低減させるように適合された光学ユニット（１９）を特徴とする装置であり、
前記光学ユニット（１９）は、少なくとも１つの第１の鏡（２０）を備え、前記第１の鏡（２０）は、前記固化区間（９）の前記中心部分から放出された放射（１０）のビーム経路内に配置され、
前記第１の鏡（２０）は、前記造形平面（６）の方を向いている第１の面（２１）と、前記判定デバイス（１３）の方を向いている第２の面（２２）とを含み、
前記第１の鏡（２０）の前記第１の面（２１）は、前記固化区間（９）の中心部分から放出された前記放射（１０）を吸収するように適合された反射防止被覆によって被覆され、
前記第１の鏡（２０）の前記第２の面（２２）は、隣接区間（１２）から放出された放射（１１）に対して反射性である、
装置。

【請求項2】

前記固化区間（９）の前記中心部分から放出された放射（１０）が消去されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記光学ユニット（１９）は、少なくとも１つの第２の鏡（２３）を備え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】

前記第２の面（２２）は、少なくとも部分的に湾曲していることを特徴とする、請求項３に記載の装置。

【請求項5】

前記第１の鏡（２０）の湾曲が、凸面であることを特徴とする、請求項４に記載の装置。

【請求項6】

前記第２の鏡（２３）は、リング形状であり、前記リング形状は、開口（２４）を囲むことを特徴とする、請求項３〜５のいずれか一つに記載の装置。

【請求項7】

前記第２の鏡（２３）は、先細りした横断面を含むことを特徴とする、請求項３〜６のいずれか一つに記載の装置。

【請求項8】

前記第１の鏡（２０）の方を向いている前記第２の鏡（２３）の面（２５）は、湾曲していることを特徴とする、請求項３〜７のいずれか一つに記載の装置。

【請求項9】

前記光学ユニット（１９）は、回転対称であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一つに記載の装置。

【請求項10】

前記光学ユニット（１９）を前記ビーム経路へ選択的に動かすように適合された位置決めユニット（２８）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】

前記判定デバイス（１３）は、前記固化区間（９）の前記中心部分から放出された放射（１０）が、前記放射（８）の前記少なくとも１つの案内された部分内で前記光学ユニット（１９）を介して低減される第１の位置に前記光学ユニット（１９）がある状態で判定される少なくとも１つのパラメータと、前記固化区間（９）の前記中心部分から放出された放射（１０）が、前記放射（８）の前記少なくとも１つの案内された部分内で前記光学ユニット（１９）を介して低減されない第２の位置に前記光学ユニット（１９）がある状態で判定される少なくとも１つのパラメータとを組み合わせるように適合されることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一つに記載の装置。

【請求項12】

前記判定デバイス（１３）は、少なくとも第１の判定ユニット（１４）と第２の判定ユニット（１５）を備え、ビーム分割ユニット（１６）が、前記造形平面（６）から放出された放射（８）の少なくとも一部を２つの放射部分（１７、１８）に分割するように適合され、一方の放射部分（１７）が、前記第１の判定ユニット（１４）へ誘導され、他方の放射部分（１８）が、前記第２の判定ユニット（１５）へ誘導され、前記光学ユニット（１９）は、前記ビーム分割ユニット（１６）と前記第１の判定ユニット（１４）又は前記第２の判定ユニット（１５）との間に配置されることを特徴とする、請求項１１に記載の装置。

【請求項13】

前記光学ユニット（１９）は、前記造形平面（６）及び／又は前記装置（１）の前記判定デバイス（１３）に対して可動に配置されることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一つに記載の装置。

【請求項14】

エネルギー源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）を付加製造する請求項１〜１３のいずれか一つに記載の装置（１）向けの判定デバイス（１３）であって、造形平面（６）から放出された放射（８）の少なくとも１つのパラメータを判定するように適合された判定デバイスにおいて、前記造形平面（６）から放出された前記放射（８）の少なくとも一部を前記判定デバイス（１３）の少なくとも１つの判定ユニット（１４、１５）へ案内し、前記放射（８）の前記少なくとも１つの案内された部分内で、少なくとも前記造形平面（６）の固化区間（９）の中心部分から放出された放射（１０）を低減させるように適合された光学ユニット（１９）を備え、
前記光学ユニット（１９）は、少なくとも１つの第１の鏡（２０）を備え、前記第１の鏡（２０）は、前記固化区間（９）の前記中心部分から放出された放射（１０）のビーム経路内に配置され、
前記第１の鏡（２０）は、前記造形平面（６）の方を向いている第１の面（２１）と、前記判定デバイス（１３）の方を向いている第２の面（２２）とを含み、
前記第１の鏡（２０）の前記第１の面（２１）は、前記固化区間（９）の中心部分から放出された前記放射（１０）を吸収するように適合された反射防止被覆によって被覆され、
前記第１の鏡（２０）の前記第２の面（２２）は、隣接区間（１２）から放出された放射（１１）に対して反射性である、
判定デバイス。

【請求項15】

エネルギー源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）を付加製造する少なくとも１つの請求項１〜１３のいずれか一つに記載の装置（１）を動作させる方法であって、造形平面（６）から放出された放射（８）の少なくとも１つのパラメータが判定される方法において、前記造形平面（６）から放出された前記放射（８）の少なくとも一部が収集され、前記放射（８）の前記少なくとも１つの収集された部分内で、固化区間（９）の中心部分から放出された放射（１０）が低減されることを特徴とする方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エネルギー源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）する装置に関し、この装置は、造形平面から放出された放射の少なくとも１つのパラメータを判定するように適合された判定デバイスを備える。

【背景技術】

【0002】

そのような装置は、従来技術から概して知られており、造形材料がエネルギー源、特にレーザビーム又は電子ビームなどのエネルギービームによって固化される。エネルギービームは、造形平面内に配置された造形材料を選択的に照射するために使用され、照射された造形材料は、典型的には、規定の温度、たとえば焼結温度又は溶融温度まで加熱される。この温度は、付加製造プロセスで使用される造形材料の少なくとも１つの化学的及び／又は物理的パラメータに依存することができる。

【0003】

さらに、放射が造形平面から放出されること、たとえば造形平面における放射の反射、特に造形材料を固化するために使用されるエネルギービームの反射が、従来技術から知られている。加えて、造形材料が溶融温度又は焼結温度などの規定のプロセス温度まで加熱されるため、造形材料内でエネルギーが使われることにより、放射が造形平面から放出され、たとえば熱放射が造形平面から放出される。造形平面のうち直接照射された領域、いわゆる固化区間における造形材料の固化挙動に関する情報を得るため、造形平面から放出された放射の少なくとも１つのパラメータが判定及び評価される。

【0004】

加えて、その固化区間（又は複数の固化区間）から放出された放射だけでなく、固化区間からいわゆる隣接区間への熱伝達により加熱されるその固化区間に隣接する区間からの放射も観察される。固化区間及び隣接区間から放出された放射に関するパラメータの評価は、たとえば、プロセス品質及び／又は物体品質、たとえば少なくとも１つの隣接区間及び固化区間の温度、又は固化区間と少なくとも１つの隣接区間との間の温度勾配についての情報を提供する。したがって、造形平面から放出された放射の少なくとも１つのパラメータは、物体内の機械的歪みなど、製造プロセス及び／又は付加製造された物体の特性を示すことができる。

【0005】

固化区間及び少なくとも１つの隣接区間から放出された放射の少なくとも１つのパラメータを判定する際、少なくとも１つの隣接区間から受け取った信号は、少なくとも１つの固化区間から受け取った信号に比べて比較的小さいため、少なくとも１つの隣接区間に関する少なくとも１つのパラメータを判定するとき、固化区間及び少なくとも１つの隣接区間から放出された放射の強度が異なることで、少なくとも１つのパラメータを判定するために使用される対応する検出器が、固化区間からの放射によって過変調される可能性があることから、問題を引き起こすことがある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

目的は、固化区間及び少なくとも１つの隣接区間から放出された放射の少なくとも１つのパラメータの判定が改善され、特に固化区間及び少なくとも１つの隣接区間から放出された放射の比が改善された、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】

【0007】

この目的は、本発明によれば、請求項１に記載の装置によって実現される。本発明の有利な実施形態は、従属請求項に準拠する。

【0008】

本明細書に記載の装置は、エネルギー源、たとえばエネルギービーム、特にレーザビーム又は電子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」）の層を連続して選択的に層ごとに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、金属、セラミック、又はポリマー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。

【0009】

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ことができる。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によって選択的に照射するように適合された照射デバイス、及び所与の流れ特性、たとえば所与の流れプロファイル、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適合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子状の造形材料、特に装置の動作中に生成された煙又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。

【0010】

本発明は、光学ユニットが、造形平面から放出された放射の少なくとも一部を判定デバイスの判定ユニットへ案内し、放射の少なくとも１つの案内された部分内で、少なくとも造形平面の固化区間の中心部分から放出された放射を低減させるように適合されるという概念に基づいている。したがって、光学ユニットは、造形平面から放出された放射を、放射の少なくとも１つのパラメータを判定するために使用される判定デバイスへ案内するために使用される。さらに、光学ユニットは、判定デバイスの判定ユニットの方へ収集及び案内された放射内に含まれる固化区間の中心部分から放出された放射を低減させるように適合される。固化区間の中心部分から放出された放射、たとえばエネルギービームのうち特に造形平面内に配置された（金属）造形材料表面で反射された部分を低減させると、少なくとも１つの隣接区間を観察することができ、すなわち少なくとも１つの隣接区間から放出された放射の少なくとも１つのパラメータを判定することができる。固化区間の中心部分から放出された放射を低減させることによって、固化区間の少なくとも１つの隣接区間又は周辺区間から放出された放射、たとえば放射の比が、固化区間の中心部分から放出された放射、たとえば放射の比に比べて増大されることがさらに確実になる。

【0011】

この場合も、固化区間は、造形平面のうち造形材料を直接照射して造形材料を固化する区間として画定され、特にこの区間内で、造形材料は焼結又は溶融される。造形平面、すなわち固化区間から放出された放射の分布は、典型的には均一ではなく、造形平面内の位置とともに変動する。固化区間の中心部分は、典型的には、最も大きい量のエネルギーを受け取るため、固化区間の中心部分は、固化区間全体又は造形平面全体それぞれに比べて、最も高い温度まで加熱される。したがって、固化区間に隣接する区間又は固化区間の周辺区間は、固化区間の中心部分より比較的小さい量のエネルギーを受け取る（典型的な照射パターンの場合）。より小さい量のエネルギーを受け取ることに加えて、隣接区間又は周辺区間はそれぞれ、熱伝達のために加熱される。

【0012】

また、ガウスモードなどの場合、ビーム形状に応じて、エネルギービームのスポットの分布が不均一になる可能性もある。本出願の範囲内で、造形平面、特に固化区間から放出された放射の分布が不均一であることから放射の量が比較的少なくなるそのような区間を、隣接区間又は周辺区間と理解することもできる。したがって、「固化区間の中心部分」という用語は、固化区間のうち少なくとも１つの隣接区間より比較的大きい量のエネルギーを受け取る部分を指す。シルクハット分布などの均一の強度分布に関して、中心部分は、固化区間のうち均一の強度を受け取る部分全体と考えることができ、隣接区間又は周辺区間は、中心部分を少なくとも部分的に取り囲み、比較的小さい量のエネルギーを受け取ることができる。

【0013】

この装置の第１の実施形態によれば、固化区間の中心部分から放出された放射は消去される。固化区間の中心部分から放出された放射を消去することによって、光学ユニットは、隣接区間又は周辺区間から放出された放射だけを判定ユニットへ案内することができ、中心部分からの放射は消去され、たとえば吸収される。したがって、隣接区間又は周辺区間から放出された放射を、固化区間の中心部分から放出された放射から分離することが可能である。言い換えれば、中心部分から放出された放射を消去することによって、隣接区間又は周辺区間から放出された放射（の比）だけが、判定デバイスの対応する判定ユニットへ案内される。

【0014】

したがって、対応する放射は、造形平面から放出された放射全体から分離され、したがって隣接区間から放出された放射の分離された判定及び評価又は分析が実行可能になる。これにより、隣接区間又は周辺区間内の冷却挙動及び／又は温度それぞれに関する情報を提供することが可能になる。したがって、それらの区間内で、付加造形された物体の特性、すなわち機械的特性に関する情報を得ることができる。この情報は、中心部分から放出されたはるかに強い信号又は大きい量の放射によって重畳又は過変調されるため、典型的には取得することができないものである。

【0015】

光学ユニットは、少なくとも１つの第１の鏡及び少なくとも１つの第２の鏡を備えることができ、第１の鏡は、固化区間の中心部分から放出された放射のビーム経路内に配置される。対応するビーム経路は、固化区間の中心部分から判定ユニットへ延び、第１の鏡は、中心部分から放出された放射が第１の鏡に入射し、光学ユニットを介して少なくとも低減されるように配置される。したがって、光学ユニットは、隣接区間又は周辺区間それぞれから放出された放射を判定デバイスへ案内するように、少なくとも１つの第１の鏡及び少なくとも１つの第２の鏡を備える。第１の鏡は、固化区間の中心部分から放出された放射を消去又は低減させるように、固化区間の中心部分から放出された放射のビーム経路内に配置される。

【0016】

したがって、第１の鏡は、固化区間の中心部分から放出された放射を反射するためには使用されず、固化区間の中心部分から放出された放射（の比）を低減させ、特に固化区間の中心部分から放出された放射を消去するためにだけ使用される。第１の鏡は、２つの面を備えることができ、第１の面は、造形平面の方を向いており、第２の面は、判定デバイスの対応する判定ユニットの方を向いている（ビーム経路に関する）。この鏡の第１の面は、固化区間の中心部分から放出された放射がこの鏡の第１の面に入射するように配置することができ、中心から放出された放射の比は、少なくとも低減され、好ましくは消去される。

【0017】

したがって、第１の鏡の第１の面は、固化区間の中心部分から放出された放射の低減が実現される規定の程度まで、（中心部分から放出された放射の波長に対して）不透明又は透過性とすることができる。たとえばこの鏡の第１の面上の対応する被覆を介して、固化区間の中心部分から放出された放射を第１の鏡の第１の面に吸収させることが可能である。この場合も、造形平面の中心部分から放出された放射は、規定の程度まで吸収することができ、特に９０％を超える放射が吸収され、好ましくは中心部分からの放射が完全に吸収される。

【0018】

判定デバイスの方を向いている第１の鏡の第２の面は、少なくとも規定の程度まで、好ましくは隣接区間又は周辺区間それぞれから放出された９５％を上回る放射に対して反射性とすることができる。当然ながら、「判定デバイスの方を向いている」及び「造形平面の方を向いている」という用語は、造形平面から放出された放射のビーム経路に関して示されている。たとえば、判定デバイスの方を向いている第１の鏡の第２の面で反射された放射は、判定デバイス、特に判定デバイスの対応する判定ユニット、たとえば対応するセンサの方へ案内される。

【0019】

光学ユニットは、少なくとも２つの鏡を備え、第１の鏡は、固化区間の中心部分から放出された放射を低減又は消去するために使用され、固化区間の隣接区間又は周辺区間から放出された放射はそれぞれ、第２の鏡に入射する。少なくとも１つの第２の鏡は、第２の鏡に入射する放射が第１の鏡の第２の面の方へ反射されることを確実にするために、造形平面の方を向いている反射面を備える。したがって、固化区間の隣接区間又は周辺区間から放出された放射は、第２の鏡の反射面に入射し、第１の鏡へ反射され、第１の鏡から再び判定デバイスの方へさらに反射される（当然ながら、放射は、判定デバイスの判定ユニットに入射する前に、光学ユニットの前及び／又は後にある少なくとも１つ又は複数の放射案内ユニットによって案内することが可能である）。

【0020】

第１の鏡の第２の面の湾曲は、第２の鏡で反射されて第１の鏡の第２の面に入射する放射が判定デバイスの方へ案内され、好ましくは視準されるように調整される。第１の鏡、特に第１の鏡の第２の面の湾曲は、凸面、特に球面とすることができる。したがって、ビーム経路に関して、第１の鏡は第２の鏡より造形平面に近く、第２の鏡は第１の鏡より判定デバイスの近くに位置決めされる。したがって、少なくとも１つの隣接区間又は少なくとも１つの周辺区間から放出された放射は、第１の鏡の外側を通過して（中心部分から放出された放射は消去する）、第２の鏡に入射することができ、第２の鏡から第１の鏡の第２の面へ反射され、再び判定デバイスの方へ反射される。

【0021】

第２の鏡は、好ましくはリング形状とすることができ、このリング形状は、開口を囲む。したがって、第２の鏡に入射する放射は、リング形状の第２の鏡の少なくとも一部で第１の鏡の第２の面の方へ反射される。第１の鏡の第２の面から放出された放射は、第２の鏡の開口を通過する。言い換えれば、固化区間の中心部分から放出された放射のビーム経路は、第２の鏡の開口と一致しているが、固化区間の中心部分から放出された放射は、やはりこの開口及び固化区間の中心部分から放出された放射のビーム経路と一致して配置されている第１の鏡を介して消去又は低減される。

【0022】

この装置の別の実施形態によれば、第２の鏡は、先細りした横断面を含むことができる。先細りした横断面により、中心に配置された第１の鏡の方へ放射を案内することが可能になる（固化区間から放出された放射のビーム経路に関する）。言い換えれば、第１の鏡の外側を通過して第２の鏡に入射する放射は、第１の鏡の第２の面の方へ反射され、第１の鏡は、固化区間の中心部分から放出された放射と一致している。

【0023】

第２の鏡に入射する放射の案内を改善するために、第１の鏡の方を向いている第２の鏡の面を湾曲させることができ、特に凹面にすることができる。第１の鏡の方を向いており、特に第１の鏡の第２の面の方を向いている第２の鏡の面の湾曲は、特に、第１の鏡の第２の面の湾曲に依存することができる。好ましくは、造形平面から放出されて光学ユニットの方へ案内（又は伝搬）された放射は、第１の鏡の第２の面の方を向いている第２の鏡の面で反射され、再び第１の鏡の第２の面で判定デバイスの方へ反射される。どちらの鏡の湾曲も、所望の放射パターンが判定デバイス上で実現されるように、互いに対して調整することができる。

【0024】

好ましくは、光学ユニットは、回転対称である。「回転対称」という用語は、光学ユニットが、光軸（造形平面の中心部分から放出された放射のビーム経路）の周りの向きとは独立して、造形平面から放出された放射を判定デバイスへ案内することが可能であることを指す。したがって、光軸の周りの光学ユニットの回転は、好ましくは、造形平面の異なる又は同じ位置から放出された放射が光学ユニットによって案内される通路に影響を与えず、又はそれほど作用しない。

【0025】

この装置の別の実施形態によれば、光学ユニットをビーム経路、特に光学ユニットの第１の鏡の内外へ選択的に動かすように適合された位置決めユニットを設けることができる。光学ユニットをビーム経路の内外へ選択的に動かすように適合された位置決めユニットを有することによって、光学ユニットがビーム経路内にある状態でも光学ユニットがビーム経路内にない状態でも、造形平面から放出された放射の少なくとも１つのパラメータを測定又は判定することが可能になる。したがって、位置決めユニットは、光学ユニットが造形平面、特に固化区間の中心部分から放出された放射のビーム経路内に位置決めされる第１の位置、及び光学ユニットがビーム経路内にない第２の位置に、光学ユニットを位置決めすることを可能にする。また、第１の鏡を単に動かすことによって、中心部分から放出された放射は、第２の鏡の開口を通過することができ、隣接区間からの放射は、第２の鏡で反射されるため、放射の中心部分を分離することが可能になる。

【0026】

特に、光学ユニットが第１の位置にある状態で、第１の測定又はパラメータ判定を実行することができ、光学ユニットが第２の位置にある状態で、第２の測定又はパラメータ判定を実行することができる。したがって、比の低減（又は中心部分若しくは隣接部分それぞれの消去）を行うか否かに応じて、中心部分から放出された放射の少なくとも１つのパラメータを判定する可能性を提供するために、光学ユニットの選択的な調整が可能になる。

【0027】

判定デバイスは、固化区間の中心部分から放出された放射が、案内された放射内で光学ユニットを介して低減される第１の位置に光学ユニットがある状態で判定される少なくとも１つのパラメータと、固化区間の中心部分から放出された放射が、案内された放射内で光学ユニットを介して低減されない第２の位置に光学ユニットがある状態で判定される少なくとも１つのパラメータ、特に同じパラメータとを組み合わせるようにさらに適合することができる。前述したように、光学ユニットが両方の位置にある状態で判定される少なくとも１つのパラメータの両方の測定又は判定を組み合わせて、固化区間の中心部分及び隣接区間又は周辺区間それぞれの情報を提供することができる。これにより、物体を形成するために造形材料が選択的に照射される区域全体における物体及び／又はプロセス品質を示すことが可能になる。たとえば、プロセス中の温度、及び／又は規定の区域若しくは区間がどのように調温されているか、特にたとえば冷却挙動若しくは温度勾配若しくは絶対温度に関して、情報を生成することができる。

【0028】

この装置の別の実施形態によれば、判定デバイスは、少なくとも２つの判定ユニットを備え、ビーム分割ユニットが、造形平面から放出された放射の少なくとも一部を２つの放射部分に分割するように適合され、一方の放射部分は、第１の判定ユニットへ誘導され、他方の放射部分は、第２の判定ユニットへ誘導され、光学ユニットは、ビーム分割ユニットと第１又は第２の判定ユニットとの間に配置される。この実施形態によれば、造形平面から放出された放射を少なくとも２つの放射部分に分割することが可能であり、２つの放射部分は、異なる判定ユニット、特に第１の判定ユニット及び第２の判定ユニットへ案内される。

【0029】

光学ユニットは、ビーム分割ユニットと第１又は第２の判定ユニットとの間に配置される。そうすることによって、固化区間の中心部分から放出された放射が第１の鏡を介して低減又は消去されるように、光学ユニットを介して一方の放射部分を「濾過」することが可能になり、第２の放射部分又は他方の放射部分は、造形平面から放出されたすべての放射部分を含み（又は隣接区間は消去される）、特に固化区間の中心部分及び少なくとも１つの隣接区間又は周辺区間それぞれから放出された放射を含む。

【0030】

光学ユニットは、造形平面及び／又は装置の判定デバイスの判定ユニットに対してさらに可動に配置することができる。これにより、ビーム経路に沿って、造形平面と光学ユニットとの間の距離及び／又は判定デバイスの判定ユニットと光学ユニットとの間の距離を調整することが可能になる。さらに、第１の鏡と第２の鏡との間の距離が調整可能になるように、光学ユニットを可動に配置することも可能である。したがって、光学ユニット又は判定デバイスの判定ユニットそれぞれの作業距離を調整することができる。

【0031】

さらに、本発明は、エネルギー源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する装置、特に前述した本発明の装置向けの判定デバイスに関し、判定デバイスは、造形平面から放出された放射の少なくとも１つのパラメータを判定するように適合され、光学ユニットが、造形平面から放出された放射の少なくとも一部を判定デバイスの少なくとも１つの判定ユニットへ案内し、放射の少なくとも１つの案内された部分内で、少なくとも造形平面の固化区間の中心部分から放出された放射を低減させるように適合される。したがって、光学ユニットは、判定デバイスに割り当てることができ、判定デバイス及び光学ユニットは、判定アセンブリを形成することができる。

【0032】

加えて、本発明は、エネルギー源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する少なくとも１つの装置、特に前述した本発明の装置を動作させる方法に関し、造形平面から放出された放射の少なくとも１つのパラメータが判定され、造形平面から放出された放射の少なくとも一部が収集され、放射（８）の少なくとも一部内で、固化区間の中心部分から放出された放射が低減される。

【0033】

本発明の装置に関して記載するすべての特徴、詳細、及び利点は、本発明の判定デバイス及び本発明の方法に完全に移行可能であることは自明である。

【0034】

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】

【0035】

【図1】本発明の装置を示す図である。

【図2】図１からの本発明の装置の光学ユニットを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0036】

図１は、エネルギー源によって、たとえばレーザビーム４を介して照射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を示す。レーザビーム４は、照射デバイス５によって生成されて造形平面６上へ案内され、造形平面６内に造形材料３が配置されており、レーザビーム４は、物体２の横断面に応じて造形材料３を選択的に照射するように、造形平面６の上で案内することができる。レーザビーム４は、後述するように、ビーム分割ユニット７を通過する。

【0037】

図１からさらに導出することができるように、放射８、たとえば造形平面６、たとえば固化された造形材料の表面で反射された熱照射又は放射が、造形平面６から放出される。放射８は、固化区間９から放出された放射、特に固化区間９の中心部分から放出された放射１０及び隣接区間１２又は周辺区間それぞれから放出された放射１１（の比）を含む。以下、「隣接区間」及び「周辺区間」という用語は、同義で使用される。

【0038】

放射８は、２つの判定ユニット１４、１５を備える判定デバイス１３の方へ案内され、判定ユニット１４、１５は、判定ユニット１４、１５に入射する放射８（又はそのいくつかの部分）の少なくとも１つのパラメータを判定するように適合される。対応するパラメータは、固化区間９又は隣接区間１２の温度、温度勾配、放射８の強度、波長又は波長分布などとすることができる。放射８を分割するために、判定デバイス１３は、放射８を第１の放射部分１７及び第２の放射部分１８に分割するように適合された第２のビーム分割ユニット１６を備え、第１の放射部分１７は、第１の判定ユニット１４の方へ案内され、第２の放射部分１８は、第２の判定ユニット１５の方へ案内される。放射部分１７、１８はどちらも、放射８のうち造形平面６から放出されたすべての部分を含む。

【0039】

第２の判定ユニット１５の方へ案内された第２の放射部分１８は、光学ユニット１９に入射する。光学ユニット１９について、図１に破線円を介して示す細部を示す図２に関して説明する。図２は、光学ユニット１９に入射する第２の放射部分１８が、放射８のすべての部分、特に固化区間９の中心部分から放出された放射１０及び隣接区間１２から放出された放射１１を含むことを示す。

【0040】

光学ユニット１９は、第１の鏡２０を備え、第１の鏡２０は、造形平面６の方を向いている第１の面２１と、判定デバイス１３、特に判定デバイス１３の判定ユニット１５の方を向いている第２の面２２とを含む。第１の鏡２０の第１の面２１は、反射性ではなく、固化区間９の中心部分から放出された放射１０を吸収するように適合された反射防止被覆によって被覆されている。言い換えれば、第１の鏡２０は、固化区間９の中心部分から放出された放射１０に対して不透明であり、固化区間９の中心部分から放出された放射１０を消去するために使用される。第１の鏡２０の第２の面２２は、後述するように、隣接区間１２から放出された放射１１に対して反射性である。

【0041】

光学ユニット１９は、第２の鏡２３をさらに備える。第２の鏡２３はリング形状であり、第２の鏡２３のリング形状は、開口２４を囲む。第２の鏡２３は、第１の鏡２０の方を向いている面２５を含み、面２５は、固化区間９の隣接区間１２から放出された放射１１に対して反射性である。光学ユニット１９は、図２から導出することができるように、回転対称である。

【0042】

したがって、光学ユニット１９に入射する放射８は、固化区間９の中心部分から放出された放射１０が第１の鏡２０に入射して消去されるため、光学ユニット１９によって「濾過」される。固化区間９の隣接区間１２から放出された放射１１は、第１の鏡２０の外側を通過し、第２の鏡２３に入射する。第２の鏡２３に入射した放射１１は、第２の鏡２３の反射面２５で反射され、第１の鏡２０の第２の面２２の方へ案内され、第２の面２２から再び反射され、開口２４を通って、判定デバイス１３の第２の判定ユニット１５の方へ、又は判定デバイス１３の第２の判定ユニット１５上へ案内される。

【0043】

したがって、放射８内の放射１０（の比）は、造形平面６、特に固化区間９から放出されたやはり放射８内に含まれる放射１１（の比）から濾過又は分離される。当然ながら、放射１０が鏡２０を通過することができるように、第１の鏡２０を規定の程度まで透過性とすることも可能であり、第１の鏡２０を通って伝送された放射１０は、規定の程度まで弱め又は減衰させることができる。

【0044】

第１の鏡２０の第２の面２２及び第２の鏡２３の面２５の湾曲は、第２の鏡２３の面２５及び第１の鏡２０の第２の面２２を介して反射された放射１１が開口２４を通って判定デバイス１３の第２の判定ユニット１５の方へ案内されるように調整又は選択される。当然ながら、必要な場合、判定デバイス１３、特に光学ユニット１９の寸法及び個々の設定に応じて、湾曲を適合させることができる。この例によれば、第１の鏡２０の第２の面２２の湾曲は凸面であり、第２の鏡２３の面２５の湾曲は凹面である。

【0045】

矢印２６によって示すように、第１の鏡２０及び第２の鏡２３の位置又は第１の鏡２０と第２の鏡２３との間の距離は、第１の鏡２０及び第２の鏡２３を互いに対して動かすことができることで調整することができる。特に、第１の鏡２０と第２の鏡２３との間の距離は、光学ユニット１９の作業距離を調整又は制御するように調整することができる。

【0046】

矢印２７（図１）を介してさらに示すように、光学ユニット１９は、位置決めユニット２８を介して装置１内に可動に配置される。特に、光学ユニット１９は、（造形平面６から放出された放射８の）光軸に沿って、又はビーム経路若しくは光軸から外れて（たとえば光軸に直交する動きを介して）、それぞれ動かすことができる。放射８のビーム経路、特に第２の放射部分１８のビーム経路から外れる光学ユニット１９の動きにより、判定ユニット１５は、光学ユニット１９がビーム経路内にある状態でも光学ユニット１９がビーム経路内にない状態でも、第２の放射部分１８の少なくとも１つのパラメータを判定することが可能になる。

【0047】

したがって、光学ユニット１９がビーム経路内に配置される第１の位置で、固化区間９の中心部分から放出された放射１０は、図１、図２に示すように、光学ユニット１９を介して「濾過」される。加えて、光学ユニット１９がビーム経路内に配置されない第２の位置に、光学ユニット１９を位置決めすることも可能である。したがって、光学ユニット１９が第２の位置にある状態で、判定ユニット１５は、すべての成分、特に放射１０、１１を有する放射８を受け取る。

【0048】

さらに、すべての成分、特に放射１０、１１を有する放射８を受け取る第１の判定ユニット１４を使用することが可能である。したがって、判定デバイス１３は、第２の判定ユニット１５を介して判定される、第１の位置にある光学ユニット１９によって「濾過」された放射８、又は第１の判定ユニット１４を介して判定される「未濾過」の放射８の少なくとも１つのパラメータ（特に、同じ又は他のパラメータ）の判定を組み合わせるように適合される。

【0049】

当然ながら、本発明の方法は、本発明の装置１上で実行することができる。

【符号の説明】

【0050】

１ 装置
２ ３次元の物体
３ 造形材料
４ レーザビーム
５ 照射デバイス
６ 造形平面
７ ビーム分割ユニット
８ 放射
９ 固化区間
１０ 固化区間の中心部分から放出された放射
１１ 隣接区間又は周辺区間から放出された放射
１２ 隣接区間
１３ 判定デバイス
１４ 第１の判定ユニット
１５ 第２の判定ユニット
１６ 第２のビーム分割ユニット
１７ 第１の放射部分
１８ 第２の放射部分
１９ 光学ユニット
２０ 第１の鏡
２１ 第１の鏡の第１の面
２２ 第１の鏡の第２の面
２３ 第２の鏡
２４ 開口
２５ 第２の鏡の面
２８ 位置決めユニット

【図1】

【図2】