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(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】
(24)【登録日】2024-02-19
(45)【発行日】2024-02-28
(54)【発明の名称】金属粉末を生成するためのアセンブリ及び方法
(51)【国際特許分類】
B22F 9/08 20060101AFI20240220BHJP
【ＦＩ】
B22F9/08 A
【請求項の数】
24
(21)【出願番号】P 2021537021
(86)(22)【出願日】2019-08-28
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-01-04
(86)【国際出願番号】 NL2019050552
(87)【国際公開番号】W WO2020046121
(87)【国際公開日】2020-03-05
【審査請求日】2022-08-29
(31)【優先権主張番号】2021507
(32)【優先日】2018-08-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】NL
(73)【特許権者】
【識別番号】521084943
【氏名又は名称】スペース－エックスワイゼット・アイピー・ビー．ブイ．
【氏名又は名称原語表記】ＳＰＡＣＥ－ＸＹＺ ＩＰ Ｂ．Ｖ．
【住所又は居所原語表記】Ｖａｒｓｓｅｖｅｌｄｓｅｗｅｇ ２０ Ａ，７０６１ ＧＡ ＴＥＲＢＯＲＧ， Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ
(74)【代理人】
【識別番号】110003708
【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
(74)【代理人】
【識別番号】100108855
【弁理士】
【氏名又は名称】蔵田 昌俊
(74)【代理人】
【識別番号】100103034
【弁理士】
【氏名又は名称】野河 信久
(74)【代理人】
【識別番号】100179062
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 正
(74)【代理人】
【識別番号】100199565
【弁理士】
【氏名又は名称】飯野 茂
(74)【代理人】
【識別番号】100219542
【弁理士】
【氏名又は名称】大宅 郁治
(74)【代理人】
【識別番号】100153051
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100162570
【弁理士】
【氏名又は名称】金子 早苗
(72)【発明者】
【氏名】フェローデン、フランシスカス・クィリーヌス・フレデリック
(72)【発明者】
【氏名】リューリング、マテイス・コルネリス・テオドルス
【審査官】岡田 隆介
(56)【参考文献】
【文献】特開昭５８－０８４９０７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０６－２１２２１２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２２Ｆ ９／０８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
粉末を生成するためのアセンブリであって、前記アセンブリは、移送デバイス、溶融デバイス、及びタンディッシュを備える溶融室と、ここにおいて、前記溶融デバイスは、金属材料を溶融し、前記溶融された金属材料を保持するためのるつぼを備え、前記移送デバイスは、金属材料を高温の前記るつぼ中に位置付けるように構成され、前記るつぼは、前記るつぼから前記タンディッシュへの前記溶融された金属材料の流れを可能にするための流路を提供するように構成され、前記タンディッシュは、アトマイズノズルに接続され、前記溶融室は、前記るつぼと前記タンディッシュとの間に配置された、フィルタリング要素を有するフィルタリングデバイスを更に備え、前記フィルタリング要素は、前記流路中に配置される、
入口端を備えるアトマイズ容器と、ここにおいて、前記アトマイズノズルは、前記タンディッシュからの溶湯された金属材料を前記アトマイズ容器の前記入口端に向かってその中に方向付けるように構成され、前記アトマイズ容器は、前記アトマイズ容器から先に溶湯された金属材料の固化されたアトマイズ粒子を抽出するように構成された出口開口部を備える、
前記アトマイズ容器の前記出口開口部に接続された粉末処理デバイスと、ここにおいて、前記粉末処理デバイスは、複数の分離ユニットを備え、前記複数の分離ユニットのうちの各分離ユニットは、前記アトマイズ容器からの前記固化されたアトマイズ粒子から異なる画分を抽出することであって、前記異なる画分は、異なる重量画分又は異なるサイズ画分を備える、抽出することと、粉末を生成するための前記アセンブリの別個の生成物として複数の異なる画分を提供することとを行うように構成され、
前記移送デバイスは、材料コンテナを前記るつぼ中に位置付けるように構成され、
前記材料コンテナは、溶融される材料を備え、前記材料コンテナは、同じ溶融される材料から作られるか、又は、前記材料コンテナは、可燃性材料から作られる、
を備える、アセンブリ。
【請求項2】
前記るつぼは、約１０～０．１リットルの範囲の体積を有する、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項3】
前記溶融室は、前記溶融室の内側に複数の材料コンテナを収容するために配置された保管デバイスを備え、前記保管デバイスは、前記複数の材料コンテナのうちの１つの材料コンテナを前記移送デバイスに後に提示するように構成され、又は、
前記移送デバイスは、前記保管デバイスから前記複数の材料コンテナのうちの１つの材料コンテナを取り出すために配置される、請求項１又は２に記載のアセンブリ。
【請求項4】
前記保管デバイスは、複数の材料コンテナ保管位置を有する保管タレットを備える、請求項３に記載のアセンブリ。
【請求項5】
前記材料コンテナ保管位置は、前記保管タレットの周囲に分散される、請求項４に記載のアセンブリ。
【請求項6】
前記アセンブリは、流体導管を備え、前記流体導管は、実質的に不活性のガスを前記タンディッシュ中に提供するために、前記タンディッシュ近くに又は前記タンディッシュ中に進出する、請求項１～５のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項7】
前記粉末処理デバイスは、１つ以上のふるいユニットを備え、前記１つ以上のふるいユニットのうちの各ふるいユニットは、アトマイズ粒子の所定のサイズ画分を抽出するために配置される、請求項１～６のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項8】
前記粉末処理デバイスは、１つ以上のサイクロン分離ユニットを備え、前記１つ以上のサイクロン分離ユニットのうちの各サイクロン分離ユニットは、アトマイズ粒子の所定の重量画分を抽出するために配置される、請求項１～７のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項9】
前記粉末処理デバイスは、１つ以上の空気分級器を備え、前記１つ以上の空気分級器のうちの各空気分級器は、サイズ、形状、及び密度の組み合わせに基づいてアトマイズ粒子の所定の画分を抽出するために配置される、請求項１～８のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項10】
前記粉末処理デバイスは、予め選択されたサイズ又は重量分布を有する粉末混合物を提供するために、異なる画分のうちのいくつかからのある量の粉末を組み合わせるように構成された組み合わせユニットを備える、請求項１～９のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項11】
前記アセンブリは、２つ以上の粉末処理デバイスを備え、各粉末処理デバイスは、１つの所定の金属又は合金のアトマイズ粒子を処理するように構成され、前記２つ以上の粉末処理デバイスの各々は、異なる金属又は合金のアトマイズ粒子を処理するように構成される、請求項１～１０のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項12】
前記フィルタリング要素は、前記アトマイズノズルの直径に実質的に等しいか又はそれより大きい直径を有する汚染物質又は粒子をフィルタ除去するように構成される、請求項１～１１のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項13】
前記フィルタリング要素は、酸化物をフィルタ除去するように構成され、前記酸化物は、前記溶融された金属材料とは異なる粘度を備える、請求項１～１２のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項14】
前記フィルタリングデバイスは、前記るつぼに結合され、前記フィルタリング要素は、前記るつぼの流出経路に隣接して配置され、前記フィルタリングデバイスは、前記タンディッシュに結合され、前記フィルタリング要素は、前記タンディッシュの投入開口部の前方に配置される、又は、
前記フィルタリングデバイスは、前記るつぼ及び前記タンディッシュから離間して配置され、前記フィルタリング要素は、前記るつぼから前記タンディッシュへの液状材料の前記流路中に配置される、
請求項１～１３のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項15】
前記フィルタリングデバイスは、オーバフロー装置を備え、前記オーバフロー装置は、前記フィルタリング要素を通って流れない液状材料のうちの少なくとも一部を廃棄コンテナ中に流入するように方向付けるように構成される、請求項１～１４のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項16】
前記フィルタリングデバイスは、複数のフィルタリング要素を備えるフィルタタレットを備え、前記フィルタタレットは、前記複数のフィルタリング要素のうちの１つを移動させて、液状材料の前記流路に出し入れするように回転可能である、請求項１～１５のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項17】
前記フィルタリングデバイスは、フィルタリング要素ホルダ中に個々に配置される複数のフィルタリング要素を備え、使用時に、前記フィルタリング要素のうちの１つは、るつぼとタンディッシュとの間に配置される、請求項１～１６のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項18】
前記アセンブリは、前記アトマイズ容器の出口開口部と前記粉末処理デバイスとの間に冷却部材をさらに備え、
前記冷却部材が、固化されたアトマイズ粒子又は前記固化されたアトマイズ粒子を運ぶ流体を冷却するように構成された熱交換器を備える、請求項１～１７のいずれか一項に記載のアセンブリ。
【請求項19】
請求項１～１８のうちのいずれか一項に記載のアセンブリを使用して粉末を生成するための方法であって、前記方法は、熱いるつぼ中にある量の材料を位置付けることと、
前記るつぼ中の前記ある量の材料を溶融することと、
前記るつぼからタンディッシュに液状材料を移送することと、ここにおいて、前記るつぼからの前記液状材料は、前記液状材料が前記タンディッシュ中に流入する前にフィルタリング要素を横断する、
アトマイズ容器中で固化するアトマイズ粒子を生成するために、前記タンディッシュからの溶湯された材料を、アトマイズノズルを介して、前記アトマイズ容器の入口端に向かってその中に方向付けることと、
前記アトマイズ容器の出口開口部を介して先に溶湯された材料の前記固化されたアトマイズ粒子を抽出することと、前記固化されたアトマイズ粒子を粉末処理デバイスに方向付けることと、
複数の分離ユニットのうちの各分離ユニットが前記アトマイズ容器からの前記固化されたアトマイズ粒子から異なる画分を抽出するように、前記粉末処理デバイスの前記複数の分離ユニットを使用することであって、前記異なる画分は、異なる重量画分又は異なるサイズ画分を備える、使用することと、粉末を生成するための前記アセンブリの別個の生成物として複数の異なる画分を提供することと、
を行うステップを備える、方法。
【請求項20】
前記方法の前記ステップは、前記るつぼを実質的に冷却することなく、後に実行される又は繰り返し実行される、請求項１９に記載の方法。
【請求項21】
前記方法は、前記るつぼから前記タンディッシュに前記液状材料を移送する前に、少なくとも前記タンディッシュ中に不活性ガスを提供するステップを備える、請求項１９又は２０に記載の方法。
【請求項22】
粉末を生成するための請求項１～１８のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ中で使用するためのアトマイズノズルであって、前記アトマイズノズルは、流れ通路を介して接続された入口開口部及び出口開口部を備え、前記入口開口部における又は前記入口開口部の周りの前記アトマイズノズルは、溶融された材料のための出口開口部を有するタンディッシュのための支持又は閉鎖部材を備える、アトマイズノズル。
【請求項23】
前記アトマイズノズルは、前記アトマイズノズル中の溶融された材料を加熱するための、又は前記アトマイズノズルを加熱するための加熱部材を備える、請求項２２に記載のアトマイズノズル。
【請求項24】
前記加熱部材は、ガスバーナ、誘導加熱器、及び抵抗加熱器のうちの１つ以上を備える、請求項２３に記載のアトマイズノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、金属粉末、特に、２００マイクロメートル未満のサイズを有する粒子を有する金属粉末を生成するための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【0002】
金属粉末は、溶湯金属をガスの吹き付けでアトマイズし、アトマイズ金属を微細に分割された固体粒子に凍結し、結果として生じる金属粉末を回収することによって生成されることができることが知られている。
【0003】
米国特許出願第ＵＳ２００８／０２７１５６８Ａ１号は、溶湯された材料のガスアトマイゼーションのための装置を記載している。装置は、アトマイズされる溶湯された金属を包含するように適合されたタンディッシュを備える。タンディッシュは、アトマイズ容器の上方入口端に配置される。タンディッシュの下方には、アトマイズノズルが配置され、そのアトマイズノズルは、タンディッシュからアトマイズノズルに溶湯された金属を供給するために、タンディッシュの出口に接続される。使用時には、アトマイズノズルから流れ出る溶湯された金属は、アトマイズノズルの下方の、アトマイズ容器中のアトマイズゾーン中でアトマイズガスによって衝突される。前に溶湯された材料から得られた、後に固化されたアトマイズ粒子は、アトマイズガス中に懸濁され、アトマイズガスは、サイクロンにアトマイズ粒子を届ける。サイクロンは、アトマイズガスからアトマイズ粒子を分離する。アトマイズ粒子は、サイクロンの底部の受入容器に移送され、サイクロンからのアトマイズガスは、その抽出温度から冷却され、次いで、この冷却されたガスのうちの少なくとも一部が再循環され、アトマイズ容器に再導入される。
【0004】
同様の装置が、米国特許第５，９３５，４６１号にも記載されている。
【0005】
アトマイズ粒子の用途のうちの１つは、３次元印刷装置中でのそれらの使用であり、その装置では、アトマイズ粒子が局所的に、好ましくは層毎に共に融合されて、所望される機器部品を形成する。アトマイズ粒子は、そのような３次元印刷プロセスにおいて使用するためのビルディングブロックを形成するので、製造される要素の特性及び／又は品質は、３次元印刷装置中で使用されるアトマイズ粒子の粉末に強く依存する。
【発明の概要】
【0006】
溶湯された材料のガスアトマイゼーションのための公知の装置には多数の問題がある。例えば、所望される形状及びサイズのアトマイズ粒子を得ること、及び／又はアトマイズ粒子の所望されるサイズ分布を得ることは非常に困難である。また、アトマイズ粒子の粉末は、好ましくは、非常に純粋な材料から作られ、実質的に汚染物質がなく、それは、とりわけ、タンディッシュ中で溶融するために非常に純粋な出発材料が使用されること、リサイクル材料が使用されないこと、及びアトマイズ粒子の生成をある材料から別の異なる材料に変更するときに装置が完全に洗浄されなければならないことを意味する。
【0007】
本発明の目的は、上記に特定された欠点のうちの少なくとも１つを少なくとも部分的に解決すること、及び／又は、特に３次元印刷装置中で使用するための、溶湯のガスアトマイゼーションを使用して金属粉末を生成するための代替アセンブリを提供することである。
【0008】
第１の態様によると、本発明の実施形態は、金属粉末を生成するためのアセンブリを提供し、ここで、前記アセンブリは、
移送デバイス、溶融デバイス、及びタンディッシュを備える溶融室と、ここにおいて、前記溶融デバイスは、金属材料を溶融し、前記溶融された金属材料を保持するためのるつぼを備え、前記移送デバイスは、金属材料を高温の前記るつぼ中に位置付けるように構成され、前記るつぼは、前記るつぼから前記タンディッシュへの前記溶融された金属材料の流れを可能にするための流路を提供するように構成され、前記タンディッシュは、アトマイズノズルに接続され、前記溶融室は、前記るつぼと前記タンディッシュとの間に配置された、フィルタリング要素を有するフィルタリングデバイスを更に備え、前記フィルタリング要素は、前記流路中に配置される、
入口端を備えるアトマイズ容器と、ここにおいて、前記アトマイズノズルは、前記タンディッシュからの溶湯された金属材料を前記アトマイズ容器の前記入口端に向かってその中に方向付けるように構成され、前記アトマイズ容器は、前記アトマイズ容器から先に溶湯された金属材料の固化されたアトマイズ粒子を抽出するように構成された出口開口部を備える、
前記アトマイズ容器の前記出口開口部に接続された粉末処理デバイスと、ここにおいて、前記粉末処理デバイスは、複数の分離ユニットを備え、前記複数の分離ユニットのうちの各分離ユニットは、前記アトマイズ容器からの前記固化されたアトマイズ粒子から異なる画分を抽出することであって、前記異なる画分は、異なる重量画分及び／又は異なるサイズ画分を備える、抽出することと、粉末を生成するための前記アセンブリの別個の生成物として複数の異なる画分を提供することとを行うように構成される、
を備える。
移送デバイス、溶融デバイス、及びタンディッシュを備える溶融室と、ここにおいて、前記溶融デバイスは、金属材料を溶融し、前記溶融された金属材料を保持するためのるつぼを備え、前記移送デバイスは、金属材料を高温の前記るつぼ中に位置付けるように構成され、前記るつぼは、前記るつぼから前記タンディッシュへの前記溶融された金属材料の流れを可能にするための流路を提供するように構成され、前記タンディッシュは、アトマイズノズルに接続され、前記溶融室は、前記るつぼと前記タンディッシュとの間に配置された、フィルタリング要素を有するフィルタリングデバイスを更に備え、前記フィルタリング要素は、前記流路中に配置される、
入口端を備えるアトマイズ容器と、ここにおいて、前記アトマイズノズルは、前記タンディッシュからの溶湯された金属材料を前記アトマイズ容器の前記入口端に向かってその中に方向付けるように構成され、前記アトマイズ容器は、前記アトマイズ容器から先に溶湯された金属材料の固化されたアトマイズ粒子を抽出するように構成された出口開口部を備える、
前記アトマイズ容器の前記出口開口部に接続された粉末処理デバイスと、ここにおいて、前記粉末処理デバイスは、複数の分離ユニットを備え、前記複数の分離ユニットのうちの各分離ユニットは、前記アトマイズ容器からの前記固化されたアトマイズ粒子から異なる画分を抽出することであって、前記異なる画分は、異なる重量画分及び／又は異なるサイズ画分を備える、抽出することと、粉末を生成するための前記アセンブリの別個の生成物として複数の異なる画分を提供することとを行うように構成される、
を備える。
【0009】
本発明のアセンブリ中での粉末生成は、異なる重量及びサイズを有する粒子のある特定の分布を有する粉末を生成し、それは通常、３次元印刷装置中で使用するのに最適な分布ではない。それ故に、本発明のアセンブリは、金属粉末を生成するためだけでなく、また、生成された粉末を複数の異なる別個の画分に分離するための完全な解決策を提供する。これらの複数の画分から、３次元印刷装置中で使用するための所望される分布が選択されることができるか、又はその複数の異なる画分のうちの２つ以上からの粉末を組み合わせることによって組み立てられることができる。それ故に、生成された粉末画分は、３次元印刷装置中で使用するのに容易に利用可能である。所望される形状及びサイズのアトマイズ粒子を得るために、及び／又は３次元印刷装置のための粉末中のアトマイズ粒子の所望されるサイズ分布を得るために、費用及び／又は時間の掛かる後処理を必要としない。
【0010】
本発明は、金属粉末を生成し、ある特定の重量分布及び／又はサイズ分布を有する粉末粒子を有する生成された金属粉末をいくつかの異なる別個の画分に分離するためのアセンブリを提供する。それ故に、これらのいくつかの異なる画分のうちの１つ以上からの選択は、所望される分布に等しい又は近い重量及び／又はサイズ分布を有する粉末を提供するために使用されることができる。
【0011】
更に、移送デバイスは、金属材料を高温のるつぼ中に位置付けるように構成されているので、新しい溶融される金属材料は、アセンブリ、特にるつぼを冷却する必要なくるつぼ中に位置付けられることができる。そのような高温では、るつぼは非常に脆弱であるので、溶融される金属材料の溶融温度のるつぼ中にその金属を位置付けることは通常行われない。しかしながら、これはまさに、後に小さい体積の金属を溶融して、その小さい体積の溶融された金属の各々を後にタンディッシュに提供して、その溶融された金属をアトマイズするための準連続プロセスを可能にするために、本発明に係る移送デバイスが行うように設計されていることである。
【0012】
加えて、アセンブリは、比較的小さい体積の液体金属を繰り返し取り扱うように構成されている。それ故に、本発明のアセンブリ中の任意の瞬間における液体金属の量は、比較的少なく、それは、大量の液体金属を取り扱うことに関連する危険性を低減する。
【0013】
実施形態では、前記るつぼは、約１０～０．１リットルの範囲の体積を有する、好ましくは、約５～０．５リットルの範囲の体積を有する、より好ましくは、約３～１リットルの範囲の体積を有する溶融された金属材料を保持するように構成される。それ故に、アセンブリは、同じ工場内に、好ましくは３次元印刷装置の近くに容易に配置されることができるような規模のものである。好ましくは、アセンブリは、好ましくは標準サイズのコンテナ、好ましくは輸送コンテナ中に配置されることができるような規模のものである。
【0014】
実施形態では、前記アセンブリは、流体導管を備え、前記流体導管は、特に、実質的に不活性のガスを前記タンディッシュ中に提供するために、前記タンディッシュ近くに及び／又は前記タンディッシュ中に、特に、前記タンディッシュの上側近くに進出する。流体導管は、特にタンディッシュの内側を不活性ガスで満たすために、タンディッシュにその不活性ガスを提供するように構成される。それ故に、タンディッシュの内側の溶融された材料は、不活性ガスの層で覆われることができ、その不活性ガスは、タンディッシュの内側の溶融された材料の汚染を少なくとも実質的に防止するために、及び／又は、酸素による溶融された材料の酸化など、溶融された材料の周囲ガスとの化学反応を少なくとも実質的に防止するために選択又は構成される。
【0015】
溶融された材料の汚染又は化学反応を防止する代替方法は、溶融室として真空室を使用することである。溶融室から周囲ガスを除去することによって、汚染又は周囲ガスとの化学反応が防止されることができる。しかしながら、この解決策は、真空室、真空ポンプ、等の使用を必要とし、それは、アセンブリを高価で、かさばり、作業するのに複雑なものにする。上述された実施形態に提示されたように、流体導管を使用して少なくともタンディッシュに不活性ガスを提供することによって、真空室、真空ポンプ、等は不要である。
【0016】
実施形態では、移送デバイスは、溶融される材料を備える材料コンテナをるつぼ中に位置付けるように構成される。それ故に、溶融される材料は、材料コンテナの内側の溶融される材料の形状及び形態とは無関係である輪郭のはっきりした寸法を有する材料コンテナ中のるつぼに届けられる。これは、材料コンテナの内側の溶融される材料の形状及び形態とは実質的に無関係に、特に、溶融される材料をるつぼ中に配置するために、溶融される材料の容易且つ精密な取り扱いを可能にする。これは、粉末を生成するために、特に３次元印刷装置中で使用するために再使用されるように、３次元印刷プロセスからの廃棄された生成物又はその一部を材料コンテナの内側に配置することを可能にする。
【0017】
通常、溶融される材料は、冷たいるつぼ中に配置され、そのるつぼは、後に加熱されて、内側の材料が溶融することを可能にする。溶融された材料がるつぼから流出すると、るつぼは冷却され、その後、新しい材料が、冷却されたるつぼ中に再び配置される。既に上述されたように、熱いるつぼは、非常に脆弱である。好ましくは、るつぼ中の内部空間の寸法に対して最適化された輪郭のはっきりした寸法を有する材料コンテナ中に溶融される材料を届けることによって、材料コンテナは、熱いるつぼ中に配置されることができる。移送デバイスは、材料コンテナの側壁がるつぼの側壁に実質的に当接することなく、輪郭のはっきりした寸法を有する材料コンテナを正確且つ慎重にるつぼの内側に位置付けるように構成される。それ故に、材料コンテナは、実質的にるつぼを損傷するリスクを最小限にして、熱いるつぼの内側に位置付けられることができる。
【0018】
実施形態では、材料コンテナは、同じ溶融される材料から作られる。材料コンテナは、溶融された材料と共に溶融し、コンテナの材料は、粉末の生成にも使用される。それ故に、コンテナをるつぼから取り外す必要はない。
【0019】
実施形態では、前記材料コンテナは、可燃性材料から作られる。材料コンテナの内側の材料の溶融中、材料コンテナは、燃焼される。それ故に、コンテナをるつぼから取り外す必要はない。燃焼された材料コンテナからのいかなる残留物も、特に液状材料がるつぼからにタンディッシュに移送されるときに、フィルタリングデバイスによって液状材料から除去されることができる。そのような可燃性材料の例は、厚紙、プラスチック、又はポリマー材料である。
【0020】
実施形態では、材料コンテナの外径は、るつぼの内径よりも小さい。好ましくは、材料コンテナの外径は、るつぼの内径よりも１～１０ｍｍ小さい。直径の差は、１ｍｍよりも更に小さくあり得るが、そのようなより小さい直径差は、非常に正確、精密、且つ高価な移送デバイスを必要とする。また、直径の差は、１０ｍｍよりも大きくあり得るが、そのケースでは、るつぼ中の大量の空間は使用されない。
【0021】
実施形態では、溶融室は、溶融室の内側に複数の材料コンテナを収容するために配置された保管デバイス及び／又は保管空間を備える。保管デバイスは、その複数の材料コンテナのうちの１つを移送デバイスに後に提示するように構成され、並びに／又は、移送デバイスは、その複数の材料コンテナのうちの１つを保管デバイス及び／若しくは保管空間から取り出すように構成される。それ故に、保管デバイス及び／又は保管空間は、少なくとも保管デバイス及び／又は保管空間中に材料コンテナがある限り、溶融室を開放し、生成プロセスを妨害する必要なく、複数の材料コンテナを溶融室の内側に配置し、溶融室の内側のるつぼを補充することを可能にする。
【0022】
実施形態では、前記保管デバイスは、複数の材料コンテナ保管位置を有する保管タレットを備え、その材料コンテナ保管位置は、好ましくは、前記保管タレットの周囲に分散される。保管タレットは、溶融室の内側に溶融される材料を有する複数の材料コンテナを提供することを可能にする。保管タレットは、好ましくは回転デバイスを設けられ、その回転デバイスは、溶融室の外側から作動されるように構成され、それは、個々の材料コンテナを移送デバイスに後に提示するように構成される。好ましくは、保管タレットは、保管された材料コンテナを提示し、移送デバイスが保管された材料コンテナを保管タレットからるつぼに移送することを可能にするように構成された移送位置を設けられる。保管された材料コンテナが保管タレットから取り外された後、保管タレットを回転させて、更なる保管された材料コンテナを移送位置に移動させることができる。実施形態では、保管タレットの移送位置は、るつぼに面して配置される。
【0023】
実施形態では、前記粉末処理デバイスは、１つ以上のふるいユニットを備え、前記１つ以上のふるいユニットのうちの各ふるいユニットは、アトマイズ粒子の所定のサイズ画分を抽出するために配置される。ふるいユニットを使用する利点は、それらが、ふるいユニットを通過することができる粒子についてのはっきりした上限を提供することであり、その上限は、ふるいユニット中のふるい又はスクリーンのメッシュサイズによって決定され、メッシュサイズよりも大きいサイズを有する粒子は、ふるい又はスクリーンを通過せず、メッシュサイズよりも小さいサイズを有する粒子から効率的に分離される。
【0024】
実施形態では、前記粉末処理デバイスは、１つ以上のサイクロン分離ユニットを備え、前記１つ以上のサイクロン分離ユニットのうちの各サイクロン分離ユニットは、アトマイズ粒子の所定の重量画分を抽出するために配置される。サイクロン分離ユニットは通常、時として粒子がメッシュに詰まることによって少なくとも部分的に塞がれ得るふるい又はスクリーンを備えていないので、サイクロン分離ユニットの性能は通常、経時的により一定であり、必要なメンテナンスはより少ない。
【0025】
実施形態では、前記粉末処理デバイスは、１つ以上の空気分級器を備え、前記１つ以上の空気分級器のうちの各空気分級器は、サイズ、形状、及び密度の組み合わせに基づいてアトマイズ粒子の所定の画分を抽出するために配置される。そのような空気分級器は、小さく軽い粉末から画分を抽出するのに特に適している。
【0026】
粉末処理デバイスはまた、ふるいユニット、サイクロン分離ユニット、及び／又は空気分級器の組み合わせを備え得ることに留意されたい。
【0027】
実施形態では、前記粉末処理デバイスは、予め選択されたサイズ及び／又は重量分布を有する粉末混合物を提供するために、前記異なる画分のうちのいくつかからのある量の粉末を組み合わせるように構成された組み合わせユニットを備える。３次元印刷プロセスで使用される粉末のサイズ及び／又は重量分布は、印刷プロセス及び／又は印刷される生成物の特性に影響を及ぼす。例えば、サイズ分布が粉末粒子間の空間を最小化するために選択される場合、粒子の溶融及び／又は融合中の粉末床の任意の収縮は低減されることができる。代替例では、サイズ分布は、粉末粒子間に実質的な空間を提供するために選択され、それは、粉末粒子を共に融合させた後に、好ましくは粉末粒子を完全に溶融することなく、少なくとも部分的に多孔質である材料をもたらす。それ故に、組み合わせユニットは、所望される分布の粉末粒子を有する粉末混合物を提供することができ、好ましくは、ある特定の用途のために及び／又は印刷される材料のある特定の材料特性を得るために最適化される。
【0028】
実施形態では、前記アセンブリは、２つ以上の粉末処理デバイスを備え、各粉末処理デバイスは、１つの特定の材料のアトマイズ粒子を処理するように構成され、前記２つ以上の粉末処理デバイスの各１つは、異なる材料のアトマイズ粒子を処理するように構成される。本発明者らは、粉末処理デバイスを完全に洗浄することが大変困難であり得ることを見出した。第１の材料からのいくらかの残留物が粉末処理デバイス中に残り、同じ粉末処理デバイスが第２の材料を処理するために使用されるとき、第２の材料は、第１の材料の残留物によって汚染される可能性がある。そのような汚染を回避するために、アセンブリは、異なる材料のアトマイズ粒子を処理するための２つ以上の粉末処理デバイスを設けられる。異なる材料は、別個に処理されることができ、異なる材料による汚染が、防止されることができる。
【0029】
実施形態では、前記フィルタリング要素は、汚染物質及び／又は粒子、好ましくは、前記アトマイズノズルの直径に実質的に等しいか又はそれより大きい直径を有する汚染物質及び／又は粒子をフィルタ除去するように構成される。
【0030】
その汚染物質は、酸化物を備え得、それは、溶融された金属から除去される必要がある。通常、その酸化物は、純粋な溶融された金属よりも高い粘度を有し、フィルタリング要素によって収集され、溶融された金属から除去される。
【0031】
それ故に、フィルタリング要素は、一方では、溶融された金属を精錬するために使用される。他方では、フィルタリング要素は、汚染物質及び／又は粒子によるアトマイズノズルの閉塞を少なくとも防止することができる。
【0032】
フィルタリングデバイスのフィルタリング要素は、タンディッシュ中に流入する前に液状材料から汚染物質を除去するために配置される。例えば、アセンブリが金属粉末を作るために使用されるとき、フィルタリング要素は、溶融された金属がタンディッシュ中に流入する前に、溶融された金属から任意のスラグを除去するように構成される。
【0033】
実施形態では、前記フィルタリングデバイスは、前記るつぼに結合される。実施形態では、前記フィルタリング要素は、前記るつぼの流出経路に隣接して配置される。フィルタリングデバイスとるつぼとの結合は、液状材料が流出経路から流出するときに液状材料がフィルタリング要素を横断することを確実にするように構成され、意図される。例えば、傾斜るつぼを使用するとき、るつぼの上縁は通常、その傾斜るつぼからの液体金属のための流出経路である注入スプラウトを備える。それ故に、フィルタリングデバイスは、注入スプラウトに隣接してそのるつぼに結合される。
【0034】
代替の実施形態では、前記フィルタリングデバイスは、前記タンディッシュに結合される。実施形態では、前記フィルタリング要素は、前記タンディッシュの投入開口部の前方に配置される。フィルタリングデバイスとタンディッシュとの結合は、液状材料がタンディッシュ中に流入する前に液状材料がフィルタリング要素を横断することを確実にするように構成され、意図される。フィルタリングデバイスは必ずしもタンディッシュの投入開口部全体を覆う必要はないことに留意されたい。フィルタリング要素は、るつぼからの液状材料がタンディッシュ中に流入する投入開口部の少なくとも一部の前方に配置される。
【0035】
別の代替の実施形態では、前記フィルタリングデバイスは、前記るつぼ及び前記タンディッシュから離間して配置され、前記フィルタリング要素は、前記るつぼから前記タンディッシュへの液状材料の前記流路中に配置される。この場合も、溶融室中のフィルタリングデバイスの位置は、液状材料がるつぼから流出するとき、及び液状材料がタンディッシュ中に流入する前に、液状材料がフィルタリング要素を横断することを確実にするように構成され、意図される。
【0036】
実施形態では、前記フィルタリングデバイスは、オーバフロー装置を備え、前記オーバフロー装置は、前記フィルタリング要素を通って流れない液状材料のうちの少なくとも一部を廃棄コンテナ中に流入するように方向付けるように構成される。オーバフロー装置は、フィルタリング要素がるつぼからタンディッシュへの液状材料の流れのうちの少なくとも一部を遮断するケースでは、液状材料が溶融室から適切に除去されるか又は除去可能であることを確実にする。
【0037】
実施形態では、前記フィルタリングデバイスは、複数のフィルタリング要素を備えるフィルタタレットを備え、前記フィルタタレットは、前記複数のフィルタリング要素のうちの１つを移動させて、液状材料の前記流路に出し入れするように回転可能である。実施形態では、複数のフィルタリング要素は、フィルタリング要素ホルダ中に個々に配置される。フィルタタレットは、その複数のフィルタリング要素のうちの別の１つによって、特にそのフィルタタレットを回転させることによって、液状材料の流路中のフィルタリング要素を容易に交換することを可能にする。フィルタタレットは、好ましくは、回転デバイスを設けられ、その回転デバイスは、溶融室の外側から作動されるように構成される。
【0038】
第２の態様によると、本発明の実施形態は、粉末を生成するための方法を提供し、前記方法は、
熱いるつぼ中にある量の材料を位置付けることと、
前記るつぼ中の前記ある量の材料を溶融することと、
前記るつぼからタンディッシュに液状材料を移送することと、ここにおいて、前記るつぼからの前記液状材料は、前記液状材料が前記タンディッシュ中に流入する前にフィルタリング要素を横断する、
アトマイズ容器中で固化するアトマイズ粒子を生成するために、前記タンディッシュからの溶湯された材料を、アトマイズノズルを介して、前記アトマイズ容器の入口端に向かってその中に方向付けることと、
前記アトマイズ容器の出口開口部を介して先に溶湯された材料の前記固化されたアトマイズ粒子を抽出することと、前記固化されたアトマイズ粒子を粉末処理デバイスに方向付けることと、
複数の分離ユニットのうちの各分離ユニットが前記アトマイズ容器からの前記固化されたアトマイズ粒子から異なる画分を抽出するように、前記粉末処理デバイスの前記複数の分離ユニットを使用することであって、前記異なる画分は、異なる重量画分及び／又は異なるサイズ画分を備える、使用することと、粉末を生成するための前記アセンブリの別個の生成物として複数の異なる画分を提供することと、
を行うステップを備える。
熱いるつぼ中にある量の材料を位置付けることと、
前記るつぼ中の前記ある量の材料を溶融することと、
前記るつぼからタンディッシュに液状材料を移送することと、ここにおいて、前記るつぼからの前記液状材料は、前記液状材料が前記タンディッシュ中に流入する前にフィルタリング要素を横断する、
アトマイズ容器中で固化するアトマイズ粒子を生成するために、前記タンディッシュからの溶湯された材料を、アトマイズノズルを介して、前記アトマイズ容器の入口端に向かってその中に方向付けることと、
前記アトマイズ容器の出口開口部を介して先に溶湯された材料の前記固化されたアトマイズ粒子を抽出することと、前記固化されたアトマイズ粒子を粉末処理デバイスに方向付けることと、
複数の分離ユニットのうちの各分離ユニットが前記アトマイズ容器からの前記固化されたアトマイズ粒子から異なる画分を抽出するように、前記粉末処理デバイスの前記複数の分離ユニットを使用することであって、前記異なる画分は、異なる重量画分及び／又は異なるサイズ画分を備える、使用することと、粉末を生成するための前記アセンブリの別個の生成物として複数の異なる画分を提供することと、
を行うステップを備える。
【0039】
実施形態では、前記方法の上記のステップは、好ましくは、前記るつぼを実質的に冷却することなく、後に実行される及び／又は繰り返し実行される。
【0040】
実施形態では、方法は、上述されたようなアセンブリ又はその実施形態を使用して実行される。
【0041】
実施形態では、前記方法は、前記るつぼから前記タンディッシュに前記液状材料を移送する前に、少なくとも前記タンディッシュ中に不活性ガスを提供するステップを備える。一方では、タンディッシュは、溶湯された材料を受け取る前に、不活性ガスで流されて、タンディッシュ中の任意の残留汚染が除去される。他方では、タンディッシュ中の不活性ガスは、溶湯された材料がフィルタリング要素を横断する間及び／又は横断した後に、溶湯された材料の不活性遮蔽を提供する。この遮蔽効果により、るつぼ及びタンディッシュが真空室中に配置される必要がなくなる。
【0042】
第３の態様によると、本発明の実施形態は、粉末を生成するためのアセンブリ中で使用するための材料コンテナを提供し、前記アセンブリは、溶融デバイスを備える溶融室を備え、前記溶融デバイスは、受口を備え、前記受口は、前記材料コンテナを前記溶融デバイス中に位置付けるように構成され、前記材料コンテナは、溶融される材料を備える。それ故に、溶融される材料は、材料コンテナの内側の溶融される材料の形状及び形態とは無関係である輪郭のはっきりした寸法を有する材料コンテナ中の溶融デバイスに届けられる。これは、材料コンテナの内側の溶融される材料の形状及び形態とは実質的に無関係に、特に、溶融される材料を溶融デバイスの受口中に配置するために、溶融される材料の容易且つ精密な取り扱いを可能にする。これは、粉末を生成するために、特に３次元印刷装置中で使用するために再使用されるように、３次元印刷プロセスからの廃棄された生成物又はその一部を材料コンテナの内側に配置することを可能にする。
【0043】
通常、溶融される材料は、るつぼなどの冷たい溶融デバイス中に配置され、その溶融デバイスは、後に加熱されて、内側の材料が溶融することを可能にする。溶融された材料が溶融デバイスから流出したとき、溶融デバイスは冷却され、その後、新しい材料が、冷却された溶融デバイス中に再び配置される。熱い溶融デバイスが、特に、溶融デバイスがるつぼ又はタンディッシュを備えるとき、非常に脆弱であることが判明している。溶融デバイスの繰り返し続く加熱及び冷却は、溶融デバイスの材料に機械的張力を誘発し得、その機械的張力は、溶融デバイスの破砕をもたらし得る。
【0044】
輪郭のはっきりした外形寸法を有する材料コンテナ中に溶融される材料を届けることによって、材料コンテナは、熱い溶融デバイス中に配置されることができる。移送デバイスは、好ましくは、材料コンテナの側壁が受口の側壁に当接することなく、輪郭のはっきりした寸法を有する材料コンテナを溶融デバイスの受口の内側に正確に且つゆっくりと位置付けるように構成される。それ故に、材料コンテナは、実質的に溶融デバイスを損傷するリスクを最小限にして、熱い溶融デバイスの内側に位置付けられることができる。
【0045】
実施形態では、材料コンテナは、可燃性材料から作られる。実施形態では、材料コンテナは、同じ溶融される材料から作られる。
【0046】
第４の態様によると、本発明の実施形態は、粉末を生成するためのアセンブリを提供し、前記アセンブリは、溶融デバイスを備える溶融室を備え、前記溶融デバイスは、受口及び加熱デバイスを備え、前記受口は、材料コンテナを受け入れるように構成され、前記加熱デバイスは、前記受口中の前記材料コンテナを加熱するように構成される。好ましくは、加熱デバイスはまた、材料コンテナ及び材料コンテナの内側の溶融される材料を溶融するように構成される。
【0047】
好ましくは、材料コンテナの外径は、溶融デバイスの受口の内径よりも小さい。好ましくは、材料コンテナの外径は、溶融デバイスの受口の内径よりも１～１０ｍｍ小さい。直径の差は、１ｍｍよりも更に小さくあり得るが、そのようなより小さい直径差は、非常に正確、精密、且つ高価な移送デバイスを必要とする。また、直径の差は、１０ｍｍよりも大きくあり得るが、そのケースでは、溶融デバイス中の大量の空間は使用されない。
【0048】
実施形態では、前記溶融室は、移送デバイスを備え、前記移送デバイスは、前記溶融デバイスの前記受口の内側に前記材料コンテナを位置付けるように構成される。
【0049】
実施形態では、前記溶融室は、前記溶融室の内側に複数の材料コンテナを収容するために配置された保管デバイスを備え、
前記保管デバイスは、前記複数の材料コンテナのうちの１つの材料コンテナを前記移送デバイスに後に提示するように構成され、及び／又は、
前記移送デバイスは、前記保管デバイスから前記複数の材料コンテナのうちの１つの材料コンテナを取り出すように構成される。
前記保管デバイスは、前記複数の材料コンテナのうちの１つの材料コンテナを前記移送デバイスに後に提示するように構成され、及び／又は、
前記移送デバイスは、前記保管デバイスから前記複数の材料コンテナのうちの１つの材料コンテナを取り出すように構成される。
【0050】
実施形態では、前記保管デバイスは、複数の材料コンテナ保管位置を有する保管タレットを備え、その材料コンテナ保管位置は、好ましくは、前記保管タレットの周囲に分散される。好ましくは、複数の材料コンテナ保管位置の各１つは、少なくとも１つの材料コンテナを保持するように構成される。
【0051】
実施形態では、溶融デバイスは、タンディッシュを備え、前記タンディッシュは、出口を備え、前記アセンブリは、
前記タンディッシュの前記出口と流体連通状態にあるアトマイズノズルと、
入口端を備えるアトマイズ容器と、ここにおいて、前記タンディッシュの前記アトマイズノズルは、溶湯された材料を前記アトマイズ容器の前記入口端に向かってその中に方向付けるように構成され、前記アトマイズ容器は、前記アトマイズ容器から先に溶湯された材料の固化されたアトマイズ粒子を抽出するように構成された出口開口部を備える、
前記アトマイズ粒子から１つ以上の粉末を放出するために配置された１つ以上の分離ユニットを備える粉末処理デバイスと
を更に備える。
前記タンディッシュの前記出口と流体連通状態にあるアトマイズノズルと、
入口端を備えるアトマイズ容器と、ここにおいて、前記タンディッシュの前記アトマイズノズルは、溶湯された材料を前記アトマイズ容器の前記入口端に向かってその中に方向付けるように構成され、前記アトマイズ容器は、前記アトマイズ容器から先に溶湯された材料の固化されたアトマイズ粒子を抽出するように構成された出口開口部を備える、
前記アトマイズ粒子から１つ以上の粉末を放出するために配置された１つ以上の分離ユニットを備える粉末処理デバイスと
を更に備える。
【0052】
代替の実施形態では、前記溶融デバイスは、るつぼを備え、前記溶融室は、タンディッシュを更に備え、前記るつぼは、前記るつぼから前記タンディッシュへの溶融された材料の流れを可能にするための流路を提供するように構成され、前記タンディッシュは、出口を備え、前記アセンブリは、
前記タンディッシュの前記出口と流体連通状態にあるアトマイズノズルと、
入口端を備えるアトマイズ容器と、ここにおいて、前記タンディッシュの前記アトマイズノズルは、溶湯された材料を前記アトマイズ容器の前記入口端に向かってその中に方向付けるように構成され、前記アトマイズ容器は、前記アトマイズ容器から先に溶湯された材料の固化されたアトマイズ粒子を抽出するように構成された出口開口部を備える、
前記アトマイズ粒子から１つ以上の粉末を放出するために配置された１つ以上の分離ユニットを備える粉末処理デバイスと
を更に備える。
前記タンディッシュの前記出口と流体連通状態にあるアトマイズノズルと、
入口端を備えるアトマイズ容器と、ここにおいて、前記タンディッシュの前記アトマイズノズルは、溶湯された材料を前記アトマイズ容器の前記入口端に向かってその中に方向付けるように構成され、前記アトマイズ容器は、前記アトマイズ容器から先に溶湯された材料の固化されたアトマイズ粒子を抽出するように構成された出口開口部を備える、
前記アトマイズ粒子から１つ以上の粉末を放出するために配置された１つ以上の分離ユニットを備える粉末処理デバイスと
を更に備える。
【0053】
実施形態では、前記溶融室は、前記るつぼと前記タンディッシュとの間に配置されたフィルタリングデバイスを更に備え、前記フィルタリングデバイスは、前記流路中に配置される。
【0054】
実施形態では、前記アセンブリは、栓部材を備え、前記栓部材は、前記アトマイズノズル中に前記栓部材の先端を位置付けるように移動可能である。栓部材は、アトマイズプロセスの開始又は停止を制御するために、アトマイズノズルを実質的に閉鎖することを可能にする。加えて、先端は、特に、実質的に全ての材料がタンディッシュから流出した後に、例えば、アトマイズノズルを洗浄するために、任意の残留材料をアトマイズノズルから押し出すために使用されることができる。実施形態では、栓部材は、ストッパロッドを備える。
【0055】
実施形態では、前記栓部材は、前記アセンブリの前記流体導管の一部である内部導管を備え、前記内部導管は、前記栓部材の周面に、特に、前記先端が前記アトマイズノズルの内側に配置されるときに前記タンディッシュの上側近くに進出する。
【0056】
実施形態では、溶融デバイスは、加熱要素を備え、加熱要素は、誘導加熱器を備える。誘導加熱器は、金属などの導電性材料を加熱するためのクリーンで非接触のプロセスを提供する。特に、アセンブリが金属粉末を生成するために使用されるとき、そのような誘導加熱器は、溶融デバイス中の溶融される金属材料を直接加熱することができる。
【0057】
実施形態では、前記溶融デバイスは、加熱要素を備え、前記加熱要素は、抵抗加熱器を備える。抵抗加熱器は、導電性材料が存在しなくても、溶融デバイス及び溶融デバイスの内側の溶融される材料を加熱することを可能にする。特に、アセンブリが金属粉末を生成するために使用されるとき、抵抗加熱器は、溶融される金属材料が溶融デバイスの内側に配置されていないときであっても、溶融デバイス、特にるつぼを加熱することを可能にする。
【0058】
実施形態では、溶融デバイスはまた、誘導加熱器と抵抗加熱器との両方を備え得ることに留意されたい。
【0059】
第５の態様によると、本発明の実施形態は、上述されたような第４の態様に係るアセンブリ中の材料コンテナ、好ましくは、上述されたような第３の態様に係る材料コンテナを加熱する方法を提供する。前記方法は、前記溶融デバイスの前記受口の内側に前記材料コンテナを位置付けるステップを備え、前記溶融デバイスの前記受口は、前記加熱デバイスによって予熱され、前記材料コンテナは、前記加熱デバイスによって前記受口中で加熱される。
【0060】
第６の態様によると、本発明の実施形態は、粉末を生成するためのアセンブリ中で使用するためのアトマイズノズルを提供し、前記アトマイズノズルは、流れ通路を介して接続された入口開口部及び出口開口部を備え、前記入口開口部における又は前記入口開口部の周りの前記アトマイズノズルは、溶融された材料のための出口開口部を有するタンディッシュのための、特に、前記アトマイズノズルの前記入口開口部に隣接又は近接して前記タンディッシュの前記出口開口部を配置するための支持及び／又は閉鎖部材を備える。アトマイズノズル及びタンディッシュは、単一の組み合わされたコンポーネントとして構成されることができるが、アトマイズノズル及びタンディッシュは、別個のコンポーネントであることが好ましい。好ましくは、アトマイズノズルは、タンディッシュがアトマイズノズルに当接し、アトマイズノズルに対するその位置が重力によって維持されるように構成される。それ故に、タンディッシュは、タンディッシュを持ち上げることによってアトマイズノズルから容易に分離されることができ、それは、アトマイズノズル及び／又はタンディッシュを新しいものと交換することを容易にする。
【0061】
好ましくは、閉鎖部材は、タンディッシュとアトマイズノズルとの間に密着接触を提供するように構成される。好ましくは、閉鎖部材は、タンディッシュの接触面とアトマイズノズルの接触面との間の開口部を最小にするように、及び／又は、タンディッシュの接触面とアトマイズノズルの接触面との間に長い漏れ経路を提供するように、タンディッシュとアトマイズノズルとの間の任意の漏れを最小化するように構成される。
【0062】
実施形態では、前記アトマイズノズルは、前記アトマイズノズル中の溶融された材料を加熱するための、及び／又は前記アトマイズノズルを加熱するための加熱部材を備える。実施形態では、前記加熱部材は、ガスバーナ、誘導加熱器、及び抵抗加熱器のうちの１つ以上を備える。そのアトマイズノズル中の材料及び／又はアトマイズノズル自体を加熱するための加熱部材を設けることによって、そのアトマイズノズル中の材料が冷え、材料が少なくとも部分的に固化した場合にアトマイズノズルを閉塞することを防止することができる。
【0063】
本明細書に説明され、示される様々な態様及び特徴は、可能な限り、個々に適用されることができる。これらの個々の態様、特に添付された従属請求項に記載される態様及び特徴は、分割特許出願の主題とされることができる。
【0064】
本発明は、添付された図面に示される例証的な実施形態に基づいて説明される。
【図面の簡単な説明】
【0065】
【図1】粉末を生成するためのアセンブリの第１の例の実施形態の概略図を示す。
【図2】粉末を生成するためのアセンブリの実施形態の一部の第２の例を概略的に示す。
【図3A】粉末を生成するためのアセンブリの実施形態の一部の第３の例の異なる図を概略的に示す。
【図3B】粉末を生成するためのアセンブリの実施形態の一部の第３の例の異なる図を概略的に示す。
【図4】粉末を生成するためのアセンブリの実施形態の一部の第４の例を概略的に示す。
【図5A】粉末を生成するためのアセンブリの実施形態の一部の第５の例を概略的に示す。
【図5B】粉末を生成するためのアセンブリの実施形態の一部の第５の例を概略的に示す。
【図6】粉末を生成するためのアセンブリ中で使用するためのタンディッシュの実施形態の例を概略的に示す。
【図7A】異なる粉末処理デバイスを有するアセンブリの実施形態の異なる例を概略的に示す。
【図7B】異なる粉末処理デバイスを有するアセンブリの実施形態の異なる例を概略的に示す。
【図7C】異なる粉末処理デバイスを有するアセンブリの実施形態の異なる例を概略的に示す。
【図8】本発明のアセンブリによって得られたような粉末粒子のサイズ分布、及び元の分布の異なる画分からの粉末を使用して作成されたような粉末粒子のサイズ分布の例を概略的に示す。
【図9】交換可能な粉末処理デバイスを有するアセンブリの実施形態の更なる例を概略的に示す。
【図10】粉末を生成するためのアセンブリの更なる例の実施形態の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【0066】
図１は、本発明に係るアセンブリ１の例を概略的に示す。アセンブリは、溶融室２、アトマイズ容器３、及び粉末処理デバイス４を備える。
【0067】
溶融室２は、とりわけ、るつぼ５、タンディッシュ６、及びフィルタリングデバイス７を備える。るつぼ５は、材料を溶融するために配置される。特に、るつぼ５は、金属粉末を生成するための金属材料を溶融するために配置される。るつぼ５は、セラミック材料から作られ、そのるつぼ５の内側の金属材料を誘導加熱及び溶融するためのコイル９を設けられたコンテナ８を備える。少なくとも使用時には、コイル９は、コンテナ８の内側の金属を誘導加熱するためのコイル９を通る適切な電流を流すために、電源に接続される。図１の例に概略的に示されるように、コイル９は、使用中にコイル９を冷却するために管を通って流れる冷却流体を提供することを可能にする中空管を備える。
【0068】
るつぼ５及びタンディッシュ６は、るつぼ５からタンディッシュ６へのその溶融された材料のための流路を提供するように構成される。例えば、るつぼ５は、タンディッシュ６の方向Ｔ１に傾き、溶融された材料をるつぼ５からタンディッシュ６中に注ぐように構成される。
【0069】
図１に概略的に示されるように、フィルタリングデバイス７は、るつぼ５とタンディッシュ６との間のその流路中に配置される。フィルタリングデバイス７は、溶融された材料から不規則物をフィルタ除去するために配置される。溶融された材料が金属であるケースでは、溶融物は、スラグなどの不規則物を備え得、それは、タンディッシュ６中に流入する前に、溶融された材料からフィルタ除去される。
【0070】
溶融された材料がフィルタリングデバイス７を通過することができないケースでは、溶融室２は、フィルタリングデバイス７からオーバフローする溶融された材料を廃棄システム１１に向かって方向付ける流路を設けられることに留意されたい。例えば、フィルタリングデバイス７は、実質的にタンディッシュ６の縁部の上方で廃棄システム１１に向かって延在するフィルタホルダ７’中に配置され得る。それ故に、任意のオーバフローする溶融された材料は、フィルタホルダ７’を越えて廃棄システム１１中に流入することができる。
【0071】
るつぼ５は、るつぼ５から廃棄システム１１中に溶融された材料を直接注ぐことによってるつぼ５を空にするために、廃棄システム１１に向かう方向Ｔ２に傾くように構成されることに更に留意されたい。溶融された材料がかなりの不規則物を備えるケースでは、又は作業者ＯＰが、溶融された材料が粉末を生成するのに適していないと考えるとき、るつぼ５中の溶融された材料は、溶融された材料を廃棄システム１１中に注ぐことによって廃棄されることができる。溶融室２は、好ましくは、作業者ＯＰがるつぼ５中の溶融された材料を見て確認することを可能にする観察手段を設けられる。この観察手段は、溶融室２に取り付けられたカメラを備え得るか、又は単純な実施形態では、溶融室２の側壁に窓１０を備え得る。
【0072】
タンディッシュ６は、底壁に開口部１３を有するコンテナ１２を備え、その開口部１３は、アトマイズノズル１４に接続する。タンディッシュ６はまた、タンディッシュ６を抵抗加熱するため、及び／又はコンテナ１２の内側の金属を誘導加熱するためのコイル１５を備える。また、このコイル１５は、特にコイル１５がコンテナ１２の内側の金属を誘導加熱するために使用されるケースでは、使用中にコイル１５を冷却するために中空管を通って流れる冷却流体を提供することを可能にする中空管を備える。開口部１３及びアトマイズノズル１４は通常、小直径を有し、タンディッシュ６中の溶融された材料が粒子を備えるであろうときには少なくとも部分的に閉塞され得る。溶融された材料がタンディッシュ６中に注がれる前に、溶融された材料をフィルタリングするためのフィルタリングデバイス７を使用することによって、溶融された材料中の粒子による開口部１３及び／又はアトマイズノズル１４の閉塞は、少なくとも実質的に防止されることができる。
【0073】
図１に概略的に示されるように、溶融室２はまた、薄い先端１７を有する栓部材１６を備え、その先端１７は、開口部１３中に挿入されるように構成される。好ましくは、先端１７は、アトマイズノズル１４中にも延在する。栓部材１６は、タンディッシュ６に向かう方向及びそれから離れる方向に、この例では実質的に垂直方向ｄ１に移動可能である。栓部材は、アトマイズプロセスの開始又は停止を制御するために、開口部１３を実質的に閉鎖することを可能にする。加えて、先端１７は、実質的に全ての材料がタンディッシュ６から流出したときに、任意の残留材料を開口部１３から、好ましくはアトマイズノズル１４から押し出すために使用されることができる。
【0074】
更に、溶融室２は、溶融される材料を備える材料コンテナ１８を備える。材料コンテナ１８は、材料コンテナ１８をるつぼ５中に位置付け、材料コンテナ１８を解放することを可能にするマニピュレータデバイス１９に接続される。図１の概略簡略図では、マニピュレータ１９は、材料コンテナ１８を少なくとも実質的に垂直方向ｄ２に移動させて、材料コンテナ１８をるつぼ５中に移動させるように構成されている。特に、材料コンテナ１８は、材料コンテナ１８の内側に配置されるのと同じ溶融される材料から作られる。それ故に、材料コンテナ１８と材料コンテナ１８の内側の材料との両方は、るつぼ５の内側に配置されたときに溶融される。代替として、材料コンテナ１８は、可燃性材料から作られる。材料コンテナ１８の内側の材料の溶融中、材料コンテナは、燃焼される。
【0075】
代替として、マニピュレータ１９は、ロボットアーム（図示せず）を備え得、それは、例えば、溶融室２の内側の材料コンテナ１８の供給源からるつぼ５中に材料コンテナ１８を移動させるために、材料コンテナ１８のより複雑な移動及び取り扱いを可能にする。るつぼ５が少なくとも材料コンテナ１８の内側の材料を溶融し、溶融された材料がるつぼ５から注ぎ出された後、マニピュレータ１９は次いで、材料コンテナ１８の供給源から更なる材料コンテナ１８を取り出し、この更なる材料コンテナ１８をるつぼ５中に位置付けることができる。それ故に、材料コンテナの供給源中に材料コンテナが存在する限り、溶融及びアトマイズプロセスは、溶融室２を開放する必要なく継続することができる。
【0076】
図１に概略的に示されるように、タンディッシュ６のアトマイズノズル１４は、アトマイズ容器３の上側に進出する。アトマイズノズル１４は、溶湯された材料をアトマイズ容器３に向かってその中に方向付けるように構成される。特に、アトマイズノズル１４は、溶湯された材料の流れを小さい液滴に分割するために、溶湯された材料の流れに向かって流体、好ましくはガスの１つ以上の噴射を方向付けるように構成される。液滴２０の雲は、アトマイズノズル１４から押し離され、液滴２０の雲中の液滴２０は、アトマイズ容器３を通って移動するにつれて冷え、固化する。図１に概略的に示されるように、アトマイズ容器３は、作業者ＯＰが液滴２０の雲を監視及び／又は調査することを可能にする窓２１を設けられる。
【0077】
アトマイズ容器３は、アトマイズ容器３から前に溶湯された材料の固化されたアトマイズ粒子を抽出するように構成された出口２２を更に備える。図１に示される例では、出口２２は、アトマイズノズル１４がアトマイズ容器３中に進出する側とは反対のアトマイズ容器３の側に配置される。アトマイズプロセスで使用される流体はまた、出口２２を介してアトマイズ容器３を離れ、固化されたアトマイズ粒子を冷却部材２３に向かってそれと共に運ぶ。図１に示されるような例では、冷却部材２３は、固化されたアトマイズ粒子及び／又はその固化されたアトマイズ粒子を運ぶ流体を冷却するように構成された熱交換器である。
【0078】
固化されたアトマイズ粒子を有する流体は、そのアトマイズ粒子から１つ以上の粉末を放出するために配置された１つ以上の分離ユニットを備える粉末処理デバイス４に後に方向付けられる。図１に示される例では、固化されたアトマイズ粒子を有する流体は、サイクロン分離デバイス２４に向かって方向付けられる。サイクロン分離デバイス２４は、一般に、より重いアトマイズ粒子を流体から分離する。より重いアトマイズ粒子は、サイクロン分離デバイス２４の底部２５で収集及び放出される。流体は、頂部放出部２６から放出される。頂部放出部２６で放出される流体は、依然としていくらかの軽量のアトマイズ粒子を含有し得ることに留意されたい。
【0079】
サイクロン分離デバイス２４の頂部放出部２６で放出された流体は、フィルタリングデバイス２７を通るように方向付けられ、アセンブリ１の流体放出部２８から吐き出される。更なる発展形態では、流体放出部２８で放出された流体は、上述されたアトマイズプロセスのためにリサイクル及び／又は再使用され得ることに留意されたい。
【0080】
サイクロン分離デバイス２４の底部２５で収集及び放出されたアトマイズ粒子は、ふるいアセンブリ２９に方向付けられる。図１に示される例では、ふるいアセンブリ２９は、第１のふるい３０及び第２のふるい３１を備え、第２のふるい３１中のメッシュ開口部は、第１のふるい３０中のメッシュ開口部よりも小さい。第１のふるい３０は、第１のふるい３０を通過するには大きすぎるサイズを有するアトマイズ粒子をフィルタ除去する。これらの比較的大きい粒子は、ふるいアセンブリ２９から粗い粉末材料Ｃのための第１の保管コンテナ３２中に放出される。第２のふるい３１は、第１のふるい３０を通過するが、第２のふるい３１を通過するには大きすぎるサイズを有するアトマイズ粒子をフィルタ除去する。比較的中サイズの粒子は、ふるいアセンブリ２９から中サイズ粉末材料Ｍのための第２の保管コンテナ３３中に放出される。第１のふるい３０と第２のふるい３１との両方を通過するアトマイズ粒子は、微細な粉末材料Ｆのための第３の保管コンテナ３４を提供するふるいアセンブリ２９の底部に収集される。
【0081】
粉末材料の収集された画分のうちの１つ以上が、短期使用のために所望されないか又は必要とされないケースでは、粉末材料のこれらの画分は、粉末材料の生成のためのアセンブリ１中で将来使用するために、材料コンテナ１８の内側に粉末材料のこれらの画分を入れることによってリサイクルされ得ることに留意されたい。
【0082】
図１に図示されるような例では、フィルタリングデバイス７は、るつぼ５とタンディッシュ６との間に配置されていることに留意されたい。
【0083】
図２は、粉末を生成するためのアセンブリ４０の一部の第２の例を示す。図２では、この第２の例と図１の第１の例との間の差異を例示するために、アセンブリ４０のいくつかの主要なコンポーネントのみが示されていることに留意されたい。特に、図２は、溶融室４１及びアトマイズ容器４２の一部の概略断面図を示す。
【0084】
溶融室４１はここでも、とりわけ、るつぼ４３、タンディッシュ４４、及びフィルタリングデバイス４５を備える。るつぼ４３は、材料を溶融するために配置され、一般に、図１のるつぼ５と実質的に同じように構成される。また、るつぼ４３から溶融された材料を受け取るために配置されたタンディッシュ４４は、一般に、図１のタンディッシュ６と実質的に同じように構成される。図２の例は、フィルタリングデバイス４５がるつぼ４３に接続されている点で図１の例とは異なる。
【0085】
図２に概略的に示されるように、フィルタリングデバイス４５は、溶融デバイスのるつぼ４３に結合され、フィルタリングデバイス４５は、タンディッシュ４４に面するるつぼ４３の縁部４６に配置される。好ましくは、フィルタリングデバイス４５は、そのるつぼ４３の流出経路に隣接して配置され、その流出経路は、溶融された材料をるつぼ４３からタンディッシュ４４中に注ぐように構成される。特に、フィルタリングデバイス４５は、るつぼ４３の縁部４６に接続されている。るつぼ４３は、タンディッシュ４４に向かう方向Ｔ１に傾き、溶融された材料をるつぼ４３からタンディッシュ４４中に縁部４６を越えて注ぐように構成される。フィルタリングデバイス４５は、るつぼ４３の縁部４６に接続されているので、フィルタリングデバイス４５は、るつぼ４３と共に傾斜し、タンディッシュ４４に向かう方向Ｔ１’に傾斜されると、フィルタリングデバイス４５は、るつぼ４３とタンディッシュ４４との間の流路中に配置される。フィルタリングデバイス４５は、溶融された材料がタンディッシュ４４中に流入する前に、溶融された材料から不規則物をフィルタ除去するために配置される。
【0086】
図１の第１の例と同様に、この第２の例のるつぼ４３もまた、るつぼ４３から廃棄システム４７中に溶融された材料を注ぐことによってるつぼ４３を空にするために、廃棄システム４７の方向Ｔ２に傾くように構成される。この第２の例の粉末を生成するためのアセンブリ４０の全ての他の態様及び部分は、第１の例に係る粉末を生成するためのアセンブリ１の態様及び部分に等しいか又は対応し得る。
【0087】
るつぼ４３は、るつぼ４３の内側の溶融される材料を加熱及び溶融するための加熱要素４８を設けられ、タンディッシュ４４は、タンディッシュ４４の内側の溶融された材料が冷えるのを少なくとも実質的に防止するための加熱要素４９を設けられることに留意されたい。
【0088】
図２に概略的に示されるように、溶融室４１はまた、タンディッシュ４４の底部の開口部中に挿入されるように構成された先端を有する栓部材Ｐを備える。好ましくは、栓部材Ｐの先端は，アトマイズノズル４４’中に延在する。栓部材Ｐは、タンディッシュ４４に向かう方向及びそれから離れる方向に、この例では実質的に垂直方向ｄ１に移動可能である。栓部材Ｐは、アトマイズプロセスの開始又は停止を制御するために、タンディッシュ４４の底部の開口部を実質的に閉鎖することを可能にする。加えて、栓部材Ｐの先端は、実質的に全ての材料がタンディッシュ４４から流出したときに、任意の残留材料をタンディッシュ４４の底部の開口部から、好ましくはアトマイズノズル４４’から押し出すために使用されることができる。
【0089】
アトマイズノズル４４’とタンディッシュ４４の出口開口部とは、溶融された材料のための流れ通路を提供するように接続されていることに留意されたい。アトマイズノズル４４’又はアトマイズノズル４４’の周りの構造は、タンディッシュ４４のための、特に、そのアトマイズノズル４４’の入口開口部に隣接して又は近接してそのタンディッシュ４４の出口開口部を配置するための支持及び／又は封止部材を備える。この実施形態におけるアトマイズノズル４４’及びタンディッシュ４４は、別個のコンポーネントである。好ましくは、アトマイズノズル４４’は、タンディッシュ４４がアトマイズノズル４４’に当接し、アトマイズノズルに対するその位置が少なくとも実質的に重力によって維持されるように構成される。それ故に、タンディッシュ４４は、その支持体からタンディッシュ４４を持ち上げることによってアトマイズノズル４４’から容易に分離されることができ、それは、アトマイズノズル４４’及び／又はタンディッシュ４４を新しいものと交換することを容易にする。
【0090】
図２に概略的に示されるように、アトマイズノズル４４’は、図１の第１の例と同様に、アトマイズ容器４２の上側に進出する。それ故に、粉末を生成するためのアセンブリ４０の更なるコンポーネントは、図１に示されるような第１の例にあるのと同じであり得る。
【0091】
第３の例では、粉末を生成するためのアセンブリの実施形態は、タンディッシュ５０に結合されたフィルタリングデバイス５１を備える。図３Ａの概略断面図に示されるように、フィルタリングデバイス５１は、そのタンディッシュ５０の投入開口部の前方に配置され、特に、フィルタリングデバイス５１は、そのタンディッシュ５０の頂部に配置される。フィルタリングデバイス５１は、図３Ｂの上面図に概略的に示されるようなフィルタタレット５３を備え、そのフィルタタレット５３は、複数のフィルタリング要素５２を備える。フィルタタレット５３は、フィルタリング要素５２を移動させて、るつぼからタンディッシュ５０への液状材料の流路に出し入れするように、方向Ｒ及び／又は方向Ｒとは反対の方向に回転可能である。図３Ａは、図３Ｂの上面図における線ＩＩＩＡ－ＩＩＩＡに沿った断面の概略図を表すことに留意されたい。
【0092】
フィルタリング要素５２の各位置において、フィルタタレット５３は、溶融された材料のための受入開口部５４を備える。使用時には、フィルタリング要素５２のうちの１つが、るつぼに面して配置され、溶融された材料が、るつぼからフィルタリング要素５２のうちのその１つの受入開口部５４中に注がれる。フィルタリング要素５２のうちのその１つを横断する溶融された材料は次いで、タンディッシュ５０中に収集される。それ故に、フィルタリング要素５２のうちの１つは、るつぼ及びタンディッシュ５０との間に配置され、特に、フィルタリング要素５２のうちの１つは、るつぼからタンディッシュ５０への液状材料の流路中に配置される。
【0093】
るつぼは、例えば、図１及び２に示されるのと同じ構成でタンディッシュ５０に対して配置され得ることに留意されたい。
【0094】
図３Ｂに概略的に示されるように、フィルタリングデバイス５１は、フィルタリング要素５２の各々のためのオーバフロー装置５５を備える。オーバフロー装置５５の各１つは、フィルタリング要素５２を通って流れない液状材料の少なくとも一部を、フィルタリング要素５２から離れて実質的に半径方向に流れるように方向付けるように構成される。好ましくは、廃棄コンテナが、オーバフロー装置５５に沿ってタレット５３の周縁部を越えて流れる溶融された材料を収集するために、タンディッシュ５０に隣接して配置される。そのような廃棄コンテナは、例えば、図１に示されたのと同じ構成でタンディッシュ５０に対して配置され得る。
【0095】
更に、図３Ａ及び３Ｂに概略的に示されるように、タレット５３は、中央開口部５６を備える。中央開口部は、薄い先端５８を有する栓部材５７のための通路を提供するように構成される。先端５８は、タンディッシュ５０の開口部５９中に挿入されるように構成される。栓部材５７は、実質的に垂直方向ｄ１に移動可能である。栓部材５７は、アトマイズプロセスの開始又は停止を制御するために、タンディッシュ５０の底部の開口部５９を実質的に閉鎖するように構成された先端５８を備える。
【0096】
図３Ａに概略的に示されるように、この第３の例に係るアセンブリは、特別に設計された栓部材５７を備え、それは、内部流体導管６０を設けられる。流体導管６０は、少なくとも先端５８がタンディッシュ５０の底部の開口部５９の内側に配置されるときに、栓部材５７の周面、特にタンディッシュ５０の上側近くに進出する。内部流体導管６０は、好ましくは、実質的に不活性のガスＧの供給源に接続される。内部流体導管６０は、好ましくは、タンディッシュ５０の内側を不活性ガスＧで満たすために、タンディッシュ５０中にその不活性ガスＧを提供するように構成される。それ故に、内部流体導管６０は、タンディッシュ５０の内側の溶融された材料を不活性ガスＧの層で覆うことを可能にする。好ましくは、不活性ガスＧは、タンディッシュ５０の内側の溶融された材料の汚染を少なくとも実質的に防止するために、及び／又は、酸素による溶融された材料の酸化など、溶融された材料の周囲ガスとの化学反応を少なくとも実質的に防止するために選択又は構成される。内部流体導管を有するそのような特別に設計された栓部材はまた、図に示され、本明細書に説明される他の例のうちのどの１つにも適用されることができることに留意されたい。
【0097】
タンディッシュ５０は、タンディッシュ５０の内側の溶融された材料を加熱するための、及び／又は、溶融された材料が開口部５９を通って流れる前に冷えすぎるのを防止するための加熱要素６１を設けられていることに留意されたい。
【0098】
図４は、粉末を生成するためのアセンブリ７０の実施形態の第４の例の一部を示す。図４では、この第４の例と以前の例との間の差異を示すために、アセンブリ７０のいくつかの主要なコンポーネントのみが示されていることに留意されたい。特に、図４は、溶融室７１及びアトマイズ容器７２の一部の概略断面図を示す。
【0099】
溶融室７１はここでも、とりわけ、るつぼ７３、タンディッシュ７４、及びフィルタリングデバイス７５を備える。
【0100】
るつぼ７３は、材料を溶融するために配置され、一般に、少なくともフィルタリングデバイス７５がるつぼ７３の底部の少なくとも一部を構成することを除いて、図１のるつぼ５と実質的に同じように構成される。図４に示されるように、るつぼ７３は、るつぼ７３の内側の材料を加熱及び溶融するための加熱要素７６を設けられている。加えて、るつぼ７３は、中空管７７を設けられ、それは、栓部材７８を使用してタンディッシュ７４の底部の開口部７９を閉鎖するために、この中空管７７を通して栓部材７８をタンディッシュ７４中に移動させることを可能にする。
【0101】
タンディッシュ７４は、るつぼ７３の真下に配置される。特に、タンディッシュ７４の上側は、フィルタリングデバイス７５を通過したるつぼ７３からの溶融された材料を受け入れるために、フィルタリングデバイス７５の真下に配置される。タンディッシュ７４は、一般に、図１、２、及び３Ａに示された以前の例のタンディッシュと実質的に同じように構成される。タンディッシュ７４は、タンディッシュ７４の内側の溶融された材料を加熱するための、及び／又は、溶融された材料が開口部７９を通って流れる前に冷えすぎるのを防止するための加熱要素８５を設けられていることに留意されたい。
【0102】
図４の例は、フィルタリングデバイス７５がるつぼ７３の底部中に又は底部に配置されているという点、及びるつぼ７３のその底部がタンディッシュ７４の垂直上方に配置されている点で、以前の例とは異なる。この構成は、るつぼ７３の内側の材料が溶融したときに、溶融された材料が、特に人間の介入なしに、重力によって支援されてフィルタリングデバイス７５を通ってタンディッシュ７４中に直接流入することになるという利点を有する。
【0103】
図１の第１の例と同様に、この第４の例のるつぼ７３もまた、フィルタリングデバイス７５を通過しない溶融された材料及び／又は任意の残留物をるつぼ７３から廃棄システム８０中に注ぐことによってるつぼ７３を空にするために、廃棄システム８０の方向Ｔ２に傾くように構成される。少なくとも傾斜位置において、るつぼ７３の底部のフィルタリングデバイス７５は、特に、フィルタリングデバイス７５が少なくとも部分的に詰まったときに、フィルタリングデバイス７５を新しいものと交換するために接近しやすいことに留意されたい。
【0104】
更に、この第４の例に係るアセンブリ中で使用するための材料コンテナ８１は、るつぼ７３の中空管７７を収容するための中央管状開口部８２を設けられることに留意されたい。図４に概略的に示されるように、溶融室７１は、るつぼ７３の上方に材料コンテナ８１を位置付けるために回転軸８４の周りを回転するように構成されたマニピュレータアーム８３を設けられる。後に、マニピュレータアーム８３は、材料コンテナ８１が中空管７７を取り囲むように、材料コンテナ８１をるつぼ７３中に下降させるように構成される。
【0105】
この第４の例の粉末を生成するためのアセンブリ７０の全ての他の態様及び部分は、第１の例に係る粉末を生成するためのアセンブリ１の態様及び部分に等しいか又は対応し得る。
【0106】
図５Ａは、粉末を生成するためのアセンブリ９０の実施形態の第５の例の一部の概略断面図を示す。図５Ｂは、図５Ａの線Ｂ－Ｂに沿った上面断面図を示す。特に、図５Ａは、溶融デバイス９２を備える溶融室９１を示す。溶融デバイス９２は、受口９３を備え、受口９３は、材料コンテナ９４を溶融デバイス中に位置付けるように構成される。溶融デバイス９２は、好ましくは、上記の例に説明されたようなるつぼを備える。材料コンテナ９４は、溶融される材料を備え、材料コンテナ９４は、同じ溶融される材料から作られるか、又は可燃性材料から作られる。
【0107】
図５Ａ及び５Ｂに概略的に示されるように、溶融室９１は、移送デバイス９５を備える。移送デバイス９５は、溶融デバイス９２の受口９３の内側に材料コンテナ９４を位置付けるように構成される。加えて、溶融室９１は、溶融室９１の内側に複数の材料コンテナ９４’を収容するために配置された保管デバイス９６を備える。保管デバイス９６は、複数の材料コンテナ保管位置を有する保管タレット９６’を備え、その材料コンテナ保管位置は、その保管タレット９６’の周囲に分散される。それ故に、タレット９６’は、その複数の材料コンテナ９４’のうちの１つを移送デバイス９５に後に提示するために、方向ＲＴ及び／又は方向ＲＴと反対の方向に回転可能である。
【0108】
移送デバイス９５は、そのコンテナ９４、９４’のうちの１つを保管デバイス９６から取り出し、コンテナ９４を溶融デバイス９２の受口９３中に位置付けるように構成される。
【0109】
図５Ａ及び５Ｂに示される例では、溶融デバイス９２は、コンテナ９４を受口９３の内側のその内容物と共に加熱及び溶融するための加熱要素９７を設けられたるつぼである。溶融室９１は、アトマイズノズル１００に接続する開口部９９を底部に有するタンディッシュ９８を更に備える。この特定の例では、アトマイズノズル１００及びタンディッシュ９８は、単一の組み合わされたコンポーネントとして構成される。
【0110】
るつぼ９２は、るつぼ９２からタンディッシュ９８中に溶融された材料を注ぐための流路を提供するために、タンディッシュ９８に向かう方向Ｔ１に傾斜するように構成される。加えて、るつぼ９２は、廃棄システム１０１に向かう方向Ｔ２に傾斜するように構成される。また、栓部材１０２が設けられ、その栓部材１０２は、先端１０３をタンディッシュ９８の開口部９９中に配置するように垂直に移動可能である。
【0111】
この第５の例に係るアセンブリ９０はまた、アトマイズ容器１０４と、１つ以上の分離ユニットを備える粉末処理デバイスとを備え、それは、第１の例に係る粉末を生成するためのアセンブリ１の態様及び部分に等しいか又は対応し得る。
【0112】
特に、溶融室９１は、るつぼ９２とタンディッシュ９８との間に配置されたフィルタリングデバイスを備え得、フィルタリングデバイスは、以前の例のうちの任意の１つに従って、溶融された材料をるつぼ９２からタンディッシュ９８中に注ぐための流路中に配置される。
【0113】
第５の例では、溶融デバイス９２は、るつぼであり、るつぼの内側の溶融された材料は、タンディッシュ９８中に注がれる前に、例えば、作業者ＯＰによって、溶融室９１の壁の窓１０５を介して視覚的に検査されることができることに留意されたい。しかしながら、代替の例証的な実施形態では、移送デバイス９５は、材料コンテナ９４をタンディッシュ９８中に直接位置付けるように構成され得る。この後者の例では、タンディッシュ９８は、材料コンテナをその材料内容物と共に加熱及び溶融するための溶融デバイスを構成する。
【0114】
材料コンテナ１８、８１、９４、９４’の使用は、粉末材料の生成における大きな前進を提供する。材料コンテナ１８、８１、９４、９４’は、溶融される材料に一定の外部形状を提供し、それは、各材料コンテナについて同じ且つ容易な取り扱いを可能にする。材料コンテナは、実質的に任意の形状の溶融される材料で、それが材料コンテナの内側に適合する限り、満たされることができる。それ故に、溶融される材料を小さい画分又はバルク材料に破砕又は分割する必要はない。
【0115】
加えて、好ましくはるつぼの内部形状に適合する一定の外部形状により、材料コンテナは、熱いるつぼ中に位置付けられることができる。これは、本発明に係る粉末生成のためのアセンブリを、以下のステップが繰り返し実行されるアトマイゼーション運転を繰り返す際に使用すること可能にする：
ａ．新しい材料コンテナが熱いるつぼ中に配置され、
ｂ．材料コンテナ及びその中の溶融される材料が溶融された後、好ましくは、フィルタリングデバイスを介して、液状材料をタンディッシュ中に注ぎ、
ｃ．液状材料がタンディッシュ中に注がれた後、熱いるつぼは、新しい材料コンテナで満たされる（ステップａに戻る）。
ａ．新しい材料コンテナが熱いるつぼ中に配置され、
ｂ．材料コンテナ及びその中の溶融される材料が溶融された後、好ましくは、フィルタリングデバイスを介して、液状材料をタンディッシュ中に注ぎ、
ｃ．液状材料がタンディッシュ中に注がれた後、熱いるつぼは、新しい材料コンテナで満たされる（ステップａに戻る）。
【0116】
例えば、溶融される材料は、いくつかの材料コンテナ９４、９４’中に配置される。各材料コンテナは、１リットルの体積を有し、約４～５ｋｇの金属材料を保持することができる。例えば、図５Ａ及び５Ｂに示されるようなセットアップで１０個の材料コンテナ９４、９４’を有する場合、４０～５０ｋｇの金属材料が粉末へのアトマイゼーションに利用可能である。使用時には、材料コンテナ９４、９４’は、るつぼの内側に次々に配置される。次の材料コンテナは、以前の材料コンテナからの液体金属が熱いるつぼから注ぎ出された直後に、依然として熱いるつぼ中に配置されることができる。これは、粉末生成のための半連続プロセスを確立することを可能にし、それにおいて、るつぼ及びタンディッシュは、溶融される材料の新しい充填の間に冷却される必要がなく、それは、これらの脆弱なコンポーネントに対する熱応力を低減し、それによって、これらのコンポーネントの寿命を延ばす。
【0117】
図６は、粉末を生成するためのアセンブリ中で使用するための、特に、上記の様々な例で説明されたような粉末を生成するためのアセンブリ中で使用するためのタンディッシュ１１０の実施形態の例の概略断面図を示す。タンディッシュ１１０は、溶融された材料のための受口１１１を備える。受口は、溶融された材料のための出口開口部１１３を有する底壁１１２を備える。受口は、受口１１１の内側の材料を加熱するための加熱デバイス１１４を設けられる。好ましくは、加熱デバイス１１４は、受口１１１中の金属、好ましくは、溶融された金属を誘導加熱するための誘導加熱デバイスを備える。図６に示される例では、加熱デバイス１１４は、受口１１１の周りに螺旋状に巻かれたコイルを備え、それは、使用時に、電源に接続されて、コイルを通る適切な電流を方向付けて、受口１１１の内側の金属を誘導加熱する。図６の例に示されるように、コイルは、使用中に加熱デバイス１１４を冷却するために管を通って流れる冷却流体を提供することを可能にする中空管を備える。
【0118】
誘導加熱デバイス１１４は、受口１１１の内側の金属などの導電性材料に直接熱を提供することに留意されたい。受口１１１は、好ましくは導電性でないセラミック材料から好ましくは作られるので、誘導加熱デバイス１１４は、導電性材料が内側にないときに受口１１１を加熱することができない。上述されたように、好ましくはフィルタリングデバイスを介して、液体金属が受口１１１中に注がれる前に受口１１１を加熱するために、受口は、図６に概略的に示されるように、側壁及び／又は側壁を取り囲む隔離材料に好ましくは配置された２次加熱デバイス１１４’を好ましくは設けられる。
【0119】
実施形態では、２次加熱デバイス１１４’は、誘導加熱デバイス１１４によって加熱される導電性材料を備える。加えて又は代替として、実施形態では、２次加熱デバイス１１４’は、抵抗加熱器を備える。
【0120】
図６に示されるように、タンディッシュ１１０は、アトマイズノズル１１５の頂部に配置される。アトマイズノズル１１５及びタンディッシュ１１０は、単一の組み合わされたコンポーネントとして構成されることができるが、アトマイズノズル１１５及びタンディッシュ１１０は、別個のコンポーネントであることが好ましい。
【0121】
アトマイズノズル１１５は、溶融された材料が受口１１１からアトマイズノズル１１５を通ってアトマイズ出口１２１に流れることを可能にするために、受口１１１の出口開口部１１３と流体連通状態にある流れ経路１２０を備える。アトマイズノズル１１５は、ガス噴射をアトマイズ出口１２１から出る溶融された材料の流れに対して方向付けるためのガス出口１１６を更に設けられる。ガス出口１１６は、アトマイズノズル１１５のアトマイズ出口１２１に隣接して、少なくとも部分的にそれを取り囲むように配置される。
【0122】
図６に示される例では、ガス出口１１６は、ガスリザーバ１１７と流体連通状態にある。使用時には、ガスリザーバ１１７は、供給経路１１８を介して加圧ガスの供給源１１９に接続される。
【0123】
更に、この例のアトマイズノズル１１５は、ノズル加熱デバイス１２２を設けられる。ノズル加熱デバイス１２２は、少なくとも流れ経路１２０及び／又は流れ経路１２０の内側の材料、好ましくは、流れ経路１２０の少なくとも下部の溶融された金属を加熱するための誘導及び／又は抵抗加熱デバイスを備える。ノズル加熱デバイス１２２は、流れ経路１２０の周りに螺旋状に巻かれたコイルを備え、それは、使用時に、電源に接続されて、コイルを通る適切な電流を方向付けて、流れ経路１２０を誘導及び／又は抵抗加熱する。ノズル加熱デバイス１２２が誘導加熱器として構成されるケースでは、コイルは、好ましくは、使用中にノズル加熱デバイス１２２を冷却するために管を通って流れる冷却流体を提供することを可能にする中空管を備える。
【0124】
ノズル加熱デバイス１２２により、流れ経路１２０中の溶融された材料が流れ経路１２０及び／又はアトマイズ出口１２１を詰まらせることを実質的に防止することができる。そのようなノズル加熱デバイス１２２がないと、受口１１１からアトマイズ出口１２１に移動するときの流れ経路１２０中の溶融された材料の温度が低下し得る。流れ経路中の溶融された材料の温度が低下すると、溶融された材料の粘度が増大し、流れ経路１２０を通る溶融された材料の流れが更に減少し、溶融された材料の温度が更に低下し、それは、流れ経路１２０中の材料がもはや流れず、流れ経路及びアトマイズノズルが閉塞される瞬間まで続き、それは、ノズル凍結としても知られる。
【0125】
材料のアトマイゼーション中、液状材料は、アトマイズ出口１２１から流出する。ガス出口１１６からの加圧ガスの様々なビームが、アトマイズノズル１１５の下方の液状材料に対して吹き付けられ、液状材料は、液状材料の小さい液滴を形成するためにアトマイズ又は霧状化される。小さい液滴は、実質的に空中浮遊し、冷え、固化し、粉末を形成する。
【0126】
本発明のアセンブリは、粉末を処理するための及び／又は粉末をガス流から分離するためのアセンブリを更に通って粉末を運ぶための加圧ガス中に、液滴及び結果として生じる粉末が浮遊しているという事実を利用する。粉末処理装置の様々な例が、図７Ａ、７Ｂ、及び７Ｃに示される。
【0127】
図７Ａは、粉末を処理及び／又は分離するためのアセンブリの第１の例を示す。アセンブリは、使用時にアトマイズノズルに加圧ガスを供給する加圧ガスの供給源１３０を備え、その加圧ガスは、溶湯された材料のストリームに対して又はその中に衝突して、アトマイズ容器１３１中の前に溶湯された材料から液滴を形成する。液滴は、ガス中に懸濁され、冷え、固化する。粉末を形成する固化された液滴は、ガス中に懸濁しているので、ガスは、アセンブリを通って粉末を運ぶために使用される。
【0128】
液滴の温度が材料の溶融温度より低くなるとすぐに、粉末を形成する懸濁され固化された液滴を有するガスは、粉末を冷却するための熱交換ユニット１３２を通って誘導され、下流で粉末を処理することをより容易にする。加えて、熱交換ユニット１３２による粉末の能動的な冷却は、熱交換ユニット１３２の下流のアセンブリの部分が加熱されすぎることを実質的に防止する。
【0129】
熱交換ユニット１３２の下流で、空中浮遊する粉末は、粉末粒子をガスから分離する役割を果たすサイクロン又は空気分級器１３３中に導入され、分離された粉末は、サイクロン又は空気分級器１３３の下方出口に向かってふるいユニット１３４に向かって重力落下する。軽量で小さい粉末粒子は、下方出口に向かって重力落下しないが、ガスによって上方出口を介してフィルタリングユニット１３７に向かって運び去られる。
【0130】
ふるいユニット１３４では、ふるいユニット１３４中のふるいのメッシュサイズよりも大きいサイズを有する粗い粉末粒子は、粗い粉末粒子コンテナ１３６に方向付けられる。ふるいユニット１３４中のふるいのメッシュサイズよりも小さいサイズを有する中サイズ粉末粒子は、中粉末粒子コンテナ１３５に方向付けられる。
【0131】
フィルタリングユニット１３７では、軽量で小さい粒子がガス流から除去され、微細粉末粒子コンテナ１３８に方向付けられる。フィルタリングされたガスは、ガス排出部１３９を介して後に吐き出される。
【0132】
図７Ｂは、粉末を処理及び／又は分離するためのアセンブリの第２の例を示す。アセンブリは、使用時にアトマイズノズルに加圧ガスを供給する加圧ガスの供給源１４０を備え、その加圧ガスは、溶湯された材料のストリームに対して又はその中に衝突して、アトマイズ容器１４１中の前に溶湯された材料から液滴を形成する。液滴は、ガス中に懸濁され、冷え、粉末粒子に固化し、アトマイズ容器の下方出口に蓄積し、中間緩衝器１４３に方向付けられる。
【0133】
乱流ガス中に懸濁しているより小さい固化された液滴は、アトマイズ容器の上方出口でガスと共にアトマイズ容器１４１から除去され、サイクロン又は空気分級器１４２に方向付けられる。ガスと空中浮遊する固化された液滴との混合物は、ガスから固化された液滴を分離する役割を果たすサイクロン又は空気分級器１４２中に導入され、固化された液滴は、サイクロン又は空気分級器１４２の下方出口に向かって中間緩衝器１４３に向かって重力落下する。ガスは、上方出口を介してサイクロン又は空気分級器１４２から除去され、ガス排出部を介して吐き出される。
【0134】
中間緩衝器１４３では、粉末粒子は、好ましくは、２０マイクロメートルよりも大きいメッシュサイズを有するふるいを使用して、例えば、２００マイクロメートルのメッシュサイズを有するふるいを使用して、好ましくは、最も粗い粒子を除去するためにふるいにかけられる。
【0135】
アセンブリは、中間緩衝器１４３から分離ユニットへの粉末材料の放出を制御するために、中間緩衝器１４３の放出部に弁１４４を更に備え、それは、この例では、専用のガス回路を有する。この専用のガス回路は、中間緩衝器１４３からの粉末粒子と混合されるガス流を発生させるためのポンプ１４５を備える。ガス流は、粉末粒子を、粉末を冷却するための熱交換ユニット１４６を通して運び、次いで、ガスから粉末粒子を分離する役割を果たす第１のサイクロン又は空気分級器１４７に向かって運ぶ。
【0136】
第１のサイクロン又は空気分級器１４７では、粉末の第１の画分は、サイクロン又は空気分級器１４７の下方出口に向かって重力落下し、出口弁１４８を介してふるいユニット１４９に向かって方向付けられる。
【0137】
ふるいユニット１４９では、ふるいユニット１４９中のふるいのメッシュサイズよりも大きいサイズを有する粗い粉末粒子は、粗い粉末粒子コンテナ１５１に方向付けられる。ふるいユニット１４９中のふるいのメッシュサイズよりも小さいサイズを有する中サイズ粉末粒子は、中粉末粒子コンテナ１５０に方向付けられる。
【0138】
第１のサイクロン又は空気分級器１４７の下方出口に向かって重力落下しない軽量で小さい粉末粒子は、ガスによって上方出口を介して第２のサイクロン又は空気分級器１５２に向かって運び去られる。第２のサイクロン又は空気分級器１５２では、粉末の第２の画分は、サイクロン又は空気分級器１５２の下方出口に向かって重力落下し、出口弁１５３を介して微細粉末粒子コンテナ１５４に方向付けられる。
【0139】
第２のサイクロン又は空気分級器１５２の下方出口に向かって重力落下しない非常に軽量で小さい粉末粒子は、ガスによって上方出口を介してフィルタリングユニット１５５に向かって運び去られる。フィルタリングユニット１５５では、実質的に全ての残りの粒子が、ガス流から除去され、ガスは、ポンプ１４５の入口に方向付けられ、及び／又は使用時にアトマイズノズルに加圧ガスを供給する加圧ガスの供給源１４０からのガスと混合される。それ故に、分離ユニットの専用のガス回路中のガスの少なくとも一部は、再使用されることができる。
【0140】
図７Ｃは、粉末を処理及び／又は分離するためのアセンブリの第３の例を示す。アセンブリは、使用時にアトマイズノズルに加圧ガスを供給する加圧ガスの供給源１６０を備え、その加圧ガスは、溶湯された材料のストリームに対して又はその中に衝突して、アトマイズ容器１６１中の前に溶湯された材料から液滴を形成する。液滴は、ガス中に懸濁され、冷え、粉末粒子に固化し、アトマイズ容器の下方出口に蓄積し、中間緩衝器１６３に方向付けられる。
【0141】
乱流ガス中に懸濁しているより小さい固化された液滴は、アトマイズ容器の上方出口でガスと共にアトマイズ容器１６１から除去され、サイクロン又は空気分級器１６２に方向付けられる。ガスと空中浮遊する固化された液滴との混合物は、ガスから固化された液滴を分離する役割を果たすサイクロン又は空気分級器１６２中に導入され、固化された液滴は、サイクロン又は空気分級器１６２の下方出口に向かって中間緩衝器１６３に向かって重力落下する。ガスは、上方出口を介してサイクロン又は空気分級器１６２から除去され、ガス排出部を介して吐き出される。
【0142】
中間緩衝器１６３では、粉末粒子は、好ましくは、２０マイクロメートルよりも大きいメッシュサイズを有するふるいを使用して、例えば、２００マイクロメートルのメッシュサイズを有するふるいを使用して、好ましくは、最も粗い粒子を除去するためにふるいにかけられる。
【0143】
アセンブリは、中間緩衝器１６３から分離ユニットへの粉末材料の放出を制御するために、中間緩衝器１６３の放出部に弁１６４を更に備え、それは、この例では、専用の第１のガス回路を有する。この専用の第１のガス回路は、中間緩衝器１６３からの粉末粒子と混合されるガス流を発生させるための第１のポンプ１６５を備える。ガス流は、粉末粒子を、粉末を冷却するための熱交換ユニット１６６を通して運び、次いで、ガスから粉末粒子を分離する役割を果たす第１のサイクロン又は空気分級器１６７に向かって運ぶ。
【0144】
第１のサイクロン又は空気分級器１６７では、粉末の第１の画分は、サイクロン又は空気分級器１６７の下方出口に向かって重力落下し、出口弁１６８を介して第２のガス回路に向かって方向付けられる。
【0145】
第１のサイクロン又は空気分級器１６７の下方出口に向かって重力落下しない軽量で小さい粉末粒子は、ガスによって上方出口を介して第２のサイクロン又は空気分級器１７８に向かって運び去られる。第２のサイクロン又は空気分級器１７８では、粉末の第２の画分は、サイクロン又は空気分級器１７８の下方出口に向かって重力落下し、出口弁１７９を介して微細粉末粒子コンテナ１８０に方向付けられる。
【0146】
第２のサイクロン又は空気分級器１７８の下方出口に向かって重力落下しない非常に軽量で小さい粉末粒子は、ガスによって上方出口を介してフィルタリングユニット１８１に向かって運び去られる。フィルタリングユニット１８１では、実質的に全ての残留粒子が、ガス流から除去され、ガスは、ポンプ１６５の入口に戻るように方向付けられ、及び／又は使用時にアトマイズノズルに加圧ガスを供給する加圧ガスの供給源１６０からのガスと混合される。
【0147】
第１のサイクロン又は空気分級器１６７からの粉末粒子の第１の画分は、第１のサイクロン又は空気分級器１６７からの粉末粒子の第１の画分と混合されるガス流を発生させるための第２のポンプ１６９を備える第２のガス回路に方向付けられる。ガス流は、粉末粒子をガスから分離する役割を果たす第３のサイクロン又は空気分級器１７０に向かって粉末粒子を運ぶ。
【0148】
第３のサイクロン又は空気分級器１７０では、粉末の第３の画分は、サイクロン又は空気分級器１７０の下方出口に向かって重力落下し、出口弁１７１を介して粗い粉末粒子コンテナ１７２に向かって方向付けられる。
【0149】
第３のサイクロン又は空気分級器１７０の下方出口に向かって重力落下しない軽量で小さい粉末粒子は、ガスによって上方出口を介して第４のサイクロン又は空気分級器１７３に向かって運び去られる。第４のサイクロン又は空気分級器１７３では、粉末の第２の画分は、サイクロン又は空気分級器１７３の下方出口に向かって重力落下し、出口弁１７４を介して中粉末粒子コンテナ１７５に方向付けられる。
【0150】
第４のサイクロン又は空気分級器１７３の下方出口に向かって重力落下しない非常に軽量で小さい粉末粒子は、ガスによって上方出口を介してフィルタリングユニット１７６に向かって運び去られる。フィルタリングユニット１７６では、実質的に全ての残りの粒子が、ガス流から除去され、ガスは、第２のポンプ１６９の入口に戻るように方向付けられ、及び／又は使用時にアトマイズノズルに加圧ガスを供給する加圧ガスの供給源１６０からのガスと混合される。
【0151】
本発明に係るアセンブリを使用して粉末を生成するプロセスは、図８に概略的に示されるように、ある特定の粒子サイズ分布ＰＤを有する粉末を届けることであることに留意されたい。この粒子サイズ分布ＰＤは、例えば、３次元印刷装置中で使用するのに適した分布ではないことがある。図７Ａ、７Ｂ、及び７Ｃにおける以前の例は、粉末を異なる画分Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５に処理及び／又は分離するための異なるアセンブリを示す。それ故に、実施形態では、本発明に係る粉末を生成するためのアセンブリは、ある特定の重量分布ＰＤ及び／又はサイズ分布を有する粉末粒子を有する生成された粉末を、いくつかの異なる画分Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５に分離することを可能にする。これらのいくつかの異なる画分Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５のうちの１つ以上からの異なる量の粉末を組み合わせることによって、所望される分布ＤＤに等しい又は近い重量及び／又はサイズ分布を有する粉末が得られることができる。粉末材料の収集された画分Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５のうちの１つ以上が、短期使用のために所望されないか又は必要とされないケースでは、これらの画分の外側のサイズを有する粉末材料は、粉末材料の生成のための本発明のアセンブリ中で将来使用するために、材料コンテナの内側にこの粉末材料を入れることによってリサイクルされ得ることに留意されたい。
【0152】
図９に概略的に示されるような更なる例証的な実施形態では、アセンブリ２００は、組み合わせユニット２０３を備え、それは、放出部２０４における粉末混合物にその粉末混合物中の粒子の予め選択された重量及び／又はサイズ分布を提供するために、いくつかの画分Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５からの粉末の量を組み合わせるように構成される。
【0153】
加えて、図９は、粉末を生成するためのアセンブリ２００のためのモジュール式セットアップを概略的に示す。このモジュール式セットアップは、例えば、以前の例のうちのいずれかに記載されているように溶融室及びアトマイズ容器を備える第１のモジュール２０１を備える。加えて、モジュール式セットアップは、粉末処理デバイスを備える第２のモジュール２０２と、組み合わせユニットを備える第３のモジュール２０３とを備える。
【0154】
粉末処理装置の様々な例から、例えば、図７Ａ、７Ｂ、７Ｃに示されるように、これらの粉末処理装置は、ふるいデバイス、サイクロン、空気分級器、等などの多数の個々の粉末取り扱いコンポーネントを備える。それ故に、粉末処理装置は、粉末処理装置を利用して、次の運転において異なる材料の粉末を生成するために、粉末処理装置から以前の運転からの全ての残留材料を洗浄及び除去することが困難である。第１の材料からのいくらかの残留物が粉末処理デバイス中に残り、同じ粉末処理デバイスがその第１の材料とは異なる第２の材料を処理するために使用されるとき、第２の材料は、第１の材料の残留物によって汚染される可能性がある。そのような汚染を回避するために、アセンブリ２００は、異なる材料のアトマイズ粒子を処理するための２つ以上の粉末処理デバイス２０２、２０２’を設けられる。異なる材料は、専用の粉末処理デバイス２０２、２０２’中で別々に処理されることができ、第１の材料から第２の材料に変更するときには、第１のモジュール２０１中の溶融室及びアトマイズ容器のみが洗浄される必要がある。それ故に、図９は、交換可能な粉末処理デバイス２０２、２０２’を有するアセンブリ２００を示す。
【0155】
組み合わせユニット２０３が異なる材料のために使用されるケースでは、組み合わせユニット２０３もまた、第１の材料から第２の材料に変更するときに洗浄されなければならないことに留意されたい。代替として、各粉末処理デバイス２０２、２０２’は、それ自体の組み合わせユニット２０３を備え得る。特に、組み合わせユニット２０３は、粉末処理デバイス２０２、２０２’と一体化され得るか、又は一体部分を形成し得る。
【0156】
図１０は、本発明に係るアセンブリ３０１の例を概略的に示す。アセンブリは、溶融室３０２、アトマイズ容器３０３、及び粉末処理デバイス３０４を備える。
【0157】
溶融室３０２は、とりわけ、るつぼ３０５、タンディッシュ３０６、及びフィルタリングデバイス３０７を備える。るつぼ３０５は、金属粉末を生成するための金属材料を溶融するために配置される。るつぼ３０５は、セラミック材料から作られ、そのるつぼ３０５の内側の金属材料を誘導加熱及び溶融するためのコイル３０９を設けられたコンテナ３０８を備える。少なくとも使用時には、コイル３０９は、電源に接続されて、コイル３０９を通る適切な電流を方向付けて、コンテナ３０８の内側の金属を誘導加熱する。るつぼ３０５及びタンディッシュ３０６は、るつぼ３０５からタンディッシュ３０６へのその溶融された材料のための流路を提供するように構成される。特に、るつぼ３０５は、タンディッシュ３０６の方向Ｔ１に傾き、溶融された材料をるつぼ３０５からタンディッシュ３０６中に注ぐように構成される。
【0158】
図１０に概略的に示されるように、フィルタリングデバイス３０７は、るつぼ３０５とタンディッシュ３０６との間のその流路中に配置される。フィルタリングデバイス３０７は、フィルタタレット３１１を備え、そのフィルタタレット３１１は、複数のフィルタリング要素３１１’を備える。フィルタタレット３１１は、フィルタリング要素３１１’を移動させて、るつぼ３０５からタンディッシュ３０６への液状材料の流路に出し入れするように、方向Ｒ及び／又は方向Ｒとは反対の方向に回転可能である。
【0159】
タンディッシュ３０６は、底壁に開口部を有するコンテナ３１２を備え、その開口部は、アトマイズノズル３１４に接続する。タンディッシュ３０６はまた、タンディッシュ３０６及びコンテナ３１２の内側の材料を加熱するための抵抗加熱デバイス３１５を備える。
【0160】
図１０に概略的に示されるように、溶融室３０２はまた、先端を有する栓部材３１６を備え、その先端は、タンディッシュ３０６の開口部中に挿入され、アトマイズノズル３１４中にも挿入されるように構成される。栓部材３１６は、上述され、図１、２、３Ａ、４、及び５Ａに示されたのと同様に、タンディッシュ３０６に向かう方向及びそれから離れる方向に移動可能である。栓部材は、好ましくは、図３Ａに示されるように内部流体導管も設けられる。流体導管は、栓部材３１６の周面に進出し、実質的に不活性のガスの供給源に接続される。それ故に、不活性ガスは、タンディッシュ３０６の内側をその不活性ガスで満たすために、タンディッシュ３０６中に導入されることができる。
【0161】
更に、溶融室３０２は、溶融される材料を備える材料コンテナ３１８、３１８’を備える。材料コンテナ３１８、３１８’は、材料コンテナ３１８をるつぼ３０５中に位置付け、材料コンテナ３１８を解放することを可能にするマニピュレータデバイス３１９に接続される。加えて、マニピュレータ３１９は、溶融室３０２の内側に複数の材料コンテナ３１８’を収容し、後に、その複数の材料コンテナ３１８’のうちの１つをるつぼ３０５中に位置付けるように構成される。るつぼ３０５が少なくとも材料コンテナ３１８の内側の材料を溶融し、溶融された材料がるつぼ３０５からタンディッシュ３０６中に注がれた後、マニピュレータ３１９は次いで、更なる材料コンテナ３１８’をるつぼ３０５中に位置付けることができる。それ故に、るつぼ３０５中に連続的に配置される材料コンテナ３１８、３１８’が存在する限り、溶融及びアトマイズプロセスは継続することができる。溶融室３０２は、更なる材料コンテナ３１８’’を溶融室３０２中に供給するための供給装置３１７を更に設けられる。
【0162】
溶融室３０２は、好ましくは、作業者ＯＰが溶融室３０２中のプロセスを見て確認することを可能にする観察手段を設けられる。この観察手段は、溶融室３０２の側壁に窓３１０を備える。
【0163】
図１０に概略的に示されるように、タンディッシュ３０６と流体連通しているアトマイズノズル３１４は、アトマイズ容器３２１の上側に進出する。アトマイズノズル３１４は、溶湯された材料の流れを小さい液滴に分割するために、溶湯された材料をアトマイズ容器３２１に向かってその中に方向付け、流体、好ましくはガスの１つ以上の噴射を溶湯された材料の流れに向かって方向付けるように構成される。液滴３２０の雲は、アトマイズノズル３１４から押し離され、液滴３２０の雲中の液滴は、アトマイズ容器３２１を通って移動するにつれて冷え、固化する。
【0164】
アトマイズ容器３２１は、アトマイズ容器３２１から前に溶湯された材料の固化されたアトマイズ粒子を抽出するように構成された出口３２２を更に備える。アトマイズプロセスで使用される流体はまた、出口３２２を介してアトマイズ容器３２１を離れ、固化されたアトマイズ粒子をサイクロン又は空気分級器３２４に向かってそれと共に運び、サイクロン又は空気分級器３２４は、固化されたアトマイズ粒子を流体から分離する。固化されたアトマイズ粒子は、サイクロン又は空気分級器３２４の下方出口に向かって冷却部材３２５に向かって、弁３２６及び粗いふるい３２７を介して中間緩衝器３３０中に重力落下する。ガスは、上方出口を介してサイクロン又は空気分級器３２４から除去され、ガス排出部３２８を介して吐き出される。冷却部材３２５は、好ましくは、固化されたアトマイズ粒子を冷却するように構成された熱交換器である。粗いふるい３２７では、粉末粒子は、好ましくは、２００マイクロメートルのメッシュサイズを有するふるいを使用して、最も粗い粒子を除去するためにふるいにかけられる。最も粗い粒子は収集され、第１の残留物コンテナ３２７’に供給される。
【0165】
中間緩衝器３３０中の結果として生じる粉末は、スクリューコンベヤ３３１によって運ばれ、粉末処理デバイス３０４に向かってガス供給ライン３３２に届けられる。固化されたアトマイズ粒子を有するガスは、供給ライン３３２からいくつかのフィルタリングデバイス３３３、３３５、３３７、３３９、好ましくは、ガス駆動式ふるいデバイス、の直列配列に方向付けられ、各々は、粉末から所定のサイズ画分をフィルタ除去し、各サイズ画分を対応するコンテナ３３４、３３６、３３８、３４０に届ける。
【0166】
全てのフィルタリングデバイス３３３、３３５、３３７、３３９を通過する非常に軽量で小さい粉末粒子は、例えば、ＨＥＰＡフィルタを備える最終フィルタリングユニット３４１に向かってガスによって運び去られる。最終フィルタリングユニット３４１では、実質的に全ての残りの粒子がガス流から除去され、ガスは、出口３４３を介してポンプ（図示せず）に方向付けられ、そのポンプは、ガスを加圧し、加圧ガスを供給ライン３３２の入口３４４に供給するように構成される。残りの粒子は、少なくとも部分的に第２の残留物コンテナ３４２中に収集されることができる。粉末処理デバイス３０４中で使用されるガスは、空気であり得るが、好ましくは、ガスは、実質的に不活性のガスであることに留意されたい。好ましくは、不活性ガスは、粉末材料の汚染を少なくとも実質的に防止するために、及び／又は酸化などの粉末材料の化学反応を少なくとも実質的に防止するために選択又は構成される。
【0167】
第１及び／又は第２の残留物コンテナ３２７’、３４２からの材料は、粉末材料の生成のためのアセンブリ３０１中で将来使用するために、材料コンテナ３１８’’の内側にこれらを入れることによって収集及びリサイクルされることができることに留意されたい。
【0168】
上記の説明は、好ましい実施形態の動作を例示するために含まれ、本発明の範囲を限定することを意味されないことが理解されるべきである。上記の議論から、本発明の範囲によって更に包含されるであろう多くの変形形態が当業者に明らかとなるであろう。
【0169】
要約すると、本発明は、粉末を生成するためのアセンブリ及び方法に関する。前記アセンブリは、
るつぼ、タンディッシュ、及びフィルタリングデバイスを備える溶融室と、ここにおいて、前記るつぼは、材料を溶融するために配置され、前記るつぼ及びタンディッシュは、前記るつぼから前記タンディッシュへの前記溶融された材料のための流路を提供するように構成され、前記フィルタリングデバイスは、前記流路中に配置され、前記タンディッシュは、アトマイズノズルに接続される、
アトマイズ容器と、ここにおいて、前記アトマイズノズルは、溶湯された材料を前記タンディッシュから前記アトマイズ容器に向かってその中に方向付けるように構成され、前記アトマイズ容器は、前記アトマイズ容器から先に溶湯された材料の固化されたアトマイズ粒子を抽出するように構成された出口を備える、
前記アトマイズ粒子から１つ以上の粉末を放出するために配置された１つ以上の分離ユニットを備える粉末処理デバイスと
を備える。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］ 粉末を生成するためのアセンブリであって、前記アセンブリは、
移送デバイス、溶融デバイス、及びタンディッシュを備える溶融室と、ここにおいて、前記溶融デバイスは、金属材料を溶融し、前記溶融された金属材料を保持するためのるつぼを備え、前記移送デバイスは、金属材料を高温の前記るつぼ中に位置付けるように構成され、前記るつぼは、前記るつぼから前記タンディッシュへの前記溶融された金属材料の流れを可能にするための流路を提供するように構成され、前記タンディッシュは、アトマイズノズルに接続され、前記溶融室は、前記るつぼと前記タンディッシュとの間に配置された、フィルタリング要素を有するフィルタリングデバイスを更に備え、前記フィルタリング要素は、前記流路中に配置される、
入口端を備えるアトマイズ容器と、ここにおいて、前記アトマイズノズルは、前記タンディッシュからの溶湯された金属材料を前記アトマイズ容器の前記入口端に向かってその中に方向付けるように構成され、前記アトマイズ容器は、前記アトマイズ容器から先に溶湯された金属材料の固化されたアトマイズ粒子を抽出するように構成された出口開口部を備える、
前記アトマイズ容器の前記出口開口部に接続された粉末処理デバイスと、ここにおいて、前記粉末処理デバイスは、複数の分離ユニットを備え、前記複数の分離ユニットのうちの各分離ユニットは、前記アトマイズ容器からの前記固化されたアトマイズ粒子から異なる画分を抽出することであって、前記異なる画分は、異なる重量画分及び／又は異なるサイズ画分を備える、抽出することと、粉末を生成するための前記アセンブリの別個の生成物として複数の異なる画分を提供することとを行うように構成される、
を備える、アセンブリ。
［２］ 前記るつぼは、約１０～０．１リットルの範囲の体積を有する、好ましくは、約５～０．５リットルの範囲の体積を有する、より好ましくは、約３～１リットルの範囲の体積を有する溶融された金属材料を保持するように構成される、［１］に記載のアセンブリ。
［３］ 前記移送デバイスは、材料コンテナを前記るつぼ中に位置付けるように構成され、好ましくは、前記るつぼは、前記金属材料の溶融温度に又は溶融温度近くに加熱される、［１］又は［２］に記載のアセンブリ。
［４］ 前記材料コンテナは、溶融される材料を備え、好ましくは、前記材料コンテナは、同じ溶融される材料から作られるか、又は、前記材料コンテナは、可燃性材料から作られる、［３］に記載のアセンブリ。
［５］ 前記材料コンテナは、前記るつぼの内径よりも小さい外径を備える、［３］又は［４］に記載のアセンブリ。
［６］ 前記溶融室は、前記溶融室の内側に複数の材料コンテナを収容するために配置された保管デバイスを備え、
前記保管デバイスは、前記複数の材料コンテナのうちの１つの材料コンテナを前記移送デバイスに後に提示するように構成され、及び／又は、
前記移送デバイスは、前記保管デバイスから前記複数の材料コンテナのうちの１つの材料コンテナを取り出すために配置される、［３］、［４］、又は［５］に記載のアセンブリ。
［７］ 前記保管デバイスは、複数の材料コンテナ保管位置を有する保管タレットを備え、その材料コンテナ保管位置は、好ましくは、前記保管タレットの周囲に分散される、［６］に記載のアセンブリ。
［８］ 前記アセンブリは、流体導管を備え、前記流体導管は、特に、実質的に不活性のガスを前記タンディッシュ中に提供するために、前記タンディッシュ近くに及び／又は前記タンディッシュ中に、特に、前記タンディッシュの上側近くに進出する、［１］～［７］のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ。
［９］ 前記粉末処理デバイスは、１つ以上のふるいユニットを備え、前記１つ以上のふるいユニットのうちの各ふるいユニットは、アトマイズ粒子の所定のサイズ画分を抽出するために配置される、［１］～［８］のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ。
［１０］ 前記粉末処理デバイスは、１つ以上のサイクロン分離ユニットを備え、前記１つ以上のサイクロン分離ユニットのうちの各サイクロン分離ユニットは、アトマイズ粒子の所定の重量画分を抽出するために配置される、［１］～［９］のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ。
［１１］ 前記粉末処理デバイスは、１つ以上の空気分級器を備え、前記１つ以上の空気分級器のうちの各空気分級器は、サイズ、形状、及び密度の組み合わせに基づいてアトマイズ粒子の所定の画分を抽出するために配置される、［１］～［１０］のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ。
［１２］ 前記粉末処理デバイスは、予め選択されたサイズ及び／又は重量分布を有する粉末混合物を提供するために、異なる画分のうちのいくつかからのある量の粉末を組み合わせるように構成された組み合わせユニットを備える、［１］～［１１］のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ。
［１３］ 前記アセンブリは、２つ以上の粉末処理デバイスを備え、各粉末処理デバイスは、１つの所定の金属又は合金のアトマイズ粒子を処理するように構成され、前記２つ以上の粉末処理デバイスの各々は、異なる金属又は合金のアトマイズ粒子を処理するように構成される、［１］～［１２］のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ。
［１４］ 前記フィルタリング要素は、汚染物質及び／又は粒子、好ましくは、前記アトマイズノズルの直径に実質的に等しいか又はそれより大きい直径を有する汚染物質及び／又は粒子をフィルタ除去するように構成される、［１］～［１３］のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ。
［１５］ 前記フィルタリング要素は、酸化物をフィルタ除去するように構成され、前記酸化物は、好ましくは、前記溶融された金属材料とは異なる粘度を備える、［１］～［１４］のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ。
［１６］ 前記フィルタリングデバイスは、前記るつぼに結合され、好ましくは、前記フィルタリング要素は、前記るつぼの流出経路に隣接して配置されるか、又は
前記フィルタリングデバイスは、前記タンディッシュに結合され、好ましくは、前記フィルタリング要素は、前記タンディッシュの投入開口部の前方に配置される、［１］～［１５］のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ。
［１７］ 前記フィルタリングデバイスは、前記るつぼ及び前記タンディッシュから離間して配置され、前記フィルタリング要素は、前記るつぼから前記タンディッシュへの液状材料の前記流路中に配置される、［１］～［１５］のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ。
［１８］ 前記フィルタリングデバイスは、オーバフロー装置を備え、前記オーバフロー装置は、前記フィルタリング要素を通って流れない液状材料のうちの少なくとも一部を廃棄コンテナ中に流入するように方向付けるように構成される、［１］～［１７］のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ。
［１９］ 前記フィルタリングデバイスは、複数のフィルタリング要素を備えるフィルタタレットを備え、前記フィルタタレットは、前記複数のフィルタリング要素のうちの１つを移動させて、液状材料の前記流路に出し入れするように回転可能である、［１］～［１８］のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ。
［２０］ ［１］～［１９］のうちのいずれか一項に記載のアセンブリを使用して粉末を生成するための方法であって、前記方法は、
熱いるつぼ中にある量の材料を位置付けることと、
前記るつぼ中の前記ある量の材料を溶融することと、
前記るつぼからタンディッシュに液状材料を移送することと、ここにおいて、前記るつぼからの前記液状材料は、前記液状材料が前記タンディッシュ中に流入する前にフィルタリング要素を横断する、
アトマイズ容器中で固化するアトマイズ粒子を生成するために、前記タンディッシュからの溶湯された材料を、アトマイズノズルを介して、前記アトマイズ容器の入口端に向かってその中に方向付けることと、
前記アトマイズ容器の出口開口部を介して先に溶湯された材料の前記固化されたアトマイズ粒子を抽出することと、前記固化されたアトマイズ粒子を粉末処理デバイスに方向付けることと、
複数の分離ユニットのうちの各分離ユニットが前記アトマイズ容器からの前記固化されたアトマイズ粒子から異なる画分を抽出するように、前記粉末処理デバイスの前記複数の分離ユニットを使用することであって、前記異なる画分は、異なる重量画分及び／又は異なるサイズ画分を備える、使用することと、粉末を生成するための前記アセンブリの別個の生成物として複数の異なる画分を提供することと、
を行うステップを備える、方法。
［２１］ 前記方法の前記ステップは、好ましくは、前記るつぼを実質的に冷却することなく、後に実行される及び／又は繰り返し実行される、［２０］に記載の方法。
［２２］ 前記方法は、前記るつぼから前記タンディッシュに前記液状材料を移送する前に、少なくとも前記タンディッシュ中に不活性ガスを提供するステップを備える、［２０］又は［２１］に記載の方法。
［２３］ 好ましくは、［１］～［１９］のうちのいずれか一項に記載の粉末を生成するためのアセンブリ中で使用するための材料コンテナであって、前記材料コンテナは、溶融される材料を備える、材料コンテナ。
［２４］ 前記材料コンテナは、可燃性材料から作られるか、又は、前記材料コンテナは、同じ溶融される材料から作られる、［２３］に記載の材料コンテナ。
［２５］ 粉末を生成するためのアセンブリであって、前記アセンブリは、溶融デバイスを備える溶融室を備え、前記溶融デバイスは、受口及び加熱デバイスを備え、前記受口は、材料コンテナを受け入れるように構成され、前記加熱デバイスは、前記受口中の前記材料コンテナを加熱するように構成される、アセンブリ。
［２６］ 前記溶融室は、移送デバイスを備え、前記移送デバイスは、前記溶融デバイスの前記受口の内側に前記材料コンテナを位置付けるように構成される、［２５］に記載のアセンブリ。
［２７］ 前記溶融室は、前記溶融室の内側に複数の材料コンテナを収容するために配置された保管デバイスを備え、
前記保管デバイスは、前記複数の材料コンテナのうちの１つの材料コンテナを前記移送デバイスに後に提示するように構成され、及び／又は、
前記移送デバイスは、前記保管デバイスから前記複数の材料コンテナのうちの１つの材料コンテナを取り出すように構成される、［２５］又は［２６］に記載のアセンブリ。
［２８］ 前記保管デバイスは、複数の材料コンテナ保管位置を有する保管タレットを備え、その材料コンテナ保管位置は、好ましくは、前記保管タレットの周囲に分散される、［２７］に記載のアセンブリ。
［２９］ 前記溶融デバイスは、タンディッシュを備え、前記タンディッシュは、出口を備え、前記アセンブリは、
前記タンディッシュの前記出口と流体連通状態にあるアトマイズノズルと、
入口端を備えるアトマイズ容器と、ここにおいて、前記アトマイズノズルは、溶湯された材料を前記アトマイズ容器の前記入口端に向かってその中に方向付けるように構成され、前記アトマイズ容器は、前記アトマイズ容器から先に溶湯された材料の固化されたアトマイズ粒子を抽出するように構成された出口開口部を備える、
前記アトマイズ粒子から１つ以上の粉末を放出するために配置された１つ以上の分離ユニットを備える粉末処理デバイスと
を更に備える、［２５］～［２８］のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ。
［３０］ 前記溶融デバイスは、るつぼを備え、前記溶融室は、タンディッシュを更に備え、前記るつぼは、前記るつぼから前記タンディッシュへの溶融された材料の流れを可能にするための流路を提供するように構成され、前記タンディッシュは、出口を備え、前記アセンブリは、
前記タンディッシュの前記出口と流体連通状態にあるアトマイズノズルと、
入口端を備えるアトマイズ容器と、ここにおいて、前記アトマイズノズルは、溶湯された材料を前記アトマイズ容器の前記入口端に向かってその中に方向付けるように構成され、前記アトマイズ容器は、前記アトマイズ容器から先に溶湯された材料の固化されたアトマイズ粒子を抽出するように構成された出口開口部を備える、
前記アトマイズ粒子から１つ以上の粉末を放出するために配置された１つ以上の分離ユニットを備える粉末処理デバイスと
を更に備える、［２５］～［２８］のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ。
［３１］ 前記溶融室は、前記るつぼと前記タンディッシュとの間に配置されたフィルタリングデバイスを更に備え、前記フィルタリングデバイスは、前記流路中に配置される、［３０］に記載のアセンブリ。
［３２］ 前記アセンブリは、流体導管を備え、前記流体導管は、実質的に不活性のガスを前記タンディッシュ中に提供するために、前記タンディッシュ中に、特に、前記タンディッシュの上側近くに進出する、［２９］～［３１］のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ。
［３３］ 前記アセンブリは、栓部材を備え、前記栓部材は、前記アトマイズノズル中に前記栓部材の先端を位置付けるように移動可能である、［２９］～［３２］のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ。
［３４］ 前記栓部材は、前記流体導管の一部である内部導管を備え、前記内部導管は、前記栓部材の周面に、特に、前記先端が前記アトマイズノズルの内側に配置されるときに前記タンディッシュの上側近くに進出する、［３２］に従属する［３３］に記載のアセンブリ。
［３５］ 前記溶融デバイスは、加熱要素を備え、前記加熱要素は、抵抗加熱器及び／又は誘導加熱器を備える、［２５］～［３４］のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ。
［３６］ ［２５］～［３５］のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ中の［２３］又は［２４］に記載の材料コンテナを加熱する方法であって、前記方法は、前記溶融デバイスの前記受口の内側に前記材料コンテナを位置付けるステップを備え、前記溶融デバイスの前記受口は、前記加熱デバイスによって予熱され、前記材料コンテナは、前記加熱デバイスによって前記受口中で加熱される、方法。
［３７］ ［１］～［１９］のうちのいずれか一項に記載の粉末を生成するためのアセンブリ中で使用するためのアトマイズノズルであって、前記アトマイズノズルは、流れ通路を介して接続された入口開口部及び出口開口部を備え、前記入口開口部における又は前記入口開口部の周りの前記アトマイズノズルは、溶融された材料のための出口開口部を有するタンディッシュのための、特に、前記アトマイズノズルの前記入口開口部に隣接又は近接して前記タンディッシュの前記出口開口部を配置するための支持及び／又は閉鎖部材を備える、アトマイズノズル。
［３８］ 前記アトマイズノズルは、前記アトマイズノズル中の溶融された材料を加熱するための、及び／又は前記アトマイズノズルを加熱するための加熱部材を備える、［３７］に記載のアトマイズノズル。
［３９］ 前記加熱部材は、ガスバーナ、誘導加熱器、及び抵抗加熱器のうちの１つ以上を備える、［３８］に記載のアトマイズノズル。
るつぼ、タンディッシュ、及びフィルタリングデバイスを備える溶融室と、ここにおいて、前記るつぼは、材料を溶融するために配置され、前記るつぼ及びタンディッシュは、前記るつぼから前記タンディッシュへの前記溶融された材料のための流路を提供するように構成され、前記フィルタリングデバイスは、前記流路中に配置され、前記タンディッシュは、アトマイズノズルに接続される、
アトマイズ容器と、ここにおいて、前記アトマイズノズルは、溶湯された材料を前記タンディッシュから前記アトマイズ容器に向かってその中に方向付けるように構成され、前記アトマイズ容器は、前記アトマイズ容器から先に溶湯された材料の固化されたアトマイズ粒子を抽出するように構成された出口を備える、
前記アトマイズ粒子から１つ以上の粉末を放出するために配置された１つ以上の分離ユニットを備える粉末処理デバイスと
を備える。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］ 粉末を生成するためのアセンブリであって、前記アセンブリは、
移送デバイス、溶融デバイス、及びタンディッシュを備える溶融室と、ここにおいて、前記溶融デバイスは、金属材料を溶融し、前記溶融された金属材料を保持するためのるつぼを備え、前記移送デバイスは、金属材料を高温の前記るつぼ中に位置付けるように構成され、前記るつぼは、前記るつぼから前記タンディッシュへの前記溶融された金属材料の流れを可能にするための流路を提供するように構成され、前記タンディッシュは、アトマイズノズルに接続され、前記溶融室は、前記るつぼと前記タンディッシュとの間に配置された、フィルタリング要素を有するフィルタリングデバイスを更に備え、前記フィルタリング要素は、前記流路中に配置される、
入口端を備えるアトマイズ容器と、ここにおいて、前記アトマイズノズルは、前記タンディッシュからの溶湯された金属材料を前記アトマイズ容器の前記入口端に向かってその中に方向付けるように構成され、前記アトマイズ容器は、前記アトマイズ容器から先に溶湯された金属材料の固化されたアトマイズ粒子を抽出するように構成された出口開口部を備える、
前記アトマイズ容器の前記出口開口部に接続された粉末処理デバイスと、ここにおいて、前記粉末処理デバイスは、複数の分離ユニットを備え、前記複数の分離ユニットのうちの各分離ユニットは、前記アトマイズ容器からの前記固化されたアトマイズ粒子から異なる画分を抽出することであって、前記異なる画分は、異なる重量画分及び／又は異なるサイズ画分を備える、抽出することと、粉末を生成するための前記アセンブリの別個の生成物として複数の異なる画分を提供することとを行うように構成される、
を備える、アセンブリ。
［２］ 前記るつぼは、約１０～０．１リットルの範囲の体積を有する、好ましくは、約５～０．５リットルの範囲の体積を有する、より好ましくは、約３～１リットルの範囲の体積を有する溶融された金属材料を保持するように構成される、［１］に記載のアセンブリ。
［３］ 前記移送デバイスは、材料コンテナを前記るつぼ中に位置付けるように構成され、好ましくは、前記るつぼは、前記金属材料の溶融温度に又は溶融温度近くに加熱される、［１］又は［２］に記載のアセンブリ。
［４］ 前記材料コンテナは、溶融される材料を備え、好ましくは、前記材料コンテナは、同じ溶融される材料から作られるか、又は、前記材料コンテナは、可燃性材料から作られる、［３］に記載のアセンブリ。
［５］ 前記材料コンテナは、前記るつぼの内径よりも小さい外径を備える、［３］又は［４］に記載のアセンブリ。
［６］ 前記溶融室は、前記溶融室の内側に複数の材料コンテナを収容するために配置された保管デバイスを備え、
前記保管デバイスは、前記複数の材料コンテナのうちの１つの材料コンテナを前記移送デバイスに後に提示するように構成され、及び／又は、
前記移送デバイスは、前記保管デバイスから前記複数の材料コンテナのうちの１つの材料コンテナを取り出すために配置される、［３］、［４］、又は［５］に記載のアセンブリ。
［７］ 前記保管デバイスは、複数の材料コンテナ保管位置を有する保管タレットを備え、その材料コンテナ保管位置は、好ましくは、前記保管タレットの周囲に分散される、［６］に記載のアセンブリ。
［８］ 前記アセンブリは、流体導管を備え、前記流体導管は、特に、実質的に不活性のガスを前記タンディッシュ中に提供するために、前記タンディッシュ近くに及び／又は前記タンディッシュ中に、特に、前記タンディッシュの上側近くに進出する、［１］～［７］のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ。
［９］ 前記粉末処理デバイスは、１つ以上のふるいユニットを備え、前記１つ以上のふるいユニットのうちの各ふるいユニットは、アトマイズ粒子の所定のサイズ画分を抽出するために配置される、［１］～［８］のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ。
［１０］ 前記粉末処理デバイスは、１つ以上のサイクロン分離ユニットを備え、前記１つ以上のサイクロン分離ユニットのうちの各サイクロン分離ユニットは、アトマイズ粒子の所定の重量画分を抽出するために配置される、［１］～［９］のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ。
［１１］ 前記粉末処理デバイスは、１つ以上の空気分級器を備え、前記１つ以上の空気分級器のうちの各空気分級器は、サイズ、形状、及び密度の組み合わせに基づいてアトマイズ粒子の所定の画分を抽出するために配置される、［１］～［１０］のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ。
［１２］ 前記粉末処理デバイスは、予め選択されたサイズ及び／又は重量分布を有する粉末混合物を提供するために、異なる画分のうちのいくつかからのある量の粉末を組み合わせるように構成された組み合わせユニットを備える、［１］～［１１］のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ。
［１３］ 前記アセンブリは、２つ以上の粉末処理デバイスを備え、各粉末処理デバイスは、１つの所定の金属又は合金のアトマイズ粒子を処理するように構成され、前記２つ以上の粉末処理デバイスの各々は、異なる金属又は合金のアトマイズ粒子を処理するように構成される、［１］～［１２］のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ。
［１４］ 前記フィルタリング要素は、汚染物質及び／又は粒子、好ましくは、前記アトマイズノズルの直径に実質的に等しいか又はそれより大きい直径を有する汚染物質及び／又は粒子をフィルタ除去するように構成される、［１］～［１３］のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ。
［１５］ 前記フィルタリング要素は、酸化物をフィルタ除去するように構成され、前記酸化物は、好ましくは、前記溶融された金属材料とは異なる粘度を備える、［１］～［１４］のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ。
［１６］ 前記フィルタリングデバイスは、前記るつぼに結合され、好ましくは、前記フィルタリング要素は、前記るつぼの流出経路に隣接して配置されるか、又は
前記フィルタリングデバイスは、前記タンディッシュに結合され、好ましくは、前記フィルタリング要素は、前記タンディッシュの投入開口部の前方に配置される、［１］～［１５］のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ。
［１７］ 前記フィルタリングデバイスは、前記るつぼ及び前記タンディッシュから離間して配置され、前記フィルタリング要素は、前記るつぼから前記タンディッシュへの液状材料の前記流路中に配置される、［１］～［１５］のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ。
［１８］ 前記フィルタリングデバイスは、オーバフロー装置を備え、前記オーバフロー装置は、前記フィルタリング要素を通って流れない液状材料のうちの少なくとも一部を廃棄コンテナ中に流入するように方向付けるように構成される、［１］～［１７］のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ。
［１９］ 前記フィルタリングデバイスは、複数のフィルタリング要素を備えるフィルタタレットを備え、前記フィルタタレットは、前記複数のフィルタリング要素のうちの１つを移動させて、液状材料の前記流路に出し入れするように回転可能である、［１］～［１８］のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ。
［２０］ ［１］～［１９］のうちのいずれか一項に記載のアセンブリを使用して粉末を生成するための方法であって、前記方法は、
熱いるつぼ中にある量の材料を位置付けることと、
前記るつぼ中の前記ある量の材料を溶融することと、
前記るつぼからタンディッシュに液状材料を移送することと、ここにおいて、前記るつぼからの前記液状材料は、前記液状材料が前記タンディッシュ中に流入する前にフィルタリング要素を横断する、
アトマイズ容器中で固化するアトマイズ粒子を生成するために、前記タンディッシュからの溶湯された材料を、アトマイズノズルを介して、前記アトマイズ容器の入口端に向かってその中に方向付けることと、
前記アトマイズ容器の出口開口部を介して先に溶湯された材料の前記固化されたアトマイズ粒子を抽出することと、前記固化されたアトマイズ粒子を粉末処理デバイスに方向付けることと、
複数の分離ユニットのうちの各分離ユニットが前記アトマイズ容器からの前記固化されたアトマイズ粒子から異なる画分を抽出するように、前記粉末処理デバイスの前記複数の分離ユニットを使用することであって、前記異なる画分は、異なる重量画分及び／又は異なるサイズ画分を備える、使用することと、粉末を生成するための前記アセンブリの別個の生成物として複数の異なる画分を提供することと、
を行うステップを備える、方法。
［２１］ 前記方法の前記ステップは、好ましくは、前記るつぼを実質的に冷却することなく、後に実行される及び／又は繰り返し実行される、［２０］に記載の方法。
［２２］ 前記方法は、前記るつぼから前記タンディッシュに前記液状材料を移送する前に、少なくとも前記タンディッシュ中に不活性ガスを提供するステップを備える、［２０］又は［２１］に記載の方法。
［２３］ 好ましくは、［１］～［１９］のうちのいずれか一項に記載の粉末を生成するためのアセンブリ中で使用するための材料コンテナであって、前記材料コンテナは、溶融される材料を備える、材料コンテナ。
［２４］ 前記材料コンテナは、可燃性材料から作られるか、又は、前記材料コンテナは、同じ溶融される材料から作られる、［２３］に記載の材料コンテナ。
［２５］ 粉末を生成するためのアセンブリであって、前記アセンブリは、溶融デバイスを備える溶融室を備え、前記溶融デバイスは、受口及び加熱デバイスを備え、前記受口は、材料コンテナを受け入れるように構成され、前記加熱デバイスは、前記受口中の前記材料コンテナを加熱するように構成される、アセンブリ。
［２６］ 前記溶融室は、移送デバイスを備え、前記移送デバイスは、前記溶融デバイスの前記受口の内側に前記材料コンテナを位置付けるように構成される、［２５］に記載のアセンブリ。
［２７］ 前記溶融室は、前記溶融室の内側に複数の材料コンテナを収容するために配置された保管デバイスを備え、
前記保管デバイスは、前記複数の材料コンテナのうちの１つの材料コンテナを前記移送デバイスに後に提示するように構成され、及び／又は、
前記移送デバイスは、前記保管デバイスから前記複数の材料コンテナのうちの１つの材料コンテナを取り出すように構成される、［２５］又は［２６］に記載のアセンブリ。
［２８］ 前記保管デバイスは、複数の材料コンテナ保管位置を有する保管タレットを備え、その材料コンテナ保管位置は、好ましくは、前記保管タレットの周囲に分散される、［２７］に記載のアセンブリ。
［２９］ 前記溶融デバイスは、タンディッシュを備え、前記タンディッシュは、出口を備え、前記アセンブリは、
前記タンディッシュの前記出口と流体連通状態にあるアトマイズノズルと、
入口端を備えるアトマイズ容器と、ここにおいて、前記アトマイズノズルは、溶湯された材料を前記アトマイズ容器の前記入口端に向かってその中に方向付けるように構成され、前記アトマイズ容器は、前記アトマイズ容器から先に溶湯された材料の固化されたアトマイズ粒子を抽出するように構成された出口開口部を備える、
前記アトマイズ粒子から１つ以上の粉末を放出するために配置された１つ以上の分離ユニットを備える粉末処理デバイスと
を更に備える、［２５］～［２８］のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ。
［３０］ 前記溶融デバイスは、るつぼを備え、前記溶融室は、タンディッシュを更に備え、前記るつぼは、前記るつぼから前記タンディッシュへの溶融された材料の流れを可能にするための流路を提供するように構成され、前記タンディッシュは、出口を備え、前記アセンブリは、
前記タンディッシュの前記出口と流体連通状態にあるアトマイズノズルと、
入口端を備えるアトマイズ容器と、ここにおいて、前記アトマイズノズルは、溶湯された材料を前記アトマイズ容器の前記入口端に向かってその中に方向付けるように構成され、前記アトマイズ容器は、前記アトマイズ容器から先に溶湯された材料の固化されたアトマイズ粒子を抽出するように構成された出口開口部を備える、
前記アトマイズ粒子から１つ以上の粉末を放出するために配置された１つ以上の分離ユニットを備える粉末処理デバイスと
を更に備える、［２５］～［２８］のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ。
［３１］ 前記溶融室は、前記るつぼと前記タンディッシュとの間に配置されたフィルタリングデバイスを更に備え、前記フィルタリングデバイスは、前記流路中に配置される、［３０］に記載のアセンブリ。
［３２］ 前記アセンブリは、流体導管を備え、前記流体導管は、実質的に不活性のガスを前記タンディッシュ中に提供するために、前記タンディッシュ中に、特に、前記タンディッシュの上側近くに進出する、［２９］～［３１］のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ。
［３３］ 前記アセンブリは、栓部材を備え、前記栓部材は、前記アトマイズノズル中に前記栓部材の先端を位置付けるように移動可能である、［２９］～［３２］のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ。
［３４］ 前記栓部材は、前記流体導管の一部である内部導管を備え、前記内部導管は、前記栓部材の周面に、特に、前記先端が前記アトマイズノズルの内側に配置されるときに前記タンディッシュの上側近くに進出する、［３２］に従属する［３３］に記載のアセンブリ。
［３５］ 前記溶融デバイスは、加熱要素を備え、前記加熱要素は、抵抗加熱器及び／又は誘導加熱器を備える、［２５］～［３４］のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ。
［３６］ ［２５］～［３５］のうちのいずれか一項に記載のアセンブリ中の［２３］又は［２４］に記載の材料コンテナを加熱する方法であって、前記方法は、前記溶融デバイスの前記受口の内側に前記材料コンテナを位置付けるステップを備え、前記溶融デバイスの前記受口は、前記加熱デバイスによって予熱され、前記材料コンテナは、前記加熱デバイスによって前記受口中で加熱される、方法。
［３７］ ［１］～［１９］のうちのいずれか一項に記載の粉末を生成するためのアセンブリ中で使用するためのアトマイズノズルであって、前記アトマイズノズルは、流れ通路を介して接続された入口開口部及び出口開口部を備え、前記入口開口部における又は前記入口開口部の周りの前記アトマイズノズルは、溶融された材料のための出口開口部を有するタンディッシュのための、特に、前記アトマイズノズルの前記入口開口部に隣接又は近接して前記タンディッシュの前記出口開口部を配置するための支持及び／又は閉鎖部材を備える、アトマイズノズル。
［３８］ 前記アトマイズノズルは、前記アトマイズノズル中の溶融された材料を加熱するための、及び／又は前記アトマイズノズルを加熱するための加熱部材を備える、［３７］に記載のアトマイズノズル。
［３９］ 前記加熱部材は、ガスバーナ、誘導加熱器、及び抵抗加熱器のうちの１つ以上を備える、［３８］に記載のアトマイズノズル。
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図8】
【図9】
【図10】