特許 7744981 粉末床溶融結合装置の中間リザーバから粉末を計量分配する方法および対応する装置

(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】

(24)【登録日】2025-09-17

(45)【発行日】2025-09-26

(54)【発明の名称】粉末床溶融結合装置の中間リザーバから粉末を計量分配する方法および対応する装置

(51)【国際特許分類】

   B22F 12/50 20210101AFI20250918BHJP

   B22F 10/28 20210101ALI20250918BHJP

   B22F 12/52 20210101ALI20250918BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20250918BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20250918BHJP

【ＦＩ】

B22F12/50

B22F10/28

B22F12/52

B33Y30/00

B33Y10/00

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2023526369

(86)(22)【出願日】2021-10-22

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-11-09

(86)【国際出願番号】 EP2021079377

(87)【国際公開番号】W WO2022090086

(87)【国際公開日】2022-05-05

【審査請求日】2023-05-29

(31)【優先権主張番号】102020128598.1

(32)【優先日】2020-10-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】523397665

【氏名又は名称】ニコン エスエルエム ソリューションズ アーゲー

【氏名又は名称原語表記】Ｎｉｋｏｎ ＳＬＭ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ＡＧ

【住所又は居所原語表記】Ｅｓｔｌａｎｄｒｉｎｇ ４， ２３５６０ Ｌｕｅｂｅｃｋ， Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100134315

【弁理士】

【氏名又は名称】永島 秀郎

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】カーステン ヒュービンガー

【審査官】河口 展明

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１７－５３２４３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０３０３５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０１２６５５１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０１９－５１６５８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０２２３３４９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２２Ｆ １０／００－１２／９０

Ｂ２２Ｆ ３／１０５、３／１６

Ｂ３３Ｙ １０／００、３０／００

Ｂ２９Ｃ ６４／００－６４／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

粉末床溶融結合装置であって、
プロセスチャンバと、
粉末投下開口を備えた粉末貯蔵室であって、該粉末投下開口は、前記粉末貯蔵室の容積を前記プロセスチャンバに接続している、粉末貯蔵室と、
前記プロセスチャンバ内のリコータリザーバを有するリコータであって、前記リコータリザーバは、前記プロセスチャンバ内に設けられた支持体開口上を移動するように可動に支持されており、これにより、当該支持体開口に収容された工作物支持体上に新たな粉末の層を提供する、リコータと、
を備えている、粉末床溶融結合装置において、
当該粉末床溶融結合装置は、さらに、少なくとも１つの調量供給装置を備え、該調量供給装置は、
前記粉末貯蔵室の前記粉末投下開口から粉末を受け取るように構成された粉末入口であって、前記調量供給装置の前記粉末入口は、前記粉末貯蔵室の前記粉末投下開口の直下に位置決めされている、粉末入口と、
前記粉末床溶融結合装置の前記リコータリザーバに粉末を落とすように構成されている粉末出口と、
前記粉末入口と前記粉末出口との間に配置され、前記粉末入口から前記粉末出口に粉末を搬送するように構成された粉末支持体と
を備えており、
前記粉末支持体は、超音波送信器および／または振動駆動装置に連結されており、前記粉末支持体は、格子網を備え、該格子網は、前記超音波送信器および／または前記振動駆動装置に連結されていて、これにより、前記超音波送信器および／または前記振動駆動装置の運転により前記格子網を抜け出ることによる、前記格子網を通る粉末の流れを可能にするように構成されており、
前記格子網はメッシュサイズを有しており、前記格子網の前記メッシュサイズは、前記調量供給装置によって調量供給されるように指定されている粉末粒子よりも大きく、前記メッシュサイズは、前記粉末が、静止した格子網を抜け落ちるメッシュサイズとして定義されている臨界的なメッシュサイズよりも小さく、
前記調量供給装置の前記粉末出口は、前記リコータが停止位置にあるときに、前記リコータリザーバの上方に位置決めされている、
ことを特徴とする、粉末床溶融結合装置。

【請求項2】

前記粉末支持体は、フレームを備え、前記格子網は、前記フレームにより支持されている、請求項１記載の粉末床溶融結合装置。

【請求項3】

接続要素は、前記フレームを介して前記格子網を前記超音波送信器および／または前記振動駆動装置に接続する、請求項２記載の粉末床溶融結合装置。

【請求項4】

前記調量供給装置は、通路壁を有する粉末通路を備えたフィーダハウジングを備え、前記粉末通路は、前記粉末入口と前記粉末出口とを接続し、かつ
前記格子網は、前記粉末通路の長手方向の延在を横切るように位置決めされており、これにより、前記粉末通路を入口に面した上側の通路部分と、出口に面した下側の通路部分とに分割する、請求項１から３までのいずれか１項記載の粉末床溶融結合装置。

【請求項5】

前記通路壁は、凹部を形成し、該凹部内に、前記粉末支持体が密閉式に係合する、請求項４記載の粉末床溶融結合装置。

【請求項6】

前記粉末支持体は、凹部を有しており、該凹部内に前記通路壁の突出部が密閉式に係合する、請求項４または５記載の粉末床溶融結合装置。

【請求項7】

弾性部材は、前記粉末支持体と前記フィーダハウジングとの間に位置決めされており、これにより、前記粉末支持体から前記フィーダハウジングへの振動の直接的な伝達を阻止する、請求項４から６までのいずれか１項記載の粉末床溶融結合装置。

【請求項8】

前記粉末貯蔵室は、粉末入口開口を有していて、該粉末貯蔵室の粉末入口開口を介して前記粉末貯蔵室に粉末を搬送するために、前記粉末入口開口が粉末分配システムに接続されており、前記粉末入口開口は、予め規定された寸法を上回る粒子を分離するための篩により保護されており、該篩が所定の篩メッシュサイズを有している、請求項１から７までのいずれか１項記載の粉末床溶融結合装置。

【請求項9】

前記格子網の前記メッシュサイズは、前記篩メッシュサイズよりも大きい、請求項８記載の粉末床溶融結合装置。

【請求項10】

請求項１から９までのいずれか１項記載の粉末床溶融結合装置のリコータリザーバを充填する方法であって、該方法は、
（ｉ）前記粉末貯蔵室から前記粉末支持体の格子網上に、または格子網内に粉末を排出するステップと、
（ｉｉ）少なくとも前記調量供給装置の前記粉末支持体の前記格子網において超音波を励起し、かつ／またはプロセスチャンバ壁に対して相対的に振動させるために、少なくとも前記粉末支持体の前記格子網を励振し、これにより粉末を前記調量供給装置の出口を介して前記リコータリザーバに搬送するステップと
を有しており、
前記格子網はメッシュサイズを有しており、前記格子網の前記メッシュサイズは、前記調量供給装置によって調量供給されるように指定されている粉末粒子よりも大きく、前記メッシュサイズは、前記粉末が、静止した格子網を抜け落ちるメッシュサイズとして定義されている臨界的なメッシュサイズよりも小さい、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一般的に３Ｄ印刷とも呼ばれる付加製造法に関する。より詳細には、本発明は、粉末床溶融結合プロセスの改良、対応する粉末ディスペンサおよびこのディスペンサを備えた粉末床溶融結合装置に関する。

【0002】

関連技術の説明
付加製造法は、ますます重要な、３Ｄの工作物を製造することができる方法である。種々異なる付加製造法が存在しているが、本明細書では、例えば、幾つかの粒子を互いに固着させるために、例えば粉末粒子の床上で粒子を選択的に加熱することによって粉末粒子を接合する方法および装置に焦点を当てる。粉末粒子は、焼結、融着および／または溶接により互いに固着される。これらのプロセスのための熱は一般的に、好適には集束された放射線により、例えば、電子ビームまたはレーザビームによって提供され、粉末床の上側層の一部を選択的に加熱して、これにより、上側層の粒子を、先行する層の粒子および上側層において隣り合う粒子に付着させる。このプロセスは、概して、粉末床溶融結合または単に粉末溶融結合と呼ばれる。本明細書では、異なる種類の放射線を区別せず、単に「ビーム」と呼ぶ。

【0003】

粉末床溶融結合のための最近の装置は、プロセスチャンバを備えたハウジングを有している。プロセスチャンバは、可動に支持された工作物支持体を収容するための支持体開口を有している。最初に、粉末の薄い層が工作物支持体に提供される。このことは主に、リコータによって達成される。リコータは、底部の開口にわたって前後に駆動され、これにより、工作物支持体に粉末の層をコーティングする車両である。リコータは、多くの刊行物に記載されており、単に幾つかを挙げると、例えば、国際公開第２０１８／１５６２６４号、国際公開第２０１７／１４３１４５号、欧州特許出願公開第１２３４６２５号明細書および独国特許発明第１０２００６０５６４２２号明細書に記載されている。これらのリコータは大まかに以下の２つのグループに分類することができる。
（ｉ）粉末が、例えば、支持体開口の隣の開口により、プロセスチャンバの底部に供給され、次いで、分配器によって分配される。この分配器は、本明細書では「（ｉ）型のリコータ」と見なされ、通常、ブレード、ローラ、リップまたは支持体開口にわたって移動するように構成された類似の手段のうちの少なくとも１つを有しており、これにより、工作物支持体上に新たな粉末の層が形成される。
（ｉｉ）粉末リザーバが、支持体開口にわたって移動するように可動に支持されており、これにより、工作物支持体上に新たな粉末の層を提供する（「（ｉｉ）型のリコータ」）。多くの場合、（ｉｉ）型のリコータは、粉末層を平らにする、換言すると地ならしするための１つまたは複数の分配器も備えている。本明細書では、リコータのリザーバを「リコータリザーバ」および「リコータのリザーバ」と呼ぶ。

【0004】

粉末の新たな層が提供されると、少なくとも１つのビームが、コーティングされた表面の上側層にわたって運動させられ、これにより、幾つかの粉末粒子が互いに、かつ幾つかのケースでは工作物支持体にも固着する。次いで、工作物支持体が下降し、リコータが、粉末の次の層を提供する。この次の層も、粉末粒子を互いに、かつ先行して固着させられた粒子の構造体に選択的に固着させるためのビームにさらされる。工作物支持体を降下させ、粉末の新たな層を提供し、かつレーザにより「書込む」プロセスは繰り返され、これにより、３Ｄの物体が得られる。このプロセスは、多くの刊行物、単に２つを挙げると、例えば米国特許出願公開第２０１７／０００１２４３号明細書、米国特許第９，０６１，４６５号明細書に記載されている。

【0005】

独国特許出願公開第１０２００４０２２３８７号明細書は、粉末を分配するための円形のブレードを備えた粉末床溶融結合装置のリコータを開示している。円形のブレードは、線形に延びるブレードの格子網を取り囲み、その意味で線形に延びるブレードの格子網を備えている。円形のブレードを使用して支持体開口にわたって粉末を押し付けることによって、粉末の新たな層が提供される。独国特許出願公開第１０２００４０２２３８７号明細書により教示されるように、円形ブレードは粒子の凝集塊を剪断し、このことは、減じられた粗さを有するより緻密な粉末層をもたらすことが報告されている。粉末層の密度をさらに改善するために、円形ブレードを超音波発生手段に連結することが提案されている。

【0006】

独国特許発明第１０１１７８７５号明細書は、薄い均質な粉末層を提供するためにブレードを有する（ｉｉ）型のリコータを使用することによって、粉末床溶融結合プロセスにおいて新たな層を提供することを提案している。ブレードは、回転可能に支持されて、回転振動を実施するように駆動される。運転中に、粉末は、粉末貯蔵室からリコータリザーバへ配送される。リコータリザーバから、粉末は、回転振動するブレードの前に堆積され、回転振動する駆動装置を使用しながら既存の粉末床上へと押される。この回転振動は、薄い粉末層の提供中に粉末中の粒子の凝集塊をばらばらにして、粉末を均質化すると考えられている。

【0007】

リコータが（ｉ）型のリコータであるか、（ｉｉ）型のリコータであるかに拘わらず、粉末は、中間リザーバ（貯蔵室とも称される）から、（（ｉ）型のリコータが使用される場合には）プロセスチャンバの底部に、または（ｉｉ）型のリコータのリザーバのいずれかに計量分配される。現在使用されている粉末床溶融結合装置では、中間リザーバからリコータのリザーバへの粉末を計量分配は、回転フィーダによって達成される（このことは、プロセスチャンバの底部上への計量分配の場合を含むと考えられる。粉末が貯蔵室から計量分配される場所が、（ｉ）型のリコータのリコータリザーバを形成すると見なすことができる）。

【0008】

回転フィーダは細長い「フィードホイール」を有しており、このフィードホイールはフィードシャフトと見なすことができる。フィードシャフトは、支持体開口の幅にわたって延びている。フィードシャフトは、このフィードシャフトの回転軸線に沿って延びる１つ以上のノッチを有している。ノッチが、中間リザーバの、下方に向いた排出開口内で上方に向いている場合、粉末は、このノッチの容積内に滑り込む。シャフトの回転は、ノッチを下向きにし、これにより、ノッチを空にする、すなわち粉末が、ノッチからリコータのリザーバ内に注がれる。換言すると、ノッチの各回転がリコータのリザーバ内へ予め規定された量の粉末を搬送すると期待される。

【0009】

発明の概要
本発明は、現在の粉末床溶融結合装置のフィードシャフトのノッチが、コストの掛かるフライス加工および研削により製造されなければならないという観察に基づいている。さらに、フィードシャフトは、プロセスチャンバからの不活性ガスの漏れおよび粉末粒子の抜落ちを低減するために必要とされるように密閉することが困難である。さらに、計量分配される粉末の量を調量供給することは、ノッチ容積の整数倍でしか調整することができず、中間リザーバの排出出口の部分にわたって形成される粉末ブリッジによってさらに信頼性が損なわれる。これらの観察に基づいて、本発明の根底を成す課題は、粉末床溶融結合装置のリコータのリザーバのへの装填を改善することである。

【0010】

この課題の解決手段は、独立請求項に記載されている。従属請求項は、本発明のさらなる改良に関する。

【0011】

例えば、上述の問題は、粉末溶融結合装置のための調量供給装置によって解決することができる。調量供給装置は、粉末入口を有していてよい。粉末入口を介して、調量供給装置は、粉末貯蔵室の排出開口から粉末を受け取ることができる。実際には、これらの粉末貯蔵室は、プロセスチャンバの内側に位置決めされているか、または少なくとも排出開口を有している。この排出開口は、当該排出開口を介して貯蔵室の貯蔵容積をプロセスチャンバに接続する。この文脈において「接続する」とは、貯蔵室からプロセスチャンバへの粉末の搬送を可能にすることを意味する。貯蔵室は、粉末供給システムの中間粉末リザーバである。本明細書では、貯蔵室または粉末貯蔵室という用語を、単にリコータのリザーバと中間リザーバ（＝貯蔵室）とを言語的に区別するために使用する。換言すると、粉末貯蔵室および貯蔵室という用語は、本出願および出願に関して付与された特許の技術的な教示を変更することなしに、中間粉末リザーバによって置き換えることができる。

【0012】

要約すると、調量供給装置は、貯蔵室から粉末を受け取るように構成されている。例えば、調量供給装置の粉末入口は、貯蔵室の排出開口のすぐ下側に位置決めされていてよく、これにより、貯蔵室の排出開口から落下する粉末による、調量供給装置の粉末入口への粉末の供給を可能にする。

【0013】

調量供給装置は、粉末溶融結合装置のリコータリザーバへ粉末を投下するように構成された粉末出口を有する。リコータリザーバは、（ｉｉ）型リコータのリザーバであるか、または単に、プロセスチャンバのベースプレート（つまり、底部）上の場所であってもよく、この場所から、（ｉ）型リコータによって粉末が分配される。

【0014】

調量供給装置の粉末入口と調量供給装置の粉末出口との間には、粉末支持体がある。粉末支持体は、粉末入口を介して粉末を受け取るように構成されており、さらに、粉末を粉末出口に搬送するように構成されている。粉末支持体は、その単語が示すように、粉末を支持する、すなわち、粉末支持体は、粉末を、搬送手段によって粉末出口に搬送されるまで、粉末支持体上で所定の位置において保持する。１つの例では、粉末支持体は、粉末入口の下側に位置決めされているプレートまたはボードであってよい。

【0015】

好適には、粉末入口と粉末支持体との間に間隙が存在している。間隙は、プレート上に蓄積される粉末の最大高さを規定する。したがって、間隙は、好適には、調量供給装置が定める粒径よりも大きい。好適には、プレートの高さおよび／または粉末入口の高さは調整可能であり、これにより間隙高さを調整することが可能である。例えば、粉末支持体および粉末入口のうちの少なくとも一方は、所定の鉛直方向の延在長さおよび／または調節可能な鉛直方向の延在長さを有する調量供給装置支持構造体に着脱可能に取り付けられていてよく、これにより、間隙を調整することができる。

【0016】

粉末支持体は、粉末出口に向かって勾配させられていてよい。しかし、好適には、勾配は、静止摩擦力と下り勾配力とが同一の絶対値を有している勾配として定義されている臨界的な勾配を下回る。したがって、この臨界的な勾配を上回るように勾配を増大させると、粉末が粉末支持体上で滑ってしまうだろう。換言すると、臨界的な勾配を上回るように粉末支持体の勾配を増大させると、粉末支持体はシュートに変わるだろう。

【0017】

別の例では、粉末支持体は、格子網、つまり篩を備えている。格子網（grate）という用語を、以下に説明する別の任意の篩に関して言語的に区別するためだけに使用する。したがって、「格子網」の代わりに、本明細書において「第１の篩」という用語を本明細書で使用することがある。格子網のメッシュサイズは、調量供給装置によって調量供給されるように指定されている粉末粒子よりも大きい。好適には、格子網のメッシュサイズは、粉末粒子の少なくとも２倍大きく、特に好適には、格子網のメッシュサイズは、粉末粒子の少なくとも３倍大きい。さらに、メッシュサイズは、臨界的なメッシュサイズより小さく、この臨界的なメッシュサイズは、粉末が静止した格子網を抜け落ちるメッシュサイズとして定義されている。

【0018】

好適な或る例では、調量供給装置の粉末支持体は、超音波送信器および／または振動駆動装置（本明細書では、合わせて「駆動装置」と総称される）に連結されている。超音波および／または振動はそれぞれ、粉末支持体上での粉末の臨界的な勾配および安息角を減じる。したがって、粉末支持体がボードまたはプレートである場合、粉末は、粉末出口に向かって滑る。単に誤解を避けるために、「連結されている」とは本文脈において、超音波送信器によって引き起こされた超音波の、粉末支持体、例えば格子網への伝搬を可能にする機械的な接続を示している。振動駆動装置が「連結されている」場合、振動駆動装置と粉末支持体（例えば、格子網）との間の機械的な接続を示しており、この機械的接続は、振動駆動装置の振動を粉末支持体に伝達する。振動は、「前後」または「上下」またはそれらの組み合わせであり得る、格子網の移動と見なされる。振動駆動装置は、粉末支持体を、例えば２つの位置および／または向きの間で振動させるか、または同様に（かつ／または）、粉末支持体の少なくとも１つの通常モードを引き起こすことができる。これらのすべての振動は、臨界的な勾配角度の減少および／または臨界的な安息角の減少を提供する。したがって、粉末の一部が、リコータリザーバへと流れる。超音波による励振の場合、粉末支持体を通って伝播する超音波は、同様に臨界的な傾斜角および臨界的な安息角を減じる。さらに、超音波は、同様に粉末を通って伝播することができ、これにより、塊材料をいわば「流動化」し、同様に、リコータリザーバへの粉末流を引き起こす。通常のように、本明細書では、超音波送信器は、超音波発生器であり、送信超音波トランスデューサとも称される。

【0019】

振動励振および／または超音波励振のエネルギによって、流動化を段階的に制御することができる、すなわち、出口に搬送される単位時間あたりの粉末の体積を、励振を増大または低減することによって調整することができる。粉末支持体の所定の励振にとって、搬送速度は一定であり、したがって、リコータリザーバにまたはリコータリザーバ内に計量分配されるべき粉末の量を、励振の継続時間の選択によって調整することができる。実際には、駆動装置の動作は、好適には、制御装置によって制御される。

【0020】

既に上述したように、粉末支持体は、好適には格子網を備えており、この格子網は、超音波送信器および／または振動駆動装置に連結されていて、これにより、超音波送信器および／または振動駆動器の運転により格子網を抜け出ることによる、格子網を通る粉末の流れを可能にするように構成されている。

【0021】

好適には、粉末支持体が、フレームを備えており、格子網はフレームにより支持されていて、好適にはフレームに機械的に取り付けられている。この措置は、安定した格子網を提供し、超音波送信器および振動駆動装置を、フレームを介して格子網に確実に連結することを可能にする。さらにフレームは、調量供給装置のハウジングに対する粉末支持体の密閉を単純化する。

【0022】

接続要素は、フレームを介して格子網を超音波送信機および／または振動駆動装置に接続する、すなわち機械的に取り付けることができる。

【0023】

例えば、調量供給装置は、粉末通路を備えたフィーダハウジングを備えていてよい。粉末通路は、ハウジングの通路壁によって画定されている。粉末通路は、粉末入口と粉末出口とを接続してよい。好適には、格子網が、粉末通路の長手方向の延在に対して横方向に位置決めされており、これによりこの粉末通路を、入口に面した上側の通路部分と、出口に面した下側の通路部分とに分割する。粉末通路の長手方向の延在は、直線的な通路の場合、長手方向の通路軸線により規定されると考えることができる。湾曲した通路の場合、通路内に設置されていると想定される湾曲ビームの中立軸が、任意の無限小の通路区分の長手方向の延在方向を規定すると考えることができる。横方向とは、格子網が粉末通路に所定の角度で、必ずしも必須ではないが好適には直角（±１５°、好適には±１０°、さらにより好適には±５°以下）で交差することを意味する。角度は、好適には６０°～１２０°であってよい。

【0024】

ハウジングは、粉末支持体を支持していてよい。例えば、通路壁が、凹部を形成していてよく、この凹部内に粉末支持体が密閉式に係合する。このことは、簡単な組立てを可能にする一方で、同時に迂回粉末を回避することができる。同様に、粉末支持体が、凹部を備えていて、この凹部に通路壁の突出部が密閉式に係合することもできる。

【0025】

特に好適には、弾性部材が、粉末支持体とハウジングとの間に位置決めされている。このことは、粉末支持体からハウジングへの振動の直接的な伝達を防止することを可能にする一方で、粉末支持体とハウジングとの間の隙間を密閉する。したがって、粉末床溶融結合装置の他の構成要素は、超音波および／または振動によりあまりストレスが加えられないので、その寿命および動作精度が向上する。これにより、工作物の品質を向上させることができる。

【0026】

既に明らかなように、調量供給装置は、「粉末溶融結合装置」と呼ばれる粉末床溶融結合装置に設置されていてよい。粉末溶融結合装置は、少なくとも、プロセスチャンバと、粉末投下開口を備えた粉末貯蔵室とを備えていてよく、排出開口は、プロセスチャンバに流体連通している。リコータリザーバはプロセスチャンバ内に位置決めされていてよい。調量供給装置の粉末入口は、好適には、粉末貯蔵室の排出開口の下側に位置決めされている。これにより、調量供給装置の粉末入口に粉末が充填されると、排出開口からの粉末流が停止させられる。リコータリザーバに搬送される粉末は、重力によって即座に補充される。調量供給装置の粉末出口は、好適には、リコータの停止位置の上側に位置決めされている。この場合、調量供給装置の粉末出口は、リコータがその停止位置に停まっている場合、リコータリザーバに直接に供給することができる。通常のように、リコータは、複数のコーティングサイクル間に停止スポット、いわゆる停止位置上に位置決めされてもよい。したがって、これらのコーティングサイクル間に、調量供給装置の粉末出口からリコータリザーバに再充填を行うことができる。

【0027】

好適には、粉末貯蔵室は、粉末入口開口を有している。通常のように、粉末入口開口は、貯蔵室の粉末入口開口を介して貯蔵室に粉末を搬送するために、粉末分配システムに接続されていてよい。粉末は、例えばメインタンクからの粉末供給管路および／またはプロセスチャンバの過剰粉末除去トラップにより供給されてよい。これらの粉末源から、貯蔵室に、粉末搬送システムによって新たな粉末が提供される。例えば、ニューマチック式の搬送システムを使用することができ、搬送ガス流は、好適には不活性ガス流である。特に好適な或る例では、粉末入口開口は、予め規定された寸法を上回る粒子を分離するための（第１の篩、すなわち格子網とは区別すべき）篩により保護されている。したがって、この（第２の）篩は、（第２の）篩メッシュサイズを有しており、篩メッシュサイズを上回る粒子を分離する。したがって、これらの粒子は、粉末と一緒に貯蔵室内には搬送され得ない。

【0028】

既に明らかなように、格子網が、格子網メッシュサイズを有しており、好適には、格子網メッシュサイズは、篩メッシュサイズよりも大きく、これにより、プロセスチャンバ内における排除すべき粒子の蓄積は回避される。この措置は、主に、格子網の自由面積が時間の経過とともに格子網に粒子が詰まることによって減じられないので、特に高い調量供給精度を保証する。このことは、製造される工作物の品質を向上させる。格子網および篩は、組み合わせられて単一の格子網を形成することができる。特にこの場合、調量供給装置は、格子網残留物除去スライダを備えていてよい。格子網残留物除去スライダは、格子網の格子網から残留物を残留物リザーバ内へと削り取るように構成されていてよい。例えば、格子網の残留物除去スライダは、格子網の上流側および／または近傍に位置決めされた少なくとも１つのガイドレールおよび／または伸縮アームによって可動に支持されていてよい。好適には、格子網残留物除去スライダは、上流に向いた格子網表面上の第１の位置から第２の位置まで格子網残留物除去スライダを前進させ、かつ格子網残留物除去スライダを第１の位置に戻すための駆動部に連結されている。

【0029】

粉末溶融結合装置のリコータのリザーバに粉末を充填するための方法は、少なくとも、粉末貯蔵室から調量供給装置、例えば、上述したような調量供給装置の粉末支持体上に粉末を排出するステップを有していてよい。さらに、方法は、調量供給装置の粉末支持体において音子の励起し、かつ／またはプロセスチャンバ境界部に対して相対的に振動させ、かつ粉末支持体の通常モードを引き起こすために、粉末支持体を励振するステップを有していてよい。これらの手段のそれぞれは、粉末を、調量供給装置の出口を介してリコータリザーバへ、制御された形式で搬送することを可能にする。

【0030】

以下に本発明を例示的に、本発明の全体的な構想を制限することなしに実施例につき図面を参照しながら説明する。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】粉末床溶融結合装置の第１の例を示す図である。

【図2】粉末床溶融結合装置の第２の例を示す図である。

【図3】調量供給装置の１つの例を示す縦断面図である。

【図4】図３に示した図に対して垂直な断面図における、図４の調量供給装置を示す図である。

【0032】

図１に示した粉末床溶融結合装置１は、プロセスチャンバハウジング壁１２によって画定されているプロセスチャンバ１０を有している。作動中に、プロセスチャンバ１０は、好適には不活性ガスで満たされている。好適な例では、不活性ガスの流れは、プロセスチャンバハウジング壁１２に設けられた少なくとも１つの第１の開口を介してプロセスチャンバ１０に流入し、少なくとも１つの別の開口を介してプロセスチャンバ１０を出る。

【0033】

プロセスチャンバ１０は、プロセスチャンバ１０の底部１１と見なされるベースプレート１１を有している。支持体開口１４は、可動に支持された工作物支持体１３を収容し、工作物４を支持する。工作物４を製造するために、ビーム放射ユニット３により発生させられたビームにより、工作物支持体４の上にある粉末床６の粉末９が溶融させられる。ビーム放射ユニット３は、生成されたビームを粉末床６上へと変向するように構成されたビームデフレクタを備えていてよい。

【0034】

粉末９の連続する層７の溶融を可能にするために、粉末９の新たな層７が、各溶融ステップにおいて、リコータ６１（または６２、図２参照）によって粉末床６の上に追加され得る。次に、新たに施与された上側層７中の粉末粒子の一部は、ビーム放射ユニット３を用いた粉末粒子の選択的な加熱によって、上側層７により覆われている工作物４に取り付けられる。最も上側の層７の粒子が工作物４に取り付けられ、これにより工作物４内に統合された後に、工作物支持体１３が降下させられて、リコータ６１が支持体開口１４上を移動して、粉末９の新たな層７を施与する。

【0035】

図１に示されているように、リコータ６１はリコータリザーバ６５を有していてよい。リコータリザーバ６５内に貯蔵されている粉末９の少なくとも一部が、リコータ６１によって粉末床６に加えられるので、リコータ６１が粉末床に粉末の新たな層７を施与するたびに、リコータリザーバ内の粉末レベルは減少する。リコータリザーバ６５内の粉末レベルが所定のレベルを下回ると、かつ／または各リコータステップの後に、リコータリザーバ６５に（再）充填することができる。このために、リコータリザーバ６５は、中間リザーバ２０（本明細書では粉末貯蔵室２０または上述したように略して貯蔵室２０と呼ばれる）の排出開口２２の下側に位置決めされていてよい。

【0036】

調量供給装置４０が、貯蔵室２０の排出開口２２とリコータリザーバ６５との間に位置決めされていてよい。したがって、調量供給装置４０は、貯蔵室２０からリコータリザーバ６５へ搬送される粉末の量を制御することができる。調量供給装置４０は、少なくとも１つの制御線路１０１によって、粉末床溶融結合装置の制御装置１００に接続されていてよい。したがって、制御装置は、調量供給装置４０によってリコータリザーバ６５に搬送される粉末の量を制御するように構成されていてよい。図示の例では、調量供給装置４０の駆動装置５７が、少なくとも１つの制御線路１０１を介して制御装置１００に接続されている。

【0037】

好適には、粉末床溶融結合装置は、図１および図２に示したように、粉末分配システム６の粉末管路を介して貯蔵室２０の粉末入口２１に接続されている少なくとも１つのメイン粉末タンク８をさらに有しているか、またはこのメイン接続タンク８に接続されている。（第２の）篩は、貯蔵室の粉末入口２１の上流側に位置決めされていてよい。

【0038】

メイン粉末タンク８は、プロセスチャンバ１０、貯蔵室２０およびビーム発生ユニット３を取り囲むハウジングに固く結合されているか、またはハウジングから分離されていてよい。また、異なるハウジングにより取り囲まれた異なる貯蔵室２０が、少なくとも１つのメイン粉末タンク８に集合的に接続されていてよい。概して、少なくとも１つのメイン粉末タンク８が、異なる複数の粉末床溶融結合装置に接続されてよく、粉末供給管路を介してそれらのそれぞれの貯蔵室に供給するように構成されていてよい。

【0039】

図１および図２では、メインタンク８が貯蔵室２０よりも小さく描かれているが、実際には、その逆、すなわちメインタンク８が貯蔵室２０よりも大きいと好適である。

【0040】

過剰な粉末は、底部プレート１１に設けられた任意の過剰粉末トラップ１５に収集されてよく、かつ粉末分配システム６によって、粉末入口２１の上流側の任意の（篩）を介して貯蔵室２０内に搬送されてよい。

【0041】

図１が、２つの貯蔵室および２つの調量供給装置を示していることに留意すべきである。別の例では、単に単一の貯蔵室２０および単一の調量供給装置４０が採用され得る。この意味において、粉末床溶融結合装置は、少なくとも１つの貯蔵室２０を備えていてよい。さらに別の例では、貯蔵室２０を省略することができる。これらの例において、調量供給装置は、調量供給すべき粉末を、例えば、調量供給装置の上流側の任意の（第２の）シーブを介して、タンク８から直接に受け取ることができる。例えば、粉末床溶融結合装置は、複数の貯蔵室２０および／または調量供給装置４０を備えていてよく、異なる貯蔵室２０および／または調量供給装置４０は、リコータに種々異なる粉末（粉末が、粒径および／または材料組成において互いに異なっていてよい）を送るように構成されていてよい。

【0042】

図２は、別の粉末床溶融結合装置１を示している。この粉末床溶融結合装置１は、図１に示した粉末床溶融結合装置１に極めて類似しており、リコータを除いて、図１の説明を図２に関して読むことができる。図２では、リコータ６２は、図１に示したリコータ６１のような可動のリザーバを有していない。図２に示したリコータ６２は、分配手段、例えばブレードを有していて、この分配手段は、支持体開口１４にわたって前後に移動するように可動に支持され、これにより、プロセスチャンバ１０の底部を画定している、プロセスチャンバ１０のベースプレート１１の上に堆積されている粉末９の所定の量を分配することができる。したがって盛られた粉末が堆積されている位置が、粉末リザーバ６５である。この盛られた粉末は、リコータ６２によって支持体開口１４にわたって押され、これにより、新たな粉末層７を施与して、粉末床６を形成することができる。この意味において、盛られた粉末９を支持するベースプレート１１上の位置を、リコータリザーバ６５と見なすことができる。図１に関して説明したように、調量供給装置は、貯蔵室２０の排出開口２２の下側に位置決めされていてよい。したがって、貯蔵室２０内の粉末９は、支持体プレート５５上に堆積させられた盛られた粉末９が排出開口２２をブロックするまで、粉末支持体プレート５５上に流れる。したがって、排出開口２２は、調量供給装置４０の粉末入口５１を定義していると考えることができる。

【0043】

図２に示したように、粉末支持体プレート５５は、駆動装置５７（５７ａおよび５７ｂとして示されている）に接続されていてよい。駆動装置５７は、好適には、超音波送信器であり、少なくとも１つの支持体プレート５５に連結されており、これにより、超音波を粉末支持体プレート５５内に結合する。代替的には、駆動装置は、粉末支持体プレートを往復運動させることができる、または粉末支持体プレート５５の別の種類の振動を励起することができる。超音波および／または振動は、粉末支持体プレート上に盛られた粉末を少なくとも部分的に流動化し、したがって、粉末は、粉末支持体プレート５５の、プロセスチャンバ１０に面するエッジ５５１を越えて、ベースプレート１１上の位置６５（リコータリザーバ６５）上に流れる。したがって、エッジ５５１は、図２に示す調量供給装置４０の粉末出口と考えることができる。

【0044】

位置６５に調量供給される粉末９の量は、制御装置１００によって、例えば、各駆動装置４７が作動させられる時間によって制御することができ、この場合、励振の振幅および周波数は一定であると仮定されるが、当然ながら制御装置は、励振の周波数および／または振幅も制御することができる。

【0045】

調量供給装置の別の好適な例が、図３および図４に示されている。調量供給装置４０は、図１および／または図２に示した調量供給装置４０に置き換えることができる。

【0046】

図３および図４に示すように、調量供給装置４０は、通路壁５２１によって画定された通路５２を備えたハウジング５０を有していてよい。通路壁５２１は、少なくとも第１の開口５１、すなわち粉末入口５１と、第２の開口５３、すなわち粉末出口５３とを有している。換言すると、通路５２は、（通路に粉末が充填されていない場合）粉末入口から粉末出口へ流体連通を提供することができる。

【0047】

通路５２は、凹部５２２を有していてよく、粉末支持体のフレーム５４が、凹部５４４に係合することができ、これにより、粉末支持体を、この粉末支持体が通路５２を横切る所定の位置に維持することができる。したがって、粉末支持体は通路５２を上側部分と下側部分に分割し、粉末入口は、（意図通り組み付けられている場合）上流側で貯蔵室２０の排出開口に面しており、粉末出口５３は、下側でリザーバに面している。好適な或る実施の形態では、粉末入口は、粉末排出開口２２に取り付けられている（図１参照）。

【0048】

フレーム５４は、好適には周縁で凹部５２２内に係合し、フレーム５４と通路壁５２１との間の間隙は、好適には、例えば少なくとも１つのガスケット５２３によって密閉されている。フレーム５４は、篩である粉末支持体格子網５５を支持していてよい。篩のメッシュサイズは、好適には、粉末９の指定の平均粒径より大きいが、臨界的なメッシュサイズよりも小さい。したがって、粉末支持体格子網５５が、超音波送信器および／または振動駆動装置である駆動装置４７によって励振されない限り、貯蔵室の排出開口２２を通って通路５２内に落下する粉末９は、格子網上に蓄積し、格子網を通して落ちる粉末は無視できる程度である。しかし、駆動装置４７の作動により、粉末は格子網５５および通路５２の下側部分を通って、リコータリザーバ６５内へ（またはリコータリザーバ６５上に）落ちる。図１および図２に示した例と同様に、駆動装置４７は、制御線路１０１を介して制御装置１００によって制御されてよい。

【符号の説明】

【0049】

１ 粉末床溶融結合装置
３ ビーム放射ユニット
５ 工作物
６ 粉末床
７ 粉末層
８ メイン粉末タンク
９ 粉末
１０ プロセスチャンバ
１１ ベースプレート／底部
１２ プロセスチャンバハウジング壁
１３ 工作物支持体
１４ 支持体開口
１５ 過剰粉末トラップ
１６ 粉末搬送システム
２０ 貯蔵室／中間リザーバ
２１ 貯蔵室の粉末入口
２２ 貯蔵室の排出開口
４０ 調量供給装置
５０ 調量供給装置のハウジング
５１ 調量供給装置の粉末入口
５２ 調量供給装置の通路
５２１ 通路壁
５２２ 通路壁における凹部
５２３ ガスケット
５３ 調量供給装置の粉末出口
５４ フレーム
５５ 粉末支持体格子網／粉末支持体プレート
５５１ 粉末支持体プレート５５のエッジ
５６ 接続要素
５７ａ，５７ｂ 振動駆動装置／超音波送信器
６１ リコータ（（ｉ）型）
６２ リコータ（（ｉｉ）型）
６５ リコータリザーバ
１００ 制御ユニット
１０１ 制御線路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】