特表 2022-554199 ３Ｄプリンタで粒子状の構造材料の層を作製するアセンブリ及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-12-28

(54)【発明の名称】３Ｄプリンタで粒子状の構造材料の層を作製するアセンブリ及び方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/205 20170101AFI20221221BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20221221BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20221221BHJP

   B29C 64/153 20170101ALI20221221BHJP

   B29C 64/165 20170101ALI20221221BHJP

   B22F 12/60 20210101ALI20221221BHJP

   B22F 10/28 20210101ALI20221221BHJP

   B22F 10/37 20210101ALI20221221BHJP

   B28B 1/30 20060101ALI20221221BHJP

【ＦＩ】

B29C64/205

B33Y30/00

B33Y10/00

B29C64/153

B29C64/165

B22F12/60

B22F10/28

B22F10/37

B28B1/30

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022524204

(86)(22)【出願日】2020-10-23

(85)【翻訳文提出日】2022-06-20

(86)【国際出願番号】 DE2020000254

(87)【国際公開番号】W WO2021078316

(87)【国際公開日】2021-04-29

(31)【優先権主張番号】102019007480.7

(32)【優先日】2019-10-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】520052363

【氏名又は名称】レンペ・メスナー・シントー・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】100069556

【弁理士】

【氏名又は名称】江崎 光史

(74)【代理人】

【識別番号】100111486

【弁理士】

【氏名又は名称】鍛冶澤 實

(74)【代理人】

【識別番号】100191835

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 真介

(72)【発明者】

【氏名】ゲール・イヴァン

(72)【発明者】

【氏名】ミュンツァー・ヤーノシュ

(72)【発明者】

【氏名】ヴェーデマイヤー・フランク

(72)【発明者】

【氏名】ヴィントゲンス・ルドルフ

【テーマコード（参考）】

4F213

4G052

4K018

【Ｆターム（参考）】

4F213AC04

4F213WA25

4F213WB01

4F213WL02

4F213WL32

4F213WL74

4G052DA02

4G052DB12

4G052DC06

4K018CA44

4K018EA51

(57)【要約】

本発明は、３Ｄプリンタで粒子状の構造材料の層を作製するアセンブリ及び方法に関し、その課題は、アセンブリ及び方法によって、一定の品質での材料塗布の量の増加及び粒子状の構造材料の塗布、均し及び圧縮時の、構造域に作用する力の低減を達成することにある。この課題は、アセンブリの方では、構造域（５）上を移動可能なアセンブリ（１）に、構造域（５）に粒子状の構造材料（１０）を塗布する手段（２）を有する第１の構造群（４ａ）と、塗布された粒子状の構造材料（１０）を均す手段（３）を有する、第１の構造群（４ａ）に対して空間的に離間してアセンブリ（１）に配置された第２の構造群（４ｂ）とが配置されていることによって解決される。その課題は、方法の方では、第１の方法ステップで、構造域（５）上に提供された、構造域（５）上を移動可能なコータアセンブリ（１）によって、粒子状の構造材料（１０）を構造域（５）に塗布し、時間的に第１の方法ステップに続く、第１の方法ステップから独立した第２の方法ステップで、塗布された粒子状の構造材料（１０）の均しを行い、その際、第１の方法ステップ及び第２の方法ステップを、構造域（５）上のコータアセンブリ（１）の１つの移動プロセスで実行することによって解決される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

３Ｄプリンタで粒子状の構造材料（１０）の層（１１）を作製するアセンブリ（１）であって、３Ｄプリンタに、粒子状の構造材料（１０）を塗布する少なくとも１つの手段（２）と、粒子状の構造材料（１０）を均す手段（３）とが配置されている、アセンブリ（１）において、
構造域（５）上を移動可能なアセンブリ（１）に、構造域（５）に粒子状の構造材料（１０）を塗布する手段（２）を有する第１の構造群（４ａ）と、塗布された粒子状の構造材料（１０）を均す手段（３）を有する、第１の構造群（４ａ）に対して技術的に別のものであるとともに空間的に離間してアセンブリ（１）に配置された第２の構造群（４ｂ）とが配置されていることを特徴とする、アセンブリ（１）。

【請求項2】

アセンブリ（１）には、塗布された粒子状の構造材料（１０）を均す手段（３ｂ）を有する少なくとも１つの別の構造群（４ｄ）が配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のアセンブリ（１）。

【請求項3】

アセンブリ（１）には、構造域（５）に粒子状の構造材料（１０）を塗布する手段（２ｂ）を有する少なくとも１つの別の構造群（４ｃ）と、塗布された粒子状の構造材料（１０）を均す手段（３ｂ）を有する別の構造群（４ｄ）とが配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のアセンブリ（１）。

【請求項4】

構造域（５）に粒子状の構造材料（１０）を塗布する手段（２）は、ロールであることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のアセンブリ（１）。

【請求項5】

粒子状の構造材料（１０）を均す手段（３）は、ブレードであることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のアセンブリ（１）。

【請求項6】

手段（２）は、手段（３）から所定の距離（６ａ）をおいてアセンブリ（１）に配置されていることを特徴とする。請求項１から５のいずれか一項に記載のアセンブリ（１）。

【請求項7】

アセンブリ（１）に、塗布された粒子状の構造材料（１０）を圧縮する手段（１５）を有する別の構造群（４）が配置されていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のアセンブリ（１）。

【請求項8】

層（１１）を作製するために、粒子状の構造材料（１０）を塗布し、均し、圧縮する、３Ｄプリンタで粒子状の構造材料（１０）の層（１１）を作製する方法において、
第１の方法ステップで、構造域（５）上に提供された、構造域（５）上を移動可能なコータアセンブリ（１）によって、粒子状の構造材料（１０）を構造域（５）に塗布し、時間的に第１の方法ステップに続く、第１の方法ステップから独立した第２の方法ステップで、塗布された粒子状の構造材料（１０）の均しを行い、その際、第１の方法ステップ及び第２の方法ステップを、構造域（５）上のコータアセンブリ（１）の１つの移動プロセスで実行することを特徴とする、方法。

【請求項9】

構造域（５）上のコータアセンブリ（１）の移動プロセスで層（１１）を作製する第１の方法ステップで、第１の粒子状の構造材料（１０ａ）及び／又は第２の粒子状の構造材料（１０ｂ）を構造域（５）に塗布することを特徴とする、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

構造域（５）上のコータアセンブリ（１）の移動プロセスで層（１１）を作製する第１の方法ステップで、少なくとも、第１の部分層（１３）及び第２の部分層（１４）を塗布することを特徴とする、請求項８又は９に記載の方法。

【請求項11】

第２の方法ステップで、塗布された粒子状の構造材料（１０）の均しを、構造域（５）上のコータアセンブリ（１）の移動プロセスで、少なくとも第１の均しステップ（７）と第２の均しステップ（８）とによって行うことを特徴とする、請求項８から１０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項12】

第１の方法ステップ又は第２の方法ステップに時間的に続く、第１の方法ステップ又は第２の方法ステップから独立した第３の方法ステップで、塗布された又は塗布されて均された粒子状の構造材料（１０）の圧縮を行うことを特徴とする、請求項８から１１のいずれか一項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、３Ｄプリンタで粒子状の構造材料の層を作製するアセンブリに関し、アセンブリには、少なくとも、粒子状の構造材料を塗布する手段及び粒子状の構造材料を均す手段が配置されている。

【0002】

本発明は、３Ｄプリンタで粒子状の構造材料の層を作製する方法にも関し、方法では、層を作製するために、粒子状の構造材料が塗布され、均され、圧縮される。

【背景技術】

【0003】

個々の又は大量生産の部品、工作物又は型を製造するために、いわゆる３Ｄプリント又はいわゆる３Ｄプリント法を用いることが知られている。この種のプリント法では、三次元の部品又は工作物が層状に構築されて製造される。

【0004】

構築は、コンピュータ制御されて、所定の寸法及び形状に従って、１つ又は複数の種類の液体又は固体の材料から行われる。プリントされるべき部品又は工作物の基準値は、例えばいわゆるコンピュータ支援設計システム（ＣＡＤ、英語ｃｏｍｐｕｔｅｒ－ａｉｄｅｄ ｄｅｓｉｇｎ）によって提供できる。

【0005】

３Ｄ構造又は３Ｄ部品をプリントするとき、物理的又は化学的な硬化プロセス又は溶融プロセスが、成形材料とも称される粒子状の構造材料内で行われる。この種の３Ｄプリント法用の材料として、構造材料又は成形材料例えばプラスチック、合成樹脂、セラミックス及び金属等が使用される。

【0006】

３Ｄ印刷プロセスを実行するときに様々な製造方法プロセスが知られている。

【0007】

しかも、これらの方法ステップのいくつかは、以下の例示的な方法ステップを含む。
・いわゆる構造域への粒子状材料又は粒子状の構築材料とも称される粒子状の構造材料の部分面又は全面的な塗布。これにより非硬化性の粒子材料からなる層が形成される。
・例示的には、例えば接合剤等の処理剤の選択的な圧縮、プリント又は塗布、又はレーザの使用による、所定の部分領域における非硬化性の粒子状の構造材料からなる塗布された層の選択的な硬化。
・部品又は工作物を層状に構築するための、別の層平面での先行の方法ステップの繰返し。そのために、新たな層が部分面又は全面的に塗布される前に、構造域上に層状に構築される又はプリントされる部品又は工作物が、構造域と共に、それぞれ１つの層平面又は層厚だけ降下する、又は３Ｄプリント装置が、それぞれ１つの層平面又は層厚だけ、構造域に対して上昇する。
・完成した部品又は工作物を取り囲む、固くない非硬化性の粒子状の構造材料の後続の除去。

【0008】

従来技術において、３Ｄ構造を製造する又は３Ｄ構造を作製するために構造域に粒子状の構造材料を塗布する様々な方法が知られている。

【0009】

独国特許第１０１１７８７５号明細書において、流動体を塗布する方法及び装置並びにその使用が知られている。

【0010】

流動体を塗布する方法は、特に、被覆されるべき領域に塗布される粒子材料に関し、方法において、ブレードの前進方向に見てブレードの前方で、流動体は、被覆されるべき領域に塗布され、その後、ブレードが、塗布された流動体上を移動される。

【0011】

課題は、被覆されるべき領域上の流動体の材料の可能な限り平らな分配を達成できる、装置、方法及び装置の使用にある。

【0012】

ブレードがある種の回動運動の振動を行うことが、解決のために想定されている。ブレードの振動性の回動運動によって、被覆されるべき領域に塗布される流動体が流動化される。これにより、凝集する傾向の強い粒子材料を可能な限り平らで滑らかに塗布できるだけでなく、振動による流動体の圧縮に影響を与えることも更に可能である。

【0013】

好適な一実施形態では、被覆されるべき領域への流動体の塗布が過剰に行われ、そこで、ある種の回動運動で振動するブレードの連続的な運動によって、流動体の余剰分は、ブレードの前進移動方向に見て、ブレードの前方で、ブレードの前進移動によって、流動体又は粒子材料から形成されるロールにおいて均一化される。これにより、場合によっては生じる、個々の粒子状凝固物の間の空隙が充填され、より大きな凝固物の粒子材料が、ロール運動によって破壊され得る。

【0014】

独国特許出願公開第１０２０１６２１１９５２号明細書において、被覆ユニット、被覆法、三次元の物体の付加製造のための装置及び方法が知られている。

【0015】

解決すべき課題は、代替的な若しくは改善された被覆ユニット又は製造装置、又は構築材料の層状の塗布及び選択的な固化よる三次元の物体に対する代替的な若しくは改善された被覆法又は製造法を提供することにあり、そこでは、特に被覆方向を簡単に変更できる。

【0016】

この課題を解決するために、被覆ユニットは、第１の方向に互いに離間し、第１の方向に対して横向きに、好ましくは垂直の第２の方向に延在する少なくとも２つの被覆ロールを有するとともに、第１の方向に２つの被覆ロールの間に配置された、第２の方向に延在する圧縮要素及び／又は均し要素を有することが想定されている。

【0017】

被覆ユニットは、被覆ユニットの移動に応じて、第１の移動方向に又はその逆方向に、構築材料が、その都度の移動方向に見て先行する被覆ロールによって引き出され、均一な層が形成され、そして先行する被覆ロールにより引き出された層が、圧縮要素及び／又は均し要素によって圧縮される及び／又は均されるように調整されている。そのような被覆ユニットによって、例えば材料層の塗布及び圧縮及び／又は均しが互いに別々にそれぞれ独自の要素によってもたらされ得るが、しかもその際、被覆ユニットは、互いに逆の被覆方向に用いられ得る。

【0018】

好ましくは、圧縮要素及び／又は均し要素は、第１の方向に、主に２つの被覆ロールの間の中央に配置されている。

【0019】

独国特許出願公開第１０２００６０２３４８４号明細書は、粉末状の構造材料から三次元の物体を層状に製造する装置及び方法を開示している。特に、この発明は、選択的レーザ焼結法及びレーザ焼結装置に関する。

【0020】

課題は、三次元の物体を製造する方法及び装置、特にレーザ焼結法及びレーザ焼結装置を提供することにあり、方法又は装置によって補充率を低減でき、方法又は装置によってその方法の労力を低減できる。

【0021】

そのために、コータが、被覆方向に見て上昇する塗布面を有するブレードを具備し、この場合、塗布面は、ブレードの、支持体に向いた下面に設けられていて、コータの移動方向に見て、０．２°より大きな角度で、かつ５°より小さな角度で、好ましくは０．５°から約３°の間の角度で、更に好ましくは約０．７°から約２．８°の間の角度で上昇する。このブレードを用いて、材料塗布後に、均し及び圧縮が同時に達成される。

【0022】

公知の従来技術において、粒子状の構造材料の塗布、構造材料の掻落し又は均し、及び圧縮が、装置又はアセンブリによって行われることが想定されている。このことは、少なくとも、粒子状の構造材料を塗布する手段、及び構造材料を掻き落とす又は均す及び圧縮する手段に関し、手段は、多くの場合ブレード等の要素として構成され、要素は、空間的に又は構造的にまとめて装置又はアセンブリを形成する。従来技術によれば、さらに、この種の装置又はアセンブリのための構造スペースが小さく保持されることが想定されている。

【0023】

粒子状の構造材料のプロセスステップである塗布、均し及び圧縮を一緒に起動するいわゆる振動ブレードを備えた従来技術によるアセンブリの欠点は、材料塗布の品質の向上に振動ブレードの比較的高い振動周波数を要することにある。比較的高い振動周波数では、より多くの粒子状の構造材料を処理でき、より多く処理される粒子状の構造材料の圧縮が達成できる。

【0024】

しかし、振動ブレードの振動周波数の増加に物理的な限界が設定されている。この制限は、プロセスステップである塗布、均し及び圧縮に等しく適用される。

【0025】

振動ブレードの比較的高い振動周波数と高い送り速度とによって、より多くの粒子状の構造材料が振動ブレードの下を通って摺動又は滑動し、その下に位置する既に作製されたプリント像又は既に部分的に作製された３Ｄ構造が損なわれる。

【0026】

さらに、振動ブレードの手前にいわゆる山を形成する、塗布された粒子状の構造材料の余剰分によって生じる材料余剰分は、塗布、均し及び圧縮の間の直接的な依存関係によって、振動ブレードの副次的効果の１つに影響を及ぼすことなく最小限に保つことはできない。

【0027】

同様に、振動ブレードを、その課題の１つだけに個別に使用することは不可能である。

【0028】

この従来技術に基づいて、３Ｄプリンタで粒子状の構造材料の層を作製するアセンブリの改善及び方法の改善の要求が存在する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0029】

【特許文献1】独国特許第１０１１７８７５号明細書

【特許文献2】独国特許出願公開第１０２０１６２１１９５２号明細書

【特許文献3】独国特許出願公開第１０２００６０２３４８４号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0030】

したがって、本発明の課題は、３Ｄプリンタで粒子状の構造材料の層を作製するアセンブリ及び方法を提供することにあり、これにより、一定の品質での材料塗布の量の増加及び粒子状の構造材料の塗布、均し及び圧縮時の、構造域に作用する力の低減が達成される。

【課題を解決するための手段】

【0031】

課題は、独立請求項の請求項１に記載の特徴を有するアセンブリによって解消される。発展形態は、従属請求項に記載されている。

【0032】

課題は、独立請求項の請求項８に記載の特徴を有する方法によっても解決される。発展形態は、従属請求項に記載されている。

【0033】

本発明は、以下略してコータ又はコータアセンブリとも称される３Ｄプリンタで粒子状の構造材料の層を作製するアセンブリにおいて、粒子状の構造材料を塗布する手段の、構造材料を掻き落とす又は均す及び圧縮する手段からの空間的な分離が行われることを想定している。さらに、粒子状の構造材料を塗布する手段の、構造材料を掻き落とす手段からの又は均す及び圧縮する手段からの技術的又は機能的な分離も行われる。

【0034】

したがって、構造域上を移動可能なコータアセンブリにおいて、粒子状の構造材料を塗布する少なくとも１つの手段と、塗布された粒子状の構造材料を掻き落とす又は均す少なくとも１つの手段との両方を配置することが想定されている。コータアセンブリが構造域上を移動すると、同様にコータアセンブリに配置された手段もコータアセンブリと共に移動する。これらの手段が互いに特定の距離を置いてコータアセンブリに配置されているとき、手段同士の特定の距離が構造域上をコータアセンブリが移動するときに保持される。この形態では、手段は、コータアセンブリの一製造ステップで、互いに特定の距離を置いて固くコータアセンブリに結合できる。

【0035】

手段の空間的な分離によって、手段の相互の影響が排除される。技術的な分離によって、各手段は、別個に、別の手段から独立して閉ループ制御又は開ループ制御できるようになる。

【0036】

粒子状の構造材料とは、一般的に、物質又は混合物の個々の粒子の集合体と解され、この場合、各粒子は、三次元の拡がりを有する。これらの粒子は、主に丸い、卵形又は細長い粒子と把握できるので、この種の粒子の、大抵は０．１ｍｍから０．４ｍｍまでの範囲にある平均的な直径を示すことが可能である。この種の粒子状の構造材料は、流動体の特性を有する。

【0037】

粒子状の構造材料は、例えばローラを介して、代替的には丸み付けられたエッジを介して構造域に塗布されることが想定されている。この構造域上に粒子状の構造材料が載置し、これに続いて、ローラ又はエッジから空間的に分離して配置された、少なくとも１つのブレードを有する手段によって均される。

【0038】

一形態では、ブレードによって、粒子状の構造材料の均し及び圧縮が行われることが想定されている。

【0039】

代替的な一形態では、粒子状の構造材料の圧縮が、独自の、ブレードから独立した、ローラ又は丸み付けられたエッジから独立した、圧縮する別の手段によって行われる、ということが想定されている。

【0040】

粒子状の構造材料を均すとき、均一に充填された構造域を確保すべき、塗布された粒子状の構造材料の余剰分によって、いわゆる「山」又は材料余剰分が生じる。

【0041】

この山の高さは、この場合、例えばローラを介して塗布された材料の量に依存していて、したがって、例えばローラの回転数を介して調整可能である。

【0042】

この場合、有利には、材料余剰分又は山は、可能な限り小さく保持される。というのも、このようにして、その下に位置する既に作製されたプリント像又は既に部分的に作製された３Ｄ構造に作用する力が、構造材料を均す際に小さくなるからである。

【0043】

ローラの出口領域全体にわたって構造材料の塗布がより均一に行われるほど、より小さくブレードの手前の山が移動できる。

【0044】

さらに、コータアセンブリに、構造域に粒子状の構造材料を塗布する手段を有する第１の構造群が配置され、空間的に及び技術的に第１の構造群に対して離間して配置されている第２の構造群に、塗布された粒子状の構造材料を均す手段が配置されることが想定されている。したがって、コータアセンブリに、第１の構造群と第２の構造群との両方が配置されていて、この場合、構造群は、コータアセンブリへの連結によって、コータアセンブリと共に、構造域上を移動する。このようにして、様々な手段の空間的に分離した配置と、コータアセンブリ内の様々な手段の間の距離を変化させる可能性との両方が提供される。

【0045】

この場合、コータアセンブリにおける様々な手段の間の距離が構造的に設定される、ということが想定され得る。代替的に、３Ｄプリンタの動作中に距離を変化させる手段が設けられてよく、これにより、例えば様々な粒子状の構造材料又は達成されるべき印刷品質への距離の適合を達成できる。

【0046】

コータアセンブリ内の手段の技術的な及びこれにより空間的な分離の特別な利点は、粒子状の構造材料の塗布、粒子状の構造材料の均し及び粒子状の構造材料の圧縮の作業ステップが、これらの作業ステップが構造域上でコータアセンブリの移動プロセスで実施されるにもかかわらず、相互に影響を及ぼさないことにある。この種の影響付けは、従来技術では、振動ブレードを用いる方法のときと同様に行われる。というのも、振動ブレードが同時に塗布、均し及び圧縮を行うからである。それぞれの作業ステップである塗布、圧縮及び均しのプロセスパラメータは、本発明によれば、相互に調整でき、相互に独立して制御できる。さらに、プロセスパラメータは、制御ループ内で統合もできる。

【0047】

コータアセンブリに、粒子状の構造材料を塗布する１つの手段と、塗布された粒子状の構造材料を均す複数の手段とが配置される、ということが想定されている。例えば複数のブレード等の複数の部分構造群への均しプロセスの分配によって、現時点で作製されるべき層の下に位置する事前に作製された３Ｄ構造に作用する力を低減できる。これは、作製された３Ｄ構造の品質に有利に作用する。

【0048】

コータアセンブリに、粒子状の構造材料を塗布する第１の手段と、塗布された粒子状の構造材料を均す第１の手段と、粒子状の構造材料を塗布する第２の手段と、塗布された粒子状の構造材料を均す第２の手段とが配置される、ということが想定されている。

【0049】

記載された順序でこの種の手段を複数配置することによって、様々な粒子状の構造材料を、構造域上のコータアセンブリの１つの移動プロセスで、構造域に塗布可能である。さらに、異なる２つの部分層からなる層の塗布が可能にあり、この場合、部分層は、同一の粒子状の構造材料又は様々な粒子状の構造材料からなり得る。

【0050】

さらに、構造域に粒子状の構造材料を塗布する手段は、相応の付属の貯蔵容器を有するローラ及び構造材料を配量する手段である、ということが想定されている。

【0051】

粒子状の構造材料を均す手段がブレード又はスキージである、ということも同様に想定されている。

【0052】

コータアセンブリ内で、粒子状の構造材料を塗布する手段を、塗布された粒子状の構造材料を均す手段から空間的に分離して配置することによって、付属の方法ステップである塗布及び均しが、構造域上をコータアセンブリが移動するときに時間的に前後して行われる。したがって、粒子状の構造材料の塗布の後で、粒子状の構造材料が均される前に、粒子状の構造材料が静止しているある程度の時間が経過する。この静止時間は、層を作製するときの品質に有利に作用し、作製された３Ｄプリントの品質にも有利に作用する。

【0053】

さらに、層を作製するとき、少なくとも第１の部分層及び第２の部分層が、構造域上のコータアセンブリの１つの移動プロセスで塗布され、部分層が合わさると、部分層は、層の厚さを有する。層の２つの部分層のみに制限することは、想定されていない。

【0054】

既述の特徴に加えて、塗布されて均された粒子状の材料の圧縮が想定されている。この方法ステップは、粒子状の構造材料を均す手段によって一緒に実現できる、又は圧縮する別個の手段によって実施できる。

【0055】

本発明に係る粒子状の構造材料の塗布の後で、特定の部分領域において固化していない粒子状の構造材料からなる塗布された層の選択的固化が行われる方法ステップが続く。この方法ステップは、本発明にとって重要ではなく、したがって、ここでは詳細な説明はしない。

【0056】

プリントによる固化又は接合剤等の処理剤の塗布又はレーザの使用等の従来技術において知られた方法が実施可能である。

【0057】

本発明の前述の特徴及び利点は、付属の図面と共に、本発明の、ここでは好適でありこれに制限されない例示的な形態の以下の詳細な説明を念入りに検討した上で、より良好に理解され、評価される。

【図面の簡単な説明】

【0058】

【図1】第１の実施形態で本発明に係るアセンブリの例示的な斜視図を示す。

【図2】粒子状の構造材料を塗布する２つの手段と、空間的に分離した、粒子状の構造材料を均す２つの手段とを有する、本発明に係るアセンブリの例示的な斜視図を示す。

【図3】粒子状の構造材料を塗布する１つの手段と、空間的に分離した、粒子状の構造材料を均す複数の手段とを有する、本発明に係るアセンブリの例示的な斜視図を示す。

【図4】図３のアセンブリの別の図を示す。

【図5】粒子状の構造材料を均す複数の手段の作用方式の原理図を示す。

【図6】構造域上で粒子状の構造材料を塗布する手段と、粒子状の構造材料を均す手段とをそれぞれ１つ有する、空間的に分離した本発明に係る２つのアセンブリを示す。

【発明を実施するための形態】

【0059】

図１は、第１の実施形態で、図１には示されていない粒子状の構造材料１０を塗布する手段２と、空間的に分離した、均す手段３とを有する、本発明に係るアセンブリ１の、アセンブリ１を斜め下からの観察方向に見た、例示的な斜視図を示す。手段２は、例えばロールとして、手段３は、例えばブレード又はスキージとして構成されてよい。アセンブリ１は、さらに、塗布されて均された構造材料１０を圧縮する手段１５を有する。手段１５は、例えばブレードとして構成されてもよい。塗布されて均された構造材料１０を圧縮する手段１５の図示は、後続の図面では省略される。

【0060】

アセンブリ１又はコータアセンブリ１は、粒子状の構造材料１０を塗布する手段２と、粒子状の構造材料１０を均す手段３とを有し、この場合、手段２は、構造群４ａに配置されていて、手段３は、構造群４ａから空間的に離間して配置された構造群４ｂに配置されている。塗布されて均された構造材料１０を圧縮する手段１５は、構造群４ａ及び４ｂから空間的に離間して配置された構造群４ｃに配置されている。

【0061】

構造群４ａ、４ｂ及び４ｃは、保持要素、駆動部、センサ、アクチュエータ及びその他の構成要素を有する。構成要素は、対応する構造群４ａ、４ｂ及び４ｃの規定通りの機能に必要である。したがって、構造群４ａには、例えば粒子状の構造材料１０に対する貯蔵容器も、またロール又はローラも設けられていて、ロール又はローラを介して、粒子状の構造材料１０が、構造域５に塗布される。構造域５は、図１及び後続の図面において、それぞれ単に概略的に破線によって囲まれた面によって示されている。構造群の他の構成要素は、任意に交換可能であり、本発明にとって重要でないので、ここではそれ以上の言及はしない。

【0062】

図１において手段２と手段３との間の距離６ａと、手段３と手段１５との間の距離６ｂとは、それぞれ互いに独立して調整可能である。

【0063】

矢印１６は、アセンブリ１が粒子状の構造材料１０を塗布するときに構造域５上を移動する方向を具合的に示している。

【0064】

図２は、アセンブリ１を斜め下からの観察方向に見た、別の実施形態の、３Ｄプリンタで粒子状の構造材料１０の層１１を作製する、空間的に分離された、本発明に係るアセンブリ１の、例示的な斜視図を示す。

【0065】

アセンブリ１又はコータアセンブリ１は、図２には示されていない粒子状の構造材料１０を塗布する第１の手段２ａと、粒子状の構造材料１０を均す第１の手段３ａとを有する。第１の手段２ａは、構造群４ａに配置されている。第１の手段３ａは、構造群４ａから空間的に離間して配置された構造群４ｂに配置されている。手段２ａと手段３ａとは、構造域５の表面に対して同一の距離に配置されていて、コータアセンブリ１によって、仮想平面内で構造域５上を移動可能であることが想定されている。

【0066】

構造群４ａは、粒子状の構造材料１０を塗布する少なくとも１つの手段２ａを有する。

【0067】

構造群４ｂは、先に塗布された粒子状の構造材料１０を均す少なくとも１つの手段３ａを有する。

【0068】

コータアセンブリ１は、構造域５上に配置されていて、構造域５上で、コータアセンブリ１は、２つの矢印１６で示された方向に移動できる。そのために必要なコータアセンブリ１を移動及びガイドする手段は、図２には示されていない。図２の例によれば、コータアセンブリ１は、左右へ移動できるが、しかし、図示の形態では、左方への移動方向にのみ粒子状の構造材料１０の層１１の作製が想定されている。というのも、移動方向に見て手段２ａが手段３ａの前方に配置されていなければならないからである。図２の例への限定は、意図されていない。

【0069】

コータ部分アセンブリ１ｂ内で構造群４ｃと４ｄとの配置を入れ替えた形態では、コータアセンブリ１は、双方向で粒子状の構造材料１０のそれぞれ１つの層１１を作製するために使用可能である。

【0070】

したがって、層１１を作製するために、左方への移動方向には、コータ部分アセンブリ１ａが用いられ、右方への移動方向には、コータ部分アセンブリ１ｂが用いられる。

【0071】

図２の形態でも、手段２ａと３ａとを、互いに調整可能な距離６ａを置いてコータアセンブリ１に配置できる。この距離６ａは、１つの手段の中心軸線から隣り合う手段の中心軸線を見て、１０ｍｍから１５０ｍｍの範囲にあり、特に４０ｍｍから１００ｍｍの範囲にある。この距離６ａは、技術的な形態（塗布機器、均し方式、圧縮方式）に起因し、可能な限り小さく構成されていて、これにより、付加的な移動距離ができるだけ小さく保持される。手段３と図１にのみ示された手段１５との間の距離６ｂについては、距離６ａについてと同様の寸法範囲が適用され得る。

【0072】

特別な形態では、３Ｄプリンタの運転中に、手段２ａと手段３ａとの間の距離６ａを調整できることが想定されている。このようにして、例えば、様々なプリント速度及びプリント品質への適合を達成でき、例えば粒子状の構造材料１０の流動体特性又は粒子状の構造材料１０のプリントが行われた空間の静止時間等の特別な物理的プロセスパラメータに対処できる。

【0073】

さらに、図２には、例示的に、同様にロールとして構成された手段２ｂを有する構造群４ｃ及び同様にブレードとして構成された手段３ｂを有する構造群４ｄも配置されることが想定されている。

【0074】

この形態では、手段２ｂと手段３ｂとの距離６ａも調整可能である。さらに、図２に示されていない、第１のコータ部分アセンブリ１ａと第２のコータ部分アセンブリ１ｂとの距離も自由選択可能に調整できる。したがって、コータ部分アセンブリ１ａと１ｂとの間の距離が、手段３ａと２ｂと間の距離を決定する。

【0075】

第１のコータ部分アセンブリ１ａと第２のコータ部分アセンブリ１ｂとからなるこの種のコータアセンブリ１は、２つの部分層からなる粒子状の構造材料１０の層１１の作製を可能にする。粒子状の構造材料１０は、図２には示されていない。第２のコータ部分アセンブリ１ｂとの関連において、第１のコータ部分アセンブリ１ａだけに本発明が制限されることはない。例えば３つのコータ部分アセンブリ１ａ、１ｂ、１ｃがコータアセンブリ１に配置されると、３つの部分層からなる、粒子状の構造材料１０の層１１の作製を行える。

【0076】

図３には、下側から、粒子状の構造材料１０を塗布する１つの手段２ａと、空間的に手段２ａに対して分離して配置された、粒子状の構造材料１０を均す複数の手段３ａ、３ｂ及び３ｃと共に、本発明に係るアセンブリ１又はコータアセンブリ１の例示的な斜視図が示されている。

【0077】

図４には、より良好に理解するために、図３におけるアセンブリの別の描画が示されている。したがって、以下の説明は、両方の図３及び図４に関係する。

【0078】

この場合、手段２ａは、第１の構造群４ａに配置されている。手段３ａは、構造群４ｂに配置されていて、手段３ｂは、構造群４ｄに配置されていて、手段３ｃは、構造群４ｅに配置されている。既に図２について説明したように、各構造群４ａ、４ｂ、４ｄ及び４ｅは、保持要素、駆動部、センサ、アクチュエータ等の構成要素を有し、これらは、ここではそれ以上詳細には述べられない。

【0079】

第１の構造群４ａにおける手段２ａは、例えばロールとして構成されていて、コータアセンブリ１が一様に構造域５上を左矢印１６によって示された方向に左方へ動いている間、ロールを介して、粒子状の構造材料１０が、構造域５上に均一に塗布される。構造材料１０を塗布する、ロールを有する手段２ａは、従来技術において知られている。

【0080】

構造域５上をこのように移動するとき、コータアセンブリ１と共に構造群４ａ、４ｂ、４ｄ、４ｅが、一様にかつ一緒に同一方向に、仮想平面内で構造域５上を移動し、その際、手段２ａ、３ａ、３ｂ、３ｃ同士の距離と、構造域５の表面に対する手段２ａ、３ａ、３ｂ、３ｃの距離とは、構造域５上のコータアセンブリ１の移動中に変化しない。

【0081】

コータアセンブリ１が左方へ移動するとき、図３及び図４の例ではブレードとして構成された、構造群４ｂに配置された手段３ａによって、構造域５に塗布された粒子状の構造材料１０の第１の均しステップ７が実行される。コータアセンブリ１の同一の移動プロセスであるが時間的にこれに続いて、構造群４ｄに配置されたブレード３ｂによって、第２の均しステップ８が実行され、構造群４ｅに配置されたブレード３ｃによって、第３の均しステップ９が実行される。

【0082】

構造域５上のコータアセンブリ１の移動プロセスで、粒子状の構造材料１０の、３つの均しステップ７、８、９に分けられた均しの描画が、図５に原理図で示されている。

【0083】

構造域５上に、粒子状の構造材料１０が示されていて、粒子状の構造材料１０は、図示されていない、粒子状の構造材料１０を塗布する手段２によって塗布されている。粒子状の構造材料１０を均す３つの手段３ａ、３ｂ、３ｃは、同時にかつ一様に、矢印１６で示された移動方向に構造域５上を移動する。

【0084】

この場合、手段３ａによって、第１の均しステップ７が実行され、手段３ｂによって、第２の均しステップ８が実行され、手段３ｃによって、第３の均しステップ７が実行され、これらの手段３ａ、３ｂ、３ｃは、これらが合わさると、塗布されて均された粒子状の構造材料１０を、つまり本発明によって塗布された図５にはそれ以上詳しく示されていない層１１を提供する。

【0085】

この場合、手段３ａ、３ｂ、３ｃが、構造域５上で鉛直線に対して所定の角度１２に向けて配置されることが想定されている。このような角度１２は、手段３ａ、３ｂ、３ｃが構造材料１０を均すだけでなく、構造材料１０の圧縮も行わせる。この角度１２は、－８０°から＋８０°の範囲、特に－２０°から＋２０°の範囲にあってよい。

【0086】

３つの手段３ａ、３ｂ、３ｃの全ての角度が同一の大きさに設定されることも想定されている。択一的に、各手段３ａ、３ｂ、３ｃごとに別の角度を設定することが可能である。

【0087】

この場合、ブレード又はスキージのエッジの形状によって、粒子状の構造材料の圧縮、流れ特性及び位置決めに影響が与えられるように設定されている。

【0088】

図６には、粒子状の構造材料１０を塗布する手段と均す手段とをそれぞれ１つずつ有する、本発明による、空間的に分離した２つのコータ部分アセンブリ１ａ、１ｂが、構造域５を介して斜め下から見た方向で示されている。

【0089】

コータ部分アセンブリ１ａは、第１の構造群４ａを有し、構造群４ａには、粒子状の構造材料１０を塗布する少なくとも１つの手段２ａが配置されている。コータ部分アセンブリ１ａは、第２の構造群４ｂをも有し、第２の構造群４ｂには、塗布された粒子状の構造材料１０を均す少なくとも１つの手段３ａが配置されている。図６の例では、手段２ａは、ロールであり、手段３ａは、ブレードである。

【0090】

第１のコータ部分アセンブリ１ａの直ぐ隣で、コータアセンブリ１は、別のコータ部分アセンブリ１ｂを有する。コータ部分アセンブリ１ｂは、構造群４ｃを有し、構造群４ｃには、粒子状の構造材料１０を塗布する少なくとも１つの手段２ｂが配置されている。コータ部分アセンブリ１ｂは、別の構造群４ｄをも有し、別の構造群４ｄには、塗布された粒子状の構造材料１０を均す少なくとも１つの手段３ｂが配置されている。図６の例では、手段２ｂは、ロールであり、手段３ｂは、ブレードである。

【0091】

コータアセンブリ１は、構造域５上を、矢印１６で示された方向に移動可能である。コータアセンブリ１は、さらに、従来技術において知られているように、構造域５に対して所定の距離を置いて移動可能である。このようにして、構造域５に対する距離を増減できる。

【0092】

一般的なように、コータアセンブリ１は、層１１を連続的に構築するとき、連続的に構造域５から上方へ移動し、その際、この移動は、相応に制御できる。そこで、コータアセンブリ１は、作製された層１１の全高の値だけ構造域５から離反可能である。同様に、コータアセンブリ１は、作製された層１１の全高の部分値だけ、構造域５から離反可能である。

【0093】

図６に示された構造域５に、既に３つの層１１ａ、１１ｂ、１１ｃが作製されている。図６で左方へ向けられた移動中のコータアセンブリ１が示されている。この移動に際して、第１の部分層１３が、第１のコータ部分アセンブリ１ａによって作製される。この第１の部分層１３の作製は、ロールの手段２ａによって、粒子状の構造材料１０が事前に作製された層１１ｃ上に塗布され、ブレードの手段３ａによって均されるように行われる。

【0094】

コータアセンブリ１の同一の移動プロセスで、第２のコータ部分アセンブリ１ｂによって、第２の部分層１４が作製される。第２の部分層１４の作製は、手段２ｂによって、粒子状の構造材料１０が、事前に作製された部分層１３上に塗布され、手段３ｂによって均されるように行われる。

【0095】

図６に示されたコータアセンブリ１によって、図６において例えば右から左への、構造域５上のコータアセンブリ１の移動プロセスで、コータ部分アセンブリ１ａ又はコータ部分アセンブリ１ｂによって、粒子状の構造材料１０の完全な層１１の作製が可能である。

【0096】

第１の選択例では、粒子状の構造材料１０の完全な層１１の作製は、構造域５上のコータアセンブリ１の移動プロセスで、第１のコータ部分アセンブリ１ａによって、第１の部分層１３が作製され、第２のコータ部分アセンブリ１ｂによって、第２の部分層１４が作製されるように行われる。その際、完全な層１１は、同一の又は異なる割合で、第１の部分層１３及び第２の部分層１４から構成される。

【0097】

別の選択例では、粒子状の構造材料１０の完全な層１１の作製は、構造域５上のコータアセンブリ１の移動プロセスで、時間的に先ず層１１の全体の厚さが、第１のコータ部分アセンブリ１ａによって作製され、その際、第１の粒子状の構造材料１０ａが使用され、これに続いて第２のコータ部分アセンブリ１ｂによって、層１１の完全な厚さが作製され、その際、第２の粒子状の構造材料１０ｂが使用されるように行える。このプロセスは、図６において、既に作製された層１１ａで示されている。このプロセスは、粒子状の構造材料１０ａ及び１０ｂを交換して任意の回数繰り返せる。コータアセンブリ１が例えば３つのコータ部分アセンブリ１ａ、１ｂ、１ｃを有する場合、層１１の作製を、異なる３つの粒子状の構造材料１０ａ、１０ｂ、１０ｃを用いて実施可能である。

【0098】

ゆえに、本発明に係るコータアセンブリ１は、様々な粒子状の構造材料１０による層１１の作製のみならず、構造域５上のコータアセンブリ１の移動プロセスで複数の部分層１３、１４による層１１の作製を可能にし、その際、２つのだけの部分層への限定は想定されていない。

【0099】

層１１を作製するときの、コータアセンブリ１によって生じる可能性の一部が、図６において、層１１ａ、１ｂ、１１ｃに示されている。

【0100】

本発明の図示の実施形態のそれぞれにおいて、構造域５に粒子状の構造材料１０を塗布する手段２と塗布された粒子状の構造材料１０を均す手段３とに加えて、粒子状の構造材料１０を圧縮する別の手段１５が配置されていることが想定され得る。

【符号の説明】

【0101】

１、１ａ、１ｂ、、、１ｎ ３Ｄプリンタ／コータアセンブリ／コータ部分アセンブリにおいて粒子状の構造材料の層を作製するアセンブリ
２、２ａ、２ｂ、、、２ｎ 粒子状の構造材料を塗布する手段／ロール
３、３ａ、３ｂ、、、３ｎ 粒子状の構造材料を均す手段／ブレード
４、４ａ、４ｂ、、、４ｎ 構造群
５ 構造域
６ａ、６ｂ 距離
７ 第１の均しステップ
８ 第２の均しステップ
９ 第３の均しステップ
１０、１０ａ、１０ｂ、、、１０ｎ 粒子状の構造材料
１１、１１ａ、１１ｂ、、、１１ｎ 粒子状の構造材料からなる層
１２ 角度
１３ 第１の部分層
１４ 第２の部分層
１５ 粒子状の構造材料を圧縮する手段
１６ 矢印

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【国際調査報告】