JP2018016074A - 粉末チャンバーテーブル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、特にシール作用とシール性能に関して改善された粉末チャンバーテーブル装置を提供することを課題とする。
【解決手段】課題は、特に粉末形状の構成材料の進入に関して互いにシールすべき二つの部材、または部材グループを有する、三次元の対象の積層造形的な製造の為の装置の粉末モジュール、特に構成モジュールの為の粉末チャンバーテーブル装置（１）であって、その際あ、少なくとも二つの部材、又は部材グループが、少なくとも一つのシール要素（９）によって互いにシールされている粉末チャンバーテーブル装置（１）において、
シール要素（９）が、高温耐性を有するシリコン材料から形成されているか、又はそのようなものを有することによって解決される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、三次元の対象の積層造形的な製造の為の装置であって、特に粉末形状の構成材料の進入に関して互いにシールすべき、特に少なくとも二つの部材又は部材グループを有する装置の粉末モジュール、特に構成モジュールの為の粉末チャンバーテーブル装置に関する。その際、少なくとも二つの部材又は部材グループは、少なくとも一つのシール要素によって互いにシールされている。

粉末チャンバーテーブル装置は、（典型的には粉末形状の構成材料の収容又は放出の為の粉末空間を有する）粉末モジュールの機能構成要素としてそれ自体公知である。相応する粉末チャンバーテーブル装置の構造的な構成は、異なる機能を付与された複数の部材、又は部材グループを有している。その際、典型的には、少なくとも二つの部材、又は部材グループが、粉末形状の構成材料の進入に関してシールを行うことが可能である。部材の間、又は部材グループの間での粉末形状の構成材料の進入を防止するために、相応する部材、又は部材グループの間をシール要素によって互いにシールすることが通常である。

これまで使用されているシール要素は、そのシール作用に関する、及びこれと関連するシール性能に関する構造的な特性に関して改善されるべきである。というのは、これらは例えば、比較的低い熱安定性、又は比較的低い弾性若しくは柔軟性を有するからである。

本発明は、これに対して、特にシール作用とシール性能に関して改善された粉末チャンバーテーブル装置を提供することを課題とする。

この課題は、請求項１に記載の粉末チャンバーテーブル装置によって解決される。これに従属する請求項は、粉末チャンバーテーブル装置の可能な実施形に関する。

ここで記載の粉末チャンバーテーブル装置は、粉末モジュール、つまり特に構成モジュール（この中に三次元の対象の本来の積層造形的な構造の積層造形的な製造過程の枠内で）の機能構成要素を意味する。粉末モジュールは、ここでもまた、三次元の対象の積層造形的な製造の為の装置の機能構成要素を意味する。当該装置は、例えばセレクティブレーザー溶融プロセスの実施の為の装置、つまりＳＬＭ装置、又はセレクティブレーザー焼結プロセスの実施の為の装置、つまり例えばＳＬＳ装置であることが可能である。

粉末チャンバーテーブル装置は、特に粉末形状の構成材料の進入に関して互いにシールすべき少なくとも二つの部材、又は部材グループを有する。部材グループは、特に互いに接続される部材の互いに機能的に付属している装置であると解される。以下では、簡略的に部材だけについて話すが、「部材」の概念は、部材グループも含む。少なくとも二つの部材のシールの為に、粉末チャンバーテーブル装置は、少なくとも一つのシール要素を有する。これは、互いにシールすべき少なくとも二つの部材を、粉末チャンバーテーブル装置の組み立てられた状態で互いにシールする。少なくとも二つの部材の互いのシールの為に、シール要素は、少なくとも二つの部材の間に少なくとも部分的に設けられている、又は形成されている。

シール要素は、一要素式の、又は多要素式の高温耐性を有するシリコン材料又はシリコンから形成されている、又はそのようなものを有することが可能である。更に、簡略的に、シリコン材料自体について説明する。相応するシリコン材料からのシール要素の形成、又はシール要素が、高温耐性を有するシリコン材料を有する場合は、その他のシール要素材料に対する高温耐性を有するシリコン材料の添加によって、シール要素は高い高温耐性を有する。シール要素のシール特性は、よって、特に、加熱可能な構成モジュールの為の粉末チャンバーテーブル装置の形成の際にシール要素に作用することが可能であるような比較的高温においても与えられている。具体的な化学的・物理的構成に応じて、シリコン材料と、ひいてはシール要素が、少なくとも２００度の温度領域、特に２５０度を超える温度領域、場合によっては短時間３００度を超える温度領域までの温度耐性を有することが可能である。「温度耐性」の概念のもとでは、シリコン材料が、各温度において構造特性、特にシール特性の（基本的な）変化にさらされないことと解され得る。

シリコン材料は、その特別な温度耐性のみならず、特に相応して高い温度におけるその弾性又は柔軟性によっても際立っている。シリコン材料の、上述したような、特に、相応する高温においても与えられる弾性又は柔軟性は、シール要素が、例えば熱による脆化にもとづいて、そのシール特性を損なわない、例えば破断、又は断裂によって損傷しないということを保証する。

全体として、特に、シール作用とシール性能に関して改善された粉末チャンバーテーブル装置が存在する。

シリコン材料は、例えばアセテートシリコン、又はシリコンゴム（ＶＭＱ）又はシリコンエラストマーであることが可能である。アセテートシリコンや、シリコンゴムやシリコンエラストマーも、典型的には比較的高い温度安定性と、ひいては高い温度耐性を有する。アセテートシリコンは、更に、優れた接着特性を有する。これは、簡単かつ失われることのないシール要素の配置を保証する。

シリコン材料は、更に少なくとも部分的に、又は断片的に架橋されていることが可能である。例えば（高い）エネルギー放射によって実現されるシリコン材料の架橋は、典型的には、その熱的安定性と、ひいてはその温度耐性を更に改善する。

更に、シール要素の使用によって互いにシールされるべき、又は粉末チャンバーテーブル装置の組立状態で互いにシールされる部材の例が与えられる。上述したように、シール要素は常に少なくとも部分的に各部材の間に設けられている、又は形成されている。

粉末チャンバーテーブル装置は、特にプレート状の、又はプレート形状の隔離体と、隔離体の下に設けられる、又は形成される、特にプレート状の、又はプレート形状の支持体を有する。この場合、シール要素は、少なくとも部分的に、隔離体と支持体の間に設けられている、又は形成されていることが可能である。シール要素は、隔離体を支持体に対してシールする（又はその逆）。その結果、粉末形状の構成材料の、これによって定義されるシール領域内への進入は不可能である。シール要素は、ここで、隔離体内、特に隔離体の支持体の方に向けられた面部分内において形成される溝状、又は形状のシール要素収容領域内に設けられている、又は形成されていることが可能である。その際、シール要素は、溝状のシール要素収容領域内に、少なくとも部分的に、場合によっては完全にシール要素収容領域を満たすように設けられている、又は形成されていることが可能である。シール要素収容領域は、少なくとも部分的にアンダーカットされて（独語：ｈｉｎｔｅｒｓｃｈｎｉｔｔｅｎ）形成されていることが可能である。この中でのシール要素の失われないような安定的な配置を保証するためである。

粉末チャンバーテーブル装置は、更に、粉末チャンバーテーブル装置の露出された上面を形成する、特にプレート状、又はプレート形状の、少なくとも一つの、例えば加熱スパイラルとして形成された、又はそのようなものを有する加熱要素を有し、そして（すでに上述したような）、又はこの下に設けられる又は形成される、特にプレート状の又はプレート形状の隔離体を有する。この場合、シール要素は、少なくとも部分的に加熱体と隔離体の間に設けられている、又は形成されていることが可能である。シール要素は、加熱体を隔離体に対して（またはその逆に）シールするので、粉末形状の構成材料が、これによって定義されるシール領域内に浸入することは不可能である。ここでシール要素は、加熱体と隔離体の間に延在する、一方側で開かれた、隙間形状のシール要素収容領域内に設けられている、又は形成されていることが可能である。隙間状のシール要素収容領域は、切欠き部又は空所部によって加熱体内、及び／又は隔離体内に形成されていることが可能である。シール要素は、隙間状のシール要素収容領域を少なくとも部分的に満たすようにすき間空間内に設けられている、又は形成されていることが可能である。シール要素収容領域は、ここでもまた、少なくとも部分的にアンダーカットされて形成されていることが可能である。シール要素の、この中での安定的で失われることのない配置を保証するためである。

全ての実施形に対して、シール要素は、任意の、場合によっては可変の断面形状、又は断面プロフィールで存在することができる。シール要素の断面形状は、特に、これを収容するシール要素収容領域の幾何・形状構造的な態様に応じて選択されている。例示的にではあるが、一方側で開かれた、つまり例えばＵ字形状、又はＣ字形状の断面形状が挙げられる。

必要であるなら、シール要素の固定の為に、各シール要素収容領域内に別々の固定要素が設けられていることが可能である。これは例えば、各シール要素収容領域内での力結合的な、又は形状結合的な固定を可能とする。相応する固定要素は、例えばねじ要素、又はロック要素／スナップ要素であることが可能である。

粉末チャンバーテーブル装置の他に、本発明は更に、三次元の対象の積層造形的な製造の為の装置の為の粉末モジュールに関する。当該粉末モジュールは、上述したような粉末チャンバーテーブル装置を有する点で際立っている。粉末モジュールは、典型的には粉末空間を画成する粉末チャンバーを有している。粉末チャンバーテーブル装置は、これを底部側で密閉するよう粉末空間内に設けられており、そして粉末モジュールに付設されるモーター駆動装置他はアクチュエーターを介して粉末チャンバーに対して移動可能に支承されている。粉末モジュールは、特に構成モジュールである。

更に、本発明は三次元の対象の積層造形的な製造の為の装置に関する。当該装置は、少なくとも一つの、上述した粉末モジュールを有する点で際立っている。当該装置は、特にセレクティブレーザー溶融プロセスを実施するための装置、つまりＳＬＭ装置、又はセレクティブレーザー焼結プロセスを実施するための、つまりＳＬＳ装置であることが可能である。

粉末モジュールに関しても、当該装置に関しても、粉末チャンバーテーブル装置と関連する実施形は、同様に有効である。

以下に本発明を図中の実施例に基づいて詳細に説明する。

実施例に従う粉末チャンバーテーブル装置の原理図 実施例に従う粉末チャンバーテーブル装置の原理図

図１，２は、実施例に従う粉末チャンバーテーブル装置１の原理図を示す。粉末チャンバーテーブル装置１は、図１ににおいては斜視図で完全図として、図２においては（横断方向）断面部分図として表されている。

粉末チャンバーテーブル装置１は、粉末モジュール（図示せず）、特に構成モジュールの機能構成要素を意味する。この中で、積層造形的な製造工程の枠内で、三次元の対象の本来的な積層造形的な構築が行われる。相応する粉末モジュールは、ここでもまた、三次元の対象の積層造形的な製造のための装置（図示せず）の機能構成要素を意味する。当該装置は、セレクティブレーザー溶融プロセスの実施の為の装置、つまりＳＬＭ装置、又はセレクティブレーザー焼結プロセス、つまりＳＬＳ装置であることが可能である。

粉末チャンバーテーブル装置１の構造的な構成は、複数の部材、又は部材グループを有する。これらは、以下に特に図２に基づいて詳細に説明される。

まず粉末チャンバーテーブル装置１は、プレート形状の加熱体２を有する。加熱体２は、良好な熱伝導性を有する材料、つまり例えば金属、特にアルミニウムから形成されている。加熱体２又はその上面は、粉末チャンバーテーブル装置１の露出された上面を形成する。三次元の対象の積層造形的な構成は、典型的には加熱体２の上面上で行われる。加熱体２は、この為、加熱体側に設けられた収容空間（詳説せず）内に設けられた、又は形成された複数の加熱要素３を有する。加熱要素３は、例えば（電気）加熱スパイラルであることが可能である。更に、加熱体２は、側方の縁部領域中に切欠き部４を有する。これは、加熱体から、これの下に配置された粉末チャンバーテーブル装置１の部材への熱エネルギーの伝達を防止する、又は抑制する。

加熱体２の下には、水平方向に向けられたプレート形状の第一の隔離体５が設けられている。第一の加熱体５は、熱絶縁材料、つまり例えば、繊維強化材料から形成されている。参照符号６によって、同様に形成された、しかし垂直に向けられた別の隔離体が表されている。これは、第一の隔離体５の下に配置、又は形成されている。

側方の縁部領域の領域には、第一の隔離体５の下に、プレート状の支持体７が設けられている。支持体７は、典型的には金属、特にアルミニウムから形成されている。

支持体７の下には、支承構造又はキャリア構造（詳説せず）の一部を形成する担持体８が設けられている。担持体８は、金属、特にアルミニウムから形成されている。

粉末チャンバーテーブル装置１の上述した部材は、典型的にはねじ接続（詳説せず）によって互いに固定されている。この為、当該部材は、例えば図１のように、相応する複数の孔（詳説せず）が設けられている。

特に、上述した部材、第一の隔離体５及び支持体７は、粉末チャンバーテーブル装置１の部材である。これらは、特に粉末形状の構成材料の進入に関して互いにシールされている。

図２に基づき、第一の隔離体５の、この下に設けられた支持体７に対するシールが説明される。部材のシールの為、粉末チャンバーテーブル装置１は、シール要素９を有する。シール要素９が、部材の間、つまり第一の隔離体５と支持体７の間に設けられていることが見て取れる。シール要素９は、第一の隔離体５を、支持体に対して（またはその逆に）シールするので、これによって定義されるシール領域内への粉末形状の構成材料の進入は不可能である。シール要素９は、支持体７の方に向けられた第一の隔離体５の面部分に形成される、溝形状のシール要素収容領域１０内に設けられている、または形成されている。シール要素９が、Ｕ字形状の断面形状を有することが見て取れ、その結果、シール要素収容領域は、部分的に満たされる。当然、相応するシール要素９も、シール要素収容領域を完全に満たすということも考え得る。

シール要素９は、一要素式、又は多要素式で、高温耐性のあるシリコン材料、又はシリコンから形成されている。相応するシール要素９からの形成によって、シール要素９は高温耐性を有する。よって、シール要素９の当該シール特性は、本実施例において示される構成モジュールの為の粉末チャンバーテーブル装置１の形成においてシール要素９に作用することが可能であるような比較的高温においても、与えられている。具体的な化学的物理的構成に応じて、シリコン材料と、これにともないシール要素９が、少なくとも２００度の温度領域、特に２５０度を超える温度領域、場合によっては少なくとも短時間３００度を超える温度領域まで温度耐性を有することが可能である。

しかしシール要素９を形成するシリコン材料が、その優れた温度耐性のみならず、その弾性、又は柔軟性によっても、特に相応する高温においても際立っている。相応する高温において与えられるシリコン材料の弾性又は柔軟性も、シール要素９が、例えば熱に基づく脆化によって、そのシール特性を損なわない、例えば破断、又は断裂にもとづく損傷を負わないということを保証する。

シリコン材料は、例えば、アセテートシリコン（独語：Ａｃｅｔａｔ−Ｓｉｌｉｋｏｎ）、又はシリコンゴム（ＶＭＱ）、又はシリコンエラストマーであることが可能である。アセテートシリコン又はシリコンゴム又はシリコンエラストマーは、典型的には高温安定性と、これにともない高い温度耐性を有する。アセテートシリコンは、更に優れた接着特性を有する。これは、シール要素領域１０内における簡単かつ失われることのないシール要素９の配置を保証する。

シリコン材料は、更に少なくとも部分的に、又は断片的に架橋されていることが可能である。例えば（高い）エネルギー放射によって実現可能なシリコンの架橋は、典型的には、その温度安定性と、ひいてはその温度耐性を更に改善する。

図２に基づいて、粉末チャンバーテーブル装置１は、別のシール要素９を有することが見て取れる。

第二のシール要素９（これは基本的に、少なくともこれを形成する材料に関して、上述した隔離体側のシール要素収容領域１０内に設けられる第一のシール要素９と同様に形成されていることが可能である）は、加熱体２と第一の隔離体５の間に延在する、一方で開かれた隙間状のシール要素収容領域１１内に設けられている。シール要素収容領域１１は、拡張隙間とも称される、又は見られることが可能である。

第三のシール要素９（これは基本的には、少なくともこれを形成する材料に関して、隔離体側のシール要素収容領域１０内に設けられる第一のシール要素９と同様に形成されていることが可能である）は、支持体７と担持体８の間に延在する一方側が開かれたシール要素収容領域１２内に設けられている。しかし第三のシール要素９は、しかし、高温耐性を有するシリコン材料から形成されている必要はない。第三のシール要素９は、フェルトシール（Ｆｉｌｚｄｉｃｈｔｕｎｇ）であることも可能である。

同様に基本的には、各シール要素９が、任意の、場合によっては変化する断面形状、又は断面プロフィールを有することが可能である。各シール要素９の断面形状は、特に、これを収容するシール要素収容領域１０，１１，１２の幾何・形状構造的な態様に応じて選択されている。

必要である限り、各シール要素収容領域１０，１１，１２内におけるシール要素９の固定の為に、別の固定要素（図示せず）が設けられていることが可能である。これら別の固定要素は、例えば各シール要素終了領域１０，１１，１２内におけるシール要素９の形状結合的な固定、及び／又は形状結合的な固定を可能とする。相応する固定要素は、例えばねじ要素、又はロック要素／スナップ要素であることが可能である。

Claims (12)

1. 特に粉末形状の構成材料の進入に関して互いにシールすべき二つの部材、または部材グループを有する、三次元の対象の積層造形的な製造の為の装置の粉末モジュール、特に構成モジュールの為の粉末チャンバーテーブル装置（１）であって、その際あ、少なくとも二つの部材、又は部材グループが、少なくとも一つのシール要素（９）によって互いにシールされている粉末チャンバーテーブル装置（１）において、
   シール要素（９）が、高温耐性を有するシリコン材料から形成されているか、又はそのようなものを有することを特徴とする粉末チャンバーテーブル装置（１）。
2. 高温耐性を有するシリコン材料が、アセテートシリコン、又はシリコンゴムであることを特徴とする請求項１に記載の粉末チャンバーテーブル装置。
3. 高温耐性を有するシリコン材料が、少なくとも部分的に架橋されていることを特徴とする請求項１または２に記載の粉末チャンバーテーブル装置。
4. 高温耐性を有するシリコン材料が、少なくとも２００度、特に２５０度を超える温度領域までの温度耐性を有す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粉末チャンバーテーブル装置。
5. 特にプレート形状の隔離体（５）と、隔離体（５）の下に設けられる、又は形成される、特にプレート形状の支持体（７）を有し、その際、シール要素（９）が、少なくとも部分的に、隔離体（５）と支持体（７）の間に設けられている、又は形成されてい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粉末チャンバーテーブル装置。
6. シール要素（９）が、隔離体（５）内、特に支持体（７）の方に向けられた面部分内に形成された、溝形状のシール要素収容領域（１０）内に設けられている、又は形成されていることを特徴とする請求項５に記載の粉末チャンバーテーブル装置。
7. シール要素（９）が、溝状のシール要素収容領域（１０）を少なくとも部分的に満たしつつシール要素収容領域（１０）内に設けられている、又は形成されていることを特著通とする請求項６に記載の粉末チャンバーテーブル装置。
8. 粉末チャンバーテーブル装置（１）の露出された上面を形成する、特にプレート形状の加熱体（２）と、この下に設けられる、又は形成される、特にプレート形状の隔離体（５）又は別の隔離体（５）を有し、その際、シール要素（９）が、少なくとも部分的に、加熱体（２）と隔離体（５）の間に設けられている、又は形成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の粉末チャンバーテーブル装置。
9. シール要素（９）が、加熱体（２）と隔離体（５）の間に延在する、一方側で開かれた隙間状のシール要素収容領域（１１）内に設けられている、又は形成されていることを特徴とする請求項８に記載の粉末チャンバーテーブル装置。
10. シール要素（９）が、隙間状のシール要素収容領域（１１）を少なくとも部分的に充填するようすき間空間内に設けられている、又は形成されていることを特徴とする請求項９に記載の粉末チャンバーテーブル装置。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の粉末チャンバーテーブル装置（１）を有することを特徴とする、三次元の対象の積層造形的な製造の為の装置の為の粉末モジュール。
12. 請求項１１に記載の粉末モジュールを有する三次元の対象の積層造形的な製造の為の装置。

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