用于生成式制造三维物体的设备和方法与流程

[0001]
本发明涉及用于通过逐层施加和选择性地固化建造材料来制造三维物体的设备和方法，特别是涉及一种流动设备和一种流动方法，借助该流动设备和流动方法将至少一个气流输送给设备的工艺处理室，该气流穿流工艺处理室并且然后从该工艺处理室中排出。


背景技术：

[0002]
这种类型的设备和方法例如应用于快速成型、快速制模或增材制造。这种方法的一个例子以名称“选择性激光烧结或激光熔化”而为人所知。在此，重复施加粉末状建造材料的薄层，并且建造材料在每个层中通过用激光束选择性辐射与待制造的物体的横截面相对应的位置而选择性地固化。
[0003]
通过在选择性固化时的能量输入可能产生在工艺处理室中扩散的污物如溅射物、烟雾、浓烟、蒸汽和/或气体。此外，在使用粉末状建造材料的情况中可能通过如此方式能够产生污物，即粉末或者粉尘在工艺处理室中飞扬。污物会对制造过程产生负面影响，例如通过如此方式，即它们吸收、散射或者折射扫描的激光射束，凝聚在一个用于激光射束的耦入窗口上或者沉积在建造材料层上。所以为了满足对制造过程的高的质量要求和效率要求，必须尽可能快速地将这些污物从工艺处理室中移走。
[0004]
为此在de 10 2014 000 022 a1中描述了借助经由扩散器的气体射入将气流从一侧输送给工艺处理室。在工艺处理室与输送对置的那侧上基本上在其同样的高度上将气流吸出。吸出部在此构成为漏斗形的。
[0005]
此外，de 198 53 947 c1公开了一种工艺处理室，其侧壁具有用于第一气体的第一进入口和排出口。在侧壁的一个提高的、接近顶盖的区域中设置有用于密度较小的第二气体的第二进入口。这样在运行中，在工艺处理室的提高的区域中形成较轻的第二气体的缓冲体积并且在加工面上方形成一个保护气体流。
[0006]
此外，de 10 2010 052 206 a1说明了一种用于制造三维物体的设备，其具有一个工艺处理室，该工艺处理室具有保护气体射入部，利用该保护气体射入部将一个保护气体流从侧面射入工艺处理室中。在工艺处理室中设置有一个转向装置，该转向装置使从侧面引入的保护气体流转向，使得保护气体流首先被引向下方，然后逆着射入被往回引导到保护气体抽吸处。


技术实现要素：

[0007]
本发明的目的在于提供一种备选的或者改进的设备或者一种备选的或者改进的方法，其用于通过逐层施加和选择性固化建造材料来生成式制造三维物体，利用该设备和方法特别是能够提高将主要在选择性固化建造材料时产生的污物从工艺处理室中移除的效果和/或彻底性。
[0008]
这个目的通过如权利要求1所述的流动设备、如权利要求13所述的制造设备、如权
利要求14所述的流动方法和如权利要求15所述的制造方法得以实现。分别在从属权利要求中对本发明的发展进行了说明。在此，方法也可以通过下面的或者在从属权利要求中说明的设备特征得到发展或者反过来，或者设备和方法的特征也可以分别互相用于发展。
[0009]
根据本发明的流动设备用于一种用于制造三维物体的设备，所述用于制造三维物体的设备用于通过借助于能量射束的辐射使建造材料在与待制造的物体的在相应的层中的横截面相对应的位置上逐层地选择性固化来制造三维物体，该流动设备包括用于产生气流的气体输送设备并且包括工艺处理室，该工艺处理室包括用于建造物体的建造区。工艺处理室包括至少一个用于将气流引入工艺处理室中的第一气体入口，以及用于将气流从工艺处理室中排出的第一气体出口和与第一气体出口间隔开的第二气体出口。沿着垂直于建造区的方向，第一气体出口比第二气体出口设置得更接近建造区。此外，第一气体出口就其沿着垂直于建造区的方向的延伸而言基本上设置在工艺处理室的第一高度区域内，并且第二气体出口就其沿着垂直于建造区的方向的延伸而言基本上设置在工艺处理室的第二高度区域内，其中工艺处理室的第一高度区域对应于建造区距工艺处理室顶盖的间距的下部三分之一，而工艺处理室的第二高度区域对应于建造区距工艺处理室顶盖的间距的上部五分之四。优选第一气体出口就其沿着垂直于建造区的方向的延伸而言设置在工艺处理室的第一高度区域内，并且第二气体出口就其沿着垂直于建造区的方向的延伸而言设置在工艺处理室的第二高度区域内。
[0010]“彼此间隔开的”气体出口在此应该理解为：这些气体出口是相互分离的气体出口，这些气体出口适合于相互独立地将气体从工艺处理室中排出。为此例如可以设置单独的排气通道或者用于气体出口的管道。一个气体输送设备可以包括用于引导气体的管道和用于使气体体积运动的驱动机构、例如鼓风机。如果需流过的工艺处理室是一系列供气通道或者腔室的组成部分、例如一个封闭的工艺气体循环系统的组成部分，例如一个唯一的驱动机构就能够足以使气体在整个系统内沿着优选方向运动。气流是指一个有针对性地沿着优选方向运动的气体体积。
[0011]“基本上在一个高度区域内”意味着：气体入口或者气体出口如此构成和设置在工艺处理室中，即它仅仅在一个对应于高度区域的工艺处理室高度的5％的容限范围内超出相应的高度区域。
[0012]
总的来说，在本申请的范围内工艺处理室的最大净高度或者建造区距工艺处理室顶盖的间距应该理解为建造区距工艺处理室的内部空间或者空腔的一个最高点的间距。
[0013]
优选工艺处理室的最大净高度、即建造区距工艺处理室顶盖的最大间距大于一个最大上升高度，溅射物在制造过程期间最高达到该上升高度。进一步优选，建造区距工艺处理室顶盖的间距比溅射物的最大上升高度大多倍，特别是至少大两倍，优选至少大三倍，特别优选至少大四倍。再进一步优选，建造区距工艺处理室顶盖的间距(其对应于工艺处理室的第一高度区域)至少与溅射物的最大上升高度同样大，特别优选至少是溅射物的最大上升高度的两倍之大。在本申请的范围内，溅射物是指建造材料的喷溅物，这些喷溅物在选择性固化建造材料的范围内，就是说，通过借助能量射束对建造材料的辐射产生并且到达工艺处理室中。溅射物的最大上升高度主要取决于所使用的建造材料以及能量射束的能量输入参数诸如能量射束的功率、能量射束入射区域的大小、能量射束入射区域在工作平面中的移动速度等等。溅射物的最大上升高度可能为例如5cm、10cm或者15cm。
[0014]
概念“溅射物的最大上升高度”可以涉及所有在制造物体的一个层期间、在一个总制造过程或者多个制造过程期间可确定的溅射物。最大上升高度可以相当于例如每个溅射物的溅射轨迹的一个顶点。在这种情况下，例如可以参考一个总制造过程期间或者一个层的制造期间沿着垂直于建造区的方向距离最远的顶点或者参考一个统计平均数或者参考顶点的一个中位数。优选概念“最大上升高度”指的是那些在其溅射轨迹顶点上具有最小上升高度的溅射物中的90％、特别优选99％的最大上升高度。这个定义将向上的统计异常测值、即在溅射轨迹顶点上具有特别大的上升高度的个别溅射物排除在外。
[0015]
由于工艺处理室的最大净高度或者工艺处理室的第一高度区域比溅射物的最大上升高度大，特别是大多倍，所以存在一个大的工艺处理室体积，气态的污物(例如烟雾、浓烟、蒸汽和/或气体)能够扩散到该工艺处理室体积中。因此例如能够实现更好地稀释在选择性固化时产生的气态污物，即污物以较小的体积浓度存在于工艺处理室中。这一点能够降低这样的污物对制造过程的影响，因为能量射束穿过工艺处理室的透射度在污物浓度高的情况中下降。此外，在具有大的工艺处理室体积的工艺处理室中能够在使用此处说明的本发明流动设备的情况下实现特别好的效果，因为流动设备特别是构造为用于在大的高度区域上充分地移出周围环境的污物。
[0016]
工艺处理室在本申请的范围内是指一个空腔，该空腔部分通过建造区限定。优选建造区构成工艺处理室的在流动设备运行中位于下部那侧上的底部区域的一部分。工艺处理室可以是一个除了所述至少一个气体入口和气体出口之外基本上封闭的空腔。
[0017]
气体入口在本申请的范围内特别是指工艺处理室内或者工艺处理室的壁中的可透气的开口，通过该开口，气流在流动设备运行中沿着优选方向流入工艺处理室中。气体出口在本申请的范围内特别是指工艺处理室内或者工艺处理室的壁中的可透气的开口，通过该开口，气流在流动设备运行中沿着优选方向从工艺处理室中流出。气体入口或者气体出口因此构成工艺处理室的一个空腔与一个作为气体输送设备的组成部分的空腔之间的一个接口。为了安排气体入口或者气体出口的位置或者说气体入口或者气体出口之间的距离，需要使用它们的透气的开口。通过提供两个单独的气体出口，例如能够以气体入口为出发点在工艺处理室中产生一个气流，该气流向着气体出口分叉或者划分并且然后通过这些气体出口从工艺处理室中被引出。因此特别是在工艺处理室的接近出口的区域中比在使用仅仅一个气体出口的情况中能够流过一个更大的工艺处理室体积，这能够更有效地将污物从工艺处理室的一定的-主要是接近出口的-区域中移除。特别是在将本发明的流动设备使用在一个用于制造三维物体的设备中-在该设备中选择性固化建造材料所需的能量射束在其被引入建造材料中之前横穿工艺处理室-的情况中，减少工艺处理室环境的污物能够降低能量射束的分散或者吸收。因此能量射束的较大部分或者一个事先规定的最小强度能够射到建造材料上和因此有利地影响建造材料的选择性固化以及最后有利地影响制造的物体的质量。
[0018]
优选第一气体出口和/或第二气体出口如此构成和/或在工艺处理室上如此设置和/或如此地操控气体输送设备，使得在运行中配置给第一或者第二气体出口面向工艺处理室的那侧上的区域的第一压力参考值大于配置给第二气体出口背离工艺处理室的那侧上的区域的第二压力参考值，和/或第一压力参考值大于或者基本上等于-特别是精确等于-配置给第一气体出口背离工艺处理室的那侧上的区域的第五压力参考值。作为备选方
案或者补充方案，优选第一气体入口如此构成和/或在工艺处理室上如此设置和/或如此地操控气体输送设备，使得在运行中配置给第一气体入口面向工艺处理室的那侧上的区域的第一压力参考值小于配置给第一气体入口背离工艺处理室的那侧上的区域的第四压力参考值。
[0019]
进一步优选，第二气体出口包括至少一个气体出口区，该气体出口区具有多个彼此间隔开的、用于将气流从工艺处理室中排出的排气口，并且流动设备在气体出口区的下游包括至少一个出口腔室，该出口腔室至少部分通过所述至少一个气体出口区限定，其中第一压力参考值包括第一平均压力值，该第一压力值表示工艺处理室中的一个压力，并且第二压力参考值包括第二平均压力值，该第二压力值表示出口腔室中的一个压力，其中在运行中第一平均压力值大于第二平均压力值，优选大于第二平均压力值的范围在10pa与120pa之间，特别是大至少10pa，优选至少20pa，进一步优选至少30pa和/或大最高120pa，优选最高90pa，进一步优选最高60pa。作为备选方案或者补充方案，第一气体入口包括至少一个气体入口区，该气体入口区具有多个彼此间隔开的、用于将气流引入工艺处理室中的进气口，并且第一压力参考值包括第一平均压力值，该第一平均压力值表示工艺处理室中的一个压力，并且第四压力参考值包括第四平均压力值，其中在运行中第四平均压力值大于第一平均压力值，优选大至少10pa，进一步优选至少50pa，特别优选至少100pa。作为备选方案或者补充方案，第五压力参考值包括第五平均压力值并且第一压力参考值包括第一平均压力值，其中优选第五平均压力值小于或者等于第一平均压力值，其中进一步优选第五平均压力值比第一平均压力值小最高20pa、进一步优选最高10pa、再进一步优选最高5pa，特别优选基本上相同、特别是精确相同。
[0020]
压力参考值可以包括相应区域中的气体环境的一个求出的、例如算出的、模拟的、测量的或者以其他方式确定的压力或者压力值。作为备选方案，压力参考值也可以包括一个物理上表示压力的量。平均压力值例如可以包括或者是一定数量的求出的、优选测量的压力值的一个算数平均值。如果涉及一个气体入口区或者气体出口区面向或者背离工艺处理室的一个侧面的话，假设：气体入口区或者气体出口区-概略地理解-基本上构造为具有较小的深度延伸的平面体，该平面体在两个彼此相对的侧面上包括例如相互平行设置的和/或基本上平坦的、面积大的表面。这两个表面被理解为在运行中面向或者背离工艺处理室的侧面。它们可以通过窄侧面相互分开，该窄侧面具有非常长的、而面积较小的表面。
[0021]
在此和以下在两个“基本上同样大的”压力的情况下包含了测量公差范围内和/或由过程引起的压力波动和误差的范围内的误差。
[0022]
通过各个范围内的确定的压力值或者工艺处理室与在该工艺处理室外部位于上游或者下游的区域之间的压差，例如能够实现至少一个穿流工艺处理室的气流针对其流动特性改善的均匀化。例如可以实现流动方向、流动速度、体积流量和/或压力的更加统一的或者更加均等的分布。
[0023]
第一气体出口在此同样可以包括一个气体出口区或者作为备选方案没有气体出口区。优选第一气体出口或者一个作为选配存在的气体出口区构造为：在第一气体出口直接上游的一个区域(就是说，在工艺处理室中)与直接下游的一个区域(就是说，在一个从工艺处理室中引出的气体管道中)之间基本上不存在压力差。因此例如可以实现：在工艺处理室的、接近建造区的下部区域中产生的气流向着气体出口侧的方向并未或者仅仅微微地降
低速度，因此使在建造区附近良好地移除污物成为可能。
[0024]
优选在第二气体出口、特别是该第二气体出口的一个气体出口区与第一气体出口之间设置有工艺处理室的、特别是工艺处理室壁的一个中间区域，其中该中间区域没有排气口。中间区域优选至少沿着一个竖直的空间方向延伸。中间区域可以对应于工艺处理室壳体的一个气密封闭的区域，该区域在第一与第二气体出口之间在垂直于建造区的方向的一定距离(例如10、20或者30cm)上延伸和在沿着平行于建造区的方向的一定距离上延伸。例如第一气体入口和第一气体出口能够在工艺处理室的最大净高的约15％上延伸，中间区域能够在工艺处理室的最大净高的约15％上延伸，并且第二气体入口和第二气体出口能够在工艺处理室的最大净高的约60％上延伸。通过在工艺处理室或者工艺处理室壁中提供一个中间区域，例如能够在工艺处理室中产生两个在空间上相互分开的气流。这些气流特别是能够具有不同的流动特性(例如流动速度)，其中中间区域能够构成一个基本上未经流过的区域或者至少一个区域，在该至少一个区域中没有确定的流动方向和/或产生低的速度。通过中间区域基本上使将两个气流在空间上分开成为可能，中间区域确保一个具有大的公差范围的分界层和因此有利于降低气流的相互干扰。
[0025]
在将这样发展的流动设备应用在用于制造三维物体的设备中的情况中，中间区域可以包括涂敷装置的驱动机构，该涂敷装置为了施加粉末状建造材料层设置在设备中。驱动机构例如可以包括借助轨道引导的、可移动的轴，涂敷装置设置在该轴上并且在运行中在建造区上移动。例如工艺处理室壁可以在中间区域中在一个或者两个相对置的侧面上包括一个轴衬，该轴衬借助一个可滑移的遮挡件气密地封闭。涂敷装置驱动机构设置在中间区域中的一个优点在于：至少在选择性固化建造材料期间能够降低和/或避免通过涂敷装置驱动机构至少对上部气流的影响，在适宜的操控的情况中也能降低和/或避免对下部气流的影响。
[0026]
优选第二气体出口包括至少一个气体出口区，该气体出口区具有多个彼此间隔开的、用于将气流从工艺处理室中排出的排气口。作为备选方案或者补充方案，优选第一气体入口包括至少一个气体入口区，该气体入口区具有多个彼此间隔开的、用于将气流引入工艺处理室中的进气口。作为备选方案或者补充方案，第一气体出口包括至少一个气体出口区，该气体出口区具有多个彼此间隔开的、用于将气流从工艺处理室中排出的排气口，和/或第一气体入口包括至少一个气体入口区，该气体入口区具有多个彼此间隔开的、用于将气流引入工艺处理室中的进气口。
[0027]
一个气体入口区或者气体出口区，即一个封闭的、至少二维的、包括构造为进气口的气体入口或者构造为排气口的气体出口的区域定义为不透气的面，多个透气的开口(就是说进气口或者排气口)分布在该面上。开口彼此间隔开，就是说，通过不透气的面分开。它们例如可以构造为不透气的面中的通孔。如果将开口理解为具有两个开口的三维通道的话，那么在运行中第一通道开口可以始终面向工艺处理室，而第二通道开口可以始终背离工艺处理室。由于多个、特别是许多开口之故，将进气口或者排气口分布在其上的一个总面积视为用于气体入口区或者气体出口区的尺寸的标准，而不是用于其中的一个单独的开口的尺寸的标准。以下的观察构成相关的一个背景：一个在进气口或者排气口上游或者下游非导向地延续的气流典型地改变其横截面，使得一个开口或者一个开口横截面仅仅有限地或者局部地限定气流的一个横截面。换言之，一个以分气流的方式流过气体入口区的开口
的气流自一个从进气口中排出后的一定间隔之后由于各个分气流的扩散之故可以被重新理解为尽可能均匀的总气流。通过这种方式方法，穿过一个气体入口区或者一个气体出口区引导的气流的横截面可以通过其总延伸量或者总面积确定。例如可以通过如此方式求出气体入口区或者气体出口区的面积方面的大小或者面积(与小得可以忽略不计的深度或者厚度不同)，即，将相应最外侧的进气口或者排气口或者其边缘理解为气体入口区或者气体出口区的限界或者范围。优选开口的分布是规则的，例如在行和列中呈格栅状或者栅状或者作为备选方案沿着同心圆、沿着螺旋线或者就其它的几何图案。其结果是：开口彼此之间在一定的范围内一致地或者均等地间隔开，并且气体入口区或者气体出口区的面上的不透气的与透气的表面所占份额的比例是一致的或者均匀的。
[0028]
通过气体入口区或者气体出口区例如能够将气体大面积地引入工艺处理室或者从工艺处理室中排出。与将气体在没有气体出口区的情况下大面积地和经由一个在下游与气体出口相连的漏斗形出口腔室从工艺处理室中排出的设置相比，通过将气体出口区设置在第二气体出口上主要能够产生以下优点或者效果：
[0029]-在工艺处理室中不存在很大程度受漏斗的位置和/或几何形状和/或尺寸影响的或者向着漏斗出口定向的主流向。
[0030]-在工艺处理室位于气体出口区上游的一个区域中流向气体出口区的气流的方向更加一致和/或气流的流动速度更加均匀。
[0031]-沿着更好确定的、更加一致的方向穿流工艺处理室的边缘区域和过渡区域。特别是因此能够至少降低、优选避免形成局部涡流和/或压延，这些涡流和/或压延会阻止污物的有效移除。
[0032]
优选流动设备在第二气体出口的气体出口区下游(就是说，在气体出口区背离工艺处理室的那侧上)包括至少一个出口腔室，其中该出口腔室至少部分通过所述至少一个气体出口区限定。出口腔室可以接纳一个大面积地经由气体出口区从工艺处理室中引出的气体体积。
[0033]
优选流动设备此外包括一个用于将气流从出口腔室中排出的出口通道，其中该出口通道的一个平均的开口横截面小于气体出口区的面积并且优选包括气体出口区的面积的最高50％、进一步优选最高30％、特别优选最高10％。以此例如提供了一个用于将气体排出的通道。同样可以提供一个下述用于气体入口或者用于一个通过气体入口区限定的气体入口腔室的供应通道。供应通道或者出口通道例如可以构造为管道或者软管连接并且作为选配方案通过一个管道相互连接，该管道可以是用于工艺气体循环的设备的组成部分。其构造例如可以基于闭合工艺气体循环系统的原理并且在工艺处理室的下游包括一个用于对工艺气体在其重新输送到工艺处理室中之前进行净化或者处理的过滤器。在相应的开口横截面方面，供应通道可以与入口腔室不同或者出口通道可以与出口腔室不同。例如供应通道的或者出口通道的最大开口横截面可以小于入口腔室的或者出口腔室的最小开口横截面。作为备选方案或者补充方案，例如供应通道或者出口通道可以具有一个基本上恒定不变的开口横截面，而入口腔室或者出口腔室则具有一个可变的开口横截面。优选入口腔室除了至少一个相连的供应通道和至少一个气体入口区之外构造为气密封闭的。优选出口腔室除了至少一个相连的出口通道和至少一个气体出口区之外构造为气密封闭的。
[0034]
优选第二气体出口的气体出口区的最大水平延伸包括建造区的一个边长或者直
径的或者矩形建造区的一个边长的或者圆形建造区的直径的至少60％、优选至少90％、进一步优选至少120％。因此例如能够实现：建造区或者工艺处理室的一个大的水平区域、特别是建造区的整个宽度被穿流或者流过并且因此能够将建造区的基本上整个面上的污物移除。特别优选气体出口区的水平延伸基本上对应于工艺处理室的内部空间在平行于建造区的相应平面中的最大尺寸。因此能够至少沿着水平方向保证完全穿流工艺处理室的内部空间和实现特别高的净化效果。
[0035]
优选工艺处理室此外包括第二气体入口，该第二气体入口与第一气体入口间隔开，其中沿着垂直于建造区的方向第一气体入口比第二气体入口设置得更接近建造区，并且第一气体入口进一步优选基本上设置在工艺处理室的第一高度区域内，而第二气体入口基本上设置在工艺处理室的第二高度区域内。原则上第一和第二气体入口如此地相互错开设置，即它们二者至少部分共同占用一个高度区域，其中一个额外的水平间距防止它们相交。优选第一气体入口设置在工艺处理室的与建造区相邻的高度区域中并且第二气体入口设置在一个远离建造区的高度区域中。优选第一气体入口和/或第一气体出口如此构成和/或设置在工艺处理室上，使得它们沿着垂直于建造区的方向在工艺处理室的最大净高度(例如工艺处理室顶盖距建造区的最大间距)的最下部三分之一内，进一步优选在最下部五分之一内，再进一步优选在最下部六分之一内延伸。作为备选方案或者补充方案，优选第二气体入口和/或第二气体出口如此构成和/或设置在工艺处理室上，使得它们沿着垂直于建造区的方向至少在工艺处理室的最大净高度(例如工艺处理室顶盖距建造区的最大间距)的上部三分之一内，优选至少在上部一半内，进一步优选至少在上部三分之二内，再进一步优选在上部五分之四内延伸。根据本发明的一个优选的构造方式，气体入口和气体出口构成为，使得第一气体入口和/或第一气体出口沿着垂直于建造区的方向与第二气体入口和/或第二气体出口相比具有较小的延伸。
[0036]
这个构造设计的优点是：能够有针对性地穿流工艺处理室的竖直尺寸的尽可能大的部分。气体入口和/或气体出口在此能够设置在工艺处理室的工艺处理室壁中，该工艺处理室壁限定工艺处理室的内部空间。它们也可以偏离工艺处理室壁和例如伸到工艺处理室内或者相对于工艺处理室凹入。优选一个气体入口或者多个气体入口以及气体出口构成为相对工艺处理室位置不动的。
[0037]
通过提供各两个气体入口和气体出口，例如能够在工艺处理室中产生基本上两个气流，这些气流分别从第一或者第二气体入口流向第一或者第二气体出口并且特别是在空间上相互分开。在此，可以如此地构成气流，即它们具有不同的流动特性，特别是不同的流动速度。由于(下部的)第一气体入口和气体出口设置在工艺处理室的与建造区相邻的高度区域中并且(上部的)第二气体入口和气体出口设置在远离建造区的高度区域中，所以能够例如产生一个接近建造区的(下部的)气流和一个远离建造区的(上部的)气流。在存在第一和第二气体入口或者气体出口的不同高度延伸的情况中，此外能够提供基本上两个至少沿竖直方向大小不同的流动区域。特别是一个下部的(从第一气体入口流向第一气体出口的)气流能够基本上将产生的污物从一个或者多个能量束的入射点或者入射区域的位置上或者其上稍高处(例如建造区上部数毫米或者数厘米)移走，使得这些污物不扩散或者仅仅较小程度地扩散到工艺处理室中。一个上部的(从第二气体入口流向第二气体出口的)气流能够基本上将下述的污物移走，该污物扩散到工艺处理室的更加远离建造区平面的区域中，
例如因为污物被下部的气流未充分地俘获或者下部的气流仅部分地直接从工艺处理室中被移除。作为选配方案，分气流也可以从第二气体入口流向第一气体出口和/或从第一气体入口流向第二气体出口。
[0038]
优选第二气体入口如此构成和/或设置在工艺处理室上和/或如此地操控气体输送设备，使得在运行中配置给第二气体入口的面向工艺处理室的那侧上的区域的第一压力参考值小于配置给第二气体入口的背离工艺处理室的那侧上的区域的第三压力参考值。
[0039]
进一步优选第二气体入口包括至少一个气体入口区，该气体入口区具有多个彼此间隔开的、用于将气流引入工艺处理室中的进气口，并且流动设备在气体入口区的上游包括至少一个入口腔室，该入口腔室至少部分通过所述至少一个气体入口区限定，其中第一压力参考值包括第一平均压力值，该第一平均压力值表示工艺处理室中的压力，并且第三压力参考值包括第三平均压力值，该第三平均压力值表示入口腔室中的压力，其中在运行中第三平均压力值大于第一平均压力值，优选大于第一平均压力值的范围在10pa与120pa之间、特别是大至少10pa、优选至少20pa、进一步优选至少30pa，和/或大最高120pa、优选最高90pa、进一步优选最高60pa。
[0040]
通过各个区域中的确定的压力值或者在工艺处理室与该工艺处理室之外位于上游的区域之间的压差，可以实现例如至少一个穿流工艺处理室的气流针对其流动特性改善的均匀化。例如可以实现流动方向、流动速度、体积流量和/或压力的更加一致的或者更加均等的分布。
[0041]
优选第一气体入口和/或第二气体入口设置在工艺处理室的第一侧面上，而第一和/或第二气体出口设置在工艺处理室与第一侧面相对置的第二侧面上，特别是优选第二气体入口的气体入口区(见下面)和第二气体出口的气体出口区和/或第一气体入口的气体入口区和第一气体出口设置在工艺处理室壁的在工艺处理室内相对置的、优选基本上彼此平行设置的侧面上。工艺处理室可以具有一个任意的几何形状，优选其构造为基本上长方六面体形的或者具有基本上矩形的平面图。将气体入口和气体出口相对置地设置具有以下优点：一个气流或者多个气流达到或者穿流工艺处理室的内部空间的尽可能大的范围。这有助于有效地稀释工艺处理室中的污物或者从该工艺处理室中排出。由于建造区通常设置在工艺处理室或者工艺处理室底部内的中心处，所以能够从建造区上方的区域中或者-在将这样发展的流动设备应用在一个用于制造三维物体的设备中的情况中-从用于选择性固化建造材料的辐射能的工作区域中可靠地去除污物。作为备选方案或者补充方案，优选在第二气体入口的气体入口区沿着平行于建造区的方向在第二气体出口的气体出口区上的投影中，投影到气体出口区的面上的气体入口区的(投影)面具有一个面积，该面积最多与气体出口区的面的面积相等，优选小于气体出口区的面的面积。因此例如能够产生一个基本上平行于建造区流动的气流。
[0042]
优选第一气体入口和/或第一气体出口如此构成和/或设置在工艺处理室上和/或如此地操控气体输送设备，使得在流动设备的运行中通过第一气体入口和/或第一气体出口在工艺处理室中基本上产生第一气流，并且第二气体入口和/或第二气体出口如此构成和/或设置在工艺处理室上和/或如此地操控气体输送设备，使得在流动设备的运行中通过第二气体入口和/或第二气体出口在工艺处理室中基本上产生第二气流。进一步优选，第一气体入口和/或第一气体出口如此构成和/或设置在工艺处理室上和/或如此地操控气体输
送设备，使得在流动设备的运行中通过第一气体入口和/或第一气体出口在工艺处理室中产生第一气流，并且第二气体入口和/或第二气体出口如此构成和/或设置在工艺处理室上和/或如此地操控气体输送设备，使得在流动设备的运行中通过第二气体入口和/或第二气体出口在工艺处理室中产生第二气流。因此流动设备如此构成和/或操控，使得在运行中在工艺处理室中产生至少一个第一气流，该第一气流基本上从第一气体入口起指向第一气体出口，并且产生至少一个第二气流，该第二气流基本上从第二气体入口起指向第二气体出口。根据一个备选的构造设计，流动设备如此构成和/或操控，使得在运行中所述至少一个第一气流从第一气体入口起只指向第一气体出口并且所述至少一个第二气流从第二气体入口起只指向第二气体出口。以此例如能够在工艺处理室中产生两个气流。在工艺处理室的上游和/或下游的一个区域中(就是说，在引入管道和/或排出管道中，气流通过这些管道流向或者流出工艺处理室)对气流的一定程度的独立引导构成下述情况的先决条件，即能够单独地调节每个气流的流动特性直到一定程度为止。在本发明的范围内，在这种情况下期望：为上部的、即第二气流实现流动的一个尽可能大的(竖直的)延伸和横截面面积并且因此穿流工艺处理室的一个尽可能大的体积，其中一个较低的流动速度已经足够。对于下部的、即第一气流来说一个确定的、比较高的速度是期望的，其中流动的一个较小的(竖直的)延伸和横截面面积已经足够。优选在制造三维物体期间也可以进行对两个气流的流动特性的控制或者调整。概念“基本上”在此对于产生一个气流或者第一和第二气流来说意味着：首先，并不排除另外的气流，特别是第一和/或第二气流的、具有不同流动特性的分流。其次，包含了由过程引起的气流的不均匀性，这些不均匀性也称为气流的“晃动”。这样的所包含的误差特别是涉及一个气流的边缘区域。
[0043]
优选在此在流动设备的运行中第一和第二气流是非导向的气流和/或基本上从工艺处理室的、特别是处理室壁的第一侧面指向工艺处理室的、特别是处理室壁的-优选与第一侧面相对置的-第二侧面。从第一侧面至相对置的第二侧面穿流工艺处理室具有以下优点：气流横穿工艺处理室的内部空间的尽可能大的体积份额和因此作用在于有效地净化工艺处理室。作为备选方案或者补充方案，优选第一和第二气流基本上沿着相同的方向穿流工艺处理室，和/或第一和第二气流基本上横向于、优选垂直于一个涂敷方向流动，沿着该涂敷方向在建造区中施加建造材料层。对气流流动方向的尽可能的矫正具有以下优点：气流在它们相互接界的区域中互相干扰程度较小。因此防止了不确定的区域，在这些区域中污物可能未充分地排除或者非预期地形成涡流。通过将气流的流动方向调整到一个基本上垂直于涂敷方向的方向，能够至少降低通过涂敷过程、即涂敷装置沿着涂敷方向的移动对特别是下部(第一)气流的影响。而特别是下部气流的流动方向基本上平行于涂敷方向的定向可能导致涂敷装置干扰或者妨碍下部气流，或者可能需要一个结构措施，使得涂敷装置特别是在使施加的料层选择性固化期间例如偏移或者下沉，用以不妨碍或者不影响下部气流。
[0044]
优选流动设备如此构成和/或操控，使得在运行中第一气流平均与第二气流具有不同的流动速度，优选与第二气流相比具有较大的流动速度。接近建造区的第一气流的较大的流动速度具有以下优点：产生的污物能够快速地和在尽可能接近其产生位置、即建造区的地方被移走和因此根本不能扩散到工艺处理室中。作为备选方案或者补充方案，第一气流的平均流动速度与第二气流的平均流动速度的比率为至少1.5：1，优选至少2：1，进一
步优选至少3：1，特别优选至少4：1。以此例如能够在工艺处理室中提供具有不同流动特性的气流。在此，第一气流和第二气流可以具有相同的或者类似的或者不同的体积流量。例如第一气流的体积流量与第二气流的体积流量的比率可以为50：50，60：40，70：30，45：55或者35：65。在将本发明流动设备应用在用于制造三维物体的设备中的情况中，优选也可以在制造三维物体期间基于确定的规定值动态地改变流动速度和/或体积流量。例如可以根据工艺处理室中的大气污物在时间上和/或位置上的动态浓度调节体积流量比，在必要时可以通过一个监视装置检测所述浓度。作为备选方案或者补充方案，例如可以选择一个间隔切换，该间隔切换以确定的时间间隔使一个分气流穿流工艺处理室的中间区域或者其它的、基本上非确定地流过的区域/体积，因而去除或者移除静止的、晃动的或者盘旋的污物。
[0045]
优选在流动设备的运行中第二气流的至少一个分流至少暂时地流向第一气体出口。因此例如也能够利用气体穿流工艺处理室的一个对应于工艺处理室壁的一个中间区域的高度区域，用以例如即使在中间区域中也能够移除污物。
[0046]
优选第二气体入口此外包括一个缝隙状的、即长形的进气口，该进气口比第二气体入口的进气口或者比气体入口区的进气口设置得更接近工艺处理室顶盖。作为补充方案或者备选方案，缝隙状的进气口优选如此设置，即其纵轴线基本上平行于一个平面，至少一个用于将能量射束耦入到工艺处理室中的耦入窗口的面向工艺处理室的表面位于该平面中。因此例如可以产生一个另外的气流(也称为顶部流或者顶部气流)，该气流沿着工艺处理室顶盖的至少一个部段流动。通过缝隙状进气口比气体入口区的进气口更大的开口横截面，顶部气流例如能够具有一个增大的体积流量。这例如确保有效地保护耦入窗口和必要时其周围区域免受污物诸如烟雾或者灰尘的污染。
[0047]
优选第二气体入口包括至少一个气体入口区，该气体入口区具有多个彼此间隔开的、用于将气流引入工艺处理室中的进气口。因此例如能够产生以下优点：能够基本上均匀地和大面积地在气体入口区的面积上将气体引入工艺处理室中。总体上通过提供一个气体入口区和气体出口区例如能够实现将污物从工艺处理室中充分地移除，这能够对制造的物体的质量产生有利的影响。
[0048]
优选在气体入口的至少60％中、优选气体入口的至少80％中、特别优选在所有气体入口中，第二气体入口的气体入口区的通向工艺处理室内部空间的排出口面的平面的定向与垂直于建造区的平面的垂直线偏移最多30
°
、优选最多20
°
、特别优选最多10
°
。因此例如能够在工艺处理室中产生一个基本上水平的气流。
[0049]
优选流动设备在第二气体入口的气体入口区上游(即在气体入口区背离工艺处理室的那侧上)包括至少一个入口腔室，其中该入口腔室至少部分通过所述至少一个气体入口区限定。通过入口腔室例如可以提供一个气体体积，该气体体积能够大面积地经由气体入口区被引入工艺处理室中。
[0050]
优选流动设备此外包括一个用于将气流输送到入口腔室中的供应通道，其中该供应通道的一个平均的开口横截面小于气体入口区的面积、优选包括气体入口区的面的最大50％、进一步优选最大30％、特别优选最大10％。以此例如提供一个用于导入气体的通道。
[0051]
优选第二气体入口的气体入口区的最大水平延伸包括建造区的一个边长的或者直径的(特别是矩形建造区的一个边长的或者圆形建造区的直径的)至少60％、优选至少90％、进一步优选至少120％。因此例如能够实现：建造区或者工艺处理室的大的水平区域、
特别是建造区的整个宽度被流过或穿流，并且因此能够将建造区的基本上整个面上方的污物移除。特别优选气体入口区的水平延伸基本上对应于工艺处理室的内部空间在一个平行于建造区的对应平面中的最大尺寸。因此能够至少沿着水平方向保证完全穿流工艺处理室的内部空间并实现特别高的净化效果。
[0052]
优选第二气体入口的气体入口区的延伸和/或第二气体出口的气体出口区的延伸沿着垂直于建造区的方向包括建造区至工艺处理室顶盖的间距(即工艺处理室的最大净高度或者工艺处理室高度)的至少30％、优选至少60％、特别优选至少80％。作为备选方案或者补充方案，优选第二气体出口的气体出口区的面积包括第二气体入口的气体入口区的面积的至少30％、进一步优选至少60％、特别优选至少90％。因此例如能够在工艺处理室中产生一个气流，该气流穿流工艺处理室的、特别是工艺处理室高度或者竖直的工艺处理室延伸的大的区域。
[0053]
优选第二气体入口的气体入口区和/或第二气体出口的气体出口区具有以下特征中的至少一个：
[0054]-气体入口区的进气口的面积和/或气体出口区的排气口的面积的总和包括气体出口区或者气体入口区的总面积的至少2％、优选至少5％、特别优选至少10％；
[0055]-进气口和/或排气口基本上彼此规则间隔开地和/或格栅状地设置在气体入口区或者气体出口区中；
[0056]-进气口横截面和/或排气口横截面基本上大小相同；
[0057]-进气口的和/或排气口的面积相互比较基本上大小相同；
[0058]-气体入口区的和/或气体出口区的一个面积元素包括第一气体入口或者第一气体出口的开口的最小面积份额；
[0059]-气体入口区和/或气体出口区包括多个、优选至少4个、进一步优选至少10个、再进一步优选至少50个、再进一步优选至少100个、特别优选至少300个进气口或者排气口；
[0060]-进气口或者排气口相互间的间距为它们的相应的最大开口直径的至少1.5倍、优选至少2倍和/或最大10倍、优选最大5倍；
[0061]-气体入口区的进气口横截面面积的总和与气体出口区的排气口横截面面积的总和相比彼此相差最多30％、优选最多20％、特别优选最多10％；
[0062]-气体入口区的或者气体出口区的进气口和/或排气口的平均面积在4mm2至500mm2的范围内、优选至少4mm2、进一步优选至少16mm2、特别优选至少36mm2和/或优选最大500mm2、进一步优选最大100mm2、特别优选最大50mm2；
[0063]-气体出口区的一个在运行中面向工艺处理室的侧面的面积在气体入口区的一个在运行中面向工艺处理室的侧面的面积的30％至200％的范围内、优选至少30％、进一步优选至少60％、特别优选至少90％和/或优选最大200％、进一步优选最大150％，特别优选最大130％。
[0064]
因此例如提供了用于将气流引入工艺处理室中或者用于将气流从这个工艺处理室中排出的气体入口区或者气体出口区。
[0065]
气体入口区或者气体出口区可以是一个工艺处理室壁的整体组成部分，即从其不透气的表面部分到工艺处理室壁的过渡区域可以是无缝的。作为备选方案，气体入口区或者气体出口区可以是一个独立的元件，该元件例如装配或者紧固在工艺处理室与一个与其
相连的供气管道/排气管道之间的接口上。气体入口区或者气体出口区例如可以构造为孔板、喷嘴排、喷嘴格栅、盒式喷嘴、筛子或者多孔的平板。优选气体入口区和/或气体出口区构造为格栅和/或孔板，其优选构造为从工艺处理室壁可拆卸的和/或可更换的。因此例如能够通过选择适宜的格栅或者孔板影响和/或调节气流的特性，诸如流动速度和/或体积流量和/或流动方向。
[0066]
优选第二气体出口的气体出口区基本上、进一步优选精确地位于一个平面中，该平面的定向或者取向满足以下条件中的至少一个：
[0067]-平面的定向与一个垂直于建造区的垂直线相适配，优选平面的定向与一个垂直于建造区的垂直线的偏差为最高60
°
，优选最高45
°
，进一步优选最高30
°
，再进一步优选最高10
°
；特别优选平面基本上垂直于建造区、特别是正好垂直于建造区延伸；
[0068]-平面基本上、优选精确地垂直于气流的一定数量的、优选多个进气分流的平均方向延伸，所述进气分流在运行中在气流流入工艺处理室中时穿过第二气体入口的气体入口区流动；
[0069]-平面的定向与第二气体入口的气体入口区的一定数量的、优选多个进气通道的定向相适配；优选第二气体入口的气体入口区的一定数量的、优选多个、特别是所有进气通道的定向与气体出口区的平面的定向的误差为至少30
°
、优选至少45
°
、进一步优选至少60
°
、再进一步优选至少80
°
、特别精确为90
°
；进气通道的定向在此理解为相应的进气通道的第一入口横截面面积的一个中心或者重心与同一个进气通道的第二入口横截面面积的一个中心或者重心之间的最短连接线的取向；
[0070]-平面的定向与至少一个边缘射束的方向相适配，所述边缘射束在制造设备运行中能够借助一个辐射设备指向工作平面或者制造区，其中优选平面的定向与边缘射束的方向偏移最大60
°
、优选最大30
°
；
[0071]-平面的定向与在制造设备的一个辐射设备、特别是辐射设备的转向设备(扫描器)与建造区的一个圆周线之间的最短连接线相适配，其中优选平面的定向与连接线的方向偏移最大60
°
、优选最大30
°
。
[0072]
平面的定向或者取向在此通过该平面本身中的一个方向或者向量确定，而不是通过垂直于该平面的垂直线或者法向量确定。概念“基本上垂直的”在此将与垂直线的最大10
°
的角偏差考虑在内。
[0073]
因此例如能够进一步优化穿流工艺处理室的气流、特别是如此地优化，使得气流基本上平行于建造区或者水平地穿流工艺处理室和/或与工艺处理室的和/或边缘射束路径的几何形状相适配。边缘射束在此理解为一个最外侧的能量束，即用于制造三维物体的设备中的一个辐射设备的从垂直于建造区的垂直线起偏移最远的射束，该射束在制造物体期间投射到建造区上。作为此外的备选方案，边缘射束也可以是从垂直于建造区的垂直线起最大可能偏移的能量束，该能量束仍可以通过辐射设备的一个成像光学系统聚焦到建造区上。
[0074]
用于通过借助于能量射束的辐射使建造材料在与待制造的物体的在相应的层中的横截面相对应的位置上逐层地选择性固化来制造三维物体的设备包括：用于产生气流的气体输送设备；用于产生能量射束的至少一个能量束的辐射设备；用于接纳建造材料的建造容器；和工艺处理室，其具有用于建造物体的建造区，其中建造容器设置在工艺处理室下
方。工艺处理室具有至少一个用于将气流引入工艺处理室中的第一气体入口以及用于将气流从工艺处理室中排出的第一气体出口和与第一气体出口间隔开的第二气体出口。沿着垂直于建造区的方向，第一气体出口比第二气体出口设置得更接近建造区。此外，第一气体出口就其沿着垂直于建造区的方向的延伸而言基本上设置在工艺处理室的第一高度区域内，而第二气体出口就其沿着垂直于建造区的方向的延伸而言基本上设置在工艺处理室的第二高度区域内，其中工艺处理室的第一高度区域对应于建造区距工艺处理室顶盖的间距的下部三分之一，而工艺处理室的第二高度区域对应于建造区距工艺处理室顶盖的间距的上部五分之四。优选第一气体出口就其沿着垂直于建造区的方向的延伸而言设置在工艺处理室的第一高度区域内，而第二气体出口则设置在第二高度区域内。因此例如提供了一种制造设备，该制造设备具有用于产生气流的、改进的流动设备。
[0075]
根据本发明的流动方法用于设备中的工艺处理室，所述设备用于通过借助于能量射束的辐射使建造材料在与待制造的物体的在相应的层中的横截面相对应的位置上逐层地选择性固化来制造三维物体，该设备包括：用于产生气流的气体输送设备；用于产生能量射束的至少一个能量束的辐射设备；用于接纳建造材料的建造容器；和工艺处理室，其包括用于建造物体的建造区，其中建造容器设置在工艺处理室下方。工艺处理室具有至少一个用于将气流引入工艺处理室中的第一气体入口，以及用于将气流从工艺处理室中排出的第一气体出口和与第一气体出口间隔开的第二气体出口，其中沿着垂直于建造区的方向，第一气体出口比第二气体出口设置得更接近建造区。第一气体出口就其沿着垂直于建造区的方向的延伸而言基本上设置在工艺处理室的第一高度区域内，而第二气体出口就其沿着垂直于建造区的方向的延伸而言基本上设置在工艺处理室的第二高度区域内，其中工艺处理室的第一高度区域对应于建造区距工艺处理室顶盖的间距的下部三分之一，而工艺处理室的第二高度区域对应于建造区距工艺处理室顶盖的间距的上部五分之四。优选第一气体出口就其沿着垂直于建造区的方向的延伸而言设置在工艺处理室的第一高度区域内，并且第二气体出口设置在第二高度区域内。流动方法至少具有以下步骤：将气流通过所述至少一个第一气体入口引入工艺处理室中，并且将气流通过第一气体出口和第二气体出口从工艺处理室中排出。利用该流动方法例如同样能够实现上面参照流动设备说明的效果。
[0076]
在本发明的用于在上述设备中制造三维物体的方法中，在逐层制造三维物体期间，优选至少在借助能量射束对建造材料进行辐射期间，至少暂时地在工艺处理室中通过一种上述流动方法产生至少一个气流。以此例如能够在使用一种改进的流动方法的情况下制造三维物体。
[0077]
优选基本上至少在利用能量射束对建造材料进行辐射的持续时间内，优选至少在需在建造容器中制造的物体的整个制造过程期间，配置给第一或者第二气体出口的面向工艺处理室的那侧上的区域的第一压力参考值大于配置给第二气体出口的背离工艺处理室的那侧上的区域的第二压力参考值。作为备选方案或者补充方案，优选配置给第二气体入口的背离工艺处理室的那侧上的区域的第三压力参考值大于第一压力参考值。作为备选方案或者补充方案，优选配置给第一气体入口的背离工艺处理室的那侧上的区域的第四压力参考值大于第一压力参考值。
[0078]
一个用于上述设备的本发明的控制单元构造和/或编程为用于将所述设备控制成，使得该设备适合于实施本发明的流动方法和/或本发明的制造方法。
附图说明
[0079]
从借助附图对实施例的说明中获得本发明的另外的特征和适宜性。
[0080]
图1为用于生成式制造三维物体的本发明设备的一个实施方式的示意的、部分以剖面示出的视图；
[0081]
图2为在俯视建造区域时图1所示出的设备的工艺处理室的局部的示意性剖视图；
[0082]
图3为本发明制造设备的一个另外的实施方式的局部的示意性剖视图；
[0083]
图4a为本发明的第一实施方式的一个气体出口区的示意图并且图4b为本发明的第一实施方式的一个气体入口区的示意图；
[0084]
图5为在图3中示出的工艺处理室的局部的示意图，其具有本发明的第二实施方式的气体入口区；
[0085]
图6a和6b示意性地示出了在本发明气体输送设备的运行中在图3所示出的工艺处理室中产生的气流的示例。
具体实施方式
[0086]
下面参照图1对本发明的一个实施方式进行说明。图1中示出的设备是一个激光烧结设备或者激光熔化设备1。为了建造物体2，其包括一个具有处理室壁4的工艺处理室3。
[0087]
在工艺处理室3下方设置有一个向上敞开的容器5，其具有容器壁6。在也称为建造容器的容器5中设置有一个可沿着竖直方向v运动的支承载体10，在该支承载体上安装有一个基板11，该基板从下方封闭容器5并且因此构成其底部。基板11可以是相对于支撑载体10单独构成的板，该板紧固在支承载体10上，或者基板可以与支承载体10构成为一体的。根据使用的粉末和工艺流程，可以在基板11上再安装一个建造平台12作为建造底座，物体2在该建造平台上建造。然而物体2也可以建造在基板11自身上，该基板于是用作建造底座。
[0088]
通过容器5的上部开口定义一个工作平面7，其中该工作平面7的位于该开口内的、可用于建造物体2的区域称为建造区8。工作平面7同时是一个工作板4d的指向工艺处理室3的内部空间的、即上部的表面。工作板4d同时构成工艺处理室3的底部并且在这个实施例中将容器5全面环绕。工作板4d和因此工作平面7与工艺处理室壁4的一个顶盖4a间隔开工艺处理室高度h。由于工艺处理室的顶盖区域可以具有一个非统一的高度，例如带有顶部斜面，所以工艺处理室高度h也称为工艺处理室的最大净高度。
[0089]
在图1中示出了在工作平面7下方在容器5中待构成在建造平台12上的物体2处于一个中间状态中，该物体具有多个选择性固化的层，这些层由保持未固化的建造材料13包围。
[0090]
在处理室壁4的第一侧面4b中设置有第一气体入口32(以下称为下部气体入口)和第二气体入口(以下称为上部气体入口)。上部气体入口构造为气体入口区31，而下部气体入口32则优选构造为气体入口喷嘴(未示出)。作为备选方案，下部气体入口32也可以构造为处理室壁4中的开口或者气体入口区或者三个变型的组合。在处理室壁4的与第一侧面4b对置的第二侧面4c中设置有第一气体出口34(以下称为下部气体出口)和第二气体出口(以下称为上部气体出口)。上部气体出口构造为气体出口区33。下部气体出口34构造为处理室壁4中的一个开口，其中一个导向元件或者划分元件诸如一个格栅可以嵌入开口中或者放在开口之前。
[0091]
下部气体入口32和下部气体出口34分别设置在气体入口区31或者气体出口区33下部，就是说，沿着垂直于建造区8的方向比气体入口区31或者气体出口区33更接近工作平面7或者建造区8。下部气体入口32和下部气体出口34基本上在工艺处理室3的从工作平面7到该工作平面7上方的处理室壁4的侧面4b或者4c的第一高度h1的第一高度区域上延伸。气体入口区31和气体出口区33基本上在工艺处理室3的、在工作平面7上方的处理室壁4的侧壁4b或者4c的第二高度h2(其高于第一高度h1)与工艺处理室高度h之间的第二高度区域上延伸。因此在处理室壁4的侧面4b、4c上在下部气体入口32与气体入口区31之间或者在下部气体出口34与气体出口区33之间设置有一个中间区域39，该中间区域没有进气口或者排气口。中间区域39基本上在第一高度h1与第二高度h2之间延伸。
[0092]
优选工艺处理室3在工作平面7与第一高度h1之间的第一高度区域(就是说，下部气体入口32和气体出口34的高度延伸)小于工艺处理室3在第二高度h2与工艺处理室高度h之间的第二高度区域(就是说，气体入口区和气体出口区31、33的高度延伸)。例如此部气体入口32和下部气体出口34能够在工艺处理室高度h的约15％上延伸，中间区域在工艺处理室高度h的约15％上延伸，并且气体入口区31和气体出口区33在工艺处理室高度的约60％上延伸。
[0093]
因此，下部气体入口32和下部气体出口34针对工艺处理室高度设置在与建造区8相邻的区域中，而上部气体入口或者气体入口区31和上部气体出口或者气体出口区33则设置在一个远离建造区8的区域中。
[0094]
上部和下部气体入口和气体出口与未示出的气体输送设备连接。它们不是必须与处理室顶盖4a或者与工作平面7接界，而是也能够与其间隔开，如在图3和图6a、6b中示出的那样。此外，它们不是必须设置在处理室壁4中，它们例如也可以偏离处理室壁4并且例如伸入工艺处理室内部或者从工艺处理室壁凹入。
[0095]
在图1示出的工艺处理室3中，处理室壁4的侧面4b、4c基本上沿着垂直于建造区8的方向延伸，使得气体入口区31和气体出口区33分别基本上位于一个平面中，该平面垂直于建造区8，即竖直地延伸。
[0096]
激光烧结设备1此外包括一个用于可通过电磁辐射固化的粉末状建造材料15的储备容器14和一个可沿着水平方向b(也称为涂敷方向)运动的涂敷装置16，其用于在建造区8内施加建造材料15。优选涂敷装置16横向于其运动方向在整个需涂敷的区域上延伸。通常涂敷装置16因此覆盖建造区8的至少一个边长或者直径。
[0097]
作为选配方案，在工艺处理室3中或者在工艺处理室顶盖4a中设置有一个在图1中未示出的辐射加热装置，该辐射加热装置用于对施加的建造材料15进行加热。作为辐射加热装置，例如可以设置一个红外辐射器。
[0098]
激光烧结设备1此外包括一个曝光设备20作为辐射设备，其具有一个产生激光射束22的激光器21，所述激光射束经由一个转向设备23改变方向和通过一个聚焦设备24、经由一个耦入窗口25(该耦入窗口在工艺处理室3的上侧面上安装在处理室壁4中，就是说，安装在处理室壁4的顶盖4a中)聚焦在工作平面7上。在图1中此外示出了激光器21的两个边缘射束22’。一个边缘射束22’是一个最外侧的激光射束，就是说，一个距离处理室壁4的一个侧面4b、4c最近的激光射束，该激光射束在于工作平面7中制造物体2期间射在建造材料上。作为此外的备选方案，边缘射束22’也可以是最大可能偏移的激光射束，该激光射束还能够
通过成像光学系统、特别是通过转向设备23、聚焦设备24和耦入窗口25聚焦在工作平面7上。在图1中示出了一个具有耦入窗口25的工艺处理室，然而也可以在处理室壁4中或者在工艺处理室顶盖4a中设置多个耦入窗口。
[0099]
此外，激光烧结设备1包括一个控制单元29，经由该控制单元以协调的方式对设备1的各个组成部分进行控制以实施制造过程。作为备选方案，控制单元也可以部分或者完全安装在设备之外。控制单元可以包括一个cpu(中央处理器)，通过一个计算机程序(软件)控制该cpu的运行。计算机程序可以与设备分开存储在一个存储媒体上，计算机程序可以从该存储媒体加载到设备中、特别是控制单元中。
[0100]
图2示出了建造区8的示意俯视图，该建造区具有一个长度n和一个宽度m。涂敷装置16在图2中设置在通过斜线在图2中标出的建造区8之外的一个静止位置中并且能够沿着涂敷方向b在建造区的宽度m上运动。与在图1中示出的不同，涂敷方向b并不对应于下部气体入口32与下部气体出口34之间或者气体入口区31与气体出口区33之间的最短连接线的定向。在图2中，涂敷方向b垂直于这样的连接线。为了清楚起见，在图2中未示出中间区域39。气体入口31、32和气体出口33、34在图2中通过菱形纹标出。
[0101]
综观图2和图1，气体入口区31和下部气体入口32在俯视图中沿着建造区8的第一侧面设置并且平行于该第一侧面延伸。气体出口区33和下部气体出口34沿着建造区8的与第一侧面相对置的第二侧面设置和同样平行于第二该侧面延伸。在俯视图中，气体入口区31和下部气体入口32因此平行于气体出口区33和下部气体出口34延伸。它们基本上沿着建造区8的宽度m延伸，其中气体入口区31、下部气体入口32、气体出口区33和下部气体出口34沿着建造区8的宽度m、即沿着水平方向(平行于工作平面7)的长度l大于建造区8的宽度m。与在图2中示意性示出的不同，气体入口区31和气体出口区33彼此相比并且下部气体入口32和下部气体出口34彼此相比可以具有不同的长度。气体入口区31和下部气体入口32以及气体出口区33和下部气体出口34也可以彼此相比具有不同的长度。
[0102]
如在图2中示出的那样，气体入口区31、下部气体入口32、气体出口区33和下部气体出口34沿着建造区8的宽度m不在工艺处理室3的整个延伸上延伸并且因此具有一个距工艺处理室壁4的间距d3或者d4。
[0103]
然而作为图2中示出的实施例以外的备选方案，建造区也可以与矩形形状不同并且例如是圆形的。然后长度l例如可以与圆形的建造区的直径相适配，即同样大或者更大。
[0104]
图3示出了工艺处理室3的一个另外的实施方式的剖视图。在气体入口区31背离工艺处理室3的那侧上，就是说，在气体入口区31的上游，设置有一个入口腔室41。在气体出口区33背离工艺处理室3的那侧上，就是说，在气体出口区33的下游，设置有一个出口腔室43。因此入口腔室41和出口腔室43至少部分通过气体入口区31或者气体出口区33限定。入口腔室41与一个未示出的气体输送设备经由一个供应通道46连接，该供应通道具有一个平均的开口横截面面积(在图3中通过平均的开口直径d1表示)。同样出口腔室43与所述(未示出的)气体输送设备经由一个出口通道48连接，该出口通道具有一个平均的开口横截面面积(在图3中通过平均的开口直径d2表示)。下部气体入口32和下部气体出口34分别经由一个通道47、49与气体输送设备连接。
[0105]
供应通道46的平均开口横截面面积或者平均开口直径d1小于气体入口区31的总横截面。出口通道48的平均开口横截面面积或者平均开口直径d2小于气体出口区33的总横
截面。为了使扩大、优选连续地扩大从供应通道46的一个端部和从出口通道48的一个端部到气体入口区或者气体出口区31、33的开口横截面成为可能，入口腔室41和出口腔室43分别构造为漏斗形的，其中相应的漏斗的小开口面与供应通道46或者出口通道48连接并且气体入口区31或者气体出口区33设置在相应的漏斗的大开口面中。
[0106]
在图3示出的工艺处理室中，气体入口区31和气体出口区33设置在工艺处理室3的、在工作平面7上方的第二高度h2与工艺处理室高度h之间的第二高度区域内并且与工艺处理室顶盖4a间隔开。同样，下部气体入口32和下部气体出口34设置在工艺处理室3的、在工作平面7与该工作平面7上方的第一高度h1之间的第一高度区域内并且与该工作平面7间隔开。
[0107]
在图1和图3示出的工艺处理室中，处理室壁4的侧面4b、4c沿着垂直于工作平面7的方向延伸，使得气体入口区31基本上位于第一平面e1中并且气体出口区33基本上位于第二平面e2中，其中平面e1、e2垂直于工作平面7延伸。在一个备选的(未示出的)实施方式中，第一和第二平面e1或者e
2-气体入口区31和气体出口区33位于这些平面中-分别与垂直于工作平面7或者建造区8的垂直线构成一个夹角α1或者α2。夹角α1或者α2为例如10
°
或者20
°
。
[0108]
图4a示出了气体出口区33并且图4b示出了气体入口区31。气体出口区33和气体入口区31分别具有一个总面积f1或者f2。气体出口区33构造为一个孔板和具有多个相互间隔开的、用于将气体从工艺处理室3中排出的排气口35(孔)。气体入口区31同样构造为一个孔板和具有多个相互间隔开的、用于将气体引入工艺处理室3中的进气口36(孔)。
[0109]
优选气体入口区31此外包括一个缝隙状的、用于将气体引入工艺处理室3中的进气口37。缝隙状的进气口37如此地设置在气体入口区31中，即它-如果气体入口区31安装在工艺处理室3的侧壁4b中的话-比进气口36设置得更接近工艺处理室顶盖4a。此外，缝隙状的进气口37优选如此地设置在气体入口区31中，即其纵轴线-如果气体入口区31安装在工艺处理室3的侧壁4b中的话-基本上平行于一个平面，耦入窗口25面向工艺处理室3的表面位于该平面中。
[0110]
气体入口区31和气体出口区33如此构成和/或设置在设备1中，使得在气体入口区31沿着一个平行于建造区8的方向在气体出口区33上的投影中气体入口区31投影到气体出口区33的面f1上的面f2基本上具有与气体出口区33相同的面积。允许的误差-例如由于结构上的限制条件之故-在此与面积值相比为20％。
[0111]
进气口36和/或排气口35优选格栅状地设置在气体入口区31或者气体出口区33中，就是说，它们并排和上下规则间隔开地设置在行和列中。行和/或列也可以相互错开(在图4a、4b中未示出)。如在图4a和4b中示出的那样，进气口36和排气口35例如可以基本上构造为气体入口区31或者气体出口区33中的具有边长a的正方形孔。在一行和/或一列中相邻的进气口36或者排气口35在此分别相互以一个间距b间隔开。
[0112]
进气口36和排气口35的形状并不局限于正方形横截面，进气口36和排气口35可以具有任意的横截面，例如它们也可以构造为圆形的或者三角形的孔。优选进气口36基本上具有同样的形状和/或大小相同和/或具有一个确定的面积g2。同样，排气口35优选基本上具有同样的形状和/或大小相同和/或具有一个确定的面积g1。进气口36和排气口35也可以具有同样的形状和/或相同的面积和/或大小相同。
[0113]
气体入口区31和气体出口区33对于流入或者流出的气体构成一个流动阻力(见下
文)。在此，流动阻力主要取决于开口(进气口36或者排气口35)的合计面积g2、g1与孔板(气体入口区31或者气体出口区33)的总面积f2或者f1的比率。
[0114]
作为图4中示出的进气口36以外的备选方案，气体入口区31-如在图5中示出的那样-也可以包括多个用于将气流引入工艺处理室3中的进气通道38。气体出口区33也可以与此类似地具有排气通道(未示出)。
[0115]
图5示出的进气通道38基本上在一个沿着穿流的气体的方向的长度e上延伸，该长度例如可以是处理室壁4的侧面4b的厚度。进气通道38的定向通过其沿着长度e的方向的延伸确定，其中进气通道38就其定向相互平行地延伸。进气通道38或者进气通道38的定向决定工艺气体在进入工艺处理室3时的平均流动方向。
[0116]
在下部气体入口32上同样可以设置用于将气体引入工艺处理室3中的孔板和/或具有进气通道(类似于图5)的喷嘴元件(在附图中未示出)。
[0117]
在激光烧结设备或者激光熔化设备1的运行中，为了施加粉末层首先使支承载体10下降一个高度，该高度对应于所期望的层厚。涂敷装置16从储备容器14中接受用于施加料层的足够量的建造材料15并且然后在建造区8上移动，在那里将粉末状的建造材料15施加在建造底座或者一个事先已经存在的粉末层上并且将其摊开成粉末层。作为选配方案，借助一个辐射加热装置(在附图中未示出)将粉末状的建造材料15加热到一个工作温度。
[0118]
紧接着由激光射束22对待制造的物体2的横截面进行扫描，使得粉末状的建造材料15在与待制造的物体2的横截面相对应的位置上固化。重复这些步骤，直到物体2最终完成和能够从工艺处理室3中取出为止。
[0119]
根据本发明，在制造三维物体2期间，然而至少在选择性地使建造材料层固化期间，通过未示出的气体输送设备为工艺处理室3输送气体(工艺气体)，用以将例如在选择性地使金属的或者金属基的(金属含量大于体积百分比50)建造材料固化时产生的污物从工艺处理室3中去除。与此同时，气体的第一体积份额(第一体积流量)通过通道47穿过下部气体入口32流入工艺处理室3中。气体的第二体积份额(第二体积流量)通过供应通道46被引入入口腔室41中，气体从该入口腔室通过上部气体入口的气体入口区31的进气口36流入工艺处理室3中。气体通过上部气体出口的气体出口区33的排气口35和通过下部气体出口34同样以体积流量的确定的分配从工艺处理室3中流出和通过出口通道48或者通道49流动。与此同时，气体非导向地穿流工艺处理室3，就是说，它未通过一个包括空腔的、设置在工艺处理室中的装置诸如管子或者通道引导。
[0120]
图6a和6b示出了两个用于在气体输送设备运行中在工艺处理室3中产生的气流的示例。为了简化示图，分别仅仅在工艺处理室本身中示出了通过箭头示出的气流，在工艺处理室的上游和下游未示出气流。在此，箭头的长度应该分别理解为气体在工艺处理室中的局部的流动速度的程度并且箭头的密度(就是说与一个相邻的箭头的间距)应该理解为相应的气流的局部体积流量的程度。然而明确指出如此：在图6a和6b中大幅扼要地或者简化地示出了流动速度和体积流量的分布。例如出于清楚的原因在示图中没有将工艺处理室3的未填充箭头的区域中的气体运动考虑在内。另外，可视的箭头能够分别构成局部气体运动的抽象化，例如代表具有不同速度和方向的多个分流。如在图6a和图6b中示出的那样，通过下部气体入口32和下部气体出口34在工艺处理室3中基本上产生一个下部的(第一)气流53。通过气体入口区31和气体出口区33在工艺处理室3中基本上产生一个上部的(第二)气
流50。此外，通过气体入口区31的缝隙状的进气口37(在图6a、6b中未示出，然而在图4b中示出)在工艺处理室3中基本上产生一个顶部气流55，在图6a中示出了该顶部气流。顶部气流55从气体入口区31的缝隙状进气口37中流向工艺处理室顶盖4a的方向并且直接或者保持一个间距沿着工艺处理室顶盖4a流动。
[0121]
图6a示出了在通过两个气体入口引入的体积流量的比率基本相同的情况下工艺处理室3中的气体在工艺处理室3中产生的流动速度。通过两个气体入口排出的体积流量的比率在图6a示出的示例中也基本上相同。如在图6b中示出的那样，除了上部气流50、下部气流53和选配的、在图6a中示出的顶部气流55之外，作为选配方案上部气流50的一个分流54也可以穿流工艺处理室3，该分流基本上从气体入口区31流向下部气体出口34。当流入工艺处理室3中的工艺气体体积流量彼此之间和从工艺处理室3中流出的工艺气体体积流量彼此之间的比率如此变化，使得通过下部气体出口34从工艺处理室3中流出的体积流量在通过气体出口33、34从工艺处理室3中流出的总体积流量中具有的份额高于通过下部气体入口32流入工艺处理室3中的体积流量在通过气体入口31、32流入工艺处理室3中的总体积流量中具有的份额，能够出现向下定向的分流54。在工艺气体循环为封闭的情况中，在气体出口34上产生一个额外的抽吸作用，该抽吸作用将上部气流50的一部分、即分流54引向下方。它因此被引导穿过工艺处理室3在高度h1与高度h2之间的部分体积和例如能够驱散或者移走那里存在的污物诸如烟雾。上部气流50和下部气流53在此基本上从工艺处理室3的侧面4b指向相对置的侧面4c(在图1中示出)和基本上水平延伸，就是说，基本上平行于建造区8延伸。下部气流53比上部气流50平均具有更大的流动速度，以及与上部气流50相比具有同样大的、更小的或者更大的体积流量。两个气流50、53在此基本上通过工艺处理室3的一个高度区域-该高度区域对应于工艺处理室壁4的中间区域39(在图1中示出)-在空间上相互分开。然而在此也不排除气流50、53在一定的运行状态中在中间区域39内至少部分混合。中间区域39因此构成工艺处理室3的一个在流动设备的一定运行状态中非确定地流过的部分体积。除了在图1中示出的、对应于工艺处理室3的一个高度区域的中间区域39之外，在图2示出的实施例中还包括在任何运行状态中都未确定地或者直接流过的区域，这些区域位于工艺处理室3的工艺处理室壁4与一个确定地流过的、位于气体入口31、32与气体出口33、34之间的区域之间。这些区域具有一个水平的延伸，该延伸构成气体入口31、32或者气体出口33、34或者边缘分流r3、r4与工艺处理室壁4之间的一个间距d3、d4。其竖直延伸可以与工艺处理室高度h相同。为了实现更大程度地穿流工艺处理室3和以此实现对工艺处理室环境的进一步改善的净化效果，可以在工艺处理室3中设置一定数量的额外的流动设备，这些流动设备例如将气流引入或者集中到这样的区域中或者穿过这样的区域。
[0122]
下部气流53通过其接近建造区8和其比较大的流动速度主要用于有效地移除在激光烧结过程或者激光熔化过程期间在建造区8上产生的污物。另外，通过气体入口区31和气体出口区33将气体大面积地引入工艺处理室3中和引出，使得上部气流50穿流工艺处理室3的大部分区域和以此进行净化。
[0123]
从建造区8起上升的、未由下部气流53夹带走或者移入下部气体出口34中的工艺处理室环境的污物可能到达高度h1或者高度h2以上的工艺处理室3的区域中。这些污物在其途中可能通过下部气流53被分散和稀释，使得其到达高度h1或者高度h2以上的量或者浓度下降。因此上部气流53的较低的流动速度和优选连续的激活足以捕获这些污物、夹带走并
且经由气体出口区33从工艺处理室3中去除。
[0124]
气体入口区31和气体出口区33能够使气体只经过进气口36或者排气口35并且因此对于经由工艺处理室3的供应通道46输送的或者经由出口通道48从工艺处理室中排出的气体构成流动阻力。因此在气体入口区31和气体出口区33的上游分别形成一个气体集聚，该气体集聚在入口腔室41中造成相对工艺处理室3中的压力的过压或者在工艺处理室3中造成相对出口腔室43中的压力的过压。流动阻力的作用在于：减少或者优选基本上消除到达的气流的压力和/或流动方向(涡流)的可能非均匀的分布。参照图4b中的示图，在气体入口区31上游的所有进气口36上(就是说，在入口腔室41中)形成一个同样的压力。在气体出口区33上游的所有排气口35上(就是说，在工艺处理室3中)同样形成一个同样的压力，就是说，工艺处理室3、入口腔室41和出口腔室43中的压力分布针对各单个腔室是基本上均匀的。然而在此存在压力水平的前述分级或者级联(cascade)。因此通过进气口36流动的进气分流51(在图6a、6b中示出)彼此相比具有一个基本上同样大的流动速度和一个基本上相同的体积流量。同样，通过排气口35流动的排气分流(在附图中未示出)彼此相比具有一个基本上同样大的流动速度和一个基本上相同的体积流量。
[0125]
根据图3中的示图，可以给工艺处理室3配置第一压力参考值p1，给出口腔室43配置第二压力参考值p2和给入口腔室41配置第三压力参考值p3，其中第三压力参考值p3大于第一压力参考值p1并且第一压力参考值p1大于第二压力参考值p2。第一压力参考值p1在此优选通过第一平均压力值构成，该压力值表示工艺处理室3中的一个压力。类似地优选第二和第三压力参考值p2、p3分别通过第二或者第三平均压力值构成，其中第二平均压力值表示出口腔室43中的压力并且第三平均压力值表示入口腔室41中的压力。
[0126]
与此类似，第四压力参考值p4配置给下部气体入口32背离工艺处理室3的侧面4b的那侧上的一个区域(例如在通道47中)，并且第五压力参考值p5配置给下部气体出口34背离工艺处理室3的侧面4c的那侧上的一个区域(例如在通道49中)。第四压力参考值p4大于工艺处理室3中的第一压力参考值p1并且第五压力参考值p5小于或者基本上等于第一压力参考值p1。优选第四和第五压力参考值分别通过第四或者第五平均压力值构成，其中第四平均压力值表示通道47中的一个压力并且第五平均压力值表示通道49中的一个压力。
[0127]
由于不同腔室(工艺处理室、出口腔室和入口腔室)中的压力可能会波动，所以平均压力值说明一个在时间上取中间值的总压力(整体压力)，其中该总压力对应于气流的静态和动态压力的总和。
[0128]
例如工艺处理室3中的第一平均压力值可以为约2kpa(约20mbar)。第二平均压力值在此例如可以比第一平均压力值小约90pa，而第三平均压力值则比第一平均压力值大约50pa，第四平均压力值比第一平均压力值大约50pa，并且第五平均压力值基本上与第一平均压力值大小相等。
[0129]
同样在图6b中示出的第一气流50的分流54基本上从气体入口区31流向下部气体出口34，因此其流动方向除了一个水平分量(从侧面4b到侧面4c)之外还具有一个向下指向(指向工作平面7)的分量。分流54因此穿流工艺处理室3的高度区域的至少一个部段，该部段对应于工艺处理室壁4的中间区域39。
[0130]
例如可以在一个或者多个气体循环中通过气体输送设备将气体引入工艺处理室3中和从这个工艺处理室中排出，其中即使在多个气体循环的情况中工艺处理室3依然构成
emitting laser(垂直腔面发射激光器))或者vecsel(vertical external cavity surface emitting laser(垂直外腔面发射激光器))，或者一行这样的激光器。一般来说，作为曝光装置可以使用任何装置，利用该装置能够将能量作为波辐射或者微粒辐射选择性地投射到建造材料层上。代替作为能量束的激光，例如可以使用适合于使建造材料固化的其它的光源、电子束或者任何其它的能源或者辐射源。代替将射束偏转，也可以使用利用可移动的行曝光器的辐射。本发明也可以应用于选择性的掩模烧结，在该掩模烧结中使用一个扩展光源和一个掩模，或者应用于高速烧结(hss)，在该高速烧结中在建造材料上选择性地施加一种提高(吸收烧结)或者降低(抑制烧结)相应位置上的辐射吸收的材料和然后非选择性大面积地或者利用一个可移动的行曝光器进行曝光。
[0137]
代替导入能量，也可以通过3d打印-例如通过施加粘合剂-选择性地使涂敷的建造材料固化。本发明一般性地涉及借助将建造材料逐层涂敷和选择性地固化来生成式制造物体，与建造材料固化的方式和方法无关。
[0138]
作为建造材料可以使用不同类型的粉末，特别是金属粉末、塑料粉末、陶瓷粉末、沙子、填充粉末或者混合粉末。代替粉末也可以使用其它适宜的材料作为建造材料。
[0139]
作为气体，优选使用一种保护气体，该保护气体与建造材料基本上不发生化学反应(惰性气体)，根据所使用的建造材料例如使用氮气或者氩气。

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