JP7240535B2 - 粉体供給システム、粉体供給システムの操作方法、及び三次元ワークピースを生産するための装置 - Google Patents

Description

本発明は原料粉体の層に電磁又は粒子線を放射することにより三次元ワークピースを製造する装置にて使用する粉体供給システム、及びこのような粉体供給システムの操作方法に関する。更に、本発明は原料粉体の層に電磁又は粒子線を放射することにより三次元ワークピースを製造する装置に関する。

粉末床溶融結合は粉末状の、特に金属及び／又はセラミックの原料を複雑な形状をした三次元ワークピースに加工することができる積層造形法である。製造のために、担体の上に原料粉体層が塗布され、製造するワークピースの所望の形状に応じて部位選択的な方法でレーザー照射が行われる。粉体層を貫くレーザー照射により原料粉体粒子の発熱、その結果として溶融又は焼結が起こる。レーザー処理が施された担体上の層へ、ワークピースが所望の形状とサイズになるまで、更なる原料粉体層が続いて塗布される。例えば部分が欠けたワークピースのような、特定のワークピースを修理する場合にも、同様の手順が使用できる。この場合は、欠けている部分のみに粉体が塗布され、レーザー照射が行われてもよい。粉末床溶融結合は、ＣＡＤデータに基づき、試作模型、工具、交換部品、高価な部品、若しくは、例えば歯科用又は整形外科用補綴等の医療用補綴の製造又は修理に用いられてもよい。

特許文献１に示されるような粉末床溶融結合により三次元ワークピースを製造するための例示的な装置は、担体に原料粉体の層を連続的に塗布する粉体塗布装置を収容したプロセスチャンバを備える。原料粉体層にレーザー光を選択的に照射するために照射部が設けられている。原料粉体は粉体注入口からプロセスチャンバへ供給される。

欧州特許第３０２３２２７号明細書

本発明の目的は、原料粉体層へ電磁又は粒子線を照射することにより三次元ワークピースを製造するための装置のプロセスチャンバへ原料粉体を供給することにおける信頼できる制御を可能にする、粉体供給システムを提供することである。本発明のもう１つの目的は、このような粉体供給システムの操作方法、及び原料粉体の層に電磁又は粒子線を放射することにより三次元ワークピースを製造する、このような粉体供給システムが装備された装置を提供することである。

原料粉体の層に電磁又は粒子線を放射することにより三次元ワークピースを製造する装置にて使用する粉体供給システムは、ガス流を導く回路線を備える。回路線を流れるガスは空気、窒素、不活性ガス又は不活性ガスの混合物であってもよい。回路線は直線状の管、曲線上の管、バルブ、ホース等を含んでもよい。回路線は閉回路を形成してもよい。回路線は予め定義された流体抵抗を有してもよい。更に、粉体供給システムは回路線を通じてガス流を移送する移送装置を備える。

粉体供給システムは更に、回路線を流れるガス流中に所望の量の原料粉体を導入する粉体投与器を備える。原料粉体は金属粉、金属合金粉、セラミック粉及び／又はプラスチック材料（ポリマー又はその他）の粉体を含んでもよい。原料粉体は適切な粒子サイズ又は粒子サイズ分布を有してもよい。粉体投与器は回路線に接続された投与口を有してもよい。更に、粉体投与器は回路線、すなわち回路線を流れるガス流への原料粉体の導入を許可したり遮断したりするために投与口を開閉することに適した第１の粉体バルブを備えていてもよい。好ましくは、第１の粉体バルブは投与口から回路線を通してガス流へ導入される粉体の量を連続的に変化されられるように連続的に変化する流積を有する。

粉体供給システムは更に計測部を備える。計測部は、粉体投与器よりも下流の位置にて回路線中の圧力及び体積流量のうち少なくとも１つを計測する。計測部は、粉体投与器よりも下流の位置にて回路線中の圧力のみを計測してもよい。代わりに、計測部は、粉体投与器よりも下流の位置にて回路線中の体積流量のみを計測してもよい。しかしながら、計測部は粉体投与器よりも下流の位置にて回路線中の圧力及び体積流量の双方を計測することも考えられる。本願の文脈にて、「下流」及び「上流」は回路線を流れるガス流の方向を示す。

粉体供給システムは更に計測部により計測された圧力値及び体積流量値のうち少なくとも１つに基づいて粉体投与器を制御する制御部を備える。制御部はコンピューター、データ記憶部、及びプログラム記憶媒体を備えていてもよい。計測部は、例えば、計測された圧力値及び／又は計測された体積流量値に基づいて第１の計測信号を生成し、制御部へ信号を出力する。この場合、制御部は制御部が第１の計測信号から導き得る計測された圧力値及び／又は計測された体積流量値に基づいて粉体投与器を制御してもよい。

ガス及び原料粉体の混合物の流れが回路線中を移送されたときに克服されるべきである回路線及び内部に設けられた構成要素の流体抵抗は、負荷、すなわちガス及び原料粉体の混合物の流れの中に存在する原料粉体粒子の量により変動する。従って、移送装置の移送率が一定に保たれる場合、計測部により計測された圧力値及び／又は体積流量値は粉体投与器により単位時間にガス流に導入される粉体の量に依存して変動する。

特に、負圧すなわち外気圧よりも低い圧力が移送装置の動作中に回路線中に認められる場合は、ガス流中の粉体負荷が増加した場合に計測部により計測される絶対圧力値が（移送装置の電力が増大するため）減少する。更に、ガス流中の粉体負荷の増加による移送装置の電力増加の結果、計測部により計測される体積流量値の増加が起こる。反対に、ガス流中の粉体負荷が減少した場合は、計測部により計測された圧力値が（移送装置の電力減少の結果）増加する。更に、ガス流中の粉体負荷の減少による移送装置の電力減少の結果、計測部により計測される体積流量値の減少が起こる。言い換えれば、ガス流中の粉体負荷が増加した場合には負圧が増加し（より低い絶対圧力値と見なし）、体積流量もまた増加する一方、ガス流中の粉体負荷が減少した場合には負圧は減少し（より高い絶対圧力値と見なし）、体積流量もまた減少する。

本明細書にて説明する粉体供給システムでは、移送装置は、例えば、回路線中を移送される所望の体積流量のガス流に関連し得る、予め設定された移送率にて運転されてもよい。特に、移送装置の時間依存制御をなくすために、移送装置の電力、ひいては移送率は一定に保たれてもよい。計測部により計測された圧力値及び／又は体積流量値に依存した粉体投与器の制御により、絶対圧力の低下すなわち回路線中の負圧の増加（例えば５００ｍｂａｒ（５００ｈＰａ）から３００ｍｂａｒ（３００ｈＰａ）へ）及び／又は例えば回路線内に設けられた移送装置又はその他の構成要素の部分的な目詰まりのような突然の体積流量の増加につながる動作の不具合に関わらず回路線中を移送される粉体の量を設定することが可能になる。結果的に、三次元ワークピースを製造する装置のプロセスチャンバへの粉体供給が所望のレベルに維持され、特に信頼性が高くなる。

例えば、制御部は、計測部により計測された圧力値及び／又は体積流量値が予め定義された範囲に収まるように、回路線を流れるガス流中に原料粉体を投与するように粉体投与器を制御してもよい。特に、圧力値及び／又は体積流量値は、設計、特に移送装置の電力に依存して定義された、予め定義された圧力範囲及び／又は予め定義された体積流量範囲に収まってもよい。予め定義された圧力範囲及び／又は予め定義された体積流量範囲は、回路線及び内部に配置された構成要素への原料粉体による過負荷を防ぎつつ充分な量の粉体が三次元ワークピースを製造する装置のプロセスチャンバへ供給されることを保証するためにユーザーにより指定されてもよい。

例えば、計測（絶対）圧力値が外気圧（１ａｔｍ（１，０１３．２５ｈＰａ））及び１００ｍｂａｒ（１００ｈＰａ）の圧力の範囲に収まるようにスループットを生み出す移送装置を備える電力供給システムでは、予め定義された圧力範囲は１００ｍｂａｒ（１００ｈＰａ）から１ａｔｍ（１，０１３．２５ｈＰａ）の範囲、例えば８００から９００ｍｂａｒ（８００から９００ｈＰａ）の範囲におさまってもよい。しかしながら、移送装置及び回路線設計により、予め定義された圧力の範囲もまた異なってもよく、例えば６００から８００ｍｂａｒ（６００から８００ｈＰａ）であってもよい。

粉体供給システムは、更に、粉体投与器によりガス流に導入された原料粉体をガス流から分離するためのサイクロンを備えていてもよい。サイクロンは回路線に接続されているか、回路線内にて粉体投与器の下流に位置していてもよい。サイクロンは、ガスと原料粉体の混合物を円錐形の分離室に接線方向に投入することができる吸入口を備えていていもよい。分離室内では、ガス及び原料粉体の混合物の回転流を加速し、遠心力により原料粉体粒子を分離室の内壁に押し付けてもよい。その結果、粉体粒子は減速し、重力により回転流から脱落する。粉体粒子はサイクロンから、サイクロンの下部に設けられた粉体排出口を通して排出されてもよい。しかしながら、粉体粒子から分離されたガスは、サイクロンの上部に配置されたサイクロンのガス排出口を介して回路線へ戻されてもよい。

サイクロンは、更に、三次元ワークピースを製造する装置のプロセスチャンバへ原料粉体を供給してもよい。例えば、サイクロンの粉体排出口はプロセスチャンバの粉体注入口へ接続されていてもよく、この粉体注入口は代わりにプロセスチャンバ内に収容された担体へ原料粉体を塗布する粉体塗布装置へ接続されていてもよい。サイクロンから供給された原料粉体をプロセスチャンバへ投入するために、サイクロンの粉体排出口をプロセスチャンバの粉体注入口に接続する接続線に、第２の粉体バルブが提供されていてもよい。好ましくは、第２の粉体バルブは、プロセスチャンバへ供給される粉体の量を連続的に変化されられるように、連続的に変化する流積を有する。

計測部は、サイクロンよりも下流の位置にて回路線中の圧力及び体積流量のうち少なくとも１つを計測してもよい。計測部は、サイクロンにより原料粉体から分離されたガスの圧力及び／又は体積流量を計測してもよい。

一例では、制御部は計測部によって計測された圧力値及び体積流量値のうち少なくとも１つが予め定義された閾値に到達するまで、回路線中を流れるガス流へ導入される原料粉体の量を増加させるように粉体投与器を制御する。予め定義された閾値は、回路線中の原料粉体の最適な質量流量に対応する圧力値であってもよい。特に、予め定義された閾値は予め定義された圧力範囲の下限に対応するものであってもよい。しかしながら、予め定義された閾値はまた、回路線中の原料粉体の最適質量流量に対応し、予め定義された体積流量範囲の上限に対応する体積流量値であってもよい。

制御部は、計測部によって計測された圧力値及び体積流量値のうち少なくとも１つが予め定義された閾値に到達した後は実質的に一定に保たれるように、回路線中を流れるガス流へ導入される原料粉体を投与する粉体投与器を制御してもよい。特に、粉体投与器は、粉体供給システムが定常動作状態に到達した後は回路線中の原料粉体の最適質量流量が維持されるように、制御部によって制御されてもよい。回路線中に最適体積流量の原料粉体が流れる場合は、高い質量流量の粉体、ひいては粉体供給システムの高効率が達成される。同時に、回路線及び／又は回路線内に配置された構成要素の目詰まりも防がれる。回路線中の原料粉体の最適質量流量は、従って、回路線及び／又は回路線内に配置された構成要素の目詰まりを避けながら達成できる質量流量の最大値である。

例えば、制御部は、第１の時間点では回路線中を流れるガス流へ粉体が全く導入されず、第１の時間点にて計測部により計測された圧力値及び体積流量値のうち少なくとも１つを参照圧力値及び参照体積流量値のうち少なくとも１つとして記憶するように粉体投与器を制御してもよい。第１の時間点で計測され参照圧力値として記憶された圧力値は電力、すなわち移送装置の移送率に依存する。同様に、第１の時間点で計測され参照体積流量値として記憶された体積流量値は電力、すなわち移送装置の移送率に依存する。従って、異なる移送率の移送装置に対して異なる参照圧力値及び／又は参照体積流量値が定義されてもよい。従って、参照圧力値及び／又は参照体積流量値が、移送装置の対応する電力又は移送率と関連付けて記憶されてもよい。例えば、制御部は、制御部が備える記憶部にて参照圧力値及び／又は参照体積流量値を記憶してもよい。参照圧力値及び／又は参照体積流量値は、回路線の流体抵抗、例えば、回路線を流れるガス流に粉体が全く導入されていない時の回路線及び内部に配置された構成要素の流体抵抗、と関連付けられる。

制御部は、また第１の時間点よりも遅い第２の時間点において回路線を流れるガス流中へ粉体を導入しないように粉体投与器を制御してもよい。制御部は、第２の時間点にて計測部により計測された圧力値を比較圧力値として記憶してもよい。同様に、制御部は第２の時間点にて計測部により計測された体積流量値を比較体積流量値として記憶してもよい。参照圧力値及び／又は参照体積流量値のように、比較圧力値及び／又は比較体積流量値は電力、すなわち移送装置の移送率に依存する。従って、異なる移送装置の移送率に対して異なる比較圧力値及び／又は比較体積流量値が定義されてもよい。従って、比較圧力値及び／又は比較体積流量値が、移送装置の対応する電力又は移送率と関連付けて記憶されてもよい。

制御部はまた、第２の時間点にて計測部によって計測された圧力値及び体積流量値のうち少なくとも１つ、すなわち比較圧力値及び／又は比較体積流量値を、参照圧力値及び参照体積流量値のうち少なくとも１つの対応するものと比較してもよい。好ましくは、移送装置の移送率が一定に保たれている時に定義される参照圧力値と比較圧力値とが比較され得る。同様に、移送装置の移送率が一定に保たれている時に定義される参照体積流量値と比較体積流量値とが比較され得る。

上記により、回路線及びその内部に配置された構成要素の第１の時間点における流体抵抗と、回路線及び内部に配置された構成要素の第２の時間点における流体抵抗との比較が可能になる。比較の結果圧力差が少ない場合、及び／又は体積流量差が少ない場合、回路線及び内部に配置された構成要素中の流体抵抗は、第１の時間点及び第２の時間点にてあまり変化していない。上記は、システム全体が正常に機能していることを示す。反対に、比較結果において圧力差が大きい場合及び／又は体積流量差が大きい場合は、システム内に故障があることが示される。例えば、回路線中に配置された構成要素の第２の時間点における目詰まり又は故障により、流体抵抗の増加が起こる。回路線中にフィルタが配置されている場合、高い圧力差及び／又は高い体積流量差はフィルタの目詰まりを示すかもしれず、フィルタを清掃するトリガとして使用され得る。

制御部は、比較圧力値と参照圧力値とのある程度の偏差、及び／又は比較体積流量値と参照体積流量値とのある程度の偏差を許容するように構成してもよい。しかしながら、好ましくは、制御部は、第２の時間点において計測部により計測された圧力値と参照圧力値との差が予め定義された閾値を上回る場合は、警告信号が出力する。同様に、制御部は、第２の時間点において計測部により計測された体積流量値と参照体積流量値との差が予め定義された閾値を上回る場合にも、警告信号を出力してもよい。制御部による警告信号の出力は視覚信号であっても音声信号であってもよい。しかしながら、比較圧力値と参照圧力値の差、及び／又は、比較体積流量値と参照体積流量値の差が、予め定義された閾値を超えた場合に、制御部が粉体供給システムの動作を自動的に中断することも考えられる。

比較圧力値と参照圧力値とを比較して得られる圧力差は、特定のイベントと関連付けられてもよい。同様に、比較体積流量値と参照体積流量値とを比較して得られる体積流量差は特定のイベントと関連付けられてもよい。例えば、異なる圧力差及び／又は異なる体積流量差が異なるイベントと関連付けられてもよい。第１の圧力差及び／又は第１の体積流量差がフィルタの目詰まりと関連付けられてもよい。第２の圧力差及び／又は第２の体積流量差が管の破裂と関連付けられてもよい。第３の圧力差及び／又は第３の体積流量差がサイクロンの故障と関連付けられてもよい。制御部は、比較圧力値と参照圧力値を比較して得られた圧力差に応じてイベントと関連した信号を出力してもよい。同様に、制御部は、比較体積流量値と参照体積流量値を比較して得られた体積流量差に応じてイベントと関連した信号を出力してもよい。

制御部は、また第２の時間点よりも遅い１つ以上の第３の時間点において回路線を流れるガス流中へ粉体を導入しないように粉体投与器を制御することも考えられる。制御部は、第３の時間点において、計測部により計測された圧力値及び体積流量値のうち少なくとも１つを、少なくとも１つの更なる比較圧力値及び／又は少なくとも１つの更なる体積流量値として記憶してもよい。制御部は、更に、計測部により第３の時間点にて計測された圧力値を、参照圧力値、及び／又は、例えば第２の時間点又はより早い第３の時間点といった、より早い時間点にて計測された圧力値と比較してもよい。同様に、制御部は、また、計測部により第３の時間点にて計測された体積流量値を、参照体積流量値、及び／又は、例えば第２の時間点又はより早い第３の時間点といった、より早い時間点にて計測された体積流量値と比較してもよい。このことにより流体抵抗を時間軸で追跡することが可能になる。時間によって変化する流体抵抗は、また１つ以上のイベントと関連付けられてもよい。

上に既に述べたが、参照圧力値と比較圧力値及び／又は少なくとも１つの比較圧力値を比較して得られる圧力差、及び／又は少なくとも１つの更なる圧力値と比較圧力値又はより早い時間点で計測された更なる比較圧力値を比較して得られる圧力差を、粉体供給システムが正常に機能していること又は故障の通知として、及び／又は例えば回路線中に配置されたフィルタの清掃といった特定のメンテナンス処理のトリガとして使用してもよい。しかしながら、制御部は、計測部により計測された圧力の予め定義された範囲、及び／又は予め定義された圧力値の閾値を調整してもよい。例えば、第２の時間点で計測された圧力値が第１の時間点で計測された圧力値より低い１００ｍｂａｒ（１００ｈＰａ）である場合、予め定義された閾値及び／又は予め定義された範囲を９０ｍｂａｒ（９０ｈＰａ）増やしてもよい。これにより流体抵抗の観測された変動を補償することができ、同時に三次元ワークピースを製造する装置のプロセスチャンバへ所望の原料粉体を提供することを維持できる。

同様に、参照体積流量値と比較体積流量値及び／又は少なくとも１つの比較体積流量値を比較して得られる体積流量差、及び／又は少なくとも１つの更なる体積流量値と比較体積流量値又はより早い時間点で計測された更なる比較体積流量値を比較して得られる体積流量差を、粉体供給システムが正常に機能していること又は故障の通知として、及び／又は例えば回路線中に配置されたフィルタの清掃といった特定のメンテナンス処理のトリガとして使用してもよい。しかしながら、制御部は、計測部により計測された体積流量の予め定義された範囲、及び／又は予め定義された体積流量値の閾値を調整してもよい。

移送装置は真空ポンプの形態で設計されていてもよい。更に、移送装置は粉体投与器の上流の位置にて回路線へ接続されていてもよい。上記に加えて、又は上記の代わりに、移送装置は計測部の下流の位置にて回路線に接続されていてもよい。特に、移送装置は、回路線中をガス流が流れる方向において、計測部と粉体投与器の間に位置していてもよい。

一例では、粉体供給システムは更に、原料粉体粒子を、回路線を流れるガス流からフィルタするフィルタ部を備える。好ましくは、フィルタ部は、計測部の上流にて回路線に接続される。上記に加えて、又は上記の代わりに、フィルタ部は、サイクロンの下流の位置にて回路線に接続されていてもよい。フィルタ部は、サイクロンのガス排出口から排出されるガス流中に未だに浮遊する残留原料粉体粒子をガス流からフィルタするフィルタを備えていてもよい。フィルタは交換可能なフィルタであってもよい。フィルタ部は、計測部と移送装置に対して、粉体による負荷が可能な限り低く抑えられた清潔なガス流が提供されていることを保証する。結果的に、計測部の故障及び移送装置の損傷が予防され得る。

粉体供給システムは、更に回路線中の圧力及び体積流量のうち少なくとも１つを計測する少なくとも１つの更なる計測部を備えていてもよい。特に、更なる計測部は、フィルタ部の上流、サイクロンの上流、又は粉体投与器の上流の位置にて回路線内の圧力と体積流量のうち少なくとも１つを計測するように構成してもよい。しかしながら、粉体供給システムは、回路線中の異なる場所、例えばフィルタ部の上流、サイクロンの上流、及び／又は粉体投与器の上流といった位置に配置された複数の更なる計測部を備えることも可能である。

制御部は、少なくとも１つの更なる計測部により計測された少なくとも１つの更なる圧力値に基づいて粉体投与器を制御してもよい。例えば、制御部は、回路線内の圧力変動を補償するために、計測部により計測された圧力値と少なくとも１つの更なる計測部により計測された少なくとも１つの更なる圧力値との双方に基づいて粉体投与器を制御してもよい。

上記の代わりに、又は上記に加えて、制御部は、少なくとも１つの更なる計測部により計測された少なくとも１つの更なる圧力値を計測部により計測された圧力値と比較し、及び／又は複数の更なる計測部により計測された複数の更なる圧力値を互いに比較するように構成してもよい。計測部により計測された圧力値と１つ以上の更なる計測部により計測された１つ以上の更なる圧力値との比較により、圧力変動の位置特定、とりわけ回路線中の圧力低下の位置特定が可能になる。従って、計測部により計測された圧力値と１つ以上の更なる計測部により計測された１つ以上の更なる圧力値との比較は、粉体供給システム中の故障している構成要素を位置特定するために使用され得る。

制御部は、少なくとも１つの更なる計測部により計測された少なくとも１つの更なる圧力値と計測部により計測された圧力値との比較に基づいて粉体供給システムの故障している構成要素の位置を示してもよい。粉体供給システム中の故障している構成要素の位置を示すために、制御部は、複数の更なる計測部により計測された複数の更なる圧力値を互いに比較してもよい。例えば、制御部は、故障、特に粉体供給システムの移送装置、フィルタ部又はその他の任意の構成要素の目詰まりを示す信号を出力してもよい。

制御部は、少なくとも１つの更なる計測部により計測された少なくとも１つの更なる体積流量値に基づいて粉体投与器を制御してもよい。例えば、制御部は、回路線内の体積流量変動を補償するために、計測部により計測された体積流量値と少なくとも１つの更なる計測部により計測された少なくとも１つの更なる体積流量値との双方に基づいて粉体投与器を制御してもよい。

上記の代わりに、又は上記に加えて、制御部は、少なくとも１つの更なる計測部により計測された少なくとも１つの更なる体積流量値を計測部により計測された体積流量値と比較し、及び／又は複数の更なる計測部により計測された複数の更なる体積流量値を互いに比較してもよい。計測部により計測された体積流量値と１つ以上の更なる計測部により計測された１つ以上の更なる体積流量値との比較により、体積流量変動の位置特定、とりわけ回路線中の突然の体積流量増加の位置特定が可能になる。従って、計測部により計測された体積流量値と１つ以上の更なる計測部により計測された１つ以上の更なる体積流量値の比較は、粉体供給システム中の故障している構成要素を位置特定することに使用され得る。

制御部は、少なくとも１つの更なる計測部により計測された少なくとも１つの更なる体積流量値と計測部により計測された体積流量値との比較に基づいて粉体供給システムの故障している構成要素の位置を示してもよい。粉体供給システム中の故障している構成要素の位置を示すために、制御部は、複数の更なる計測部により計測された複数の更なる体積流量値を互いに比較してもよい。

計測部は、圧力センサと流速センサとのうち少なくとも１つを備えていてもよい。流速センサの代わりに、又は流速センサに加えて、体積流量センサを用いてもよい。特に計測部に清潔なガスが提供されている場合、圧力センサはガス圧力センサの形態で設計されてもよい。同様に、流速センサは、ガス流速センサの形態で設計されていてもよく、及び／又は体積流量センサは、ガス体積流量センサの形で設計されてもよい。特定の好ましい実施形態では、流速センサは、熱線式風速計の形態で設計されてもよい。

少なくとも１つの更なる計測部はまた、圧力センサと流速センサとのうち少なくとも１つを備えていてもよい。この場合も、流速センサの代わりに、又は流速センサに加えて、体積流量センサを用いてもよい。更なる計測部に清潔なガスが提供されている場合、圧力センサはガス圧力センサの形態で設計されていてもよく、流速センサはガス流速センサの形態で設計されていてもよく、及び／又は体積流量センサはガス体積流量センサの形で設計されていてもよい。しかしながら、更なる計測部に粉体粒子を含むガスが供給されている場合は、圧力センサ、体積流速センサ、及び／又は体積流量センサは、回路線を流れるガスと粒子の混合物の、更なる計測部の位置における圧力、流速、及び／又は体積流量を計測しなければならない。

原料粉体の層に電磁又は粒子線を放射することにより三次元ワークピースを製造する装置にて使用する粉体供給システムの操作方法は、回路線内にてガス流を移送するステップを含む。粉体投与器により所望の量の原料粉体が、回路線を流れるガス流中へ導入される。計測部は、粉体投与器よりも下流の位置にて回路線中の圧力及び体積流量のうち少なくとも１つを計測する。計測部により計測された圧力値及び体積流量値のうち少なくとも１つに基づいて、計測部により計測された圧力値及び体積流量値のうち少なくとも１つが予め定義された範囲内におさまるように、回路線を流れるガス流中に導入される原料粉体の量が粉体投与器により制御される。

粉体投与器によりガス流に導入される原料は、サイクロンによりガス流から分離されてもよい。加えて、サイクロンは、原料粉体を三次元ワークピースの製造装置のプロセスチャンバへ提供してもよい。計測部は、粉体投与器よりも下流の位置にて回路線中の圧力及び体積流量のうち少なくとも１つを計測してもよい。

上記の代わりに、又は上記に加えて、計測部によって計測された圧力値及び体積流量値のうち少なくとも１つが予め定義された閾値に到達するまで、回路線中を流れるガス流へ導入される原料粉体の量を増加させてもよい。更に、計測部によって計測された圧力値及び体積流量値のうち少なくとも１つが予め定義された閾値に到達した後は実質的に一定に保たれるように、回路線中を流れるガス流へ導入される原料粉体の量が制御されることも可能である。

回路線中を流れるガス流へ導入される原料粉体の量を制御するステップは、第１の時間点では回路線中を流れるガス流へ粉体を全く導入せず、第１の時間点にて計測部により計測された圧力値及び体積流量値のうち少なくとも１つを参照圧力値及び参照体積流量値のうち少なくとも１つとして記憶することを含んでもよい。更に、回路線中を流れるガス流へ導入される原料粉体の量を制御するステップは、第１の時間点よりも遅い第２の時間点では回路線中を流れるガス流へ粉体が全く導入されず、特に第２の時間点にて計測された圧力値及び体積流量値のうち少なくとも１つを比較圧力値及び比較体積流量値のうち少なくとも１つとして記憶することを含むことも可能である。

第２の時間点にて計測部により計測された圧力値、すなわち比較圧力値は参照圧力値と比較されてもよい。上記の代わりに、又は上記に加えて、第２の時間点にて計測部により計測された体積流量値、すなわち比較体積流量値は、参照体積流量値と比較されてもよい。第２の時間点において計測部により計測された圧力値と参照圧力値との差が予め定義された閾値を上回る場合は、警告信号が出力されてもよい。第２の時間点において計測部により計測された体積流量値と参照体積流量値との差が予め定義された閾値を上回る場合にも、警告信号が出力されてもよい。

原料粉体粒子が導入される回路線長の少なくとも一部に沿ったガス流は、真空ポンプの形態で設計された、及び／又は粉体投与器粉体投与器の上流及び／又は計測部の下流にて回路線へ接続された移送装置により回路線を通じて移送されてもよい。原料粉体粒子は、計測部の上流の位置及び／又はサイクロンの下流の位置にて回路線に接続され得るフィルタ部により、回路線を流れるガス流からフィルタされてもよい。

粉体供給システムの操作方法は、少なくとも１つの更なる位置にて、少なくとも１つの更なる計測部により、回路線内の圧力と体積流量のうち少なくとも１つを計測するステップを更に含んでもよい。少なくとも１つの更なる位置は、フィルタ部の上流の位置、サイクロンの上流の位置、及び／又は粉体投与器の上流の位置であってもよい。

方法は更に、少なくとも１つの更なる計測部により計測された少なくとも１つの更なる圧力値に基づいて、粉体投与器により回路線中を流れるガス流へ導入される原料粉体の量を制御するステップを含んでもよい。少なくとも１つの更なる計測部により計測された少なくとも１つの更なる圧力値と、計測部により計測された圧力値とを、比較してもよい。しかしながら、複数の更なる計測部により計測された複数の更なる圧力値が互いに比較されることもまた可能である。少なくとも１つの更なる計測部により計測された少なくとも１つの更なる圧力値と計測部により計測された圧力値との比較に基づき、及び／又は更なる複数の計測部により計測された更なる複数の圧力値の互いの比較に基づき、粉体供給システム内の故障した構成要素の位置を示してもよい。

方法は更に、少なくとも１つの更なる計測部により計測された少なくとも１つの更なる体積流量値に基づいて、粉体投与器により回路線中を流れるガス流へ導入される原料粉体の量を制御するステップを含んでもよい。少なくとも１つの更なる計測部により計測された少なくとも１つの更なる体積流量値と計測部により計測された体積流量値とを比較してもよい。しかしながら、複数の更なる計測部により計測された複数の更なる体積流量値が互いに比較されることもまた可能である。少なくとも１つの更なる計測部により計測された少なくとも１つの更なる体積流量値と計測部により計測された体積流量値との比較に基づき、及び／又は複数の更なる計測部により計測された複数の更なる体積流量値の互いの比較に基づき、粉体供給システム内の故障した構成要素の位置を示してもよい。

原料粉体の層に電磁又は粒子線を放射することにより三次元ワークピースを製造する装置は、上に説明した粉体供給システムを備える。装置は、更に粉体供給システムのサイクロンから原料粉体が提供されるプロセスチャンバを備えていてもよい。粉体塗布装置は、プロセスチャンバ内に配置され、原料粉体を担体に塗布する役割を担ってもよい。装置は、更に、担体に塗布された原料粉体に対して、放射光、特にレーザー光を選択的に放射する放射システムを備えていてもよい。

本発明の好ましい実施形態を添付の概略図を参照してより詳細に説明する。

図１は、粉体供給システムを備え、原料粉体の層に電磁又は粒子線を放射することにより三次元ワークピースを製造する装置を示す。 図２は、代替の粉体供給システムを備え、原料粉体の層に電磁又は粒子線を放射することにより三次元ワークピースを製造する装置を示す。 図３は粉体供給システムの動作中における、図１及び図２に示す粉体供給システムの移送装置の各種動作範囲、図１に示す粉体供給システムの粉体投与器の好ましい制御曲線、そして図１の粉体供給システム回路線内に起こる流体抵抗の範囲を示す図である。

図１及び図２は、積層造形法により三次元ワークピースを製造する装置１００を示す。装置は、担体２及び担体２上に原料粉体４を塗布する粉体塗布装置３を備える。担体２及び粉体塗布装置は、雰囲気、すなわちプロセスチャンバ１１を取り囲む環境に対して密閉可能なプロセスチャンバ１１内に格納されている。装置１００は更に、担体２上に塗布された原料粉体４電磁又は粒子線を選択的に照射する照射装置５を備える。

プロセスチャンバ１１、すなわち粉体塗布装置３には、以下により詳細に説明する粉体供給システム１から原料粉体４が供給される。粉体供給システム１は、プロセスチャンバ１１に供給される原料粉体４が貯蔵されている粉体貯蔵庫６を備える。粉体貯蔵庫６は、粉体投与器８を介して回路線７へ接続される。回路線７は、移送装置１９により回路線７を図１の矢印にて示される方向へ移送されるガス流９を流す。図１に示す粉体供給システム１の例では、移送装置１９は、真空ポンプの形態で設計される。粉体投与器８は、所望の量の原料粉体４を、回路線７を流れるガス流９中へ導入するように構成される。特に、粉体投与器８は、粉体投与器８の投与口２３から回路線７を通してガス流９へ導入される粉体４の量を連続的に変えられるように、流積を連続的に変えることができる第１の粉体バルブ２１を備える。第１の粉体バルブ２１は、また、スピンドルの形態で設計されてもよい。

粉体投与器８の下流にて、回路線７を流れる原料粉体とガスの混合物は、サイクロン１０へ移送される。サイクロン１０は、ガスと原料粉体の混合物を円錐形の分離室２２に接線方向に投入することができる吸入口２０を備える。円錐形の分離室２２に確立されたガスと原料粉体の混合物の回転流から脱落した粉体粒子４は、サイクロン１０の下方に配置された粉体排出口２４を介してサイクロン１０から排出される。これらの粉体粒子４は、プロセスチャンバ１１、すなわち粉体塗布装置３へ、サイクロン１０の粉体排出口２４をプロセスチャンバ１１の粉体注入口２８へ接続する接続線２６を介して供給される。第２の粉体バルブ３０が、接続線２６内に配置されている。粉体投与器８の第１の粉体バルブ２１と同様に、第２の粉体バルブ３０は、サイクロン１０の粉体排出口２４からプロセスチャンバ１１へ提供される粉体４の量を連続的に変化されられるように、連続的に変えることが可能な流積を有する。第２の粉体バルブ３０は、また、スピンドルの形態で設計されてもよい。サイクロン１０内で粉体粒子４から分離されたガスは、サイクロン１０の上部に配置されたサイクロン１０のガス排出口３２を介して回路線７へ戻される。

サイクロン１０のガス排出口３２から排出されるガス流９は、残留原料粉体粒子４を含んでいる可能性があるため、回路線７のサイクロン１０の下流に、フィルタ部１４が配置される。フィルタ部１４は、サイクロン１０のガス排出口３２から排出されるガス流９中に浮遊する残留原料粉体粒子４をガス流９からフィルタする交換可能フィルタ１３を備える。

粉体供給システム１は、更にサイクロン１０よりも下流の位置にて回路線７中の圧力及び体積流量のうち少なくとも１つを計測する計測部１５を備える。計測部１５は、回路線７内にて、計測部１５に粉体による負荷ができるだけ低く抑えられた清潔なガス流９が供給されるように、フィルタ部１４の下流に配置される。移送装置１９は、回路線７内にて、計測部１５の下流、従ってフィルタ部１４の下流に配置される。従って、移送装置１９にも、また、清潔なガス流９が供給される。ガス流９中の残留粉体粒子４による計測部１５による計測結果の乱れ、及び／又は移送装置１９の目詰まりは、確実に予防される。

粉体供給システム１は、また、回路線７の異なる位置に配置された複数の更なる計測部１６、１７、１８を含む。特に、更なる計測部１６、１７、１８は、フィルタ部１４の上流、サイクロン１０の上流、及び／又は粉体投与器８の上流の位置にて回路線７内の圧力と体積流量のうち少なくとも１つを計測してもよい。

そして、粉体供給システム１は、制御部４０を備える。制御部４０は、粉体投与器８の動作を制御し、その結果、粉体投与器８によりガス流９に導入される原料粉体４の量を制御する。加えて、制御部４０は、移送装置１９の動作を制御する働きも行う。

図１の配置では、粉体供給システム１の計測部１５は、圧力センサ１５ａを備えている。計測部１５には清潔なガス９が供給されているため、圧力センサ１５ａは、ガス圧力センサの形態で設計されている。更なる計測部１６、１７、１８は、圧力センサ１６ａ、１７ａ、１８ａを備えている。清潔なガス９が供給された更なる計測部１８内に配置された圧力センサ１８ａも、また、ガス圧力センサの形態で設計されている。反対に、更なる計測部１６、１７内に配置された圧力センサ１６ａ、１７ａは、ガスと粉体粒子との混合物の圧力を検出する。

反対に、図２の配置では、粉体供給システム１の計測部１５は、流速センサ１５ｂを備えている。計測部１５には清潔なガス９が供給されているため、流速センサ１５ｂは、ガス流速センサの形態で設計されている。更なる計測部１６、１７、１８は、流速センサ１６ｂ、１７ｂ、１８ｂを備えている。清潔なガス９が供給された更なる計測部１８内に配置された流速センサ１８ｂも、また、ガス流速センサの形態で設計されている。反対に、更なる計測部１６、１７内に配置された流速センサ１６ｂ、１７ｂは、ガスと粉体粒子混合物の流速を検出する。

粉体供給システム１の図示されない更なる実施形態では、計測部１５は、圧力センサ１５ａ及び流速センサ１５ｂの双方を備えていてもよい。同様に、更なる計測部１６、１７、１８は、圧力センサ１６ａ、１７ａ、１８ａ及び流速センサ１６ｂ、１７ｂ、１８ｂの双方を備えていてもよい。

図３は、移送装置１９の移送率に対応する、移送装置１９により提供される真空又は負圧、移送装置１９の動作により誘発された流速、及び粉体投与器８の好ましい制御曲線が時間に対して、すなわち粉体供給システム１の動作時間に対してプロットされている。図３は更に、ガス及び原料粉体の混合物の流れが回路線７中を移送されたときに克服されるべきである、回路線７及びその中に配置された構成要素の流体抵抗の範囲を示す。

原料粉体４を全く含まない清潔なガス流９が回路線７中を移送された場合、本明細書にて説明する粉体供給システム１の好ましい実施形態では、回路線７及びその中に配置された構成要素の流体抵抗を克服するために移送装置１９の動作中に達成可能な最大負圧の３０％である参照負圧を提供するように、及び／又は最大流速の３０％である参照流速を提供するように移送装置１９は動作しなければならない。この点は、図３の左軸により示される。回路線７及びその中に配置された構成要素の流体抵抗は、例えば回路線７の直径及び長さ、チューブの曲げ角度、フィルタ１３の多孔性等、幾つかのパラメーターに依存する。移送装置１９により提供される参照負圧及び／又は参照流速は、制御部４０に記憶されてもよい。

仮に、回路線７中にて清潔なガス流９を移送するために、必要な実負圧及び／又は実流速が参照負圧及び／又は参照流速から逸脱すれば、図３の左から２番目の棒グラフにより示される全体的な流体抵抗の変化につながる粉体供給システム１の構成要素の故障が、示される。例えば、実負圧及び／又は実流速が参照負圧及び／又は参照流速よりも低い場合、回路線７又は回路線７中に配置される構成要素における漏洩による全体的な流体抵抗の低下が、示され得る。反対に、移送装置１９における実負圧及び／又は実流速が参照負圧及び／又は参照流速よりも高い場合、回路線７又は回路線７中に配置される構成要素における閉塞の始まりによる全体的な流体抵抗の増加が、示され得る。

粉体供給システム１の動作中に移送装置１９により提供される負圧は、例えば最大負圧の６０％に予め設定されていてもよい。上記の代わりに、又は上記に加えて、移送装置１９により提供される流速は、例えば移送装置１９の動作中に達成可能な最大流速の６０％に予め設定されていてもよい。図３の左から３番目の棒グラフは、最大負圧の６０％及び／又は最大流速の６０％を提供する移送装置１９により回路線７を通って移送されるガス流９への粉体４の投与により起こる、好ましい流体抵抗の範囲を示す。

システムの閉塞を起こすことなく、負圧は最大負圧の８５％まで増加することができ、及び／又は、流速は最大流速の８５％まで増加することができる。対応する流体抵抗の範囲は、図３の左から４番目の棒グラフに示される。しかしながら、仮に、負圧が最大負圧の８５％を超えて、及び／又は流速が最大流速の８５％を超えると、回路線７及び／又は回路線７中に配置された粉体供給システム１の少なくとも１つの構成要素は、原料粉体４で閉塞する。この状況における対応する流体抵抗の範囲は、図３の左から５番目の棒グラフに示される。

粉体供給システム１の通常動作中、制御部４０は、移送装置１９により提供される負圧及び／又は流速が予め設定され一定に保たれるように移送装置１９を制御する。例えば、負圧は、最大負圧の６０％に設定され、及び／又は流速は、最大流速の６０％に設定される。その結果、計測部１５及び更なる計測部１６、１７、１８により計測された圧力値及び／又は流速値（従って体積流量値）は、回路線７中を移送装置１９により移送されるガス流９中の粉体負荷に直接依存する。特に、計測部１５及び更なる計測部１６、１７、１８により計測された圧力値及び／又は流速（体積流量）値は、粉体投与器８がガス流９中へ導入する１回当たりの粉体の量に直接依存する。計測部１５及び更なる計測部１６、１７、及び１８により計測された負圧値及び／又は流速（体積流量）値は、ガス流１６中の粉体負荷が増えると増加し、計測部１５及び更なる計測部１６、１７、１８により計測された負圧値及び／又は流速（体積流量）値は、ガス流中の粉体負荷が減少すると減少する。

これにより計測部１５により計測された圧力値及び／又は流速（体積流量）値に基づいて制御部４０が粉体投与器８を制御することが可能になる。しかしながら、粉体投与器８の動作を制御する際、制御部４０は、例えば回路線７内における圧力及び／又は流速（体積流量）の変動を補償するために更なる計測部１６、１７、１８により計測された圧力値及び／又は流速（体積流量）値も考慮してもよい。特に、制御部４０は図３に示される制御曲線に従って粉体投与器８を制御する。

粉体供給システム１の起動にあたり、制御部４０は、計測部１５によって計測された圧力値及び／又は流速（体積流量）値が予め定義された閾値に到達するまで、回路線７中を流れるガス流９へ導入される原料粉体４の量を増加させるように粉体投与器８を制御する。計測部１５によって計測された圧力値及び／又は流速（体積流量）値が予め定義された閾値に到達した後は、制御部４０は、回路線７中を流れるガス流９へ導入される原料粉体４の投与量が一定に保たれるように粉体投与器８を制御する。

計測部１５によって計測された圧力値の予め定義された閾値及び／又は計測部１５によって計測された流速（体積流量）値の予め定義された閾値は、好ましくは回路線７を通る原料粉体４の最適な質量流量に対応する。図３に示す制御曲線では、最適質量流量は、圧力値の初期増加と、予め定義された圧力閾値を超過し得るその後の不可避な圧力変動と、の後に到達する、圧力値の定常状態によって、及び／又はｖｏｌ流速（体積流量）値の初期増加と、予め定義された流速（体積流量）閾値を超過し得るその後の不可避な流速（体積流量））値の変動と、の後に到達する、定常流速（体積流量）値により示される。

従って、計測部１５により計測される圧力値が、図３の制御曲線では初期圧力値と予め定義された圧力閾値の間の範囲により示される予め定義された範囲に収まるように、制御部４０は、回路線７中を流れるガス流９へ原料粉体４を投与するように、粉体投与器８を制御する。しかしながら、初期圧力増加に続く圧力変動の間に、計測部１５により計測された圧力値は予め定義された圧力閾値を超過する場合があることに、再度留意するべきである。

上記の代わりに、又は上記に加えて、制御部４０は、計測部１５により計測される流速（体積流量）値が図３の制御曲線では初期流速（体積流量）値と予め定義された流速（体積流量）閾値の間の範囲として示される予め定義された範囲に収まるように、回路線７中を流れるガス流９へ原料粉体４を投与するよう、粉体投与器８を制御する。しかしながら、初期流速（体積流量）増加に続く流速（体積流量）変動の間に、計測部１５により計測された流速（体積流量）値は予め定義された流速（体積流量）閾値を超過する場合があることに、再度留意するべきである。

粉体供給システム１の通常動作を制御することに加えて、制御部４０は、複数の粉体供給システム１の構成要素の制御性に関する診断機能も実行する。例えば、制御部４０は、第１の時間点では回路線７中を流れるガス流９へ粉体が全く導入されないようにして、第１の時間点にて計測部１５により計測された圧力値及び流速（体積流量）値のうち少なくとも１つを参照圧力値及び参照流速（体積流量）値のうち少なくとも１つとして記憶するように粉体投与器８を制御してもよい。制御部４０はまた、第１の時間点よりも遅い第２の時間点において回路線７を流れるガス流９中へ粉体を導入しないように粉体投与器８を制御し、計測部１５によって計測された第２の時間点における圧力値及び流速（体積流量）値のうち少なくとも１つを比較圧力値及び比較流速（体積流量）値のうち少なくとも１つとして記憶してもよい。

参照圧力値及び比較圧力値の双方が移送装置１９の移送率に依存するため、移送装置１９の移送率が一定に保たれている間に参照圧力値及び比較圧力値が計測されてもよい。また参照流速（体積流量）値及び比較流速（体積流量）値の双方が移送装置１９の移送率に依存する。従って、参照流速（体積流量）値及び比較流速（体積流量）値の両方とも、移送装置１９の移送率が一定に保たれている間に計測される。

制御部４０は、次に第２の時間点にて計測部１５により計測された圧力値すなわち比較圧力値を参照圧力値と比較してもよい。上記の代わりに、又は上記に加えて、制御部４０は第２の時間点において計測部１５により計測された流速（体積流量）値、すなわち比較流速（体積流量）値を参照流速（体積流量）値と比較してもよい。比較の結果、圧力差が少ない場合、及び／又は流速（体積流量）差が少ない場合、回路線７及び内部に配置された構成要素中の流体抵抗は、第１の時間点及び第２の時間点にてあまり変化していない。このことは、システム１全体が正常に機能していることを示す。反対に、比較の結果、圧力差が大きい及び／又は流速（体積流量）差が大きい場合は、システム１内に故障があることが示され得る。例えば、回路線７中に配置された構成要素、特に第２の時間点におけるフィルタ部１４中のフィルタ１３の目詰まり又は故障により、流体抵抗の増加が起こり得る。

制御部４０は、比較圧力値における参照圧力値からの一定の変動を許容するが、計測部１５により第２の時間点で計測された圧力値と参照圧力値の差が予め定義された閾値を超過する場合は警告信号を出力、及び／又は粉体供給システム１の動作を中断する。上記の代わりに、又は加えて、制御部４０は、参照流速（体積流量）値からの比較流速（体積流量）値の一定の変動を許容するが、計測部１５により第２の時間点で計測された流速（体積流量）値と参照流速（体積流量）値の差が予め定義された閾値を超過する場合は、警告信号を出力、及び／又は粉体供給システム１の動作を中断する。また、制御部４０は、異なる圧力差及び／又は異なる流速（体積流量）差を異なるイベントと関連付けて、関連する情報をユーザーへ出力してもよい。

更に制御部４０は、また、第２の時間点よりも遅い１つ以上の第３の時間点では回路線７を流れるガス流９中へ粉体を導入しないように粉体投与器８を制御し、第３の時間点において計測部１５によって計測された第３の時間点における圧力値を少なくとも１つの更なる比較圧力値として記憶してもよい。上記の代わりに、又は上記に加えて、制御部４０は、第３の時間点において計測部１５により計測された流速（体積流量）値を、少なくとも１つの更なる比較流速（体積流量）値として記憶する。

制御部４０は、少なくとも１つの更なる比較圧力値及び／又は少なくとも１つの更なる比較流速（体積流量）値を、原料粉体４が回路線７を流れるガス流９に供給されない状態で、計測部１５により計測された圧力値及び／又は流速（体積流量）値の時間に依存した変化の追跡、ひいては回路線７及び内部に配置された構成要素の流体抵抗の追跡に使用してもよい。更に、三次元ワークピースを製造する装置１００のプロセスチャンバ１１への原料粉体４の所望の投与量を一定に維持するために、制御部４０は、回路線７及び内部に配置される構成要素の実流体抵抗に左右される、計測部１５によって計測された圧力値及び／又は流速（体積流量）値の予め定義された範囲及び／又は予め定義された閾値を調整してもよい。

制御部４０は、更なる計測部１６、１７、１８により計測された更なる圧力値を互いに比較、及び／又は計測部１５により計測された圧力値と比較してもよい。その代わりに、又は上記に加えて、制御部４０は、更なる計測部１６、１７、１８により計測された更なる流速（体積流量）値を計測部１５により計測された流速（体積流量）値と比較、又は互いに比較してもよい。

この比較結果に基づき、制御部４０は、回路線７における突然の圧力変動及び／又は突然の流速（体積流量）変動を位置特定し、その結果、この突然の圧力変動及び／又はこの突然の流速（体積流量）変動を粉体供給システム１の特定の構成要素と関連付けてもよい。例えば、更なる計測部１６により計測された更なる圧力値及び計測部１５により計測された圧力値の間の突然の低下及び／又は更なる計測部１６により計測された更なる流速（体積流量）値及び計測部１５により計測された流速（体積流量）値の間の突然の低下は、フィルタ部１４のフィルタ１３の目詰まりを示し、フィルタ１３を清掃するトリガとして使用されてもよい。制御部４０は、粉体供給システム１内の故障した構成要素又はメンテナンスを必要とする構成要素の位置を示す適切な信号をユーザーへ出力してもよい。
なお、本発明の実施形態の態様として、以下に示すものがある。
［態様１］
特に原料粉体（４）の層に電磁又は粒子線を放射することにより三次元ワークピースを製造する装置（１００）にて使用する粉体供給システム（１）であって、前記粉体供給システム（１）は、
ガス流（９）を導くための回路線（７）と、
前記回路線（７）を通して前記ガス流（９）を移送するための移送装置（１９）と、
前記回路線（７）を流れる前記ガス流（９）中へ所望の量の原料粉体（４）を導入する粉体投与器（８）と、
前記粉体投与器（８）よりも下流の位置にて前記回路線（７）中の圧力及び体積流量のうち少なくとも１つを計測する計測部（１５）と、
前記計測部（１５）により計測された圧力値及び体積流量値のうち少なくとも１つに基づいて、前記計測部（１５）により計測された前記圧力値及び前記体積流量値のうち少なくとも１つが予め定義された範囲内におさまるように前記粉体投与器（８）を制御する制御部（４０）と、
を備える、粉体供給システム（１）。
［態様２］
前記ガス流（９）中に前記粉体投与器（８）により導入された前記原料粉体（４）を前記ガス流（９）から分離し、前記装置（１００）のプロセスチャンバ（１１）へ前記原料粉体（４）を供給するためのサイクロン（１０）を更に備え、特に前記計測部（１５）は前記サイクロン（１０）よりも下流の位置にて前記回路線（７）中の前記圧力及び前記体積流量のうち少なくとも１つを計測する、態様１に記載の粉体供給システム。
［態様３］
前記制御部（４０）は、前記計測部（１５）によって計測された前記圧力値及び前記体積流量値のうち少なくとも１つが予め定義された閾値に到達するまで前記回路線（７）中を流れる前記ガス流（９）へ導入される前記原料粉体（４）の量を増加させるように前記粉体投与器（８）を制御する、態様１又は２に記載の粉体供給システム。
［態様４］
前記制御部（４０）は、前記計測部（１５）によって計測された前記圧力値及び前記体積流量値のうち少なくとも１つが、前記予め定義された閾値に到達した後、実質的に一定に保たれるように前記回路線（７）中を流れる前記ガス流（９）へ導入される前記原料粉体（４）を投与する前記粉体投与器（８）を制御する、態様３に記載の粉体供給システム。
［態様５］
前記制御部（４０）は、
第１の時間点において前記回路線（７）を流れる前記ガス流（９）中へ粉体を導入しないように前記粉体投与器（８）を制御し、
前記計測部（１５）によって計測された前記第１の時間点における圧力値及び体積流量値のうち少なくとも１つを参照圧力値及び参照体積流量値のうち少なくとも１つとして記憶し、
前記第１の時間点よりも遅い第２の時間点において前記回路線（７）を流れる前記ガス流（９）中へ粉体を導入しないように前記粉体投与器（８）を制御し、
前記第２の時間点にて前記計測部（１５）によって計測された前記圧力値及び前記体積流量値のうち少なくとも１つを、前記参照圧力値及び前記参照体積流量値の少なくとも１つのうち対応するものと比較する、
態様１から４の何れかに記載の粉体供給システム。
［態様６］
前記制御部（４０）は、前記第２の時間点にて前記計測部（１５）によって計測された前記圧力値及び前記体積流量値のうち少なくとも１つと、前記参照圧力値及び前記参照体積流量値のうち少なくとも１つのうち対応するものとの差が予め定義された閾値を超えた場合に警告信号を出力する、態様５に記載の粉体供給システム。
［態様７］
前記移送装置（１９）が真空ポンプの形態で設計されるか、及び／又は前記粉体投与器（８）よりも上流の位置にて、及び／又は前記計測部（１５）よりも下流の位置にて前記回路線（７）に接続される、態様１から６の何れかに記載の粉体供給システム。
［態様８］
前記回路線（７）内を流れる前記ガス流（９）から原料粉体粒子をフィルタするフィルタ部（１４）を更に備え、特に前記フィルタ部（１４）は、前記計測部（１５）よりも上流の位置、及び／又はサイクロン（１０）よりも下流の位置にて前記回路線（７）に接続される、態様１から７の何れかに記載の粉体供給システム。
［態様９］
特に、前記フィルタ部（１４）の上流、サイクロン（１０）の上流、及び／又は前記粉体投与器（８）の上流の位置にて前記回路線（７）内の前記圧力と前記体積流量のうち少なくとも１つを計測する少なくとも１つの計測部（１６、１７、１８）を更に備える、態様１から８の何れかに記載の粉体供給システム。
［態様１０］
前記制御部（４０）は、
前記更なる少なくとも１つの計測部（１６、１７、１８）により計測された少なくとも１つの圧力値に基づいて前記粉体投与器（８）を制御し、及び／又は
前記更なる少なくとも１つの計測部（１６、１７、１８）により計測された前記更なる少なくとも１つの圧力値を前記計測部（１５）により計測された前記圧力値と比較し、及び／又は更なる複数の計測部（１６、１７、１８）により計測された更なる複数の圧力値を互いに比較し、及び／又は
前記少なくとも１つの更なる計測部（１６、１７、１８）により計測された前記少なくとも１つの更なる圧力値と前記計測部（１５）により計測された前記圧力値との前記比較に基づいて前記粉体供給システム（１）の故障している構成要素の位置を示す、
態様９に記載の粉体供給システム。
［態様１１］
前記制御部（４０）は、
更なる少なくとも１つの計測部（１６、１７、１８）による少なくとも１つの体積流量値に基づいて前記粉体投与器（８）を制御し、及び／又は
前記更なる少なくとも１つの計測部（１６、１７、１８）により計測された前記更なる少なくとも１つの体積流量値を前記計測部（１５）により計測された前記体積流量値と比較し、及び／又は更なる複数の計測部（１６、１７、１８）により計測された更なる複数の体積流量値を互いに比較し、及び／又は
前記少なくとも１つの更なる計測部（１６、１７、１８）により計測された前記少なくとも１つの更なる体積流量値と前記計測部（１５）により計測された前記体積流量値との前記比較に基づいて、前記粉体供給システム（１）の故障している構成要素の位置を示す、
態様９又は１０に記載の粉体供給システム。
［態様１２］
前記計測部（１５）は、圧力センサ（１５ａ）と流速センサ（１５ｂ）とのうち少なくとも１つを備え、及び／又は
少なくとも１つの更なる計測部（１６、１７、１８）は、圧力センサ（１６ａ、１７ａ、１８ａ）と流速センサ（１６ｂ、１７ｂ、１８ｂ）とのうち少なくとも１つを備える、
態様１から８の何れかに記載の粉体供給システム。
［態様１３］
原料粉体（４）の層に電磁又は粒子線を放射することにより三次元ワークピースを製造する装置（１００）にて用いられる粉体供給システム（１）の運転方法であって、前記方法は、
ガス流（９）を回路線（７）内にて搬送することと、
前記回路線（７）を流れる前記ガス流（９）中へ粉体投与器（８）により所望の量の原料粉体（４）を導入することと、
計測部（１５）により前記粉体投与器（８）よりも下流の位置にて前記回路線（７）中の圧力及び体積流量のうち少なくとも１つを計測することと、
前記計測部（１５）により計測された圧力値及び体積流量値のうち少なくとも１つに基づいて、前記計測部（１５）により計測された前記圧力値及び前記体積流量値のうち前記少なくとも１つが、前記粉体投与器（８）によって、予め定義された範囲内におさまるように前記回路線（７）を流れる前記ガス流（９）中に導入される前記原料粉体（４）の量を制御することと、
を備える、方法。
［態様１４］
前記粉体投与器（８）により前記ガス流（９）中に導入された前記原料粉体（４）が前記ガス流（９）から分離され、サイクロン（１０）により前記装置（１００）のプロセスチャンバ（１１）へ供給され、及び／又は
前記計測部（１５）によって計測された前記圧力値及び前記体積流量値のうち少なくとも１つが予め定義された閾値に到達するまで前記回路線（７）中を流れる前記ガス流（９）へ導入される前記原料粉体（４）の量を増加させ、及び／又は
前記計測部（１５）によって計測された前記圧力値及び前記体積流量値のうち少なくとも１つが予め定義された閾値に到達した後は前記回路線（７）中を流れる前記ガス流（９）へ導入される前記原料粉体（４）の量が一定に保たれる、
態様１３に記載の方法。
［態様１５］
前記回路線（７）中を流れる前記ガス流（９）へ導入される前記原料粉体（４）の量を制御するステップは
第１の時間点において前記回路線（７）を流れる前記ガス流（９）中へ粉体を導入しないことと、
前記計測部（１５）によって計測された前記第１の時間点における圧力値及び体積流量値のうち少なくとも１つを参照圧力値及び参照体積流量値のうち少なくとも１つとして記憶することと、
前記第１の時間点よりも遅い第２の時間点において前記回路線（７）を流れる前記ガス流（９）中へ粉体を導入しないことと、
前記第２の時間点にて前記計測部（１５）によって計測された前記圧力値及び前記体積流量値のうち少なくとも１つを前記参照圧力値及び前記参照体積流量値の前記少なくとも１つのうち対応するものと比較することと、
前記第２の時間点にて前記計測部（１５）によって計測された前記圧力値及び前記体積流量値のうち前記少なくとも１つと、前記参照圧力値及び前記参照体積流量値の前記少なくとも１つのうち対応するものとの差が予め定義された閾値を超えた場合に警告信号を出力することと、
を含む、態様１３又は１４に記載の方法。
［態様１６］
前記回路線（７）内における少なくとも１つの更なる位置、特に、フィルタ部（１４）の上流の位置、サイクロン（１０）の上流の位置、及び／又は前記粉体投与器（８）の上流の位置において、前記圧力及び前記体積流量のうち少なくとも１つを、少なくとも１つの更なる計測部（１６、１７、１８）により計測することを更に含む、態様１３又は１５に記載の方法。
［態様１７］
前記少なくとも１つの更なる計測部（１６、１７、１８）により計測された少なくとも１つの更なる圧力値に基づいて前記粉体投与器（８）により前記回路線（７）中を流れる前記ガス流（９）へ導入される前記原料粉体（４）の量を制御すること、及び／又は
前記少なくとも１つの更なる計測部（１６、１７、１８）により計測された少なくとも１つの更なる圧力値と、前記計測部（１５）により計測された前記圧力値とを、比較すること、及び／又は
前記少なくとも１つの更なる計測部（１６、１７、１８）による前記少なくとも１つの更なる圧力値と前記計測部（１５）により計測された前記圧力値との前記比較に基づいて、前記粉体供給システム（１）の故障している構成要素の位置を示すことと、
を含む、態様１６に記載の方法。
［態様１８］
前記少なくとも１つの更なる計測部（１６、１７、１８）により計測された少なくとも１つの更なる体積流量値に基づいて前記粉体投与器（８）により前記回路線（７）中を流れる前記ガス流（９）へ導入される前記原料粉体（４）の量を制御し、及び／又は
前記少なくとも１つの更なる計測部（１６、１７、１８）により計測された少なくとも１つの更なる体積流量値と前記計測部（１５）により計測された前記体積流量値を比較し、及び／又は
前記少なくとも１つの更なる計測部（１６、１７、１８）により計測された前記少なくとも１つの更なる体積流量値と前記計測部（１５）により計測された前記体積流量値との前記比較に基づいて、前記粉体供給システム（１）の故障している構成要素の位置を示す、
態様１６又は１７に記載の方法。
［態様１９］
態様１から１０の何れかに記載の粉体供給システムを備える、原料粉体（４）の層に電磁又は粒子線を放射することにより三次元ワークピースを製造する装置（１００）。

Claims (18)

1. 原料粉体（４）の層に電磁又は粒子線を放射することにより三次元ワークピースを製造する装置（１００）にて使用する粉体供給システム（１）であって、前記粉体供給システム（１）は、
   ガス流（９）を導くための回路線（７）と、
   前記回路線（７）を通して前記ガス流（９）を移送するための移送装置（１９）と、
   前記回路線（７）を流れる前記ガス流（９）中へ所望の量の原料粉体（４）を導入する粉体投与器（８）と、
   前記粉体投与器（８）よりも下流の位置にて前記回路線（７）中の圧力及び体積流量のうち少なくとも１つを計測する計測部（１５）と、
   少なくとも１つの更なる位置において、前記回路線（７）内の前記圧力と前記体積流量のうち少なくとも１つを計測する少なくとも１つの更なる計測部（１６、１７、１８）と、
   前記計測部（１５）により計測された圧力値及び体積流量値のうち少なくとも１つに基づいて、前記計測部（１５）により計測された前記圧力値及び前記体積流量値のうち少なくとも１つが予め定義された範囲内におさまるように前記粉体投与器（８）を制御する制御部（４０）と、
   を備える、粉体供給システム（１）であって、
   前記制御部（４０）は、
   前記少なくとも１つの更なる計測部（１６、１７、１８）により計測された少なくとも１つの圧力値及び／又は体積流量値に基づいて前記粉体投与器（８）を制御し、及び／又は
   前記少なくとも１つの更なる計測部（１６、１７、１８）及び／又は前記計測部（１５）により計測された複数の圧力値及び／又は複数の体積流量値を互いに比較する、
   粉体供給システム（１）。
2. 前記ガス流（９）中に前記粉体投与器（８）により導入された前記原料粉体（４）を前記ガス流（９）から分離し、前記装置（１００）のプロセスチャンバ（１１）へ前記原料粉体（４）を供給するためのサイクロン（１０）を更に備え、前記計測部（１５）は前記サイクロン（１０）よりも下流の位置にて前記回路線（７）中の前記圧力及び前記体積流量のうち少なくとも１つを計測する、請求項１に記載の粉体供給システム。
3. 前記制御部（４０）は、前記計測部（１５）によって計測された前記圧力値及び前記体積流量値のうち少なくとも１つが予め定義された閾値に到達するまで前記回路線（７）中を流れる前記ガス流（９）へ導入される前記原料粉体（４）の量を増加させるように前記粉体投与器（８）を制御する、請求項１又は２に記載の粉体供給システム。
4. 前記制御部（４０）は、前記計測部（１５）によって計測された前記圧力値及び前記体積流量値のうち少なくとも１つが、前記予め定義された閾値に到達した後、実質的に一定に保たれるように前記回路線（７）中を流れる前記ガス流（９）へ導入される前記原料粉体（４）を投与する前記粉体投与器（８）を制御する、請求項３に記載の粉体供給システム。
5. 前記制御部（４０）は、
   第１の時間点において前記回路線（７）を流れる前記ガス流（９）中へ粉体を導入しないように前記粉体投与器（８）を制御し、
   前記計測部（１５）によって計測された前記第１の時間点における圧力値及び体積流量値のうち少なくとも１つを参照圧力値及び参照体積流量値のうち少なくとも１つとして記憶し、
   前記第１の時間点よりも遅い第２の時間点において前記回路線（７）を流れる前記ガス流（９）中へ粉体を導入しないように前記粉体投与器（８）を制御し、
   前記第２の時間点にて前記計測部（１５）によって計測された圧力値及び体積流量値のうち少なくとも１つを、前記参照圧力値及び前記参照体積流量値の少なくとも１つのうち対応するものと比較する、
   請求項１から４の何れか一項に記載の粉体供給システム。
6. 前記制御部（４０）は、前記第２の時間点にて前記計測部（１５）によって計測された前記圧力値及び前記体積流量値のうち少なくとも１つと、前記参照圧力値及び前記参照体積流量値のうち少なくとも１つのうち対応するものとの差が予め定義された閾値を超えた場合に警告信号を出力する、請求項５に記載の粉体供給システム。
7. 前記移送装置（１９）が真空ポンプの形態で設計されるか、及び／又は前記粉体投与器（８）よりも上流の位置にて、及び／又は前記計測部（１５）よりも下流の位置にて前記回路線（７）に接続される、請求項１から６の何れか一項に記載の粉体供給システム。
8. 前記回路線（７）内を流れる前記ガス流（９）から原料粉体粒子をフィルタするフィルタ部（１４）を更に備え、前記フィルタ部（１４）は、前記計測部（１５）よりも上流の位置、及び／又は前記サイクロン（１０）よりも下流の位置にて前記回路線（７）に接続される、請求項２に記載の粉体供給システム。
9. 前記少なくとも１つの更なる計測部（１６、１７、１８）は、前記フィルタ部（１４）の上流、前記サイクロン（１０）の上流、及び／又は前記粉体投与器（８）の上流の位置にて前記回路線（７）内の前記圧力と前記体積流量のうち少なくとも１つを計測する、請求項８に記載の粉体供給システム。
10. 前記制御部（４０）は、
    前記少なくとも１つの更なる計測部（１６、１７、１８）により計測された前記更なる少なくとも１つの圧力値を前記計測部（１５）により計測された前記圧力値と比較し、及び／又は
    前記少なくとも１つの更なる計測部（１６、１７、１８）により計測された更なる少なくとも１つの体積流量値を前記計測部（１５）により計測された前記体積流量値と比較し、及び／又は
    前記少なくとも１つの更なる計測部（１６、１７、１８）により計測された前記少なくとも１つの更なる圧力値と前記計測部（１５）により計測された前記圧力値との前記比較に基づいて、及び／又は
    前記少なくとも１つの更なる計測部（１６、１７、１８）により計測された前記少なくとも１つの更なる体積流量値と前記計測部（１５）により計測された前記体積流量値との前記比較に基づいて、
    前記粉体供給システム（１）の故障している構成要素の位置を示す、
    請求項９に記載の粉体供給システム。
11. 前記計測部（１５）は、圧力センサ（１５ａ）と流速センサ（１５ｂ）とのうち少なくとも１つを備え、及び／又は
    前記少なくとも１つの更なる計測部（１６、１７、１８）は、圧力センサ（１６ａ、１７ａ、１８ａ）と流速センサ（１６ｂ、１７ｂ、１８ｂ）とのうち少なくとも１つを備える、
    請求項１から１０の何れか一項に記載の粉体供給システム。
12. 原料粉体（４）の層に電磁又は粒子線を放射することにより三次元ワークピースを製造する装置（１００）にて用いられる粉体供給システム（１）の運転方法であって、前記方法は、
    ガス流（９）を回路線（７）内にて搬送することと、
    前記回路線（７）を流れる前記ガス流（９）中へ粉体投与器（８）により所望の量の原料粉体（４）を導入することと、
    計測部（１５）により前記粉体投与器（８）よりも下流の位置にて前記回路線（７）中の圧力及び体積流量のうち少なくとも１つを計測することと、
    前記回路線（７）内における少なくとも１つの更なる位置において、前記圧力及び前記体積流量のうち少なくとも１つを、少なくとも１つの更なる計測部（１６、１７、１８）により計測することと、
    前記計測部（１５）により計測された圧力値及び体積流量値のうち少なくとも１つに基づいて、前記計測部（１５）により計測された前記圧力値及び前記体積流量値のうち前記少なくとも１つが、前記粉体投与器（８）によって、予め定義された範囲内におさまるように前記回路線（７）を流れる前記ガス流（９）中に導入される前記原料粉体（４）の量を制御することと、
    を備える方法であって、
    前記方法は、
    前記少なくとも１つの更なる計測部（１６、１７、１８）により計測された少なくとも１つの更なる圧力値及び／又は少なくとも１つの更なる体積流量値に基づいて前記粉体投与器（８）により前記回路線（７）中を流れる前記ガス流（９）へ導入される前記原料粉体（４）の量を制御すること、及び／又は
    前記少なくとも１つの更なる計測部（１６、１７、１８）及び／又は前記計測部（１５）により計測された複数の圧力値及び／又は複数の体積流量値を互いに比較する、方法。
13. 前記粉体投与器（８）により前記ガス流（９）中に導入された前記原料粉体（４）が前記ガス流（９）から分離され、サイクロン（１０）により前記装置（１００）のプロセスチャンバ（１１）へ供給され、及び／又は
    前記計測部（１５）によって計測された前記圧力値及び前記体積流量値のうち少なくとも１つが予め定義された閾値に到達するまで前記回路線（７）中を流れる前記ガス流（９）へ導入される前記原料粉体（４）の量を増加させ、及び／又は
    前記計測部（１５）によって計測された前記圧力値及び前記体積流量値のうち少なくとも１つが予め定義された閾値に到達した後は前記回路線（７）中を流れる前記ガス流（９）へ導入される前記原料粉体（４）の量が一定に保たれる、
    請求項１２に記載の方法。
14. 前記回路線（７）中を流れる前記ガス流（９）へ導入される前記原料粉体（４）の量を制御するステップは
    第１の時間点において前記回路線（７）を流れる前記ガス流（９）中へ粉体を導入しないことと、
    前記計測部（１５）によって計測された前記第１の時間点における圧力値及び体積流量値のうち少なくとも１つを参照圧力値及び参照体積流量値のうち少なくとも１つとして記憶することと、
    前記第１の時間点よりも遅い第２の時間点において前記回路線（７）を流れる前記ガス流（９）中へ粉体を導入しないことと、
    前記第２の時間点にて前記計測部（１５）によって計測された圧力値及び体積流量値のうち少なくとも１つを前記参照圧力値及び前記参照体積流量値の前記少なくとも１つのうち対応するものと比較することと、
    前記第２の時間点にて前記計測部（１５）によって計測された前記圧力値及び前記体積流量値のうち前記少なくとも１つと、前記参照圧力値及び前記参照体積流量値の前記少なくとも１つのうち対応するものとの差が予め定義された閾値を超えた場合に警告信号を出力することと、
    を含む、請求項１２又は１３に記載の方法。
15. 前記回路線（７）内におけるフィルタ部（１４）の上流の位置、サイクロン（１０）の上流の位置、及び／又は前記粉体投与器（８）の上流の位置において、前記圧力及び前記体積流量のうち少なくとも１つが、少なくとも１つの更なる計測部（１６、１７、１８）により計測される、請求項１２から１４の何れか一項に記載の方法。
16. 前記少なくとも１つの更なる計測部（１６、１７、１８）により計測された少なくとも１つの更なる圧力値と、前記計測部（１５）により計測された前記圧力値とを、比較すること、及び／又は
    前記少なくとも１つの更なる計測部（１６、１７、１８）による前記少なくとも１つの更なる圧力値と前記計測部（１５）により計測された前記圧力値との前記比較に基づいて、前記粉体供給システム（１）の故障している構成要素の位置を示すことと、
    を含む、請求項１５に記載の方法。
17. 前記少なくとも１つの更なる計測部（１６、１７、１８）により計測された少なくとも１つの更なる体積流量値と前記計測部（１５）により計測された前記体積流量値を比較し、及び／又は
    前記少なくとも１つの更なる計測部（１６、１７、１８）により計測された前記少なくとも１つの更なる体積流量値と前記計測部（１５）により計測された前記体積流量値との前記比較に基づいて、前記粉体供給システム（１）の故障している構成要素の位置を示す、
    請求項１５又は１６に記載の方法。
18. 請求項１から１１の何れか一項に記載の粉体供給システムを備える、原料粉体（４）の層に電磁又は粒子線を放射することにより三次元ワークピースを製造する装置（１００）。

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