增材制造设备和方法与流程

本发明是关于以逐层方式固结材料层以形成部件的增材制造设备和方法。本发明具有对选择性激光固化设备的特定但非排他性应用，例如，选择性激光熔融(slm)设备和选择性激光烧结(sls)设备。

背景技术：

选择性激光熔融(slm)设备和选择性激光烧结(sls)设备使用高能量束(例如，激光束)通过材料(例如，金属粉末材料)的逐层固化来产生部件。通过邻近粉末床沉积粉末堆和用刮片跨粉末床(从粉末床的一侧到另一侧)散布粉末堆以形成层而在构建室中跨粉末床形成粉末层。然后跨对应于正构建的部件的横截面的粉末层的区域而扫描激光束。激光束熔融或烧结粉末以形成经固化层。在层的选择性固化之后，粉末床按新固化的层的厚度降低，并且再一粉末层在表面上扩散且按需要固化。此装置的实例公开于us6042774中。

在惰性气体气体(例如，氩或氮气体围)中进行固化工艺，因为金属粉末为高反应性。为了去除在该工艺期间生成的冷凝物，在喷嘴与排气口之间跨粉末床产生惰性气体的气刀。由排气口收集的气体通过气路再循环回到喷嘴。气路中的过滤器过滤来自再循环的气体的冷凝物。

w02010/007394公开一种平行过滤器布置，其中通过线路的气体流可在两个过滤器组件中的任一个之间切换，使得可在构建期间替换在另一过滤器组件中的过滤器元件。

此布置的问题为，当替换过滤器时进入到过滤器外壳内的空气在引导气体流经过被替换的过滤器时，被再引入到构建室内。此外，在构建期间的过滤器的手动切换可中断气刀，从而影响在那个周期期间构建的层的质量。

为了从构建室移除部件，打开门，从而允许空气到构建室内。此空气可进入到过滤器组件内，从而潜在地使在使用的过滤器元件上收集的颗粒点燃。

技术实现要素：

根据本发明的第一方面，提供一种用于通过在逐层工艺中选择性固结可流动材料来构建部件的增材制造设备，该增材制造设备包括：构建室，其用于构建该部件；模块，其用于提供聚焦能量束以用于在该构建室中固结可流动材料；气体流路，其用于产生经过该构建室的气体流；一对过滤器组件，其平行布置于该气体流路内，每一过滤器组件具有与其相关联的可操作以密封在该过滤器组件的上游的气路的阀，和可操作以密封在该过滤器组件的下游的该气体流路的阀，该布置允许一个过滤器组件的过滤器被变更的同时另一过滤器组件的该过滤器元件被连接以过滤来自该气体流的颗粒，从而允许在构建期间变更该每一过滤器组件的过滤器元件；监测装置，其用于检测与该气体流相关联的性质；和控制器，其被布置成控制该等阀基于来自该监测装置的信号来切换被连接在该气体流的线上的该过滤器组件。

该监测装置可为压力传感器。举例来说，该压力传感器可测量指示跨过滤器组件的压降的压力。该控制器可被布置成当压力传感器检测到指示压降的压力高于预定等级时，控制与组件相关联的阀来切换被连接在气体流的线上的过滤器组件。随着过滤器元件变得开始被颗粒阻挡，跨过滤器元件的压降可能增大。当跨过滤器元件的压降变得过大时，过滤器元件将有故障/损坏。当压力传感器检测到压降高于预定等级时，切换被连接在气体流的线上的过滤器组件可防止过滤器元件的故障/损坏和不想要的颗粒的再循环。

该设备可包括用于在气路中产生气体流的泵，且该监测装置可为用于测量/报告指示泵的速度的性质的装置。可控制泵以保持经过构建室的设定气体流，所测量/报告的性质指示泵必须工作以便达成设定气体流的努力程度。如果过滤器元件被阻挡到必须将泵驱动到设定极限外以便保持设定气体流的此程度，那么可能需要替换过滤器元件。

该设备可包括用于测量构建室中的气体流的速度的传感器，且控制器可被布置基于测量的速度来切换被连接在气体流的线上的过滤器组件。

该控制器可被布置成控制与过滤器组件相关联的阀在重复逐层构建过程的预定阶段期间切换被连接在气体流的线上的过滤器元件。举例来说，该控制器可被布置成当可流动材料尚未正由能量束固结时(例如，在可流动材料的投配期间和/或在通过刮片散布可流动材料层期间)，控制与过滤器组件相关联的阀来切换被连接在气体流的线上的过滤器组件。在用能量束固结可流动材料的期间产生大量的要由气体流带走的冷凝物，因此，在重复构建过程的此阶段期间，不希望由于切换被连接在气体流的线上的过滤器组件而造成气体流的瞬时改变，因为它可影响构建质量。在可流动材料尚未正由能量束固结的周期期间进行切换消除了在切换期间气体流中的变化影响构建质量的可能性。也可给予控制器足够时间(例如，在抹去期间)以确定所需要的泵速，以便在切换过滤器组件之后且在能量束开始固结可流动材料之前达成设定气体流。

根据本发明的第二方面，提供一种用于通过在逐层工艺设备中选择性固结可流动材料来构建部件的增材制造设备，该增材制造设备包括：构建室，其用于构建该部件；模块，其用于提供聚焦能量束以用于在该构建室中固结可流动材料；气体流路，其用于产生经过该构建室的气体流；至少一个过滤器组件，其布置于该气体流路内，该或每一过滤器组件具有与其相关联的可操作以密封在该过滤器组件的上游的气路的阀，和可操作以密封在该过滤器组件的下游的该气体流路的阀，该布置使得允许在保持该构建室中的受控气体的同时变更该过滤器组件的过滤器元件，该设备进一步包括冲洗装置，其被配置成当与那个过滤器组件相关联的该等阀已令该过滤器组件对该气体流闭合时，冲洗来自该或每一过滤器组件的空气。

在一个实施例中，该冲洗装置可被布置成用惰性气体冲刷该或每一过滤器组件以从过滤器组件移除空气。举例来说，对于该或每一过滤器组件，气路可包括入口，该入口在过滤器组件的过滤器元件与用于将惰性气体引入到过滤器组件内的阀中的一个的之间的，和通风口，该通风口在过滤器元件与用于移除由惰性气体从阀组件推动的空气的阀中的另一个的之间。入口和通风口可被布置以使得当过滤器组件被连接到气路时，在与气体流相对的方向上冲刷惰性气体经过过滤器元件。

在另一实施例中，冲洗装置可被布置成将低压或真空压力施加到该或每一过滤器组件以从过滤器组件移除空气。

该增材制造设备可包括控制器，其被布置成控制阀和冲洗装置，使得在打开与该或每一过滤器组件相关联的阀以将过滤器组件连接到气体流的线上之前，从那个过滤器组件冲洗空气。

该设备可包括并行布置于气体流路内的第一过滤器组件和第二过滤器组件，其中冲洗装置被布置成冲刷第一过滤器组件和第二过滤器组件中的一个的同时第一过滤器组件和第二过滤器组件中的另一个被连接以过滤来自气体流的颗粒。

根据本发明的第三方面，提供一种用于通过在逐层工艺中选择性固结可流动材料来构建部件的增材制造设备，该增材制造设备包括：构建室，其用于构建该部件，该构建室具有用于接入该部件的门；模块，其用于提供聚焦能量束以用于在该构建室中固结可流动材料；用于在该构建室中形成惰性气体气体的构件；气体流路，其用于产生经过该构建室的惰性气体流；至少一个过滤器组件，其布置于该气体流路中，该或每一过滤器组件具有与其相关联的可操作以密封在该过滤器组件的上游的气路的阀，和可操作以密封在该过滤器组件的下游的该气体流路的阀，该设备进一步包括控制器，其被布置成控制与该或每一过滤器组件相关联的该等阀，以使得在该构建室中的惰性气体气体因为通往该构建室的该门被打开而被影响的周期期间，令该过滤器组件对来自该构建室的气体流关闭。

如此一来，当门打开时进入到构建室内的氧气被拉出而没有经过过滤器组件，这可造成收集于过滤器元件上的颗粒被点燃并随之而来毁坏过滤器元件。

控制器可被布置成操作该等阀以在构建已结束后且在门被打开前令过滤器组件对来自构建室的气体流关闭。门可包括用于锁闭门的锁，且控制器可控制锁保持门锁定，直到已经操作阀以令过滤器组件对来自构建室的气体流关闭。

该设备可包括被布置成在构建室中创建低压或真空压力的泵，该控制器被布置成控制该等阀以使得在操作泵以从构建室移除氧气的周期期间，令过滤器组件对来自构建室的气体流关闭。

该设备可包括用于测量构建室中的氧含量的氧气传感器，该控制器被布置成当由氧气传感器检测到的氧含量低于预定含量时打开与该或每一过滤器组件相关联的该等阀。

根据本发明的第四方面，提供一种用于通过在逐层工艺中选择性固结可流动材料来构建部件的增材制造设备，该增材制造设备包括：构建室，其用于构建该部件；模块，其用于提供聚焦能量束以用于在该构建室中固结可流动材料；气体流路，其用于产生经过该构建室的惰性气体流和/或用于输送可流动材料；和控制器，其被布置成在该部件已经被构建之后且在于该构建室中形成用于后续构建的惰性气体之前的周期期间，建立经过气路的气体流。

气体流可用以在气体流路中将颗粒携载到收集点以用于从设备移除，以便清洁气路，供材料转换。

该设备可包括布置于气体流路中的至少一个分离器以将颗粒与气体流分离。该分离器可包括一个或多个过滤器元件。该或每一过滤器元件可具有与其相关联的可操作以密封在该过滤器元件的上游的气路的阀和可操作以密封在该过滤器元件的下游的气体流路的阀，其中该控制器被布置成通过操作该等阀来建立气体流以允许气体流经至少一个过滤器元件。该分离器可包括挡扳以用于减缓气体流，以使得颗粒掉出气体流供收集于料斗中。分离器可使颗粒被收集于收集点处(例如，在过滤器元件或料斗中)，供从机器移除。

气体流路可包括平行气体管线，平行气体管线中的第一管线用于产生经过构建室的惰性气体流，且平行气体管线中的第二个用于将从构建室回收的可流动材料输送到装置以用于传递用于层的形成的可流动材料，其中建立经过第二管线的气体流以将在构建后残留于第二管线中的可流动材料输送到分离器。控制器可被布置成令第一管线对气体流关闭，使得气体流绕过构建室。以此方式，在(例如)清洁循环期间，气体流不会拉着存在于构建室中的颗粒经过气路。可通过其它方式(例如，构建室中手动操作的吸嘴)来清洁构建室，因为由气路产生的穿过构建室的气体流可能不足以移除其中的所有可流动材料。

控制器可被布置成藉由激活气体流路的泵来建立气体流。控制器可被布置成响应于指示待由增材制造设备使用的可流动材料的类型将变更的用户输入而建立气体流。

气路可用于将可流动材料输送到配料斗，来自该配料斗的可流动材料关于每一层被可控制地投放。气路可用于将从构建室回收的可流动材料输送到配料斗。气路可用于将从储料斗分配的可流动材料输送到配料斗。

当控制粉末从储料斗到气路的分配的机构被关闭/去激活时，控制器可建立气体流。

根据本发明的第五方面，提供一种变更增材制造设备中的可流动材料的方法，该增材制造设备包括用于构建部件的构建室、用于提供聚焦能量束以用于在该构建室中固结可流动材料的模块、用于产生经过该构建室的惰性气体流和/或用于输送可流动材料的气体流路，该方法包括在该部件已经被构建之后且在于该构建室中形成惰性气体以用于后续构建之前的周期期间建立经过该气路的气体流，以使得该气体流路中的可流动材料由该气体流携载到收集点。

该收集点可为用于将颗粒与气体流分离的分离器。分离器可包括过滤器元件。

根据本发明的第六方面，提供一种用于在根据本发明的第四方面的增材制造设备中使用的控制器，该控制器经编程以控制该增材制造设备执行本发明的第五方面的方法。

根据本发明的第七方面，提供一种用于通过逐层选择性固结可流动材料来构建部件的增材制造设备，该设备包括：构建室，其用于构建该部件；模块，其用于提供聚焦能量束以用于在该构建室中固结可流动材料；气体流路，其用于产生经过该构建室的气体流；至少一个过滤器组件，其布置于该气体流路内，该或每一过滤器组件包括含有过滤器元件的过滤器外壳；可操作以密封在该过滤器元件的上游的该过滤器外壳的阀；和可操作以密封在该过滤器组件的下游的该过滤器外壳的阀，该设备进一步包括用于将该或每一过滤器组件夹持于该设备中适当地方的至少一个夹钳，其中该过滤器组件的该或两个阀中的一个的操作释放该夹钳以允许从该设备移除该过滤器组件。

过滤器组件可包括用于操作阀的手动操作柄，和凸耳，当移动柄以打开阀时，该凸耳可与所述柄一起移动以与设备中的互补切口啮合的凸耳，以将过滤器组件锁定到设备时。

增材制造设备可进一步包括用于检测过滤器组件的阀的状态的一个或多个传感器和用于控制夹钳的操作的控制器，其中该控制器被布置成操作夹钳以当已使用该一个或多个传感器检测到阀的闭合时释放过滤器组件。

根据本发明的第八方面，提供一种用于在增材制造设备中使用的控制器，其中通过在逐层工艺中选择性固结可流动材料来构建部件，该设备包括构建室，其用于构建该部件；模块，其用于提供聚焦能量束以用于在该构建室中固结可流动材料；气体流路，其用于产生经过该构建室的气体流；至少一个过滤器组件，其布置于该气体流路内，该或每一过滤器组件包括含有过滤器元件的过滤器外壳；可操作以密封在该过滤器元件的上游的该过滤器外壳的阀；和可操作以密封在该过滤器元件的下游的该过滤器外壳的阀，该设备进一步包括用于将该或每一过滤器组件夹持于该设备中适当地方的电子操作式夹持装置和用于检测该过滤器组件的该等阀的状态的一个或多个传感器，该控制器经编程以控制该增材制造设备，从而当已使用该一个或多个传感器检测到该等阀的闭合时，该夹持装置被操作以释放该过滤器组件。

附图说明

图1为根据本发明的一个实施例的增材制造设备的示意图；

图2为从另一侧的增材制造设备的示意图；

图3为根据本发明的一个实施例的气体流路的线路图；

图4a到图4d示出在过滤器组件之间自动切换、替换过滤器元件和在过滤器元件的替换后冲洗过滤器外壳的方法；

图5为根据本发明的另一实施例的气体流路的线路图，该气体流路包括集成到气体再循环线路内用于产生通过构建室的气体流的粉末输送线路；

图6为用于输送粉末的根据本发明的又一个实施例的气体流路的线路图，该气体流路与用于产生通过构建室的气体流的气路分开；以及

图7为过滤器组件和到根据本发明的实施例的设备的连接的侧视图。

具体实施方式

参见图1和图2，根据本发明的实施例的增材制造设备包括构建室101，其中具有分割区115、116，该分割区界定构建筒117以及粉末可沉积到其上的表面。提供构建平台102以用于支撑由选择性激光熔融粉末104构建的部件103。该平台102随着部件103的连续层形成可在构建筒117内降低。可用的构建体积由构建平台102可降低到构建筒117内的程度定义。构建筒117和构建平台102可具有任何合适横截面形状，例如，圆形、矩形和正方形。

分割区115、116和构建平台102将构建室101分开成上部腔室120和下部腔室121。在构建平台102周围的密封件(未示出)防止粉末进入到下部腔室121内。气体连接(例如，单向阀)可提供于上部腔室120与下部腔室121之间以允许气体从下部腔室121流动到上部腔室120。如下所述，可保持下部腔室121处于相对于上部腔室120的轻微过压下。

通过用于来自料斗140的受控分配的配料设备108和细长刮片109，随着部件103被构建而形成粉末104的层。举例来说，配料设备108可为如在w02010/007396中描述的装置。

激光模块105产生用于熔融粉末104的激光，按需要，由光学扫描仪106在计算机130的控制下引导激光。激光经由窗107进入腔室101。

光学扫描仪106包括用于将激光束引导到粉末床104上的所要位置的转向光学器件(在此实施例中，两个可移动镜106a、106b)，和用于调整激光束的焦距的聚焦光学器件(在此实施例中，一对可移动透镜106c、106d)。发动机(未示出)驱动镜106a和透镜106b、106c的移动，马达由处理器131控制。

计算机130控制增材制造设备的模块。计算机130包括处理器单元131、存储器132、显示器133、用户输入装置134(例如，键盘、触摸屏等)和到该等模块的数据连接。存储在存储器132上的是指令处理单元进行如现在所描述的方法的计算机程序。

该设备包括用于跨构建平台102产生通过腔室101的气体流142的气体喷嘴140和排气口141。气体流142充当气刀，其将通过激光熔融粉末所产生的冷凝物携载远离构建区域。该设备包括用于产生跨越窗107的气体流148的另一气体喷嘴144。此气体流可防止冷凝物积聚在窗107上，这会影响传递穿过窗107的激光束118的质量。

通风口143提供用于排出/去除来自腔室120、121的气体的途径。

回填入口145提供用于用惰性气体回填腔室120、121的入口。下部腔室121可包括用于将下部腔室121维持在相对于上部腔室120的过压的另一入口146。

气体喷嘴140、144、排气口141、回填入口145和另一入口146形成如图3所示的气体流路160的一部分。

气体流路包括在气路内平行连接的过滤器组件200、201，以过滤再循环的气体内的颗粒。每一过滤器组件200、201包括过滤器外壳202、203；位于过滤器外壳202、203中的过滤器元件e-5、e-7；和用于分别打开和关闭气体入口和气体出口的手动操作式阀v-2、v-3、v6、v-7。每一过滤器组件200、201可从气路拆卸，用于替换过滤器，如在w02010/026396中所描述(见图4b)。

每一平行管线212、213具有由计算机130控制的一对螺线管阀v-4、v-5；v-8、v-9，一个在过滤器组件200、201的上游而一个在过滤器组件200、201的下游。该对阀v-4、v-5；v-8、v-9允许过滤器组件200、201与气路隔离以用于在过滤器元件e-5、e-6的替换期间移除过滤器组件200、201。

提供冲洗装置210用于用惰性气体淹没过滤器组件200、201。冲洗装置210包括惰性气体211的供应，其可在螺线管阀v-12、v-13的控制下分开来被馈入到在过滤器组件200、201的下游的每一平行管线212、213内。压力控制器i-7和压力转换器i-8可控制和测量来自气体源211的惰性气体的压力。冲洗装置210进一步包括通风口206，用于通过从气体源211引入的惰性气体而排出从过滤器组件200、201推动的气体。螺线管阀v-10、v-11个别地控制每一过滤器组件200、201的通风。提供氧气传感器i-1用于检测通过通风口206排出的气体中的氧气的量。

压力变换器i-5监测将气路分开成平行管线的t接头的上游的气体流的压力，且压力变换器i-3监测将平行管线接回成单一管线内的t接头的下游的气体流的压力。压力传感器i-5、i-3与计算机130连接以将跨经连接的过滤器组件200、201的压力差反馈到计算机130。

泵e-4产生通过气路的气体流。离开泵e-4的气体传到气体喷嘴140、144以产生跨构建表面和窗107的气刀。泵也可将气体传递到下部腔室121中的入口146，以用于将下部腔室121维持在相对于上部腔室120的过压下。排气口141经由压力变换器1-5连接到过滤器组件200、201以使气路完整。

回填入口145连接到惰性气体211的源，且惰性气体到回填入口的流动由螺线管阀v-19控制。

通风口143连接到螺线管阀v-18和真空泵e-1，这提供用于在上部腔室120和下部腔室121中建立低压或真空的途径。氧气传感器i-4检测经由通风口143从腔室120、121离开的气体中存在的氧气的量。通风口143还连接到压力变换器i-2和排气阀v-17。压力变换器i-2测量通风口143处的气体的压力，且如果压力变换器i-2测量到过多压力，则打开排气阀v-17。通常，将上部腔室120维持在相对于大气压力的轻微过压处。

图4a到图4d示出自动检测何时应当变更过滤器元件的过程、过滤器组件200、201之间的自动切换和当替换过滤器元件时进行的过程。在图4a到图4d中，沿着气体路径的气体流由相比用以指示无流动的较细黑线而言的较宽的灰线指示。

在粉末的激光熔融期间，两个过滤器组件200、201中的被连成线，使得经由阀v-4、v-5、v-8和v-9的适当操作，气体流过其。在图4a中，示出过滤器组件200相配合地连接，且令过滤器组件201对气体流关闭。

压力传感器i-5和i-3测量在已连接的过滤器组件200的任一侧的气体流的压力，且将此向计算机130报告。计算机130确定跨已连接的过滤器组件200的压降是否高于预定等级。如果确定压降高于预定等级，则计算机启动阀v-4、v-5、v-8和v-9以将过滤器组件201连接到气体流的线上且令过滤器组件200对气体流关闭。计算机130可对切换计时，以使得其发生在激光束118未扫描粉末床104时构建中的周期期间。举例来说，切换可发生在配给粉末或由刮片109散布粉末的期间。在显示器133上提供警报以为用户指示过滤器元件e-5需要替换。

为了替换过滤器元件e-5，用户关掉手动操作式阀v-2和v-3以防止粉末从外壳202逸出。在一个实施例中，将过滤器组件200、201锁定于设备上的入口管250与出口管251之间的适当地方，直到关闭手动阀v-3和v-2或v-7和v-4。参看图7，过滤器组件200包括用于分别操作阀v-3和v-2的柄253和254。凸耳255、256可与每一柄253、245一起移动。当将柄253、254移动到图7中示出的位置时，凸耳255、256与固定到入口管250/出口管251的切口/凹口257、258啮合，使得不能从设备拆卸过滤器组件。旋转柄253、254来关闭阀将使凸耳255、256移出切口/凹口257、258以释放过滤器组件200用于从设备移除。过滤器组件201具有类似布置。这确保只能在关闭阀v-2、v-3、v-7和v-4时从设备移除过滤器组件200、201。

在阀v-2和v-3关闭的情况下，可使用w02010/007394中揭示的方法从设备移除过滤器组件200并替换过滤器元件e-5。在图4b中示出，在从设备移除过滤器组件200的情况下，构建随着被引导经过过滤器组件201的气体流而继续。

具有新过滤器元件e-5的过滤器组件200由用户连接到气路。用户可以使用计算机130的用户界面而向设备指示已重新连接过滤器组件200。在接收到已重新连接过滤器组件200的指示后，计算机激活阀v-12和v-10，以用惰性气体淹没外壳202，其中氧气被从外壳202推出通过通风口206(如图4c中所示)。为了有助于这过程，通风口206位于惰性气体源211上方，因为氧气比氩气(其通常被用作惰性气体)轻且随着氩气被引入到外壳202内时将领先氩气而被推动。

使惰性气体穿过外壳202，直到由氧气传感器i-1检测到的氧气含量低于预定等级。在从氧气传感器i-1接收到在通风口206处的氧气含量低于预定等级的信号后，计算机130激活阀v-12、v-10以令外壳202对惰性气体源211和通风口206关闭。当过滤器元件e-7到达其寿命的末期时(如由压力传感器i-5、i-3所指示)，过滤器组件200此刻准备好投入使用。从过滤器组件201到过滤器组件200的切换可按与以上描述的方式类似的方式而发生。

通过此自动化的切换过程，当过滤器元件就到其寿命的末期时，设备可以自动化方式继续构建，而不需要用户的介入。用户可以之后在用户有时间进行替换时来替换过期的过滤器元件e-5、e-7。因此，该设备不需要用户在构建期间连续监视。此外，在将过滤器组件200、201连接到气体流的线上之前冲洗过滤器组件200、201确保了构建腔室120、121中的氧气含量保持低，即使在切换过滤器组件200、201后也是这样。

在构建的末期，在打开通往构建室的门149以移除部件前，计算机130控制阀v-4、v-5、v-8、v-9以将两个过滤器组件200、201对来自气路和腔室120、121的气体流关闭。以此方式，当打开通往构建室的门149时，气体组件200、201与可流动到腔室120、121和气路内的氧气隔离。

在构建开始前，腔室120、121中形成低氧气气体。低氧气气体是通过首先使用真空泵e-l在腔室120、121中形成低压(显著低于大气压力)或真空压力来形成。然后用经过入口145的惰性气体回填腔室120、121。在此过程期间，计算机保持控制阀v-4、v-5、v-8、v-9关闭以防止来自气路和腔室120、121的气体流过过滤器组件200、201。以此方式，腔室102、121和气路中的任何氧气不会被拉动而穿过过滤器外壳202、203。一旦氧气传感器1-4检测到氧气含量低于预定等级且压力变换器i-2检测到腔室120、121中的惰性气体的压力处于所要的等级，则过滤器组件200、201中的一个接着被连接到气体流的线上。在重新连接前，过滤器组件200、201可经受冲洗循环。

通过这些步骤，将在已使用的过滤器元件e-5和e-7周围的气体维持为低氧气气体。如果大量氧气将流动经过已使用的过滤器元件e-5和e-7，则于在过滤器元件e-5和e-7上被收集的小金属颗粒与氧气的组合可导致颗粒的点燃和随之发生的过滤器元件e-5、e-7的毁坏。

图5示出用于增材制造设备的替代性气体流路。对应于图3、图4a和图4b中示出的气路的特征而将对应的参考数字用于此实施例的特征。此实施例的气路另外包括用于将从构建室120回收到集料斗301内的粉末输送到分离器e8的气体管线310，粉末被从分离器e8传递回到位于构建室120中的配料斗内以用于在另外层的形成中使用。将气体管线310集成到气路210内用于在构建室120中产生气体流。具体而言，平行于气体管线210a布置气体管线310以用于在构建室120中产生气体流。气体管线310包括用于产生沿着管线310的气体流的泵e6。

该设备进一步包括粉末溢出302，其传递在层的形成期间由刮片推动到溢出内的粉末和/或从集料斗320中的粉末床回收的粉末。阀v19布置于溢出302中以准许/防止粉末经由溢出302流动到该集料斗320。经由螺旋馈送器303和筛e9将来自集料斗320的粉末传递到气体管线310内，这防止大颗粒进入到气体管线310内。提供阀v16以准许/防止来自集料斗320的粉末流动到气体管线310内。

被收集于筛e9上的大颗粒可由另一气体流携载到另一分离器e157。

为了改变该设备所使用的材料，在构建的末期，用户将适当输入提供到计算机130以指示将发生材料转换。在构建的末期，计算机130确保停止泵e4，使得没有气体流经过构建室120，但激活泵e6以产生经过包括气体管线310和过滤器元件e5和/或e7的气路的气体流。以此方式，留在气路中的粉末由气体流携载到分离器e8且被收集于在构建室120内部的料斗中或到捕获颗粒的过滤器元件e5、e7中的一个。以此方式，清理气路的颗粒，使得颗粒不能污染待供设备所使用的用于将来构建的新材料。

构建室120自身将通过其它方式来清洁，例如，由操作员手动。此外，关于使用新材料而进行的构建，其它元件，例如，筛e-9、分离器e-8和过滤器元件e-5和e-7，可用清洁的筛、分离器和过滤器元件来替换。为了引入新材料，移除料斗320且将其用含有新材料的新料斗320替换。然后使用粉末输送管线310将新材料输送到构建室中的料斗。

以此方式，设备使部分清洁过程自动化且提供用于不能易于通过其它方式(例如，手动)来清洁的用于清洁设备的部分的方式。

图6示出用于在根据本发明的另一实施例的设备中输送粉末的气路。在此实施例中，用于将从构建室(未示出)回收的粉末输送回到构建室中的料斗440的线路410与用于产生经过构建室的气体流的气路210分开。

类似图5中示出的设备，粉末输送包括粉末溢出402，其传递在层的形成期间由刮片推动到该溢出内的粉末和/或从集料斗420中的粉末床回收的粉末。经由螺旋馈送器403和筛e9将来自集料斗420的粉末传递到气路410内，这防止大颗粒进入到气体管线410内。手动操作式阀v-8、v-9可用以准许/防止来自集料斗420的粉末流动到气体管线410内。

由筛e9分离的大颗粒被收集于过大颗粒仓421中且可由另一气体流携载到另一分离器e157，以用于在过大颗粒收集烧瓶422中沉积。然后，通过从该设备拆卸过大颗粒收集烧瓶422来移除过大颗粒扫掠。

提供合适阀v-2、v-3、v-4、v-5、v-6、v-7以允许释放筛e9和过大颗粒仓421供替换和/或清洁。

对于允许穿过筛e9的过滤器的颗粒，由泵p-1产生的气体流卸载颗粒经过气体管线到粉末分离器e-4。粉末分离器e-4包括挡扳(未示出)以用于减缓气体流以使颗粒掉出气体流且落下到构建室(未示出)内的仓/料斗440内。从分离器e-4传出去的气体穿过细颗粒过滤器(未示出)，细颗粒过滤器移除足够轻以由慢气体流携载朝向在分离器e-4的顶部处的出口的任何小颗粒。在离开分离器e-4后，气体流过流量计f-1且回到泵p-1供再循环。作出到氩气供应器411的合适连接，以用于将氩供应到气路的各部分，以确保在惰性气体下输送和收集粉末。

如同图5中示出的实施例，为了改变设备所使用的材料，在构建的末期，用户将适当输入提供到计算机130以指示将发生材料转换。在构建的末期，计算机130激活泵p-1以产生通过气路410的气体流。以此方式，气路410中保留的粉末由气体流携载到分离器e8且被收集于构建室内部的料斗440中。以此方式，清理气路410的颗粒，使得颗粒不能污染待供设备所使用的用于将来构建的新材料。

构建室自身将通过其他方式来清洁，例如，由操作员手动。此外，筛e9和分离器e-8可用用于用新材料构建的清洁筛和分离器替换。为了引入新材料，移除料斗420且将其用含有新材料的新料斗420替换。可将螺旋馈送器403集成到集料斗420内，使得集料斗420的替换也引入新的螺旋馈送器403。构建室中的料斗440也可手动清洁和/或替换。然后使用粉末输送管线410将新材料输送到构建室中的料斗440。

应理解，在不脱离如在权利要求书中定义的本发明的情况下，可对如本文中描述的实施例进行更改和修改。举例来说，用于冲洗来自过滤器组件的氧气的装置可包括真空泵以及惰性气体供应器。

在一个实施例中，该设备可包括合适的感测器，而不是用于在打开手动阀时将过滤器组件夹持到设备的纯粹机械布置，例如，用于确定手动阀打开的时间的微动开关，且计算机130启动电子操作式夹持机构以防止过滤器组件的移除。在手动操作式阀闭合后，在计算机130的控制下释放夹持机构以允许过滤器组件的移除。