用于生成式制造三维物体的方法和设备与流程

本发明涉及一种通过在布置在处理室中的构建区域内逐层施加和选择性固化构建材料以在生成式制造设备的处理室中生成式制造三维物体的方法。在此过程中，在物体被制造的同时，处理气体流被供应到处理室，所述处理气体流流动经过处理室并且随后从处理室被排出。本发明还涉及一种被设计和/或被控制成优选地自动执行所述方法的设备，以及一种设计成产生相应的控制命令的控制单元。本发明具体地涉及构建材料以粉末形式被提供的方法和设备。

背景技术：

用于生成式制造三维物体的方法和设备也被称为“增材制造”或“生成式制作”方法和设备。在此过程中，物体通常在可竖向调节的构建支架上的构建区域内被逐层地构建。为此，构建材料的相应的层被施加到构建支架上或相应地施加在已存在的层上，并且在对应于待制造物体的横截面的区域内被选择性地固化。这些步骤在制造设备的处理室中进行，处理室被布置在制造设备的机器外壳内。这种方法的示例是“选择性激光烧结或熔融”，其中，通过以激光光束扫描相应的层来实现构建材料的选择性固化。通常，制造容器通过将构建材料侧向地限制在可竖向调节的构建支架上形成处理室内用于所述构建材料的边界框架。在这种情况下，制造容器的上部边缘所界定的区域通常被理解为构建区域。实际上，构建材料的相应的顶部层还可以经常被施加在如此限定的构建区域的边缘之外；但是施加在构建区域外侧的构建材料对物体制造没有影响，并且因此既不会被选择性固化也不会随后与构建支架一起下降。

取决于所使用的构建材料的种类，尤其是当烧结或熔融塑料或金属粉末时，在选择性固化过程期间可能产生传播到处理室内的不期望的杂质，所述杂质例如为飞灰、烟气、烟尘、蒸汽和/或气体。当使用粉末形式的构建材料时，可能由于在处理室中搅动(swirlingup)粉末或粉尘而额外地产生杂质，所述搅动例如由于计量(metering)或施加过程中的不规律性或者撞击到粉末部分上的局部气体流过强而导致。杂质能够例如通过吸收、散射、或反射扫描激光光束而不利地影响制造过程，能够沉积在用于激光光束的耦合窗口上，或者附着在构建材料层上，由此可能由于后续的固化而产生干扰夹杂物或者可能损害连续的层的施加。

为了满足对于制造过程的高品质和高效率的要求，这种杂质因而需要从其被产生的过程点处被尽快地移除。这样做时，尤其需要避免杂质再次进入固化辐射的路径和/或进入处理室中的其他位置。对于多扫描器系统(使用例如激光的多个固化单元)而言，此外，还存在杂质从一个激光光束的工作区域进入另一个激光光束的路径并且因而干扰另一个激光光束的处理的风险。此外，活动激光光束的数量增加导致处理室中杂质率的增加，这再次要求改善对于杂质的移除。

例如在ep2862651a1中，针对具有四个辐照单元的多扫描器机器，描述了这种杂质的移除。此时，原材料托架的在其上构建物体的区域被划分为四个重叠的象限，每个象限均分别受到一个辐照单元的辐照。在物体被制造时，提出了借助于在喷嘴中在紧密位于原材料托架的中央区域上方处终止的气体入口来为处理室供应新鲜气体。在此过程中，喷嘴沿指向托架的方向向下被封闭，使得气体流只通过环形挡板的开孔侧向地流出。但是，对于这种气体入口构造而言，位于原材料托架的中央区域上方(即位于喷嘴正下方)的杂质不能被有效地移除。

另外，申请人知晓如下的生成式制造设备，其中，为了从处理室移除杂质，产生有气体流，所述气体流在圆形或细长的近似矩形的撞击区域内竖向居中地撞击在构建材料的顶部层上，并且由此被侧向地偏转。类似地，这些气体流构造产生在处理室内杂质无法被充分移除的问题区域，如图3和图4所示：

气体流在构建区域10中的圆形撞击区域a1(图3)通常导致：当在撞击之后气体体积沿构建区域10内扩散(如箭头所示)时，气体流的速率(由相应的箭头长度表示)随着距离构建区域的中心z0的距离r的增加而快速地降低，该事实是由于虚线所表示的环的面积的快速增加(与r成比例)而导致的，在该环中气体体积沿向外的方向快速扩张。该事实在左侧附图中被再次清晰地示出。因此，当圆形撞击区域a1比构建区域的尺寸小时，气体流的快速降低的速率(和密度)不足以在远至构建区域的边缘的长距离上有效地移除杂质。如果喷射入处理室的气体流的速率增加到改善了在长距离上移除杂质的程度，则可能在紧接着构建区域内的撞击之后导致高速率的气体流，而高速率的气体流可能导致对于构建材料的有害的吹动。

在构建区域10内的细长的近似矩形或替代的条带状的气体流的撞击区域a2(图4)产生了问题区域p1、p2(杂质的过少或不均匀的定向移除)，问题区域p1、p2与撞击区域间隔开特定的距离d地在撞击区域的每个长侧部l处居中地形成。除了其他原因之外，这是由于条带状撞击区域a2的两个端部e1、e2处的曲率大/过高。此时，撞击气体流的气体体积能够沿几乎所有方向(如箭头所示)扩散的面积与距离相应的撞击点e1、e2的半径的平方近似成比例地增加。这导致了与位于撞击区域的长侧部l处的压力状况和速率相比，撞击区域a2的端部的区域中的压力状况和速率显著地更低，其中，撞击气体体积部分在紧接着撞击之后能够仅沿垂直于该长侧部的一个方向从相应的长侧部流出。作为这些区域中对应的更高的压力和更高的速率的结果，在所述撞击区域a2的长侧部处发生撞击的气体体积部分不仅漂移到具有环境压力的区域，还在进一步流出的同时朝向两个端部e1、e2漂移。因此，在与撞击区域a2间隔距离d处居中地形成有两个区域p1、p2，所述两个区域p1、p2速率更低且分散流动方向。在这些问题区域中，杂质也不能被充分地移除。

在de19853947c1中，处理气体水平地流动通过通道中的浅的处理室，所述处理室由构建平面和处理室盖形成，所述处理室盖在距离构建平面20cm高度处延伸。为了保护激光光束耦合窗口免受杂质影响，还提出了将耦合窗口布置在处理室盖部分中，所述处理室盖部分为此目的专门被升高。具有较低密度的第二处理气体流通过入口开口被供应到该处理室中，所述入口开口在耦合窗口正下方以环形方式布置在所述升高部分的竖向侧壁中。由于这种构造，第二处理气体的部分气体流与之前的气体流部分地相对于彼此成90°至180°地流动。由此，在处理室的未直接受到两个主气体流作用的区域中可能产生干扰气体紊流或向上的气体流。在这些区域中，杂质的移除也受到阻碍。

技术实现要素：

因此，本发明的目标是提供一种在开头处所指出的类型的改进方法和改进设备，所述改进方法和改进设备使得能够显著地提高从处理室中移除在构建材料的选择性固化期间所产生的干扰杂质的效率和彻底性。在此过程中，具体地，现有技术中已知的处理室中的杂质无法被充分移除的问题区域能够被减少。

所述目标通过权利要求1的制造方法、权利要求14的控制单元、以及权利要求15的制造设备来实现。在从属权利要求中给出了本发明的其他改进。在此过程中，制造装置和控制单元可以通过下面描述的方法特征进一步具体说明，并且在权利要求书中提出，并且反之亦然。不同的有利的其他改进和实施例的特征也能相互之间进行结合。

本发明的第一方面是一种在生成式制造设备的处理室中通过构建材料在布置在处理室中的构建区域内的逐层施加和选择性固化来生成式制造三维物体的方法。在此过程中，在物体被制造的同时，处理气体借助于气体供应装置被供应到处理室，并且经由出口从处理室被排出。根据本发明的气体供应装置被设计成、和/或相对于构建区域被布置成、和/或被控制成使得，流动经过处理室的处理气体的气体流的形状被设置成使得，在构建区域内产生气体流的基本细长卵形的撞击区域。

术语“气体流”以及构建区域内根据本发明的撞击区域的生成均要求形成气体流的处理气体以某种速率流动进入处理室，在该速率下气体供应装置的入口部分能够以适当的方式具有根据本发明的射流成形效果(jetshapingeffect)，并且如果气体流在离开气体供应装置之后流动经过处理室时没有被进一步偏转，气体流能够实际上以受控的方式沿相应的方向最远流动到构建区域。在此过程中，通过根据本发明的气体供应装置的形状赋予特性来实施上述对于根据本发明的气体流的流动行为的控制或操控，这些形状赋予特性在上文首先被大体描述，并且在下文将被更详细地描述。

因此，在本发明的上下文中，“撞击区域”被理解为在构建区域内被或将要被气体流撞击的区域，如果气体流在离开气体供应装置之后，所述气体流在未被进一步偏转的状态下以受控的方式在处理室中最远能够流动或流动到(streamsorstreamed)构建区域。因此，在气体流已经离开气体供应装置后没有进一步偏转的情况下，撞击区域对应于顶部构建材料层的区域，气体流在所述区域中撞击在材料层上且被材料层侧向地偏转。同时，如将在下文进一步详细描述的，撞击区域的尺寸可以例如根据构建区域内由气体流产生的碰撞压力来确定。

气体流在构建材料上的实际碰撞在本发明的上下文中不是一定需要的。根据本发明的方法还包括如下情况：气体流在到达顶部材料层之前就已经被其他措施(例如出口引起的抽吸)被部分地或完全地侧向偏转。在这种情形下，根据本发明的撞击区域根据前述定义以抽象的方式被确定，例如通过将气体供应装置的三维形成的气体流成形入口部分(以下简称：入口)投影到(大体非正交投影)构建区域上。根据本发明的气体流和所产生的撞击区域的成形(shaping)的可能的标准包括：处理室侧入口开口区域的几何形状、以及所述入口开口区域相对于构建区域的定向、入口的内壁的几何形状(例如相对于处理气体管道的管道横截面增大、或可替代地缩小以及由此形成收束)、尤其是处理气体管道的横截面与处理室侧入口开口的横截面的距离和比率、以及所述入口到构建区域的距离和气体流的速率。

撞击区域的尺寸可以例如根据气体流在构建区域内所产生的碰撞压力来确定。此时，术语“碰撞压力”被理解为表示由于气体流在固体目标处(例如构建区域内的顶部粉末层处)的积聚而由所述气体流产生的动压力。此处，在操作期间，气体流在撞击区域处的碰撞压力通常大于处理室内的环境压力。如果在气体供应装置的入口部分处被直接测量的碰撞压力值被设定为100％，则针对特定的气体流速率，由于未被引导的气体流的部分体积也可能扩散进入具有环境压力的区域(没有位于气体流的初始方向的延伸方向上)内，由此撞击区域的区域中的碰撞压力值可能仅为初始压力值的50％或30％。未被引导的气体流在一定距离上的这种扩张或损耗可以至少部分地导致压力损失或速率损失。因此，一方面，可能产生碰撞压力值在撞击区域上的不同分布，并且另一方面，如果假定了预定的碰撞压力值，撞击区域的尺寸可能会相应地不同并且形状会相应地不同。

为“基本细长卵形”的撞击区域通常表示其是细长并且圆的。所述撞击区域可以具有规则的形状(例如椭圆)、或可替代地形状不规则。关于撞击区域的几何形状，“基本”在此处以及后文中均表示还包括由于构造(例如由气体供应装置的构造)所导致的与具体几何形状的微小偏差。具体地，根据本发明的撞击区域可以表示彼此之间非常靠近并且根据具体情况彼此重叠的多个部分区域构成的包围轮廓，即所述撞击区域只是具有根据本发明的细长卵形形状的包围轮廓。例如，这可以是设置有气体供应装置的多个独立的彼此之间非常靠近的处理室侧开口的情况。

另外，根据本发明，在撞击区域内可能存在碰撞压力的大小不同以及撞击速率的大小不同的区域，其中，根据具体情况，气体流的部分气体流的碰撞压力和撞击速率的局部的和/或有限时间内的值还可能等于0。这可以是由于气体流的不均匀的射流轮廓，所述不均匀的射流轮廓可以是由于气体供应装置对气体流的相应的成形所导致的、和/或是由于当气体流朝向构建区域流动经过处理室时气体流偏转的结果。在此过程中，偏转可以例如由处理室中的特定的固体元件或由一个或多个其他气体流所导致，所述特定的固体元件至少部分地阻挡气体流，例如为用于施加构建材料的重复涂覆机，所述一个或多个其他气体流例如以锐角撞击在根据本发明的气体流上。

根据本发明的细长卵形撞击区域的关键优势在于，现有技术中已知的构建区域上方的杂质无法被充分移除的问题区域可以由此被显著地减少。

与成形为矩形或直线条带的撞击区域a2(图4)相比，根据本发明的细长卵形撞击区域a3(图5至图7)具有不中断的弯曲轮廓。因此，一方面减少了撞击区域的直侧部处，并且另一方面减少了撞击区域的尖锐端部处气体流部分的压力和速率分布的巨大差异。在细长卵形撞击区域的弯曲的“长侧部”l0的中部，细长卵形撞击区域a3产生与直条带/矩形a2相比显著地更高的气体流出速率(因此，不会产生对于杂质的定向移除过少或不均匀的前述的两个问题区域p1和p2)，并且由此在构建区域b的中央区域内实现了对于杂质的显著地更有效地移除。同时，细长卵形撞击区域a3的“短侧部”l1使得气体流在短侧部附近的压力下降和速率下降显著地更小，所述“短侧部”l1与直条带/矩形a2相比更柔和、弯曲不太强烈/过度。

与成形为圆形的撞击区域a1(图3)相比，根据本发明的细长卵形撞击区域a3(图5到图7)具有曲率不同的区域，产生下列有利效果：

首先，在图5中考虑细长卵形a3的“长侧部”l0(曲率更小的区域)。由于相当小的曲率，曲线的长度与圆形撞击区域(参见图3)的情况相比以显著地更低的速率增加，此处同心的所述曲线以一定距离远离细长卵形撞击区域a3的外部边缘l0延伸。因此，在构建区域10的该区域中，在撞击区域a3内撞击的给定气体体积与圆形撞击区域的情况相比扩散(如箭头所示)到显著地更小的区域(在x/y方向上)中。因此，相比而言，随着远离撞击区域的距离增加，撞击气体流仅损失了很少的速率。这在相对长的距离上提供了有效的杂质移除。

现在，在图6中考虑细长卵形a3的“短侧部”l1(曲率更大的区域)。此处，撞击区域a3的边缘l1的近似圆的曲率显著地有利于撞击气体体积的扩散(类似图3)。在撞击以及随后沿构建区域10在几乎所有方向上扩散之后，气体流的速率降低到由随着距离撞击点的距离增加而快速扩大的面积所确定的程度。因此，速率在撞击区域a3的曲率更大的区域l1中快速地下降。

因此，虽然在圆形撞击区域a1(图3)的情况下，沿撞击区域的整个边缘的条件均相同，但根据本发明的细长卵形撞击区域a3(图5-图7)包括在撞击的气体流在区域l0和区域l1这些区域中进一步扩散期间速率降低更小的区域l0和速率降低更大的区域l1。细长卵形的短侧部l1处的更大的速率降低可以通过将短侧部布置成靠近构建区域10的边缘br来补偿(图7)，而长侧部l0可以布置成距离构建区域的边缘相当远，这是因为由于气体流在长侧部l0处的持续的更高的速率，所述气体流能够在长距离上有效地移除杂质。

在根据本发明的方法中，气体供应装置可以包括一个或多个处理室侧入口开口。大体上所述处理室侧入口开口可以布置在处理室中和/或处理室壁处的适合于根据本发明对气体流进行成形的任意位置。

另外，大体上气体供应装置可以在处理室中产生多个气体流。因此，根据本发明的待成形的气体流可以是整个被供应的气体体积的一部分，或者可替代地包括整个被供应的气体体积。

根据本发明的在构建区域内产生细长卵形撞击区域的气体流大体对应于经由根据本发明的气体供应装置被供应到处理室的气体体积的主流动方向，并且包括经由气体供应装置被供应的该气体体积的至少70％、优选地至少80％并且尤其优选地至少90％。取决于根据本发明的对气体流进行成形的方式和位置，具体地，可能还存在由此供应的气体体积的部分气体流，所述部分气体流具有相应的更少的部分，并且不被直接引导到构建区域并且不撞击构建区域，而是沿着次级流动方向流过处理室。

本发明不限于任何特定的构建区域形状。具体地，构建区域可以具有规则地成形、或可替代地不规则地成形的构建区域的边缘。但是，明显地成形为矩形的构建区域特别地可以由于构造简单而是有利的，-尤其是与同矩形的长侧部对准的气体流的细长卵形撞击区域以及被优选地相匹配地设计的出口相结合而是有利的。

另一方面，根据本发明的出口相对于撞击区域的几何布置和设计能够显著地影响杂质的移除。在根据本发明的方法中，所述出口可以包括一个或多个处理室侧出口开口，并且可以大体上布置在处理室内或处理室壁中的任意位置处。有利的实施例和布置将在下面给出。

在根据本发明的第一方面的方法中，细长卵形撞击区域优选地相对于第一对称轴线基本上轴向对称。第一对称轴线可以例如与穿过构建区域的中心点的构建区域的中央轴线重合，此时根据具体情况所述中央轴线也是构建区域的对称轴线。轴向对称撞击区域的优势，除了构造实施的简单之外，还包括撞击之后沿构建区域流动的气体流的相应的基本对称的分布。此外，尤其优选地，撞击区域相对于垂直于第一对称轴线的第二对称轴线基本轴向对称。例如，撞击区域可以是大致椭圆形的形状。

根据本发明的气体流可以至少部分地在处理室内被引导，例如通过具有不间断的壁或具有开口的软管、管道等。但是，优选地，气体流的至少一部分在不被引导的情况下以受控的方式流过第一处理室高度的至少60％、优选地至少75％、尤其优选地至少90％。这里，第一处理室高度是构建区域与布置有气体供应装置的处理室顶盖之间的距离，其中所述距离沿相对于构建区域的竖向方向。

本文中，“非引导”或“未被引导”意味着气体流的流动方向和/或扩散未被至少一个构造装置确定，所述构造装置例如包括用于输送处理气体的中空空间并且至少部分地由边界限制，即，所述构造装置包括例如管道、软管、通道、喷嘴等。气体流在处理室顶盖与构建区域之间在不被引导的状态下以受控的方式流动地越远，处理室的能够借助于气体流而不受杂质影响的高度比就越大。此外，处理室的如此大的(somuch)较大的部分可以用于其他目的，具体地，用于固化辐射(例如激光光束)的传播。

大体上，气体供应装置的入口可以以非常不同的方式被设计，以便实现根据本发明的细长卵形撞击区域。这么做时，入口的处理室侧细长卵形开口区域是一种选择，但不一定是必要的。例如通过被适当地调整的其他参数，气体供应装置的入口还可以具有多边形、近似矩形或圆形的开口横截面，所述其他参数例如为喷射气体流的速率或者入口几何形状的三维设计。所述入口也可以具有分隔开(separate)的通道，其中从所述通道流出到达构建区域的部分气体流的撞击区域的总和构成了根据本发明的细长卵形撞击区域。

在根据第一方面的本发明的有利实施例中，气体流借助于气体供应装置的入口被成形，所述入口包括处理室侧细长卵形开口区域。因此，对于经过该开口区域流入处理室的气体流来说，构建区域内的细长卵形撞击区域以一种简单的方式生成。此处，入口的开口区域优选地关于第三对称轴线基本轴向对称，并且此外尤其优选地关于垂直于第三对称轴线的第四对称轴线基本轴向对称。因此，入口的开口区域可以例如是椭圆形的。具体地，所述入口可以表示喷嘴。

在该实施例中，沿入口的开口区域的纵向延展部的第三对称轴线或第四对称轴线平行于构建区域内气体流的细长卵形撞击区域的纵向轴线。优选地，所述第三对称轴线或第四对称轴线在构建区域上的正交投影与气体流的撞击区域的第一对称轴线或第二对称轴线重合。因此，在这种构造下，气体流离开入口之后的主传播方向是朝向构建区域竖向向下地指向，使得气体流的大部分通过最短的路径到达构建区域。

另外，上述实施例中的入口的开口区域优选地基本朝向构建区域，尤其优选地完全朝向朝构建区域。因此，具体地，可以确保基本上全部气体流均到达构建区域，即全部气体流以尽可能短的路径到达构建区域。此外，由此能够非常有效地减少撞击区域的区域中如下区域的形成：在所述区域中气体体积静止、或者以未被限定的或翻滚(roller)状或相应地涡旋状的方式移动，使得将不能保证构建区域内的杂质被尽可能快地并且尽可能大范围地移除。

此处，替代地或此外地，入口被布置在处理室顶盖中，并且优选地不突出入或基本不突出入处理室中。在本文中，“基本不”指的是入口从处理室顶盖向下延伸到处理室中不超过第一处理室高度(处理室顶盖与构建区域之间的竖向距离)的大约10％。不突出入处理室中的入口可以例如只是处理室顶盖中的一个或多个开口。不突出入或基本不突出入处理室中的入口具有与固化装置(例如激光发生器)的任何路径均不交叉的优势。

根据上述实施例的另一个有利改进，气体流被如下地成形：所述入口的内部横截面面积不随其沿相对于构建区域的竖向方向朝向构建区域的延伸而增加，而是优选地基本保持恒定。不增加或相应地基本保持恒定的内部横截面面积具有如下优势：即当气体流流动经过所述入口时，气体流的流动速率不会降低或者相应地基本保持恒定。在渐缩的情况下，入口在其处理室侧开口处的内部横截面面积优选地是连接到入口的气体供应管道的内部横截面面积的至少80％。

在该实施例中，由于入口具有处理室侧细长卵形开口区域，而终止于入口中的气体供应管道通常具有不同的、通常圆形的横截面，因此在气体流流动经过具有恒定内部横截面的入口时，气体流相对于供应管道的(圆形)横截面被部分地汇聚(concentrated)并且被部分地扩张或相应地扩宽。换句话说，入口壁对于气体流的横截面尺寸具有扩张效果，所述横截面尺寸平行于入口的细长卵形开口区域的纵向轴线(参见图8、图9a-图9d)。

以这种方式实现扩张的入口的重要的优势在于：即气体流的部分在构建区域内具有比大约90°显著地更小的撞击角度。因此，首先，撞击在构建材料上的碰撞压力在撞击区域的这些区域中被减小，并且其次，气体流的这些部分的增加的水平速率分量有利于其在偏转之后指向构建区域的边缘流出。这尤其影响了细长卵形撞击区域的强烈弯曲的端部区域，在所述端部区域附近气体流随后经历最大的速率损失。另一重要的优势是，与没有扩张效果的入口的情形(例如在入口内壁竖向延伸到构建区域的情况下)相比，撞击气体流的速率曲线更加平滑。通过在构建区域内的撞击期间和紧接着撞击之后气体流的平滑的速率曲线，有效地防止了处理气体吹起粉末，这最终能获得更高品质的部件。

在该实施例和其他实施例中，可以通过入口的处理室侧开口和/或内壁的合适设计以平滑或非平滑的方式实现气体流的喷射成形。可以例如通过连接在气体供应管道(例如可以是圆的)和处理室侧开口之间的入口内壁的合适方向与凸度实现入口沿竖向于构建区域的方向变化的内部横截面(参见图9c-9d)。所述开口大体上可以具有任意的横截面(但在前述实施例中是细长卵形)。

在此过程中，入口内壁的凸度、曲率或斜度被设计得尽可能平滑或连续的是有利的，这是因为过于突然(abrupt)的气体流的方向变化可能引起气体流的中断。在气体流失速的情况下，气体流将不再接触入口内壁，并且因此不能够再被入口内壁以限定的方式引导。这可能导致处理室内的处理气体的不受限定的处理气体区域和/或紊流，而这是应当避免的。因此，在根据本发明的方法中，优选地通过流动速率与入口几何形状的匹配来实现气体流在气体供应装置的处理室侧入口部分内的引导被尽可能良好地限定。

根据以上实施例的有利构造，出口包括至少一个、优选地两个细长开口，所述两个细长开口布置在构建区域的相对的侧部上，所述一个或多个开口基本上平行于入口的处理室侧开口区域的纵向轴线延伸。通过这种布置，撞击气体流在其偏转之后沿构建区域一直流动到出口所行进的距离被最小化。这是因为在该实施例中，入口的处理室侧开口区域的纵向轴线和根据本发明的撞击区域的纵向轴线彼此平行。在所述构造中(图7)，撞击区域和出口之间的气体流线路的既短又非常简单的几乎直线的几何形状有助于在构建区域内大范围地有效移除杂质。

所述至少一个细长出口开口可以例如是单个狭缝、或者可替代地包括布置在彼此的顶部上的多个狭缝。根据具体情况，这些狭缝可以设置有用于形成多个开口区域的图案的竖直限制(控制表面)，以便使处理气体通过所述出口逸出，或将所述处理气体以均匀的气体流的形式抽吸出，并且由此避免对处理气体体积的周期性(punctual)或集中的冲击。各个狭缝还可以首尾相接或其长度被划分为单独的段。

在此过程中，出口的一个或多个开口区域的定向优选地基本竖向于构建区域平面。尤其优选地是两个开口区域在构建区域的相对的侧部上彼此直接相对地布置。出口或出口的至少一个开口的长度可以小于构建区域的侧部长度或者近似与侧部长度相等。但是，出口的至少一个开口优选地延伸超过所述侧部长度，并且尤其优选地在对应的构建区域侧侧部的两个端部处延伸超过所述侧部长度。因此，具体地在处理室壁距离构建区域的边缘一定距离的构造中，杂质可能积聚或可能形成涡旋的不期望区域能够被减少或消除。此外，所述出口还可以例如在构建区域的侧部上没有上述一个或多个开口的位置处包括其他开口。

进一步证明，在根据本发明的方法中，根据具体情况，将处理室壁和/或出口布置成与构建区域的边缘或构建区域的侧部相距一定距离与出口延伸超过构建区域的侧部长度相结合，有利地减少了可能积存杂质或产生不受限定的紊流的区域(参见图7和11)。构建区域的边缘与处理室壁和/或出口之间的距离因此优选地为至少大约10cm。

在根据本发明的第一方面的方法中，细长卵形撞击区域优选地位于构建区域的中央范围内，所述中央范围覆盖不超过构建区域的总面积的60％、优选地不超过20％、尤其优选地不超过10％。具体地对于尤其优选地不超过10％而言，“不超过10％”的尤其优选的值能够通过上述的根据本发明的气体供应装置的入口的三维内壁的几何形状在构建区域上的大致非正交的投影来确定。

构建区域中的所述中央区域的百分比越小，气体流在其偏转之后能够流过(例如平行于构建区域)的构建区域的剩余区域就越大，并且由此有助于朝构建区域的边缘快速地移除杂质。撞击区域布置在构建区域内的中央还具有如下优势：气体流在撞击之后能够沿构建区域在所有方向上流出，使得构建区域的所有区域均能够基本上相似地被气体流清理(purge)。此外，与非居中布置相比，通过根据本发明的将撞击区域布置在构建区域的中央，避免了各个气体流部分到达构建区域的边缘的长路径。以这种方式，即使对于具有多个固化单元以及相应地大的构建区域的多扫描器机器而言，气体供应装置的产生单个中央气体流的单个入口已经可以非常有效地且快速地从处理室移除杂质。

根据本发明的第一方面的中央气体流的这种相当小的撞击区域与将在下面进一步描述的根据本发明的第二方面的顶盖气体流相结合还可以产生有利的协同效果，所述顶盖气体流通过附加的多个顶盖入口沿基本垂直于构建区域的方向被供应到处理室。首先，所述协同效果源自于中央气体流和顶盖气体流的基本相同的方向，即基本竖向朝向构建区域，由于与现有技术相比能够有效地避免不同处理气体流的不期望的碰撞，这导致了根据本发明的清洁效果的互相增强。第二，当中央气体流与顶盖气体流相结合时，各自的优势被非常强烈地展现：当构建区域内的撞击区域尽可能小时，在中央气体流沿构建区域提供了非常有效的杂质移除的同时，处理室中位于构建区域上方更高位置处的杂质(所述中央气体流不能直接流动经过所述杂质)可以被朝向构建区域的顶盖气体流有效地移除，其中，根据具体情况，所述杂质在构建区域内被朝向构建区域的边缘流出的中央气体流捕获与裹挟，并且由此从位于构建区域上方的区域中被移除。

上述中央区域占构建区域的总面积的比例可以取决于碰撞压力相对于伸入处理室的中央气体入口与构建区域之间的距离的变化。例如，在碰撞压力值是直接位于入口的出口处的压力值的至少10％的情况下，撞击区域可以覆盖构建区域的大约5％，气体流通过所述入口的出口朝向构建区域离开所述气体供应装置。在碰撞压力值为入口的出口处的前述初始值的至少5％的情况下，中央区域可以覆盖构建区域的大约20％。

在根据本发明的第一方面的另一个有利的实施例中，气体供应装置被设计和/或相对于构建区域被布置和/或被控制成使得气体流以如下方式被成形：在构建区域内产生气体流的部分气体流的多个细长卵形撞击区域。对于这些多个细长卵形撞击区域中的至少一个并且优选地全部来说，关于气体流的单个细长卵形撞击区域的之前全部描述以及本发明的随后描述相应地也同样适用。

在该实施例中，部分气体流的多个细长卵形撞击区域的纵向延伸部均具有基本相同的定向，并且优选地具有公共对称轴线，多个撞击区域的每一个均关于所述公共对称轴线轴向对称。同时，尤其优选地，撞击区域的公共对称轴线与构建区域的对称轴线重合。

被描述的实施例使得能够有利地利用几个变量来改变制造构思的规模(scalethefabricationconcept)。例如，将细长卵形撞击区域串接在一起(具体地部分重叠)允许沿撞击区域的公共纵向取向(或者，根据具体情况公共对称轴线)的方向扩展构建区域。在不扩大单个撞击区域(即，在保持单个细长卵形撞击区域用于移除杂质的基本上所有最优处和优势的同时)的情况下，该实施例允许成倍地增加处理室中的构建容积和/或构建速率。此处，具体地，其他固化单元(例如，激光发生器和/或扫描器单元)的集成以用于增加系统的构建速率是可能的，例如，每一个其他撞击区域可以增加一个或两个附加固化单元。

在根据本发明的第一方面的方法中，气体流优选地基本上以相对于构建区域的直角撞击在构建区域的上述中央区域内，具体地以至少45°的角度、优选地以至少60°的角度、尤其优选地以至少70°的角度。这里，“基本上”首先意味着在生成式制造设备的运行期间，未被引导的气体流可以是翻滚(billow)的，或者相应地至少暂时地不具有固定的形状。其次，所述气体流是根据本发明的气体流的通常以85°至90°的角度撞击在构建区域上的中央内部部分气体流。即，前述更平的角度一般适用于已经例如被进气喷嘴引导和/或成形的气体流的边沿区域。气体流基本成直角地撞击在构建区域的中央区域内的优势在于：在基本相同的条件下，气体流能够随后朝向构建区域的边缘沿不同的方向被偏转。因此，能够实现沿整个构建区域尽可能均匀地移除杂质。

总的来说，通过气体流的在边沿区域示出了扩张的轮廓，能够实现显著地更平滑的速率，所述轮廓是由于气体流的外部部分气体流在构建区域上已经越来越更加平的撞击角度所导致的，气体流的各个部分以所述更平滑的速率撞击在构建区域内并且随后进一步流动通过构建区域。与以直角撞击的气体射流相比，以锐角撞击并且具有相同速率的气体射流通常在撞击点处产生更低的撞击压力。以这种方式，为了从处理室气氛中尽可能有效地移除杂质，可以设定气体流的高体积流动速率或者相应地高速率，但是在构建区域的附近却不会附随地形成局部过高的速率，所述局部过高的速率能够导致从上部构建材料层的粉末层(bed)上不期望地扬起粉末，并且由此降低构建过程和构建部件的品质。

在根据本发明的第一方面的方法中，在构建区域内撞击之后，气体流优选地基本上平行于构建区域朝向构建区域的边缘流动。在此过程中，在构建区域内撞击的气体流偏转到朝向构建区域的边缘的基本平行的流动方向，发生在第二处理室高度的下四分之一内、优选地下六分之一内、尤其优选地下八分之一内，所述第二处理室高度对应于构建区域与气体供应装置之间沿垂直于构建区域的方向的距离。具体地，顶部构建材料层可以用作用于气体流的挡板，所述挡板例如使近似垂直地撞击在挡板上的气体流偏转90°。

这里，“基本平行”可以意味着气体流的全部体积无需均以相同的方式被偏转。具体地，在撞击气体流的中间可能存在与相对于构建区域的随后的平行流动方向的轻微偏离。优选地，气体流的至少50％、优选地65％、尤其优选地80％被偏转成基本平行于构建区域导向的气体流。

对应于第二处理室高度的距离是构建区域和气体供应装置的处理室侧入口区域的最靠近构建区域的区域之间的竖向距离。如果该入口区域例如包括从处理室顶盖朝向构建区域突出的入口(例如喷嘴、管道、或鼻部)，则上述距离从喷嘴、管道、或鼻部的最靠近构建区域的区域开始测量。气体流偏转到基本平行的流动方向越靠近构建区域处发生，构建区域正上方的杂质移除就越有效，开头所提到的杂质的大部分就产生在此处。

在根据本发明的第一方面的方法中，出口优选地布置在上述第二处理室高度的下四分之一内、优选地下五分之一内、尤其优选地下六分之一内。出口沿竖向方向布置地越靠近构建区域，流经构建区域的气体流部分直到其离开处理室所需要流过的距离就越短。因此，以最短的路径从处理室中移除杂质，这降低了杂质干扰构建过程的风险。

此外，出口可以包括抽吸装置以便从处理室抽吸出处理气体。所述抽吸装置可以布置在处理气体管道系统的任意位置处。例如，所述抽吸装置可以包括涡轮或某种螺旋桨，所述涡轮或某种螺旋桨提供处理气体沿气体回路的循环，在所述气体回路中处理气体首先以受控的方式流动经过处理室，并且随后从出口被输送回根据本发明的气体供应装置，其中，合适的过滤器可以在含杂质的气体流流动经过管道系统时对所述气体流进行净化。

在根据本发明的第一方面的方法中，选择性固化优选地借助于包括至少两个固化单元的固化装置来实施。在此过程中，构建区域内的工作区域被分配给每个固化单元，工作区域优选地相对于穿过构建区域的中心点且垂直于构建区域的中央平面或中央轴线对称地布置(参见图2、图10a/10b、以及图11b)。具体地，这种构造可以有利地与前述实施例相结合，所述前述实施例具有气体流的部分气体流在构建区域内的多个细长卵形撞击区域。

但是，在很多情况下，本说明书中，根据本发明的单个细长卵形撞击区域对于改善杂质从处理室中的移除而言已经足够了。例如，在高达四个固化单元(其被分配的工作区域围绕构建区域的某个点布置)的情况下，可以产生以同一点作为其中心点的根据本发明的单个撞击区域。换句话说，在该示例中，撞击区域的中心点居中地布置在各个工作区域之间，或者根据具体情况，居中地布置在各个工作区域的重叠区域中(同理参见图10b和图11b)。由于在构建区域内撞击之后，根据本发明的气体流沿离开撞击区域的所有方向被偏转，在这种构造下，在构建区域上方朝向构建区域的边缘流出的处理气体相应地仅流动通过一个工作区域。因此，气体流将杂质从工作区域直接朝向构建区域的边缘运送，而不会运送到其他工作区域，使得固化单元的数量增加不会导致工作区域上方杂质数量的增加。撞击区域相对于工作区域布置在中央的该原则还能够相应地适用于设置有多个撞击区域的情形。

设置多个固化单元使得能够例如成倍地增大可能的构建容积和/或提高可能的构建速率。在此过程中，固化单元可以具体地为激光扫描单元、或扫描器、或线辐照装置。

工作区域可以是构建区域内彼此重叠的相同区域，或者不重叠地并排布置。总之，工作区域优选地覆盖基本上构建区域的全部面积，使得整个构建区域都可以用于制造。具体地，工作区域可以在构建区域内彼此轴向对称地布置。例如，工作区域能够相对于穿过构建区域中心点且垂直于构建区域的对称轴线拥有四重旋转对称性。

在根据本发明的第一方面的方法中，气体供应装置优选地包括至少一个紧固装置，所述紧固装置用于将用于成形气体流的至少一个喷嘴可拆卸地紧固。在此过程中，预先从能够借助于紧固装置紧固的更多数量的喷嘴中选取至少一个喷嘴，并且所述至少一个喷嘴借助于紧固装置紧固，其中，通过选取所述至少一个喷嘴改变了气体流在处理室中的流动方向和/或流动轮廓。流动方向的这种改变可以应用于根据本发明的作为整体的气体流，所述改变实现了气体流的撞击区域在构建区域内的侧向平移。替代地或此外地，所述改变可以应用于根据本发明的气体流的部分气体流，这导致了根据本发明的撞击区域的几何形状和/或尺寸的改变。

替代地或此外地，气体供应装置优选地包括用于成形气体流的至少一个可切换喷嘴，所述喷嘴能够在不起作用的状态和喷射处理气体的起作用的状态之间切换，和/或能够在喷嘴的三维入口几何形状的、和/或开口横截面的、和/或喷嘴开口相对于构建区域和/或处理室壁的取向的至少两种预定的设计或相应的状态之间切换，其中，以下参数的至少两种的合适的组合被选取和调节：(i)气体流进入处理室的入流速率，(ii)喷嘴的三维入口几何形状，(iii)喷嘴开口的开口横截面，以及(iv)喷嘴开口相对于构建区域和/或处理室壁的取向。

根据本发明所描述的用于构造气体供应装置的方法被单独地执行或彼此相结合地执行，优选地根据以下标准中的至少一个来执行，尤其优选地被自动地执行：(i)顶部构建材料层中的至少一个待固化的区域在构建区域内的几何形状和/或尺寸和/或布置，(ii)重复涂覆机在处理室内的位置，(iii)可移动的气体供应单元和/或可移动的气体排出单元在处理室内的位置，(iv)用于将处理气体引导到至少一个预定方向的可移动的控制表面在处理室内的位置，(v)在构建过程中所使用的构建材料的选定特性，例如粉末颗粒的尺寸和/或重量，以及(vi)用于监视构建过程的监视装置的信号，所述信号可以例如是报错信号。根据本发明的方法的这些优选的构造的优势在于：气体流能够非常灵活地适应于构建区域上方以及潜在地整个处理室内的气体流动的变化状况(例如在控制系统的范围内)，由此杂质所引起的对于构建过程的干扰能够被进一步减少，并且能够提供恒定高品质的构建部件。

本发明的第二方面是在处理室内的生成式制造三维物体的过程中产生顶盖气体流的方法，所述生成式制造三维物体通过在布置在处理室内的构建区域内逐层施加和选择性固化构建材料来实施。在此过程中，处理室具有处理室壁，处理室壁具有设置在构建区域上方的处理室顶盖。根据本发明，至少暂时地在物体制造之前和/或期间和/或之后，处理气体的顶盖气体流流动经过处理室，所述顶盖气体流以受控的方式从处理室顶盖朝向构建区域流动。根据本发明的顶盖气体流通过形成在处理室顶盖中的多个顶盖入口被供应到处理室，所述顶盖入口分布在处理室顶盖的区域内，并且所述顶盖入口被设计和/或被布置和/或被控制成使得离开顶盖入口的顶盖气体流基本垂直于所述构建区域被向下引导到构建区域上。

在此过程中，通过根据本发明的顶盖入口的特性来实施对于根据本发明的顶盖气体流的流动行为的上述控制或操纵，所述特性首先在前文中被大体描述，并且在后文中将被更详细地描述。

分布有顶盖入口的处理室顶盖区域可以是处理室顶盖的延伸部或区域的部分区域，或者可替代地，分布有顶盖入口的处理室顶盖区域可以在整个处理室顶盖上延伸。具体地，“基本垂直”包括相对于构建区域至少45°的角度范围、优选地至少70°的角度范围、尤其优选地至少80°的角度范围。

通过分布在处理室顶盖中的本发明的多个顶盖入口，形成了基本竖向地朝向构建区域向下流动的多个部分顶盖气体流，所述部分顶盖气体流直接向下朝向构建区域将存在于处理室气氛中的杂质推出。总体而言，以这种方式，可以形成几乎成平面的竖向处理气体流(一种“下降式处理气体帘幕”)，所述处理气体流在任意高度处均是均匀的。

通过根据本发明的顶盖气体流，由此可以有效地抑制在构建材料被固化的同时所生成的杂质向上朝向处理室顶盖扩散。以这种方式，杂质在处理室的上部区域中的积聚，并且具体地，杂质在耦合窗口或用于选择性固化所需的辐射的其他光学装置处的沉积可以被防止。

具体地，根据本发明的第二方面的方法可以有利地与根据本发明的第一方面的上述方法相结合。换句话说，在根据本发明的方法中，根据本发明的顶盖气体流可以与前述在构建区域内具有细长卵形撞击区域的气体流(下文中有时也被归入术语“中央气体流”)相结合。因为处理室中的这些气体流中的顶盖气体流和中央气体流在处理室中基本上对准-即基本朝向构建区域竖向向下-，因此顶盖气体流和中央气体流在其流动过程中不会彼此干扰，并且因此也不影响其清理效果。具体地，由于顶盖气体流和中央气体流的基本相同的方向，几乎不会产生可能干扰杂质移除的处理气体涡旋(vortices)。

由于根据本发明的顶盖气体流和根据本发明的中央气体流在从处理室中移除杂质方面相互支持，因此本发明的两个方面的结合相当程度上呈现出一种有利的协同效果。而中央气体流的细长卵形撞击区域有效地移除位于构建区域正上方的杂质，处理室的所有其余体积区域则可以被顶盖气体流非常充分地保持没有杂质，这是因为顶盖气体流以大范围的方式将杂质朝向构建区域向下吹动，并且通过被合适地布置的一个或多个出口将所述杂质吹出到所述出口。

具体地，根据本发明的具有细长卵形撞击区域的中央气体流也可以被视为根据本发明的顶盖气体流的一部分。例如，这可以是在顶盖气体流具有均匀的特性和/或大范围的特性的状况时的情况。

在根据本发明的第二方面的方法中，顶盖入口优选地被成形和/或被布置和/或被控制成使得，顶盖气体流在处理室的区域内被基本均匀地成形。上述区域包括在构建区域的竖向上方处理室高度的至少最靠下十分之一(comprisesverticallyabovethebuildareaatleastalower-mosttenth)、优选地至少最靠下五分之一、尤其优选地至少最靠下三分之一，所述处理室高度为从构建区域直至处理室顶盖沿竖向方向测量的高度。替换地或此外地，前述区域在构建区域的平面内和/或在构建区域上方的平行平面内至少包括构建区域的区域、优选地还包括构建区域的周围区域、尤其优选地基本上包括处理室底部的整个区域。

构建区域的周围区域被理解为围绕构建区域的侧向延伸区域，例如在构建区域周围5cm的距离内。

在本发明的上下文中，处理室底部被理解为包括构建区域的结构，即具体指在开头所提到的构建支架、或被施加在所述构建支架的上部构建材料层。处理室底部位于处理室顶盖的下方。在构建区域和毗邻构建区域的基板之间基本上没有高度差的情况下，所述处理室底部被理解为平面中的区域。

在此过程中，术语“均匀”意味着不存在如下区域的顶盖气体流的平面特性：在所述区域中，处理气体体积基本静止或以不同的或未限定的方式运动。此外，术语“均匀”还意味着基本成平面的顶盖气体流具有基本相等的速率。因此，处理室的限定空间区域中的连续向下运动导致处理气体流入。

例如，均匀性能够被测量为处理室内构建区域上方预定高度水平上的基本均匀的碰撞压力。

例如，顶盖气体流的均匀性可以受到处理室顶盖中的顶盖入口的尺寸和/或密度的分布、和/或处理气体在顶盖入口内的均匀的或非均匀的填充(charge)的影响。例如，其他的标准是顶盖入口的数量、总的开口横截面面积、以及顶盖入口的一个或多个横截面形状。

在根据本发明的第二方面的方法中，处理室优选地具有位于处理室顶盖下方的处理室底部，并且构建区域在处理室底部的部分区域上延伸。另外，处理室顶盖处的顶盖入口的开口横截面面积相对于处理室底部的总面积的分布是基本均匀的，其中，顶盖入口被设计和/或被布置和/或被控制成使得，离开顶盖入口的顶盖气体流的部分顶盖气体流基本垂直于构建区域向下被相应地引导到处理室底部上。

例如，可以通过具有相同的设计和/或开口横截面面积以及彼此相隔至少类似的距离的顶盖入口来实现均匀分布。具体地，对于在处理室顶盖或处理室底部被划分成相同象限时平坦形状的处理室顶盖而言，可以为每个象限设置类似数量的顶盖入口。也可以提供处理室顶盖的每单位面积上顶盖入口的规则分布、或相应地顶盖入口的开口横截面面积的规则分布。例如，在处理室底部被划分成25或100个象限的情况下，顶盖入口的开口面积与处理室底部面积的比率可以通常位于1/10至1/30之间，平均是1/20。在此过程中，可以通过将顶盖入口的开口正交投影在处理室底部上来计算开口横截面面积，使得针对未完全定向到处理室底部的顶盖入口，实际开口横截面面积的仅一部分被计算。

在此过程中，“基本垂直”意味着顶盖气体流的各个部分气体流的横截面也可以被扩张，使得例如得到锥形的部分气体流。

在根据本发明的第二方面的方法中，由部分顶盖气体流构成的顶盖气体流可以以基本层流(laminar)的方式从处理室顶盖沿着朝向处理室底部的方向流动。在一种替代的构造中，可以设置具有低离开速率的少量顶盖入口，使得在流向构建区域的过程中每个单独的射流的直径增大，并且射流变成略微锥形。

在根据本发明的第二方面的方法中，顶盖气体流优选地至少暂时地在构建材料的选择性固化之前和/或期间和/或之后(尤其优选地基本上在整个选择性固化的过程期间)流动经过处理室。在此过程中，顶盖气体流优选地也在两个固化过程之间(例如在固化过程的操作间歇期间)是工作的，以便清理处理室气氛，使得例如烟气的杂质不能以不受控制的方式在处理室中翻滚，而是被可靠地保持在处理室的下部区域中和/或尤其优选地经出口装置被移除。

在根据本发明的第二方面的方法的有利实施例中，处理室顶盖包括具有壁的中空空间，所述中空空间在远离处理室的外壁区域中是基本封闭的，并且在毗邻处理室的内壁区域中具有顶盖入口。在此过程中，中空空间用作通到中空空间的一个或多个供应管道与顶盖入口之间的中间区域，所述顶盖入口将处理气体体积从该中空空间引导入处理室中。

具体地，对于沿垂直于构建区域的方向的合适高度，中空空间优选地成形为使得经由一个或多个供应线路流入的处理气体体积首先在中空空间中扩散开，而不是通过附近的顶盖入口进一步朝向处理室直接流动。为此，内壁表面可以具有与一个或多个供应线路的开口相对的朝向中空空间的偏转表面，所述偏转表面优选地将流入的处理气体射流沿所有方向偏转到中空空间内。以一种有利的方式，通过在处理气体被进一步输送到处理室之前尽可能广泛地将中空空间填充或相应地充满处理气体，顶盖气体流的均匀性可以被显著地改善，这是因为气体流的部分气体流以基本相等的速率从顶盖入口流入处理室。此外，中空空间也可以使被引导入其中的处理气体稳定，这是因为在处理气体在从一个或多个供应管道离开后并且在流入处理室之前，其速率被显著降低。

所述内壁区域大体上可以覆盖处理室顶盖的区域的任意部分。优选地，所述内壁区域为尽可能大的部分，这样所述内壁区域具有更好的平整性的优势，并且因此具有顶盖气体流的更好的均匀性的优势。“基本封闭”的外壁区域具体指的是例如供应管道的结构装置是例外。

根据前述实施例的其他改进，内壁区域基本上由板(优选地穿孔板)形成。在此过程中，顶盖入口至少部分地由所述板或者所述穿孔板的孔形成。在此过程中，所述板或穿孔板具有至少10个孔、优选地至少100个孔、尤其优选地至少1000个孔。在此过程中，替代地或此外地，所述孔的平均开口横截面面积不超过10cm²、优选地不超过2cm²、尤其优选地不超过0.1cm²。此外在此过程中，替代地或此外地，所述孔的开口横截面面积的总和不超过处理室底部的总面积的20％、优选地不超过处理室底部的总面积的10％、尤其优选地不超过处理室底部的总面积的5％。

例如，所述穿孔板可以是由任意材料制成的冲压板或穿孔板或多孔片材。例如，所述穿孔板也可以表示一个或多个细孔的线网格(fine-meshedwiregrid)，例如过滤垫。替代地，具有合适长度的多个通道的盒可以用于此，所述通道的取向基本上与顶盖气体流的基本上垂直于构建区域的流动方向一致。这种通道的优势在于通过引导各个部分顶盖气体流来改善顶盖气体流的分布和形状，并且此外减少紊流。

在根据本发明的第二方面的方法中，通向处理室的至少一个顶盖入口和/或至少一个附加气体入口优选地被设计和/或被控制成使得，在物体制造之前和/或期间和/或之后，取决于处理室的空间构造和/或被布置在处理室内的装置的位置和/或尺寸，从顶盖入口或附加气体入口流出的部分顶盖气体流的速率和/或取向和/或射流横截面被改变。在此过程中，所述附加气体入口例如可以是根据之前本发明的第一方面的中央气体流的入口。

这种构造使得能够例如有目的地控制入口(例如喷嘴)，以便在处理室内有意地形成非均匀区域。这种有目的地产生的顶盖气体流的非均匀区域例如可以在处理室具有特殊的几何形状的情况下是有利的，例如在处理室壁成崎岖或弯曲的构造的情况下，或者在处理室内例如通过可调节的控制表面而可变化地引导气流的情况下。特定的部分顶盖气体流的被选择的更高速率或者涡旋的有目的地和受控地生成可以构造为更有效地清洁处理室中的边缘、缝隙等位置处的杂质并且保持所述位置免于杂质，所述边缘、缝隙等否则将不能被处理气体有效地清理。

具体地，这也与在构建区域上方以及构建区域的周围区域(例如在构建区域周围5cm的侧向距离内)内的处理气体的均匀下降相容。例如，当处理室的一个或多个侧壁为弯曲的时候，部分顶盖气体流沿相应的侧壁流过的路径可能长于在构建区域的中央流过的路径。现在，为了下降中的处理气体帘幕的有利的“均匀化”成形，部分顶盖气体流的速率可以被调节地朝向边缘区域更高，以使得更长的路径得到补偿，并且到达处理室底部的部分顶盖气体流具有相近或相等的速率。

在根据本发明的第二方面的方法的有利实施例中，处理室顶盖具有至少一个耦合窗口，所述耦合窗口用于将构建材料的固化所用的辐射耦合(coupling)到处理室内。此外，在此过程中，顶盖入口基本均匀地分布在处理室顶盖的除了由至少一个耦合窗口所占据的区域之外的全部区域上。在一个或多个耦合窗口旁边，处理室顶盖中的这种未提及的区域也可以具有例如摄像头或其他传感器系统以用于过程监控。

在该实施例的其他改进中，处理室顶盖和/或内壁区域在与所述至少一个耦合窗口毗邻的部分内具有至少一个中央入口，该中央入口被设计和/或被控制成使得在操作期间，中央的部分顶盖气体流从所述中央入口朝向构建区域流出且优选地被拓宽为使得，在处理室的相对于处理室高度的至少最靠下十分之一内(atleastinlowesttenth)、优选地至少最靠下五分之一内、尤其优选地最靠下三分之一内，所述中央的部分顶盖气体流在其边沿处朝向相邻的部分顶盖气体流汇聚，或者与所述部分顶盖气体重叠，所述处理室高度为构建区域和竖向位于所述构建区域之上的至少一个耦合窗口之间的高度。由此，至少在整个构建区域内并且优选地还在构建区域的周围区域内，产生了以受控方式朝向构建区域流动的基本整个表面上的气体流。

这里，从上述描述的意义来说，顶盖气体流的速率不需要是均匀的。例如，此处，中央的部分顶盖气体流可以具有比其余的部分顶盖气体流更高的速率，以便实现杂质的非常有效的移除。

这里，拓宽被理解为与部分顶盖气体流的横截面相关。例如，所述拓宽可以以锥形的方式进行，以便也将中央的部分顶盖气体流引导到处理室中的处理气体体积否则将基本静止或以未限定的方式运动的区域内，这是由于所述区域未由例如从中空空间流出的顶盖气体流直接填充。具体地，这种情形可以指的是位于耦合窗口下方的区域的情形。

换句话说，此处拓宽优选地进行到如下程度：中央入口的三维内壁和直接相邻的顶盖入口的三维内壁在构建区域上的投影(具体而言非正交投影)的轮廓彼此会聚、接触或重叠，由此，在处理室高度的至少最靠下十分之一内、优选地至少最靠下五分之一内、尤其优选地最靠下三分之一内，基本均匀的顶盖气体流被成形。

在该其他改进中，尤其优选地，多个这样的中央入口围绕耦合窗口或多个耦合窗口布置，以便实现顶盖气体流的均匀化。在此过程中，入口喷嘴也可以被设计成使得生成横截面不对称的部分顶盖气体流。

在根据本发明的第二方面的方法的有利实施例中，至少暂时地在物体制造之前和/或期间和/或之后，处理气体沿优选地闭合的处理气体回路被供应到处理室，并且经由出口从处理室被排出。在此过程中，顶盖气体流表示处理气体回路的至少一部分。此外，在此过程中，处理气体回路的供应管道和/或排出管道包括输送单元，借助于所述输送单元，在物体制造之前和/或期间和/或之后，处理室中的总处理气体流或顶盖气体流的速率和/或速率分布和/或压力分布被改变。

在此过程中，供应/排出可以以规律的和/或不规律的间隔平稳地、连续地、动态地进行。例如，所述输送单元可以包括可切换泵、涡轮、或水泵水轮机、和/或以及螺旋桨。通过顶盖气体流的上述变化(尤其是也与总处理气体流相关的变化)，处理室中的处理气体分布和/或杂质从处理室中的移除能够被控制，并且能够以这种方式适应于例如具体应用场景下处理室和待制造的物体的特定特性、和/或特定的过程阶段。以这种方式，具体地，处理室中的总处理气体流或顶盖气体流的处理气体通过量可以在杂质生成较多的过程阶段中增加。

在所述实施例的另一个有利改进中，除了顶盖气体流之外，处理气体回路还包括用于从处理室中移除在构建材料的固化期间生成的杂质的以下气体流中的至少一种：

–中央气体流，所述中央气体流至少暂时地在物体制造之前和/或期间和/或之后借助于形成在处理室顶盖中的中央入口被供应到处理室，并且经由至少一个出口从处理室被排出，所述中央气体流基本上以相对于构建区域的直角、具体地以至少45°的角度、优选地以至少60°的角度、尤其优选地以至少70°的角度撞击在构建区域的中央区域内(参见图13)，

–侧向气体流，所述侧向气体流至少暂时地在物体制造之前和/或期间和/或之后经由布置在构建区域的侧部处的侧部入口被供应到处理室，并且经由布置在构建区域的相对侧部处的至少一个出口从处理室被排出，优选地使得所述侧向气体流以基本上层流的方式流动基本上通过构建区域的优选的全部区域(参见图14)。

在此过程中，中央气体流在构建区域内的撞击区域可以具有任意形状。例如，撞击区域的形状可以为圆。在中央气体流表示上面进一步描述的根据本发明的第一方面的气体流的情况下，所述中央气体流的基本细长卵形撞击区域可以是相当于椭圆形的规则状、或者可替代地不规则状。撞击区域的形状也可以在操作期间是可变的，例如当重复涂覆机移动经过构建区域以便施加构建材料层时，并且在此过程中所述重复涂覆机使中央气体流偏转、或者相应地使中央气体流在一段时间周期内不稳定。所述撞击区域可以依赖于一个或多个出口的设计、布置和/或控制被成形、或相应地被选择。

如同之前关于本发明的第一方面所描述的那样，构建区域内的中央区域此处也可以占据例如构建区域的总面积的不超过大约60％、优选地不超过大约20％、尤其优选地不超过大约10％。

在上述实施例的另一个有利改进中，处理气体回路中顶盖气体流相对于中央气体流和/或相对于侧向气体流的优选可调节的体积比是至少1:1、优选地至少2:1、尤其优选地至少3:1、和/或不超过7:1、优选地不超过6:1、尤其优选地不超过5:1。通过该体积比，例如在应用情况下，能够考虑到具体的构建区域尺寸和/或从构建区域直到处理室顶盖的处理室高度。

在上述实施例的另一个有利改进中，在物体制造之前和/或期间和/或之后，处理气体回路的总入口开口面积相对于总出口开口面积的比率被改变。由此，至少在处理室的一部分区域内，处理气体的速率和/或压力被改变。通过所述方式，作为上述可调节的输送单元的替代或补充，在处理气体回路中处理气体循环的速率可以有利地被改变或被调节。

在根据本发明的第二方面的方法中，选择性固化优选地借助于包括至少两个固化单元的固化装置被实施。在此过程中，构建区域内的工作区域被分配给每个固化单元。所述工作区域优选地关于穿过构建区域的中心点并且垂直于构建区域的中央平面或中央轴线对称地布置。具体地，上面进一步描述的关于涉及本发明的第一方面的多个固化单元的说明也相应地适用于这里。

本发明的另一个方面是用于生成式制造三维物体的设备的控制单元，所述控制单元被设计和/或被布置成用于产生用于优选地自动执行根据本发明的第一方面和/或第二方面的方法的控制命令。

本发明的再一个方面是用于生成式制造三维物体的设备，所述设备被设计和/或被控制成优选地自动执行根据本发明的第一方面和/或第二方面的方法。其中，所述控制可以例如借助于根据本发明的控制单元被执行。根据本发明的制造设备包括处理室，所述处理室用于通过在布置在处理室中的构建区域内的逐层施加和选择性固化构建材料来制造所述物体。

另外，根据本发明的第一方面，所述设备包括气体供应装置和出口，所述气体供应装置用于在物体制造期间供应处理气体到处理室，所述出口用于将处理气体从处理室中排出。在此过程中，根据本发明，气体供应装置被设计和/或相对于构建区域被布置和/或被控制成使得，流动经过处理室的处理气体的气体流被成形为使得在构建区域产生气体流的至少一个大致细长卵形的撞击区域。

根据第二方面，根据本发明的设备的处理室具有处理室壁，处理室壁具有位于构建区域上方的处理室顶盖。根据本发明，多个顶盖入口形成在处理室顶盖中，以用于供应顶盖气体流到处理室，所述顶盖入口分布在处理室顶盖的区域内，并且被设计和/或被布置和/或被控制成使得离开顶盖入口的顶盖气体流基本竖向地向下被引导到构建区域上。

就其余方面而言，之前关于根据本发明的方法所给出的描述相应地适用于根据本发明的第一方面和/或第二方面的制造设备。

在下文中，本发明的上述以及其他特征和效果在示例性实施例的帮助下参考附图被更详细地描述。在附图中对于制造设备、根据本发明的中央气体流(在第一方面中也被简称为“气体流”)、中央气体流在构建区域内的撞击区域、以及根据本发明(本发明的第二方面)的顶盖气体流的展示都只是示意性的，因此不被理解为真实比例。在不同实施例中的相同或相应的元件以相同或相应的附图标记表示。

附图说明

图1是根据本发明的具有至少一个固化单元的制造设备的实施例的示意性剖视侧视图；

图2是根据本发明的具有至少两个固化单元的制造设备的另一个实施例的示意性剖视侧视图；

图3是气体流的示意图(俯视图)，所述气体流在构建区域内具有常规的圆形撞击区域，并且朝向构建区域的边缘流出；

图4是气体流的示意图(俯视图)，所述气体流在构建区域内具有常规的细长矩形撞击区域，并且朝向构建区域的边缘流出；

图5是气体流的示意图(俯视图)，所述气体流在构建区域内根据本发明的细长卵形撞击区域的“长侧部”附近朝向构建区域的边缘流出；

图6是气体流的示意图(俯视图)，所述气体流在构建区域内根据本发明的细长卵形撞击区域的“短侧部”附近朝向构建区域的边缘流出；

图7是根据本发明的制造设备的处理室内的构建区域的布置的示例、以及位于构建区域上方的气体流的流动线路的示意性俯视图；

图8是根据本发明的在处理室中入口相对于构建区域的布置以及气体流的流动线路的示意性剖视侧视图；

图9a和图9b是根据本发明的具有扩张效果(expandingeffect)的气体供应装置的入口的示例的示意性俯视图；

图9c示出了根据本发明的具有扩张效果的气体供应装置的入口的另一个实施例的相对于彼此旋转90°的两个侧视图；

图9d在左侧示意性地示出了图9c的入口的处理室侧俯视图，在右侧示出了图9c的入口的透视图；

图10a是根据本发明的具有四个固化单元的制造设备的处理室的示意性剖视侧视图，其示出了激光光束路径；

图10b是图10a的处理室的构建区域内的四个固化单元的工作区域的示意性俯视图；

图11a是在根据本发明的制造设备中通过将气体流的三个撞击区域串接在一起的扩展构建区域的示例的示意性俯视图；

图11b是根据本发明的其固化装置具有六个固化单元的制造设备中的扩展构建区域的示例的示意性俯视图；

图12a是根据本发明的具有顶盖气体流的制造设备的处理室的示意性剖视侧视图；

图12b是图12a的制造设备中的构建区域和顶盖入口的示意性俯视图；

图13是根据本发明的制造设备的示意性剖视侧视图，其中，在处理气体回路中，中央气体流与顶盖气体流结合；

图14是根据本发明的制造设备的示意性剖视侧视图，其中，在处理气体回路中，侧向气体流与顶盖气体流结合；

图15是根据本发明的用于产生顶盖气体流的穿孔金属板的示意性透视图；

图16是处于内嵌在处理室的顶盖中的状态下的图15的穿孔金属板的斜下方视角的示意性透视图；

图17是处理室的斜上方视角的局部竖向剖视示意性透视图，所述处理室具有内嵌于其顶盖内的图15和图16的穿孔金属板；

具体实施方式

参见图1，图1示出了用于生成式制造三维物体的设备1的实施例，所述设备1被设计和/或被控制成优选地自动执行根据本发明的制造方法。图1中示意性示出的逐层制造设备1是一种激光烧结或激光熔融设备。为了通过逐层施加构建材料并且对构建材料进行选择性固化来制造三维物体2，设备1包括具有处理室壁4的处理室3，所述处理室壁4包括处理室顶盖4a。

在处理室3中，布置有具有容器壁6的敞顶容器5。在容器5中，布置有可沿竖向方向v移动的支架7，在支架7处安装有基板8，所述基板8封闭容器5的下方并且由此形成容器的底部。基板8可以是独立于支架7形成的附接到支架7的板，或者基板8可以与支架7整体地形成。取决于所使用的构建材料(具体地，粉末)和工艺，平台9还可以被安装在基板8上作为构建支架，物体2构建在构建支架上。但是，物体2也可以被构建在基板8自身上，所述基板8因此用作构建支架。在图1中，将在容器5中的平台9上被构建的物体2以中间状态被示出在构建区域10的下方，构建区域10由容器壁6的上部边缘限定，在所述中间状态下，多个层已经固化并且由其余未固化的构建材料11所包围。

激光烧结设备1还包括用于构建材料13的存储容器12和重复涂覆机(recoater)14，所述构建材料13能够通过电磁辐射被固化并且在该示例中是粉末的形式，所述重复涂覆机14能够沿水平方向h移动以用于将构建材料13逐层地施加到构建支架上或施加到构建区域10内的先前施加的层上。任选地，辐射加热器15被布置在处理室3内用于加热已施加的构建材料13。例如红外辐射器可以用作辐射加热器15。

为了选择性地固化已施加的构建材料13，激光烧结设备1包括固化装置30(下文中也被称为辐照装置)，所述固化装置30具有产生激光光束32的激光发生器31。激光光束32经由反射装置33被反射，并且经由耦合窗口35通过聚焦装置34被聚焦到构建支架上或先前施加的构建材料13的层上，所述耦合窗口35被安装在处理室顶盖4a中。固化装置30大体上还可以包括在图1的剖视侧视图中不可见的其他固化单元，所述其他固化单元具有其他的激光发生器和/或反射和聚焦装置和/或耦合窗口。

激光烧结设备1还包括控制单元39，通过该控制单元39以协同的方式控制设备的各个组件(图1中箭头所示)以用于执行构建过程，具体地，执行根据本发明的方法。替代地或此外地，控制单元还可以部分地或完全地布置在设备1的外侧。控制单元可以包括cpu，所述cpu的操作由计算机程序(软件)控制。所述计算机程序可以与所述设备相分离地存储在存储介质上，所述计算机程序能够从所述存储介质被载入设备(具体地，载入控制单元39)中。控制单元优选地是根据本发明的控制单元。

在操作期间，构建支架(在该示例中为平台9的表面)在制造过程的开始位于构建区域10的高度处，并且被相应地降低到对应于所需的材料层厚度的高度以用于施加构建材料层。

通过在构建区域10内移动重复涂覆机14，粉末形式(粉状)的构建材料13的层被相应地施加到构建支架或已经存在的上部粉末层上。所述施加至少发生在待制造的物体2的整个相应的横截面上。任选地，粉状构建材料13借助于辐射加热器15被加热到操作温度。随后，待制造的物体2的横截面被激光光束32扫描，使得粉状构建材料13在对应于物体2的横截面的位置处被固化。这些步骤被重复直到物体2被完成。

根据本发明，在物体2被制造的同时，处理气体的气体流40通过布置在处理室顶盖4a中的气体供应装置(未示出)被供应到处理室3，以便从处理室3移除在选择性固化过程中所产生的杂质。气体供应装置的处理室侧入口(在图1中未示出)可以在处理室顶盖4a中具有任意合适的布置，并且具有任意合适的形式。气体流40通过出口42a和42b离开处理室3，所述出口42a和42b在大约构建区域的高度处布置在构建区域的相对的侧部。出口42a和42b在图1中仅被示意地示出。出口42a和42b可以具有任何合适的布置和几何形状，具体地具有根据之前所描述的本发明的有利构造的任何合适的布置和几何形状。具体地，出口42a和42b可以布置在处理室壁4中或处理室壁4处、直接布置在构建区域的边缘处或与构建区域的边缘间隔开一定距离、以及不必布置在构建区域的高度处。

在离开气体供应装置后，气体流40以非引导的方式并且基本竖向地流过处理室3，这意味着除了气体流40的可能的翻腾之外，气体流40的边沿区域朝向构建区域10相对于构建区域10的竖向方向的微小偏离高达大约20°。此时，在位于构建区域10中央的根据本发明的撞击区域a3中，气体流40撞击到上部构建材料层上，并且部分地被所述上部构建材料层侧向偏转，并且根据具体情况部分地被出口42a和42b的抽吸效果侧向偏转。随后，气体流优选地基本平行于构建区域10朝出口42a和42b流出，并且由此从处理室3移除杂质。

图2示出了根据本发明的制造设备1的另一个实施例。其与图1的设备的区别在于固化装置30的构造以及气体供应装置的处理室侧入口的特殊构造。

由于固化装置30包括多个固化单元，图2中的制造设备1是所谓的多扫描器机器。在图2的剖视侧视图中，可以看到两个固化单元。位于附图左侧的一个固化单元30a的部件用额外的附图标记“a”表示，位于附图右侧的另一个固化单元30b的部件用额外的附图标记“b”表示。仅作为示例，每个固化单元包括均产生激光光束32a/32b的激光发生器31a/31b、以及反射装置33a/33b、聚焦装置34a/34b、和耦合窗口35a/35b。可替代地，固化单元也可以仅包括上述元件的一个或一部分。

在构建区域10内为每个固化单元分配了工作区域(位于图2的左侧和右侧)，所述工作区域能够被相应的激光光束32a或32b扫描。在该示例中，工作区域布置成相对于中央平面轴向对称，所述中央平面穿过构建区域的中心点z0并且垂直于构建区域10和附图平面。

设备1可以具有其他的固化单元对，所述固化单元对在图2的剖视侧视图中不可见，并且所述固化单元对优选地与图2相类似地被布置和/或设计。总体而言，具有四个固化单元的四扫描器机器的示例在下文中参考图10a和图10b被进一步描述。此外，参见图11a和图11b，总体而言，描述了具有六个固化单元的六扫描器机器的示例。

此外，图2中的气体供应装置(未示出)终止于处理室侧入口43，所述处理室侧入口43例如可以是喷嘴。喷嘴43从处理室顶盖4a不显著地突出，这里仅作为示例，向下突出进入处理室3大约4cm，同时竖向地测量的从构建区域10一直到耦合窗口35a/35b的处理室高度是大约49cm。可替代地，入口43也可以突出更深，或者可替代地，根本不突出进入处理室3。

在图2中，喷嘴43近似居中地布置在图示的两个固化单元30a和30b的耦合窗口35a和35b之间。由于气体流40基本上竖向地向下朝向构建区域10流动，所述气体流40的撞击区域a3也居中地位于构建区域中，并且因此也居中地位于两个工作区域中，所述两个工作区域在构建区域10内能够被两个激光光束32a或32b扫描到。以这种方式，每个工作区域均被图2中从构建区域的中心z0流到左侧或右侧的其各自的气体流部分流动经过/穿过。因此，在相应的工作区域中所产生的杂质被相应的气体流部分以朝向构建区域的边缘的最短路径移除。因此，对于两个激光发生器31a和31b在制造过程中通过辐照粉末而产生的杂质而言，两个激光发生器31a和31b不彼此相互干扰。

随后，参照图7至图11将进一步描述和补充根据本发明的第一方面的细长卵形撞击区域与常规圆形或细长矩形撞击区域相比的有利效果，所述常规圆形或细长矩形撞击区域的有利效果已经在前面参考图3至图6进行了描述。

图7示出了根据本发明的制造设备的处理室中的构建区域的布置的示例以及位于构建区域上方的气体流的流动线路的示意性俯视图。具体地，所述制造设备可以是图1或图2的设备1。

在该示例中，构建区域10具有矩形的构建区域的边缘br，所述构建区域10可以优选地为方形的，并且可以例如是400mmx400mm。这里，处理室3的处理室壁4在构建区域的高度处的水平横截面也是矩形的。仅作为示例，两个矩形的对称轴线重合。在构建区域10的周围示出了处理室底部4b，所述处理室底部4b例如位于大约构建区域的高度处。

根据本发明的气体流的细长卵形撞击区域a3关于构建区域10的中心z0对称地布置。在该示例中，所述撞击区域a3是椭圆形的，所述撞击区域的椭圆长轴平行于构建区域的短侧部。虚线示出了气体供应装置的入口(例如图1或图2中的喷嘴43)的处理室侧开口的正交投影。特别地由于入口的扩张效果(即朝向构建区域拓宽气体流的横截面的效果)，撞击区域a3大于入口的开口在构建区域10上的投影。

在所述撞击区域内发生撞击并且偏转之后，气体流朝向出口42a和42b沿着构建区域10和处理室底部4b流动，仅作为示例，所述出口42a和42b平行于构建区域的短侧部在处理室壁4的整个相应的短侧部上延伸。具体地，出口42a和42b的其两个端部均延伸超出相应的构建区域的短侧部。

由于出口42a/42b与最接近的构建区域10的短侧部之间的距离d(可以例如为10cm至20cm或更大)，根据具体的情况，在构建区域10的上方，所述出口对气体流体积所施加的抽吸效果相对较小。因此，气体流在撞击之后的偏转主要是由于气体流在撞击区域a3中的上部构建材料层处的回弹，以及由于气体流部分随后流出进入没有被后续流动的气体流所填充的相应的相邻区域所引起的，气体流部分流出进入相邻区域至少在固化期间是持续的。气体流部分在偏转之后朝向出口42a、42b流出的流动线路以连续的曲线示出。

额外的出口可以(特别地居中地)设置在处理室壁4的长侧部处，以便支持在椭圆形a3的“短侧部”处流出的气体流部分从处理室的排出。

图8是处理室中根据本发明的气体流的流动线路的示例的示意性剖视侧视图，所述处理室可以是图1或图2的制造设备1的一部分。气体流40通过入口43流入处理室3，所述入口43可以例如被设计为喷嘴。例如，对于喷嘴43的构造而言，参照图7或图9进行的描述可以应用在这里。

喷嘴43具有沿朝向构建区域10的竖向方向增加的内部横截面长度li(位于图8的附图平面内)。因此，流动经过喷嘴43的气体流40沿该内部横截面长度的方向变得更宽，或者相应地，所述气体流变得扩张。然而，在此过程中，喷嘴43的内部横截面面积优选地在喷嘴43沿朝向构建区域10的方向的整个延伸部上保持基本恒定，使得当气体流40流动经过喷嘴43时，所述气体流40的速率也保持基本不变。由于喷嘴43的扩张效果，在图8的附图平面内，气体流40的外侧气体流动线路(以实线示出)偏离相对于构建区域10的垂线(90°)例如大约20°。所述垂线近似对应于朝向构建区域10的中心z0流动的中央气体流流动线路(也以实线示出)的方向。取决于气体流的密度和/或出口的抽吸效果，位于气体流40的边沿区域中的气体流动线路的轨迹可以变得更平坦(在图8中以虚线示出)。

在喷嘴a3在其延伸部上内部横截面面积恒定的情况下，气体流40同时沿垂直于附图平面的方向(在图8中不可见)聚集在喷嘴43中。这将随后借助于图9a-图9d而在另一个示例中可见。

参见图9a-图9d，在下文中，描述了根据本发明的气体供应装置的入口的多个示例，所述入口为喷嘴的形式，所述喷嘴对于气体流具有扩张效果。在此过程中，仅作为示例，终止于所述喷嘴的气体供应线路(未示出)通常具有圆形内部横截面。此外，类似于图8，对于流动经过喷嘴的气体流来说，此处的喷嘴也优选地具有基本恒定的内部横截面面积。具体地，图9a-图9d中所示的喷嘴可以被用于参考图1-图8所描述的制造设备1中。

图9a示意性地示出了这种喷嘴的第一实施例的俯视图，所述喷嘴可以例如为图2或图8的喷嘴43。喷嘴的圆形管道侧内部横截面50以虚线示出。在该实施例中，喷嘴的处理室侧内部横截面60(这里，同时也是开口区域)具有与气体供应管道同心的椭圆形。开口区域60不一定必须是椭圆形的，而是可以是如图所示的具有两个垂直的对称轴线61和62的任意细长卵形。

图9b示出了所述喷嘴的第二实施例的示意性俯视图，其与图9a的喷嘴区别仅在于椭圆的短轴从圆形内部横截面50的竖向地画出的对称轴线平行地往左移动了距离d1。在图9b的俯视图中，椭圆的长轴a仍然与圆形内部横截面50的水平地画出的对称轴线重合。

这种偏置d1可以被优选地用于当气体流流动经过喷嘴时气体流的微小的偏转，以便实现气体流在构建区域内的撞击区域的对应的偏移。例如，在椭圆的长轴a大约为75mm的情况下，所述偏置d1可以大约为3mm。在此过程中，两个内部横截面50和60的同心布置的偏差优选地较小，以便避免以任何流率流出喷嘴的气体流的不期望的紊流。

图9c和图9d示出了根据本发明的气体供应装置的入口的第三实施例，所述入口是喷嘴43的形式，所述喷嘴43对于气体流具有部分扩张效果。该喷嘴与图9b的喷嘴的区别在于其处理室侧开口区域60沿其纵向轴线61的方向在相对于圆形气体供应管道的中央轴线55的一个侧部延伸地显著远于相对的侧部。以这种方式，根据本发明的气体流的成形可以适应处理室中的特殊的(例如非对称的)空间条件。在该过程中，具体地，喷嘴的处理室侧开口区域60还可以沿其纵向轴线61设计为任意的强烈不对称，而图9c-图9d仅作为示例示出了椭圆形的开口区域60。就其余方面而言，关于图9a和图9b的上述描述可以相应地适用于这里。

图9c示意性地示出了喷嘴43的两个侧视图，所述两个侧视图围绕供应管道的中央轴线55相对于彼此旋转90°。与图8类似，左侧视图相对于喷嘴43的内部横截面长度li对准，所述内部横截面长度li沿竖向地朝向构建区域10(未示出)的方向增加。与图8类似，当根据本发明的气体流40(未示出)流动经过喷嘴43时，所述气体流40沿增加的内部横截面长度li的方向扩张。右侧视图示出了具有恒定的内部横截面面积的喷嘴43沿垂直于所述内部横截面面积的方向渐缩，由此气体流40被聚集。总之，这产生了喷嘴43的处理室侧的细长卵形开口区域60，这导致了根据本发明的气体流40在构建区域10内的细长卵形撞击区域(例如，如图7所示)。

此外，图9d在左侧示出了图9c的喷嘴的示意性处理室侧俯视图(即，从下往上观察)，并且在右侧示出了所述喷嘴的示意性透视图。为了可拆卸地紧固在处理室顶盖4a处，图9c和图9d中的喷嘴43在其端部处具有圆形内部横截面50和表示根据本发明的紧固装置的外螺纹56。在该示例中，处理室顶盖4a(未示出)具有互补的内螺纹。

在根据本发明的气体供应装置的入口的未示出的第四实施例中(所述入口为喷嘴的形式，所述喷嘴对于气体流具有扩张效果)，处理室侧开口区域不是椭圆形，而是仅相对于其纵向延伸部轴向对称，但除此之外却是不规则的卵形状。因此，这种喷嘴仅具有一条对称轴线(其纵向轴线)，并且除此之外还与终止于所述喷嘴的气体供应管道不同心。就其余方面而言，关于图9a-图9d的前述描述相应地适用于这里。

图10a示出了根据本发明的制造设备的处理室的示意性剖视侧视图，所述制造设备具有四个固化单元，但在该剖视侧视图中仅两个固化单元可见。具体地，所述制造设备可以是图2的设备1。在该示例中，每个固化单元30a和30b均包括激光发生器和聚焦光学器件，所述固化单元产生激光光束32a/32b，所述激光光束32a/32b能够扫描构建区域10的指定的工作区域10a/10b。

图10b示出了(仅作为示例)图10a的方形构建区域的示意性俯视图。在该示例中，四个固化单元的四个工作区域10a、10b、10c、和10d是完全覆盖构建区域10的相同的方形。所述工作区域在彼此面对的侧部处相应地相互重叠。重叠区域用阴影示出。为了便于展示，示出了工作区域10c的侧部。例如，如图11b所示，根据本发明的细长卵形撞击区域此处可以相对于工作区域10a-10d来布置。

图11a示意性地示出了在根据本发明的制造设备中通过将根据本发明的气体流的三个细长卵形撞击区域串接在一起的扩展构建区域的示例的俯视图。就其余方面而言，关于图1-图10的如上描述可以适用于该示例中。

此处仅作为示例，三个撞击区域a3相似地形成(例如，如图7所示的椭圆形地形成)并且相似地定向。所述三个撞击区域还共享公共的对称轴线，所述对称轴线相应地为椭圆的长轴。此外，该公共的对称轴线还与矩形构建区域10的对称长轴重合。撞击区域a3在椭圆彼此面对的短侧部处相互重叠。总之，这导致了根据本发明的撞击气体流沿构建区域10的几乎一致的流动轨迹，其中，气体流在撞击之后主要沿着近乎笔直的短路径从撞击区域流出到相应的出口42a或42b。就其余方面而言，关于图7的如上描述相应地适用于这里。

图11b示意性地示出了在根据本发明的制造设备中扩展构建区域的另一个示例的俯视图。这里，与图11a相比，仅气体流的两个细长卵形撞击区域被串接在一起。就其余方面而言，关于图11a的如上描述也相应地适用于该示例中。

在图11b中，构建区域10被划分成固化装置的六个固化单元的六个部分重叠的工作区域10a-10f。就其余方面而言，关于图10a/10b的四扫描器机器的描述相应地适用于这里。此处也仅作为示例，工作区域10a-10f是等同的，所述工作区域优选地相应地均为方形。为了更好地展示，工作区域10a通过阴影突出显示。

在图11b中，两个撞击区域a3的公共对称轴线基本上居中地穿过构建区域10。该公共对称轴线相对于布置在附图左侧的工作区域10a、10d和10e的排以及布置在附图右侧的工作区域10b、10c和10f的排居中地且对称地穿过。如已经如上所提及的，撞击区域相对于工作区域10a-10f的这种中心对称布置的优势之处尤其在于，在气体流撞击之后，所述气体流以近乎笔直的短路径流出到出口42a/42b。此外，以这种方式，各个工作区域分别被其各自的不同的气体流部分流过，使得在一个工作区域上方的杂质不会或几乎不会进入其他工作区域，使得增加固化单元的数量不会负面地影响构建区域上方的杂质的移除。

在如图11b所示的六扫描器激光烧结系统中的构建区域布置的情况下，在根据本发明的中央气体流和根据本发明的顶盖气体流的上述优选地闭合的处理气体回路中，顶盖气体流与中央气体流的体积比可以例如为5:1。然后，所产生的处理气体的六个体积部分能够例如通过分别在构建区域的两个长侧部处所布置的三个出口从处理室排出(具体地，一个工作区域一个出口)。

图12a是根据本发明的制造设备的处理室的示意性剖视侧视图，所述处理室具有顶盖气体流。具体地，制造设备可以是参考图1-图11描述的激光烧结设备1。通过布置在处理室顶盖4a中的顶盖入口45(以实线箭头表示)，顶盖气体流44(以虚线箭头表示)被供应到处理室3。所述顶盖气体流以基本均匀的处理气体帘幕(carpet)的形式从处理室顶盖4a竖向地下降到处理室底部4b，所述处理室底部4b位于处理室顶盖4a下方并且由构建区域10及构建区域的周边构成，所述构建区域的周边对应于此处的处理室底部4b的其余区域。固化装置的光束路径由穿过处理室3的三角形32的两个侧边示意性示出，所述固化装置可以包括一个或多个(例如四个)固化单元，所述固化单元各自均具有一个激光发生器。

图12b是图12a的制造设备的构建区域10和顶盖入口45的示意性俯视图。在该示例中，除了被用于固化辐射的耦合光学器件(例如，未示出的耦合窗口)所占据的区域之外，顶盖入口45基本上均匀地分布在处理室顶盖4a的全部区域上，以用于产生基本均匀的顶盖气体流44。

图13是根据本发明的制造设备的示意性剖视侧视图，其中，中央气体流与顶盖气体流在闭合处理气体回路中结合。制造设备可以例如具有关于图1-图12所描述的特性，具体地，处理室3可以设计为类似于图12a/12b的处理室。

处理气体回路的供应管道46a和排出管道46b包括输送单元47，在该示例中，所述输送单元47将涡轮以及附加的过滤器结合在再循环过滤器装置中。过滤器用于从从处理室3排出的处理气体中移除杂质。

在已调节或未调节的拆分单元48中，经顶盖入口45被供应到处理室3的处理气体被拆分成根据本发明的顶盖气体流44和中央气体流40(例如，根据本发明的第一方面)。取决于具体应用的需求，通过使用布置在各个供应管道支管中的计量点51，该拆分受到监视和/或调节。计量点可以例如测量相应的处理气体流。可以例如取决于处理室3的结构设计和/或具体的制造工艺来实施所述调节。

图14是根据本发明的制造设备的示意性剖视侧视图，其中，侧向气体流与顶盖气体流在闭合处理气体回路中结合。图14的设备与图13的设备的区别仅在于侧向气体流49取代中央气体流40被供应到处理室3。侧向气体流49在构建区域10上方基本上平行地，并且优选地以层流的方式流动。所述侧向气体流49经由布置在构建区域的一个侧部的供应管道46a的侧部入口被供应到处理室3，并且经由布置在构建区域的相对的侧部的排出管道46b的出口从处理室被排出。

图15是用于在处理室中产生根据本发明的顶盖气体流的穿孔金属板的示意性透视图，所述处理室的顶盖具有为此目的的中空空间(未示出)。换句话说，图15中的穿孔金属板52是用于根据本发明的这种中空空间的内壁区域的示例。在该示例中，穿孔金属板52具有多个孔53，所述多个孔53表示根据本发明的顶盖入口。

穿孔金属板52还在其中央区域具有更大的内部开口54，在穿孔金属板52被内嵌在处理室顶盖4a中的情况下，所述内部开口54特别地包围耦合窗口35a、35b，所述耦合窗口35a、35b用于将固化辐射装置耦合到处理室3中。在图示的有利构造中，穿孔金属板52总体上具有大约2000个孔53，具体地，除了所述内部开口54以及用作挡板以用于偏转气体流的两个近似六边形的区域71之外，由于孔53的尺寸相同并且通常彼此以固定的间距布置，所述孔53基本上均匀地分布在穿孔金属板52上，所述孔53通到(guideinto)处理室顶盖4a的中空空间(未示出)内并且由此提供了顶盖气体流的部分气体流的相等或近似相等的速率。在此过程中，这里，孔53具有大约2.5mm的直径。在此过程中，孔53穿透的面积与处理室顶盖的总面积的比率是大约3.8％。

图16以斜下方视角示出了图15的穿孔金属板52的示意性透视图，所述穿孔金属板52内嵌在处理室3的顶盖4a内。在该示例中，四扫描器机器(具体地可以为图2中所示的设备)的四个耦合窗口35a、35b、35c和35d在处理室顶盖4a中布置在内部开口54内。喷嘴43居中地布置在耦合窗口35a、35b、35c和35d之间，根据本发明的中央气体流40(未示出)能够经由所述喷嘴流入处理室3中。

图17以斜上方视角示出了处理室3的竖向剖开的局部示意性透视图，所述处理室3具有如图15和图16所示的穿孔金属板52，所述穿孔金属板52内嵌在处理室3的顶盖4a内。在此过程中，具体地，所述处理室3可以是图2中所示的四扫描器机器1的处理室3。气体供应管道(或相应地供应管道46a)终止于中央气体入口，此处所述中央气体入口为喷嘴43的形式，所述气体供应管道表示根据本发明的第一方面的气体供应装置。处理室顶盖4a位于构建区域10的上方，并且包括具有壁的中空空间73。中空空间的壁包括外壁区域74与内壁区域，所述外壁区域74远离处理室3，所述内壁区域邻近处理室3，所述内壁区域由所述穿孔金属板(或相应地穿孔板52)形成。在处理室壁的竖向壁部分中，出口42a或42b在处理室底部4b(或相应地构建区域10的平面)的正上方处起始(start)，出口具有两个水平延伸的开口狭缝。出口42a或42b与构建区域10的边缘隔开一定距离并且平行于构建区域10的侧部延伸，并且在该示例性示实施例所述出口自身延伸的长度超过与之平行的构建区域10的侧部的长度，使得改善了对于位于处理室底部4b上方但不位于构建区域10上方的区域中的杂质的移除。

图15至图17示出了处理室顶盖4a不一定需要是平面状的和/或在其全部区域上平行于构建区域10。在构建区域10的竖向上方，此处示出的处理室顶盖4a是基本平面的，并且平行于构建区域，但是所述处理室顶盖4a在构建区域的边缘的区域的上方具有部分72，所述部分72以倾斜的方式远离处理室底部向上抬高。该部分72不会损害根据本发明的顶盖气体流的作用，而是被设计为处理室顶盖4a的整个入口区域，使得在操作期间，均匀的顶盖气体流基本竖向于构建区域10从开口53流入处理室3。在该实施例中，这能够通过被泵入中空空间73内的处理气体体积相对于离开中空空间73的处理气体体积的受限的控制来实现，所述被泵入中空空间73内的处理气体体积在该示例中从两个供应管道(图17中不可见，在图16中被布置在六边形区域71上方)被泵入处理室顶盖4a的中空空间73内，所述离开中空空间73的处理气体体积朝向处理室3通过穿孔板52的孔53离开中空空间73。例如通过合适的参数设置(例如气体流进入中空空间73的体积流率和/或中空空间73的入口与出口的开口横截面的面积的比)，能够在操作期间优选地在中空空间73的整个区域中产生相对于处理室3中的环境压力的超压力，所述超压力在很大程度上提供了气体流经由孔53流入处理室3中的部分气体流的相等的速率。换句话说，被引入中空空间73的气体体积不会沿最短路径(经由靠近供应管道的穿孔板52的孔53)进一步流入处理室中，而是所述气体体积首先持续地涌入中空空间73，使得在短暂的开始阶段后，基本上在整个中空空间73中(或相应地基本上在内壁区域52朝向处理室3的所有开口53处)，均实现了处于基本相等的压力(即相对于处理室压力的超压力)下。这种超压力能够实现穿过内壁区域的开口53、或相应地穿过处理室顶盖4a的穿孔板52的均匀的顶盖气体流，所述处理室顶盖4a例如在本发明的示例性实施例中为具有形状相同并且开口面积相等的大量开口53的处理室顶盖4a。这种情况下，顶盖气体流的部分气体流具有基本相等的速率以及基本相等的体积流。

与顶盖气体流的均匀化的目标相关的影响因素可以是孔的尺寸，即内壁区域52中的孔53的开口横截面的面积和/或形状。在被引入中空空间73的处理气体的体积流率恒定的情况下，顶盖气体流的特征能够通过结构上简单的方法被有目的地改变，例如，通过将处理室顶盖4a的内壁区域52替换成例如具有不规则的孔的布置的穿孔板。当顶盖气体流的离开处理室顶盖4a的上述部分72(倾斜于构建区域10)的部分气体流流到构建区域10时，可以通过其他效果使得所述部分气体流被逐渐地引导成再次以近似竖向的方向到达构建区域10，所述部分气体流最初以相对于构建区域10的相应锐角穿过孔53，所述其他效果例如为其他区域对顶盖气体流的抽吸效果或由处理室壁的毗邻的竖向区域所造成的偏转，由此在处理室3的下部区域(例如下半部区域内)，再次产生基本竖向地被引导到构建区域10的顶盖气体流。

尽管已经基于激光烧结或激光熔融设备描述了本发明，但本发明不限于激光烧结或激光熔融。本发明可以适用于通过构建材料(优选为粉末的形式)的逐层施加与选择性固化来生成式制造三维物体的任意方法，而不依赖于构建材料被固化的方式。所施加的构建材料的选择性固化可以通过任意合适类型的能量供应来实施。替代地或此外地，例如本发明也可以通过3d打印(例如通过施加粘合剂)来实施。

在通过能量供应来选择性固化的过程中，能量通常可以例如通过电磁辐射或粒子辐射被供应到构建材料。在此过程中，所述辐射对于位于待固化的层的相应区域内的构建材料具有如下效果：所述辐射改变构建材料的聚集状态，所述构建材料发生相变或其他结构性改变，并且在随后的冷却之后可以得到固化形式。优选地，构建材料是粉末，其中辐射具体地可以为激光辐射。在这种情况下，所述辐射对于待固化的相应的层的区域产生如下效果：通过辐射所供应的能量，构建材料的粉末颗粒在该区域中被部分地或完全地熔化，并且在冷却之后相互连接形成固体。

用于通过能量供应来选择性固化的固化装置可以例如包括一个或多个气态或固态激光发生器或任意其他类型的激光发生器(例如激光二极管)，所述激光二极管具体地为vcsel(verticalcavitysurfaceemittinglaser，竖向腔面发射激光发生器)或vecsel(verticalexternalcavitysurfaceemittinglaser，竖向外腔面发射激光发生器)或这些激光发生器的排。总之，能够将能量作为辐射选择性地施加到构建材料的层的任何装置都可以用于选择性固化。例如，替代激光发生器，可以使用适合于固化构建材料的其他光源、电子束、或任何其他能量源或相应地辐射源。替代对光束进行反射，还可以采用使用可移动线辐照装置的选择性固化。本发明也可以应用到使用扩展光源和掩模的选择性掩模烧结(selectivemasksintering)、或者应用到高速烧结(hss)，其中材料被选择性地施加到构建材料上，所述材料在相应的位置处增强(吸收烧结)或削弱(抑制烧结)辐射的吸收，并且随后辐照以大面积的方式或通过使用可移动线辐照装置被非选择性地实施。

在本发明的上下文中，可以使用适合于生成式制造的基本上所有类型的构建材料，具体而言，砂砾、填充粉末或混合粉末、相应地优选地呈粉末形式的塑料、金属、陶瓷。