[0001] 本发明涉及一种用于钝化设置在用于增材式制造三维物体的设备的工艺气体流中的过滤装置的滤渣的方法和装置。

[0002] 用于增材式制造三维物体的设备和方法例如在快速原型法、快速加工法或增材式制造法中使用。这种方法的一个例子以名称“选择性激光烧结或激光熔融”已知。这里，重复地施加通常为粉末状的构造材料的一个层并且每个层中的构造材料通过用激光射束选择性照射在该层中与要制造的物体的横截面相对应的位置来选择性固化。其他细节例如记载在EP 2 978 589 B1中。

[0003] 在制造过程期间，通常在通过辐射选择性熔化构造材料的处理腔中保持工艺气体气氛，通常是惰性气体气氛。原因是，一些构造材料、特别是当其包含金属时，在熔化过程期间的高温下倾向于发生氧化，这会妨碍物体的构成或至少妨碍具有希望的材料组织结构的物体的构成。这里，通常引导处理器气流在构造平面、即要固化的构造材料层的表面上扫过。

[0004] 但由于在处理期间、即在照射构造材料期间，一方面构造材料发生蒸发，并且另一方面构造材料扬起，因此必要的是，从工艺气体中清除不希望的附加物，通常是尺寸低于50nm的冷凝颗粒或颗粒尺寸在1至50μm之间的粉末状构造材料。在US2014/0287080中为此目的提供了一种闭合的气流回路，利用所述气流回路引导气流通过选择性的激光熔融设备的构造腔，在这个气流回路中设置两个过滤装置，所述过滤装置分别具有一个过滤元件。

[0005] 在D2 10 2014 207 160 A1中记载了，通过空气压力冲击对循环空气过滤装置对过滤元件进行周期式的清洁。

[0006] 特别是在使用含金属或金属的构造材料(例如钛或钛合金)时，高温下的颗粒倾向于与氧化材料发生反应，这里，在高温下反应速率提高。由此，特别是在积聚有在工艺气体中携带的颗粒的过滤元件的区域内会发生不受控的过滤器燃烧或粉尘爆炸。当在更换过滤元件时氧气到达过滤元件时，会加剧出现这种风险。

[0007] EP 1 527 807为了从爆炸性的粉尘‑空气混合物中分离粉尘组分提出了通过使用添加剂颗粒进行惰化，用所述添加剂颗粒加载过滤板。添加剂颗粒的量这里选择成，使得由所述颗粒与输入的粉尘组成的混合物至少在到达粉尘容器的上填充高度之前不会形成可燃的混合物。作为添加剂颗粒与铝粉尘相结合是指由碳化钙和二氧化硅组成的颗粒。通过使用附加的颗粒，除了提供所述颗粒，但还要忍受较为快速地到达所述上填充高度，从而必须更为频繁地清空粉尘容器。

[0175] 在下面对本发明的实施例的说明中，没有详细说明增材式制造设备的结构和工作原理，因为这记载在现有技术中，例如记载在EP 2978 589 B1中。

[0176] 下面参考过滤装置1进行说明，所述过滤装置用于从在增材式制造设备中使用的工艺气流中去除颗粒。为此目的，过滤装置1出于闭合的工艺气体循环中，此时，引导工艺气体优选在构造平面、即构造材料层的表面上经过，电磁辐射或粒子辐射命中所述构造平面，以便在对应于要制造的物体在构造平面中的横截面的位置处使构造材料熔化。此外，在下面的说明中，没有详细说明过滤装置的细节。过滤装置的基本结构是本领域技术人员已知的。这里对于过滤装置相关的情况只有，工艺气体流动通过所述过滤装置并且所述过滤装置包含过滤元件，包含在工艺气体中的颗粒沉积在所述过滤元件上。此外还假定，过滤装置1具有出口区域，在所述出口区域处，例如在对过滤元件进行的、如在DE 10 2014 207 160 A中记载的清洁过程之前或期间，能够从钝化装置中作为滤渣提取从工艺气体流中滤出的颗粒。

[0177] 第一实施形式

[0178] 在图1中示出的根据第一实施形式的钝化装置100安装在所提及的过滤装置1上，使得下面也简单地称为颗粒的滤渣可以从过滤装置1的颗粒收集区域进入钝化装置100。换言之，钝化装置100在过滤装置1的颗粒收集区域附近安装在过滤装置1上。在图1中，在过滤元件中截留的颗粒12例如积聚在过滤装置1的底部上，钝化装置100连接在这里。为了便于收集颗粒或提供颗粒，在过滤装置1中将颗粒收集区域构造成漏斗形的，这也减慢了颗粒的输出。

[0179] 要指出的是，特别是非常小的颗粒(例如金属冷凝物)具有高的反应倾向，从而出于效率原因在第一实施形式的优选的设计方案中仅提供达到确定尺寸的颗粒用于钝化装置100，例如其方式是，较大的颗粒通过前置在过滤装置上游的旋流分离器分离，在所述旋流分离器中进行大颗粒和小颗粒之间的分离。例如可以将筛网选择成，提供给钝化装置100的颗粒的最大尺寸在100nm，优选在50nm。

[0180] 所述钝化装置100在颗粒供应侧通过连接单元或闸门2连接在过滤装置1上。闸门2是一种封闭件(缝隙封闭件、光阑式节流阀、滑阀、旋转阀、旋转阀门、箱体闸、分段封闭件等)，所述封闭件可以禁止在过滤装置1和钝化装置100之间进行材料和气体交换。优选闸门2在关闭状态下能够确保过滤装置1与钝化装置100之间的前面给定的最大压力差。换言之，闸门2直到前面给定的最大压力差值之前都是气密的。

[0181] 优选闸门2还包括计量装置(未示出)，通过所述计量装置可以给钝化装置100供应确定的颗粒量。换言之，通过计量装置优选限定在打开闸门2时供应给钝化装置100的颗粒的最大量。

[0182] 在钝化装置100的输出侧上设有出口单元或输出闸门8。所述出口单元或输出闸门是封闭机构，所述封闭机构在打开状态下使得经钝化的颗粒可以排出到接收容器11中。优选输出闸门8能够气密地相对于钝化装置100的周围环境和/或接收容器11封闭钝化装置100。输出闸门8特别优选地能够相对于钝化装置100的周围环境和/或相对于接收容器11保持事先规定的压力差。

[0183] 根据第一实施形式，使来自过滤装置1的下面也称为冷凝物的颗粒这样钝化，即，使得所述颗粒发生有控制的氧化。为此，钝化装置100具有反应腔4，所述反应腔由耐高温材料构成。例如，壁部由钢或镍基合金(例如铬镍铁合金)制成并且可选地在内侧设有涂层，所述涂层影响或防止颗粒与壁部之间的反应。为了能够承受在钝化过程期间在反应腔4的内部可能出现的压力升高，反应腔的壁厚不能选择得过小并且例如对于钢处于5至30mm的范围内，优选约为10mm。

[0184] 此外，钝化装置100具有入口6，例如供应管形式的入口，通过所述入口可以将氧化剂供应给反应腔4的内部。氧化剂可以以空气、氧气或空气/压力空气与惰性气体(例如氮气或氩气)的混合物的形式为气态的。根据第一实施形式，经由入口6将已经预加热到确定温度的气体供应给反应腔4。为了进行预加热例如可以在供应管上安装加热元件15。所述加热元件可以例如是电阻加热装置(加热蛇管等)，但或者也可以是感应加热装置，所述感应加热装置对于由金属制成的供应管间接地加热所供应的气体。根据颗粒的特性(金属冷凝物)，可以以所供应气体的不同温度引起氧化反应。所供应的气体仅示例性地可以是具有10％的氧比例(vol‑％)的氧/氮混合物，将所述气体加热到约500℃，优选加热到300℃。对于氧比例，可以设想0至21vol‑％之间、优选3‑10vol‑％，更优选6至7vol‑％的值。可以设想
0℃至1000℃之间的温度。

[0185] 优选以高压和高流动速度经由入口6供应气体，以便将积聚反应腔的底部上的冷凝颗粒扬起并且由此实现氧化剂与颗粒更好的混合。要强调的是，不必强制性地通过安装在供应管上的加热元件对经由入口6供应的气体进行加热，而是也可以以其他方式确保进行加热，此时(例如经由热绝缘的供应管)向反应腔4供应热空气。

[0186] 由于在氧化反应中与反应过程相关地会相对于钝化装置100、过滤装置1或收集容器11的周围环境在反应腔4中出现过压或负压，反应腔4优选具有补偿阀3，所述补偿阀可以确保相对于过滤装置或收集容器的周围环境实现压力补偿。

[0187] 可选地，所述钝化装置100能够从过滤装置1上分离，从而钝化反应不必在法兰连接的状态下进行，而是可以在其他地点进行。但特别是当按份地钝化(氧化)在过滤元件中出现的冷凝物时，适宜的是，钝化装置100在这样的状态下运行，在所述状态下，钝化装置(在闸门2关闭时)安装在过滤装置1上。

[0188] 钝化装置100的示例性运行可以这样的，即：如已经说明的那样，以规则的间隔向钝化装置100供应一份(预先定义的最大量)在过滤元件中积聚/提供的颗粒。为了供应预先确定量的颗粒或冷凝物，打开闸门2，从而颗粒能够进入反应腔4。接下来经由入口6将具有氧化剂的气体供应给反应腔4。由于已经将所供应的气体加热到高温度，氧化可以根据所选择的氧浓度足够快速地进行。在确定的等待时间之后，或在反应腔4中观察到压力和/或温度升高之后，则可以通过打开闸门8使经钝化的冷凝物包括可能仍存在的伴生物质落入收集容器11，所述等待时间可以是通过预试验确定的经验值。收集容器11此时在多个钝化过程之后从钝化装置100上分离，以便废弃处理或进一步处理经钝化的材料。

[0189] 在从反应腔4中去除经钝化的颗粒之后，可以将所述颗粒在从过滤装置中提取另一批(另一份颗粒)之前利用经由入口6供应的惰性气体(优选具有与工艺气体气氛相同的气体组成)冲刷所述反应腔。

[0190] 当入口靠近反应腔4的底部设置时，所说明的氧化过程可以更好地进行，从而在所供应的含有氧化剂的气体进入时，卷起反应腔4的底部上积聚的冷凝物并且在飞行中使其氧化。

[0191] 第二实施形式

[0192] 本发明的第二实施形式与第一实施形式非常类似，因此，下面仅说明相对于第一实施形式的区别。所有参考第一实施形式提及的本发明的变型可能性以相同的方式适用于第二实施形式。第二实施形式与第一实施形式的区别在于，闸门不是直接安装在反应腔4和收集容器11之间。相反在闸门8和收集容器11之间设置输送装置9(例如是输送蜗杆或挤出蜗杆)。在已钝化的材料在进入收集容器11之前，所述输送装置9可以压缩已钝化的材料。由此，不必频繁地更换收集容器11并且在收集容器的更换过程之间可以存在更大次数的钝化过程/氧化过程。此外，使用输送装置9允许在选择收集容器11的设置地点时有更多的自由度。作为输送装置另外的示例，可以设想在管中进行气动输送。

[0193] 第三实施形式

[0194] 第三实施形式与第一和第二实施形式的区别在于，颗粒或冷凝物的钝化不是在反应腔中，而是在输送蜗杆或挤出蜗杆中进行。在图3中所示的根据第三实施形式的钝化装置300中，来自过滤装置1的颗粒直接进入输送蜗杆的区域中，可选地，输送蜗杆19的区域可以通过未示出的闸门与过滤装置1分开，所述闸门如在第一和第二实施形式中那样优选构造成气密和压力密封的。这里，优选从上面、就是说在利用重力的情况下将颗粒供应给输送蜗杆。

[0195] 特别是当颗粒的流动性受到影响，就是说颗粒相互粘附时，这使得供应变得容易。在一些情况下，合理的是，在过滤装置1的输出端或输送蜗杆19的输入端处通过振动装置确保颗粒更好地通过。

[0196] 通过驱动电机29将蜗杆19置于转动，通过这种转动将材料从过滤装置1附近的吸入区域朝收集容器11输送。这里，转速优选大于或等于0.5转/分和/或小于或等于100转/分，更为优选地大于或等于1转/分和/或小于或等于5转/分。

[0197] 优选在从蜗杆输出冷凝物时也利用重力，就是说，相应的进入收集容器的出口此时不是如图3中示出的那样水平地位于蜗杆的端部处，而是此时设置在蜗杆的下侧上。

[0198] 经由入口16可以给通过蜗杆输送的冷凝物添加固态、液态或气态的氧化剂，例如氧气或富含氧气的惰性气体。例如可以供应由惰性气体和压力空气组成的气体混合物。

[0199] 为了引起有控制的氧化，蜗杆由加热元件35包围，所述加热元件加热冷凝物‑气体混合物，这里，通过温度和氧浓度调整氧化速度。在这种形式的钝化中应注意的是，由于氧化反应导致的温度升高不会过高，以便避免在蜗杆上发生损坏。在氧化反应期间，将材料(冷凝物或颗粒)进一步朝收集容器11的方向输送并且这里将其压实，例如其方式是，输送蜗杆在收集容器11附近具有比过滤装置1附近更小的螺纹深度和/或改变的螺纹深度。这里，所述材料的堆积密度以2至10之间的系数、通常以系数3提高。此外，挤出蜗杆19的出口处的可选的喷嘴28可以确保附加地压缩排出到收集容器11中的已钝化的冷凝物22。在第三实施形式的一个变型方案中，输送蜗杆不是持续地沿一个方向转动，而是通过驱动装置29暂时改变转动方向，以便由此确保在输送蜗杆19中机械地扬起冷凝物，由此可以实现更好的氧化反应。

[0200] 基本上，利用钝化装置300可以连续地从过滤装置1向钝化装置300中供应颗粒。蜗杆螺纹的这种设计方案可以确保，限制所供应的颗粒量。此外，用以供应氧化剂的入口16与过滤装置1的输出端隔开足够的距离(例如100mm)，以便避免氧化剂进入过滤装置1。但当然，可以通过设置包含计量装置的闸门2确保实现有控制的钝化。

[0201] 可选地，所述材料(颗粒或冷凝物)在挤出蜗杆19中不是通过有控制的氧化来钝化，而是这样来钝化的，即，经由入口16添加结合剂，所述结合剂包围冷凝物。所述结合剂例如可以是塑料颗粒或粘结/凝固的材料(例如水玻璃)。通过输送蜗杆中的加热，此时例如可以熔化塑料颗粒并且由此包围金属冷凝物。钝化的材料22此时例如可以用作其他行业的材料，所述行业使用塑料包裹的金属。

[0202] 此外，也可以将第三实施形式与第一或第二实施形式相结合，例如其方式是，进行两级的钝化，首先在反应腔4中进行钝化，然后在挤出蜗杆19中进行钝化。在这里还要指出的是，根据本发明的钝化也可以多级地进行，其方式是，在本发明不同的实施例中说明的钝化装置以任意的方式前后相继地连接。在这种多级的钝化中，在高反应性的材料的情况下，可以特别和缓地进行钝化。例如可以分别仅将小量的氧化剂添加到各个前后相继设置的钝化装置中。

[0203] 第四实施形式

[0204] 图4示出本发明的第四实施形式，这个实施形式类似于第二实施形式，因此，下面的说明仅集中于相对于第二实施形式的区别。在根据第四实施形式的钝化装置400中，为了在向反应腔4中添加氧化剂之后启动氧化反应，点燃在图4中示出的安装在反应腔中的点火元件5，以便引入附加的能量。所述点火元件5可以是电热丝、引火塞、火花塞或压电元件。此时，在反应启动之后，氧化反应自动进行，其方式是，所出现的反应热保持反应进行。为了更好地控制反应，将包括压力和/或温度传感器的传感器7安装在反应腔4上/中。通过由传感器7输出的信号控制地，可以例如操作补偿阀3，以便改变反应腔4中的压力，但或者以便降低或提高氧化剂的供应。

[0205] 在这个实施形式中，所供应的气态氧化剂不是必须进行预热，即使原理上可以对氧化剂进行附加的预热。此外，所述氧化剂也可以以固态或液态形式经由入口6供应。

[0206] 优选与氧化剂是否以气态供应无关，经由入口6向反应腔4供应气流，以便扬起沉积在反应腔底部上的冷凝颗粒并且由此确保氧化剂与冷凝颗粒之间更好的反应。入口6因此优选安装在反应腔4的底部附近。钝化过程的进程与已经结合第一实施形式说明的进程相同。在以气态供应的氧化剂中，所供应的气态的氧含量设置在0至21vol‑％之间，优选在3至10vol‑％之间，更为优选地在5至8vol‑％之间。可以预期的是，通过进行中的氧化反应在反应腔4中形成负压，因为来自气体气氛的氧被去除。但只要反应以高速度进行，则气体强烈升温并且膨胀，这会导致形成过压。因此，为了控制反应，优选改变所供应的气体的氧浓度。

[0207] 反应腔优选是热绝缘的，其方式是，所述反应腔用不可燃的材料、例如玻璃棉或石棉包围。还应指出的是，补偿阀3优选应具有烧结过滤器或烧结芯，以便防止在压力补偿时冷凝颗粒离开系统/反应腔4。

[0208] 第五实施形式

[0209] 第五实施形式类似于第一实施形式。下面的说明因此集中于相对于第一实施形式的区别。

[0210] 如参考图5可以看到的那样，在第五实施形式中反应腔14具有柱形外形。此外可以看到，入口6不是设置在反应腔4的底部上，而是设置在反应腔的上半部中并且设置成，使得所供应的气体具有反向于重力方向定向的运动分量。通过所说明的区别实现了以下内容：

[0211] 与反应腔4相比，柱形的反应腔14具有更大的竖直延伸尺寸。例如柱体的长度/高度至少具有垂直于其纵轴线的其最大直径的三倍的值。由于柱体的高度规定的大下落高度，可以在滤渣颗粒下降期间在飞行中实现氧化。通过入口6供应的气体可以由于气体的流动方向附加地增强混合并且由此还提高冷凝颗粒的反应速度。当如图5所示还附加地给反应腔14设置热绝缘结构、例如不可燃的玻璃棉或石棉，可以减少所供应的热能。根据第五实施形式的钝化装置500以与其他实施形式的钝化装置相同的方式运行。根据第五实施形式的钝化装置特别是还可以设有输送装置9，如在第二实施形式中那样。

[0212] 第六实施形式

[0213] 本发明的在图6中示出的第六实施形式非常类似于第五实施形式。与第五实施形式不同，不是必须通过安装在供应管上的加热元件来加热经由入口6供应的含有氧化剂的气体。根据第六实施形式，在反应腔的外侧上安装加热元件25，所述加热元件也可以是电阻加热装置或感应加热装置。当然，既可以使用反应腔的加热装置，也可以使用具有氧化剂的预加热的所供应的气体，这对应于第五和第六实施形式的组合。

[0214] 第七实施形式

[0215] 第七实施形式非常类似于第三实施形式，因此下面的说明仅集中于相对于第三实施形式的区别。根据第七实施形式的钝化装置700中，不是在输送蜗杆9的区域内将氧化剂供应给冷凝颗粒，而是在蜗杆/输送装置9的端部处在喷嘴28之后才供应氧化剂。因此，根据第七实施形式的钝化装置在输送蜗杆指向收集容器31的端部上具有入口26。这里，具有氧化剂的气体射束经由入口26朝离开蜗杆的金属冷凝物定向，以便在这个区域中确保氧化金属冷凝物。

[0216] 由于在蜗杆的输出端处对冷凝颗粒的压缩，降低了反应倾向，从而氧化反应可以有控制地进行。在第七实施形式中，收集容器31仍可以设置这样的壁部，所述壁部是热稳定和压力稳定的，类似于针对反应腔4具体说明的那样。在第七实施形式中，具有氧化剂的气体优选应在预热的状态下供应，虽然在图7中没有示出相应的加热元件。

[0217] 类似于第三实施形式的情况，根据第七实施形式可以同时进行冷凝颗粒的氧化(钝化)和压缩。同样可以既连续地也可以按份地(分批地)工作。

[0218] 如在第三实施形式中那样，备选或附加地可以通过蜗杆9上附加的没有在图中示出的入口(类似于图3中具有附图标记16的入口)给冷凝颗粒供应结合剂。

[0219] 第八实施形式

[0220] 参考图8A和8B说明第八实施形式。第八实施形式在图8A中示出的变型方案示出钝化过程的如下示例性进程：

[0221] 在过滤装置中的过滤元件的清洁过程之前的确定时间段(约10分钟)中，通过阀66或67用N2或氩气对反应腔24(例如热稳定的、具有约15cm的内径的缸体)进行冲刷。此时，打开出口阀84。反应腔优选应具有在清洁过程中预期排出的滤饼的约2.5倍的体积。在清洁过程之前的所述时间段中，优选应以反应空间的约10倍体积用N2或氩气进行冲刷。气流必须足以在反应腔中产生湍流式的流动。

[0222] 在过滤清洁之前不久，使阀66和67关闭并且打开活门2。接下来，对清洁装置1中的过滤器进行清洁。在清洁压力冲击之后几秒钟(例如5秒钟)内，关闭活门2，并且经由阀65将压力空气导入系统。同时使能量供应元件85(压电元件或加热棒)加热。在30分钟之后，将出口单元(活门)8打开约五秒钟并且使阀65和84关闭。通过抽吸管80此时可以利用吸尘器从收集容器11中去除已钝化的冷凝颗粒/滤渣。接下来通过阀66或67以约5倍的腔体积冲刷反应腔。

[0223] 第八实施形式的这个变型的优点在于，通过分开的阀65、66和67可以以简单的方式向反应腔供应气体混合物。此外，由此可以例如通过经由阀66和67之一供应惰性气体立即补偿通过所述阀过度供应的氧化剂。

[0224] 由钝化装置紧凑的结构形式得出第八实施形式的这个变型的另一个优点，在这个钝化装置中可以使用小的反应腔。

[0225] 在图8B中示出的第八实施形式的变型中，如下进行钝化过程的示例性流程：

[0226] 在过滤器清洁之前，在出口10打开时，用N2或氩气经由阀118和128以10倍的体积冲刷收集闸门88。阀108、118和128关闭并打开活门82a，清洁过滤器并且关闭活门82a。在约5秒钟之后，打开活门82b约5秒钟，并且经由阀65在出口84打开的情况下导入压力空气，以及接通能量供应元件85(压电元件或加热棒)。在30分钟之后，关闭所有阀，并且经由出口单元8将经钝化的冷凝颗粒/滤渣排空到收集容器11中。

[0227] 第八实施形式的第二变型的优点在于，活门2的功能(气密性和材料密封性)可以分配到两个活门上。一个活门用于确保气密性，而另一个活门用于确保材料密封性。在反应腔中可能提高的温度和压力方面，由此在活门密封时对材料的要求不再过高。根据活门82b的气密性可以省去阀66和67。由于可以将滤渣临时存放在收集活门88中，所述滤渣可以从这里例如通过计量装置以小的量提供给钝化过程。

[0228] 第九实施形式

[0229] 参考图9说明本发明的第九实施形式。

[0230] 闸门2和出口单元8可以以与在其他实施形式中相同的方式设计。在一个示例性的钝化过程中，首先打开闸门2并关闭出口单元8。来自过滤装置1的冷凝颗粒/滤渣此时可以通过闸门2落入反应腔4。在过滤装置1中的每次过滤器清洁之后，关闭阀门2。反应腔4中的冷凝颗粒/滤渣用含氧的气体，例如压力空气、环境空气、纯氧气或氧气和保护气体组成的混合物经由多孔的嵌件96流动通过(在剖视图A‑A中示例性示出四个嵌件，但也可以使用任意其他数量，例如8个或16个)。通过气体出口93确保实现压力补偿。为此，用于气体出口的阀(未示出)打开。然后，激活能量供应元件95(例如压电元件或加热棒)，以便启动氧化反应。示例性地示出四个能量供应元件，但也可以使用任意其他数量，例如8个或16个。在氧化反应结束之后，重新关断通过入口96和能量供应单元95的气流，并且此后，必要时在用于冷却的等待时间之后，打开出口单元8。经钝化的冷凝颗粒此时落入接收容器11。经钝化的冷凝颗粒的输送可以通过经由气体入口96的气体冲击来辅助。此后，重新关闭出口单元8。通过气体入口96将保护气体导入反应腔4，直至实现足够惰性的气氛(例如O2<2％)。此后关闭气体出口93上的阀并且重新打开闸门2。这个过程随着下次过滤器清洁充分并且重复到工艺过程结束。

[0231] 在传感器单元/监控单元97中测量关键的过程参数，如特别是在反应期间的温度和压力，以及特别是反应开始之前以及在钝化步骤结束时反应腔的最终惰化期间的氧含量。

[0232] 第九实施形式的优点在于，通过在气体入口处使用烧结过滤器可以确保实现气体的均匀流入。此外，通过(对称地)设置气体入口可以均匀地将气体供应给反应腔内部的整个反应空间。

[0233] 第十实施形式

[0234] 参考图10说明本发明的第十实施形式。

[0235] 闸门2和出口单元8可以以与在其他实施形式中相同的方式设计。在一个示例性的钝化过程中，首先打开闸门2并关闭出口单元8。来自过滤装置1的冷凝颗粒/滤渣此时可以通过闸门2落入反应腔4。在过滤装置1中的每次过滤器清洁之后，关闭阀门2。反应腔4中的冷凝颗粒/滤渣用含氧的气体，例如压力空气、环境空气、纯氧气或氧气和保护气体组成的混合物经由多孔的漏斗107流动通过。通过气体出口93确保实现压力补偿。为此，用于气体出口的阀(未示出)打开。然后，激活能量供应元件95(例如压电元件或加热棒)，以便启动氧化反应。在氧化反应结束之后，重新关断通过多孔的漏斗107和能量供应元件95的气流，并且此后，必要时在用于冷却的等待时间之后，打开出口单元8。经钝化的冷凝颗粒此时落入接收容器11。经钝化的冷凝颗粒的输送可以通过经由多孔的漏斗107的气体冲击来辅助。此后，重新关闭出口单元8。通过气体入口96将保护气体导入反应腔4，直至实现足够惰性的气氛(例如O2<2％)。此后关闭气体出口93上的阀并且重新打开闸门2。这个过程随着下次过滤器清洁充分并且重复到工艺过程结束。

[0236] 在传感器单元/监控单元97中测量关键的过程参数，如特别是在反应期间的温度和压力，以及特别是反应开始之前以及在钝化步骤结束时反应腔的最终惰化期间的氧含量。备选于如在第九实施形式中那样设置能量供应单元95，也可以在漏斗壁上设置一个或多个加热元件。

[0237] 第十实施形式的优点类似于第九实施形式的优点。通过使用用于气体入口的多孔漏斗107可以确保实现气体均匀的流入，此时气体可以均匀地从所有方向流入。要说明的是，所述漏斗107和反应腔也可以具有不同的构成形式。例如可以设想圆柱形的漏斗，所述漏斗的整个横向壁部是多孔的。漏斗的多孔性可以这样来实现，即，所述漏斗以与烧结过滤器相同的方式构成，可以说，构造成一体的大面积烧结过滤器。

[0238] 第十一实施形式

[0239] 图11示出第十一实施形式，这个实施形式非常类似于第三实施形式并且同样具有蜗杆。在图1中示出的钝化装置中，蜗杆19用作反应腔，所述反应腔包围反应空间。在图11中示出的蜗杆这里具有柱形的蜗杆芯19a，蜗杆螺旋结构19b安装在蜗杆芯上，蜗杆芯和蜗杆螺旋结构都安置在蜗杆管19c中，所述蜗杆管可以视为反应腔的壁部。这里，蜗杆芯19a的直径通常在20至30mm之间，蜗杆螺旋结构19b的(沿径向方向)的外径通常在30至40mm之间，螺纹深度通常在3至6mm之间，并且螺距角通常在15至25度之间。螺距通常处于蜗杆螺旋结构的外径的80％至100％之间的值。蜗杆的长度通常处于大于或等于25cm和小于或等于50cm的值。

[0240] 尽管蜗杆的径向尺寸沿从过滤装置1附近的吸入区域到收集容器11附近的出口的路径是恒定，但蜗杆几何形状沿所述路径也可以是变化的，以便由此实现不同的区，在这些区中或者主要进行压缩，或者主要进行氧化。这例如在图11中示出。在图11中这里对应于图3的中的各元件的元件设有相同的附图标记，这里，连接单元2附近的吸入区域特别是设有附图标记32，并且收集容器11附近的出口单元设有附图标记38。

[0241] 在图11中示出的蜗杆19特别是具有两个压缩区V1和V2以及一个设置在所述压缩区之间的氧化区V0。如参考图11可以看出的那样，在压缩区V1和V2中，通过相对于氧化区减小的螺纹深度确保压缩所述材料。如可以看到的那样，通过改变芯直径来引起螺纹深度的变化。

[0242] 也可以设想，与图11不同，仅存在一个压缩区，但或者也可以存在多于两个压缩区，和/或存在多于一个氧化区。

[0243] 在图11中，第一压缩区V1设置在蜗杆19的吸入区32附近，优选直接与吸入区32相邻接地设置。这样的设置是有利的，因为压缩的冷凝物构成用于氧化剂的阻隔并且防止或者至少明显减少氧化剂向过滤装置中的回流。此外，第二压缩区V2设置在出口38附近。由此，向收集容器11供应经压缩的冷凝物，所述冷凝物在收集容器11中需要较少的体积，由此延长了收集容器11的使用时间。

[0244] 如图11所示，用以供应氧化剂的入口16设置在氧化区的区域中，优选设置在氧化区的始端(当沿输送方向观察时)。在存在多个氧化区时，相应地对于每个所述氧化区设有一个与该氧化区相配的入口16。但这不应排除，经由多个入口给一个氧化区供应氧化剂，这也是可能的并且特别是在图12中示出。

[0245] 通过设置多个氧化区，可以以多个级别进行氧化。例如在第一氧化区中对所述材料进行预氧化，并且在进一步输送到第二氧化区之后，进一步对其进行氧化。例如为此目的可以向第二氧化区供应更大量的氧化剂(例如氧)。特别是第一氧化区也可以过渡到第二氧化区中，此时在每个氧化区处设置一个用于含氧气体或含氧气体混合物的入口。

[0246] 有利的是，入口16设置在蜗杆19(沿竖直方向)的下端部处，如图11所示。这种设置方式确保，通过入口16供应的气体导致轻微地搅动(由于重力)倾向于在蜗杆的下部区域中积聚的冷凝物，这有利于冷凝物的氧化。备选或附加地，用于含氧化剂的气体的入口16可以设置在蜗杆上方。这种布置形式的优点是，设置在上方的入口16不会过快地被由于重力优选积聚在蜗杆的下部区域中的冷凝物堵塞。为了在将入口16设置在蜗杆上方时仍确保冷凝物与氧化剂良好的混合，所述气体优选应以高速度供应，使得即使在冷凝物沉积在蜗杆下部区域中时，如果气流从上方进入，氧气也可以充分地接近冷凝物。例如这样来产生高速度，即，入口16的直径选择得足够小，即入口16的直径选择得足够小(例如在3至5mm之间)。换言之，入口16优选应作为气体喷嘴实现。

[0247] 当多个入口16沿周向包围蜗杆(例如三个相互隔开120°的入口)时，则可以均匀地从所有侧面供应氧化剂并且由此实现均匀的氧化。

[0248] 经由所述入口16示例性地以一定体积流供应气体混合物，所述体积流大于或等于0.5l/min，优选大于或等于5l/min，和/或小于或等于30l/min，优选小于或等于10l/min。这里要设定的值与输送蜗杆的转速和尺寸以及与所供应的气体的氧含量相关。所述气体除了氧还应含有惰性气体，例如可以是氧气和氮气组成的混合物，或者可以是由惰性气体(例如氩气、氮气)和空气组成的混合物。所述气体中的总氧含量通常在5至10vol‑％之间，优选在
8至10vol‑％之间。根据具体应用，总氧含量在钝化过程的进程中也可以在0至21vol‑％之间的范围内。总氧含量特别是根据在反应空间中进行的钝化反应来选择，就是说特别是根据反应空间中的温度来选择。

[0249] 如图12中所示，入口16特别是可以具有接管或管道的外形。所述接管或管道不必如图中所示那样垂直于柱形蜗杆的纵轴线。相反，接管或管道也可以与蜗杆的纵轴线成锐角。由此，所供应的气体可以得到沿输送方向的运动分量，但或者也可以得到沿蜗杆周向的运动分量。

[0250] 沿输送方向的运动分量防止气体朝连接单元/过滤装置的方向发生回流，而沿周向方向的运动分量可以实现气体与滤渣的更好混合。备选地，入口也可以通过蜗杆管19c的壁部的多孔部段实现或者通过蜗杆管的壁部中的多孔嵌件实现。为此，所述壁部段或嵌件可以设计成多微孔的元件，就是说设计成透气的烧结部件、金属绒或金属网。

[0251] 对于蜗杆螺旋结构19b(即螺纹)的设计方案而言，由此可以将所述蜗杆螺旋结构设计成均匀的。但蜗杆螺旋结构的几何形状也可以沿输送方向是变化的，就是说特别是在蜗杆螺旋结构19b的牙侧中设有凹部，或者蜗杆螺旋结构19b的牙侧的形状和/或牙侧角是变化的。由此，可以确保更好地混合冷凝物。图13为此示出一个示例，在这个示例中，在蜗杆螺旋结构19b中存在刻槽或凹部190。特别是在吸入区域32中适宜的是，设有凹部190，因为由此在这里更好地吸入冷凝物。对于牙侧的形状和牙侧角而言，有利的是，在蜗杆螺旋结构19b的外侧上设有尖锐的棱边(小端面)，因此此时在这个困难的区域中由于接触面较小减少了冷凝物的氧化反应和沉积。

[0252] 蜗杆螺旋结构19b的一个部段特别是也可以具有混合器的构型，如在挤出蜗杆领域已知的那样。图15为此示出混合器(元件)的两个示例，如由公司Groche Technik GmbH，32689卡勒塔尔(Kalletal)提供的混合器((https://www.groche.com/produkte/dynamische‑mischer)。通过在图15b中示出的螺旋剪切混合器，可以实现已知分解作用，由此可以使得蜗杆中的滤渣团块破裂。在图15a中示出的切面混合器此时具有这样的优点，不再存在团块并且应实现颗粒的表面加大和移位(Umlagerung)。所述蜗杆螺旋结构19b的一个部段具有混合器的构型的蜗杆部段在本申请中称为混合区。特别是适宜的是，具有切面混合器的混合区设置在具有螺旋剪切混合器的混合区的下游。在供应给切面混合器的材料中此时已经通过螺旋剪切混合器消除了团块。

[0253] 当然也可以采用图15a和15b中示出的元件的混合形式。

[0254] 蜗杆19优选由耐高温的材料、例如IN718制成。蜗杆特别是可以通过增材式制造方法作为整体制造，或者以多个分区制造，这些分区能够相互插接或螺纹连接。

[0255] 如可以看到的那样，上面说明的实施形式可以相互组合，只要没有明确排除这种情况。这也适用于没有明确在文字中提及的组合。

[0256] 特别是通过本发明可以减少过滤装置中惰化物质的量或者甚至不使用惰化物质。

[0257] 下面说明可选的变型可能性，这些变型可能性能够与所有实施形式相结合使用。

[0258] 除了在图8B中示出的实施方案之外，在所有实施形式中，作为过滤装置与反应腔之间的连接单元2的实现可能性提出了一种简单的封闭件。相同的情况适用于钝化装置与收集容器11之间的出口单元8。当然连接单元2和/或出口单元8也可以构造成具有两个能交替操作的封闭件的气体闸门。这在下面参考图14说明。

[0259] 图14示出具有设置在上封闭件201和下封闭件202之间的闸门腔203的连接单元200。在图14的示例中，闸门200设置在用作钝化装置的输送蜗杆19的吸入口32与过滤装置1之间。闸门200例如这样运行，即，首先在上封闭件201关闭和下封闭件202关闭时在闸门腔中建立惰性气体气氛，其方式是，通过闸门气体入口36供应惰性气体(例如氮气或氩气)。通过氧传感器105可以测量闸门腔203内部的气体气氛的残余氧含量。一旦氧传感器105探测到氧含量降低到预先规定的最低水平之下，则在清洁过程之后在下封闭件202继续关闭的同时打开上封闭件201，从而冷凝物/滤渣材料可以从过滤装置1进入闸门腔203，所述最低水平取决于冷凝物的反应性。接下来关闭上封闭件201并且此后打开下封闭件202(此后也在输送蜗杆19中确保实现惰性气体气氛)，以便向钝化装置供应冷凝物/滤渣材料。在从过滤装置1向闸门腔203供应另外的材料之前，下封闭件202关闭并且在闸门腔中重新建立惰性气体气氛。接下来，可以打开上封闭件201，以便再次向闸门腔203供应新材料。

[0260] 通过使用气体闸门200，在所有实施形式中，可靠地防止氧化剂从钝化装置进入过滤装置。如果气体闸门200设置在过滤装置和钝化装置之间，可以同时防止冷凝物/滤渣材料不受控地输入到钝化装置中。换言之，可以更好地控制冷凝物的量和将冷凝物供应给钝化装置的时刻。此时特别是不是连续的、而是以分批运行、即按份地将所述材料供应给钝化装置。

[0261] 此时，闸门腔203的体积取决于对于一个钝化过程最大可/应供应给钝化装置的冷凝物/滤渣材料的量，和/或取决于通常在清洁过程中出现的冷凝物/滤渣材料的量。所使用的增材式制造设备的类型、特别是增材式制造中的工艺参数和/或过滤器参数、例如过滤器面积或者还有与闸门200连接的过滤装置的数量，和/或两个过滤器清洁过程/钝化过程之间的期望的时长以确定所述量为基础。所述时长越长，则在清洁过程中出现的材料越多。由此可以得到闸门腔203的必要的体积，所述体积通常大于或等于1升且小于或等于15升。对于使用含金属的构造材料的常见的增材式工艺，所述体积的示例性的值在3至4升之间。

[0262] 具有能交替操作的闸门入口和闸门出口的气体闸门200能够与计量装置(例如能通过蜂窝轮或清理轮实现)相结合。

[0263] 对于为了一个钝化过程而要供应给钝化装置的份的大小而言，份大小优选可以在考虑到边界条件的数量的情况下确定：例如在钝化中释放的能量的最大值和/或反应腔(包括其封闭件和密封件)的压力稳定性。由于所释放的能量取决于材料的类型和特性，优选出于安全原因，与氧化剂的反应特别放热地进行的材料(例如钛材料)的份大小的确定以计算为基础。

[0264] 下面参考图14说明通过根据第十一实施形式的钝化装置进行的钝化过程的示例性流程。这里要指出的是，连接单元不是必须是闸门200，如在图14中示出的那样，而是在相应地适配调整方法进程的情况下也可以是简单的封闭件2。

[0265] 在增材式制造设备中的制造过程的流程期间，闸门200的上封闭件201在正常情况下是打开的，而下封闭件202是关闭的。换言之，材料和气体无法通过连接单元。在对过滤装置进行清洁期间(例如每10个机器运行小时)，给闸门腔203供应新的材料。

[0266] 一旦清洁过程结束或者闸门腔203中的填充量传感器115探测到超过确定的填充水平，则上封闭件201关闭并且下封闭件202打开，从而已清洁的材料/过滤器冷凝物(例如2‑3升铝冷凝物)可以进入输送蜗杆19的吸入区域32。如果希望防止氧化剂进入闸门腔203，则现在可以可选地关闭下封闭件202。现在开启螺旋加热器55，用于加热蜗杆管(例如加热到约300℃)。此后，激活蜗杆驱动装置29，以便启动通过蜗杆进行的输送并且经由入口16供应氧化剂。这里，蜗杆以约2转/分转动，这与上面所述的蜗杆尺寸的值一起实现了约1至
1.5g/min的质量流。通过转速传感器205监控输送速动的保持。在这个示例中，氧化剂是具有10vol‑％的氧比例的氮气‑氧气混合物，借助于流量传感器155，所述混合物以约8l/min的体积流经由入口16供应。出于安全原因，这里通过气体入口传感器165监控所供应的气体的氧含量。

[0267] 一旦事先设定的时长已过去或者蜗杆吸入区域中的未示出的传感器报告，蜗杆吸入区域中的冷凝材料已完全送走，则关闭蜗杆输送并且禁止供应另外的氧化剂。

[0268] 另一个中断条件是，通过收集容器填充量传感器195探测到在收集容器11中超过最大填充水平。此外，出于安全原因，当流量传感器155、气体入口传感器165、安装在蜗杆上的温度传感器175或安装在收集容器上的氧传感器185提供了错误的值或过高的值，则禁止供应另外的氧化剂。

[0269] 在蜗杆中冷凝材料的氧化处理的时长可以通过蜗杆的转动速度和/或螺距和/或螺纹深度和/或蜗杆沿相反的方向转动的运行时间的数量/时长来控制。通常希望的是，处理材料，直至所述材料在常规的操作中不再是反应性的。氧化处理/钝化处理的时长的适当的值可以通过很少数量的预试验确定，在所述预试验中使用不同的处理时长并且接下来针对已钝化的滤渣材料确定燃烧值(根据VDI 2263‑1)和最小点火能量(根据EN 13821)。燃烧值的目标是，小于3，或者说，最小点火能量的目标是，大于30mJ。

[0270] 最后还要指出的是，通过另外的温度传感器、例如闸门腔温度传感器125和吸入温度传感器135还能确保实现附加的安全性。除此以外，可以理解的是，本领域技术人员也可以省去根据第十一实施形式的钝化装置中的一个或多个目前为止提及的传感器。