用于接纳至少一个实验室样品器皿并对其调温的热块、制造方法及模拟法与流程

1.本发明涉及一种用于接纳实验室调温仪器中、特别是pcr热循环仪中的至少一个实验室样品器皿、特别是多个实验室样品器皿并对其调温的热块。此外，本发明还涉及一种用于制造热块的方法和一种用于模拟需根据本发明制造的热块的物理特性的、计算机实施的方法。


背景技术：

2.这样的热块特别是应用在为pcr(polymerase chain reaction，聚合酶链反应)确定的热循环仪中。热循环仪是实验室调温仪器，在这些实验室调温仪器中将液体样品在温度周期中加热或者冷却到确定的温度水平。为了调节温度(调温)，通常使用与块体下侧热联接的帕尔贴元件。一个温度周期在此包括至少两个温度级、在pcr的情况中常常包括两个或三个温度级，这些温度级根据事先确定的协议设定并且被保持期望的持续时间。多次相继地重复温度周期，以获得预期的结果、特别是成倍增加dna或dna序列。在pcr的情况中，温度周期的典型温度水平是55℃、70℃和95℃。对于特定的复制反应来说最佳的温度水平可能偏离所述三个温度值。最佳温度水平可以通过以下方式求出，即，在一个热块中设计一个温度梯度，使得在该热块中能够同时产生温度水平变化。温度水平的最佳温度例如在pcr的情况中是如下的温度，该温度与其它所需的最佳温度水平组合导致复制产物的最大产量。
3.热循环仪或者热块的效率主要是通过温度水平所保持的精度来衡量。例如若在一个热块中同时对相应一个实验室样品器皿中的多个相同的样品进行调温，那么在大多数情况中期望的是：在每个实验室样品器皿中、例如一个pcr板的相应的样品杯中精确地设定相同的温度、特别是还保持相同的持续时间。在这个设定目标中需要在作用到热块上的调温装置的给定热效率或者冷却效率中同时在热块中实现尽可能均匀的温度分布。热块中温度不均匀性的已知根源是该热块的侧边缘区域，这些侧边缘区域受到的来自侧向环境温度的影响比块体中心严重。如果一个热块由下部被帕尔贴元件面式调温，那么在边缘区域的样品器皿接纳部中测得的温度与在块体中心的样品器皿接纳部中测得的温度不一致。一些热循环仪制造商因此利用设置在边缘区域中的附加调温装置进行运作，利用这些调温装置旨在对环境影响进行补偿。因此在相应热循环仪的制造和维护中产生相应的额外费用。
4.此外，如果在热块的所有区域中能够实现必要的热流并且特别是还在热块的边缘区域中促进了高效调温，能够实现好的温度均匀性。另外，如果热块具有尽可能高的比热容，能够将环境温度的影响降低到最小程度。通过由实心金属、常常为铝构成的热块满足这些要求，在这些热块中通过切削制造方法产生样品器皿接纳部以及另外的期望外形。这样的块体的实心结构导致高比热容和均匀性。另一方面，高比热容还导致温度水平转换缓慢，并且由此导致利用热块进行的循环调温程序的总过程持续时间长以及能耗较高。此外，切削制造方法还限制了块体结构优化的可能性。
5.一种制造银块的替代方法首先通过电沉积产生样品器皿接纳部，在进一步的步骤
中将这些样品器皿接纳部分别与银质基板钎焊在一起。一种功能性的、节省材料的块体结构就是结果。如本发明申请人在比较研究中已经确定的那样，利用这样的银块能够实现快速的温度转换。然而，也因为制造步骤多也是一种故障源，使得这种生产的成本比较高。
6.对热块的另外的要求是充分的机械承载能力。热循环仪常常使用压板，利用该压板将样品器皿从上方压入样品器皿接纳部中并将其压靠在热块上。通过这种方式确保了每个样品器皿完全与相应的样品器皿接纳部的内侧接触，由此才使能够实现所有由热块接纳的样品的均匀调温。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于：提供一种温度分布尽可能均匀的高效热块以及用于制造和优化热块的方法。
8.本发明通过根据权利要求1所述的热块、根据权利要求13所述的用于制造热块的方法和根据权利要求15所述的用于计算热块的适当形状结构的方法来实现所述目的。
9.在本发明的研发工作的范畴内令人惊喜地发现：通过增材制造方法不仅能够实现对热块的热性能的要求，而且还能够额外地实现热块的必要的机械承载能力。通过增材制造方法制造的热块提供了以下优点：整体的结构可以与节省材料的结构相结合，该结构此外还提供了必要的、充分的机械承载能力。
[0010]“一体连接”或“整体连接”在本发明的情况中意味着：两个相互一体/整体连接的热块区段通过一种唯一的增材制造方法、特别是通过使用含金属的材料制成。特别是在这样一体制造的情况中不是将这些区段作为结合件单独制造，以便然后特别是在另外的方法步骤中通过结合连接在一起。构件的一体制造一般也称为整体结构，而通过将不同的结合配合件结合的构件制造则称为分体结构(differenzialbauweise)。
[0011]
增材制造方法通常基于对颗粒材料的逐层加工。由于由此产生的表面结构和体积结构之故，利用增材制造方法制造的热块总是能明显区别于利用非增材方法例如利用切削制造方法、电镀方法或铸造方法制造的热块。
[0012]
优选将选择性激光熔化(英文：selective laser melting，slm)用作用于制造热块的增材制造方法。同样优选将电子束熔化用作用于制造热块的增材制造方法。
[0013]
在选择性激光熔化(slm)中，将激光用于使粉末状材料(金属、混合材料)局部熔化。在此，激光受计算机控制地聚到一个填充粉末的平面的点上，这些点通过3d模型限定。过程起始于将3d-cad文件数据分成层次模型，其层的厚度例如在10与100微米之间，其中，为每个层建立一个2d图像。这个文件格式是行业标准的stl文件(标准模板库文件)，该stl文件用于大多数基于层的3d打印或立体光刻技术。这个文件然后由用于文件准备的软件包加载，该软件包配置参数、数值和必要情况下支撑结构作为机器数据。这些机器数据由slm机器解读，以便建造产品、即热块。在选择性激光熔化中，通过使用涂层机构将粉碎的细金属粉末的薄层均匀地分布到基底板、通常是金属上，该基底板沿着竖直轴线(z)运动。这在含有严格控制的惰性气体环境的腔室中进行。逐层地制造模块。通过借助连续的或脉冲式的高功率激光束使相应的层内的粉末和连同位于其下的层选择性熔化，使部件几何结构的每个2d切片熔化。激光能量的强度足以使微粒能够完全熔化(熔焊)，以构成固态金属。逐层地重复这个过程，直到部件制成为止。在腔室的区域中具有材料输出平台、建造平台以及涂
抹刀片利用该涂抹刀片使新粉末在建造平台上运动。适于制造根据本发明的热块的或用于执行根据本发明的制造方法的商用slm机器是eos m 290，可以从德国克赖灵、邮编为82152的eos gmbh，electro optical systems购得。该公司将在此使用的slm称为dmls(direct metal laser sintering(直接金属激光烧结))。
[0014]
在当前文献中，有时也同义地使用术语“选择性激光烧结(sls)”代替术语“选择性激光熔化”。烧结是通过热和/或压力将固体材料质量压实和成形的过程，而无需将其熔化到完全液化。在选择性激光熔化中一般以将颗粒材料完全熔化为出发点。在对本发明的说明范围内，如果未明确强调区别的话，两个术语同义地表示同一种方法；在此当前的出发点是：术语slm或sls分别是指如下的方法，其中为了确保需制造的热块的一致性、即整体结构，将颗粒材料要么部分、要么完全熔化。然而也可能和优选的是：用于制造根据本发明的热块的方法设定一个或多个步骤，在所述步骤期间在相应的制造阶段中用高温对尚未完全制成的或者尚未完全塑造成形的热块进行处理，以实现使热块或者至少热块的区段部分地或几乎完全熔化。特别是可以通过加热程度来影响或者控制成品热块材料的多孔性。
[0015]
优选地，热块具有一个、多个或大量样品器皿接纳部，这些样品器皿接纳部借助增材制造方法在使用含金属的材料的情况下制造成相互连接和/或与基础区段或者基板整体连接。优选地，用于制造热块的方法具有以下步骤：借助增材制造方法将一个、多个或大量样品器皿接纳部制造成相互整体连接和/或与基础区段或者与基板整体连接。在样品器皿接纳部自由立在基础区段上或者基板上、即不相互支撑时，借助增材方法的整体制造变得特别有利，这是因为通过整体制造在基础区段与样品器皿接纳部之间的过渡区域中不出现个别的材料不均匀性，如这例如在两步骤制造方法中可能出现的那样，在该领步骤制造方法中首先分开制造部件基础区段和样品器皿接纳部，然后将其连接。由于在整体制造的情况中材料过渡均匀，热块的传热特性特别可靠地对应模型的特性，如它们例如事先通过模拟法确定的那样。
[0016]
样品器皿接纳部用于：能够实现调温装置与每个样品之间的热交换，所述样品在热块的应用中通常包含在设置在所述样品器皿接纳部中的样品器皿中。为此，每个样品器皿接纳部都具有内侧，该内侧具有接触区段，借助该接触区段，设置在样品器皿接纳部中的样品器皿被接触。为了尽可能快速地调温、即受控地加热或冷却到目标温度，期望的是尽可能大的热交换面，使得接触区段应是尽可能大面积的。另一方面，基于本发明的研究结果表明，当以及只要样品器皿的与接触区段对置的内侧也与液体样品接触时，对样品器皿的加热才成比例地提高调温率，其中，“对置的”特别是指与接触区段的面垂直对置的。热流垂直于器皿壁是最高效的，所以器皿壁通常设计得尽可能薄。研究还考虑到：热块的使用者通常使用样品器皿中的典型填充高度，该典型填充高度特别是通常比样品器皿的最大填充容量小得多。在pcr中，通常使用体积为25μl、70μl、100μl、150μl的样品。接触区段的这个下部部分(样品器皿的与该下部部分对置的内侧在其接纳位置中与液体样品接触)当前也称为填充高度区段，而接触区段的上部部分(样品器皿的与该上部部分对置的内侧在其接纳位置中不与液体样品接触)则称为空段。
[0017]
结果表明：为了迅速的热传递不必要的是：将接触区段的高度设计得大于当样品器皿按常规设置在热块的样品器皿接纳部中时这些样品器皿的典型填充高度。此外已经证实为有益的是：为了借助足够大的热传递横截面实现高效热传递的目的而将填充高度区段
与热块的基础区段的或者基板的下侧(第一侧)热联接，这特别是通过样品器皿接纳部的填充高度区段的、特别是还有下部端部区段的足够大的壁厚来实现这个目的。由于空段对设置在样品器皿中的样品的调温没有有效贡献，所以原则上可以放弃对这个空段的调温。同时已经被证实为有益的是：将空段内的样品器皿接纳部的质量保持小，以便避免对这个质量区域的不必要的调温并且以此避免不必要的能耗和调温持续时间的延长，或者换言之，以便消除样品器皿接纳部的寄生热容量。
[0018]
热块优选具有基础区段，在该基础区段上设置有、特别是整体连接有一个或多个或大量的样品器皿接纳部。基础区段优选是热块的板区段或者是板，该板特别是基本上长方六面体形的和特别是扁平的。所述板的高度优选小于样品器皿接纳部的高度。板区段具有上侧和下侧。所述板也称为基板。
[0019]
样品器皿接纳部优选成排和成列设置、特别是呈矩形网格布局，其中，优选围绕竖直纵轴线旋转对称的样品器皿接纳部的中心位于网格的交叉点上。矩形网格布局当前特别是指由具有相同的矩形、特别是正方形基本形状的网格单元规则构成的网格。网格排列优选如下面还将说明的那样符合sbs标准(生物分子筛选学会标准)。样品器皿接纳部的数量(和/或优选的网格布局)也可以是8(2
×
4)、16(2
×
8或4
×
4)或者64(8
×
8或4
×
16)。网格布局此外可以对应符合sbs的网格布局的一个分区域、例如具有8
×
12个网格点的sbs网格布局的一半、即具有48个网格点。网格布局和样品器皿接纳部优选设置成和特别是成形成，标准样品器皿可设置在这些样品器皿接纳部中，例如如其在下面说明的那样。网格布局不必是矩形的，特别是各个网格单元的几何形状不必是矩形的。它原则上可以对应于结构化的或没有结构化的网格。
[0020]
典型的样品器皿特别是适于pcr的样品器皿。它们通常是一次性塑料器皿。可以是具有或没有护盖的单体器皿、或者可以是复式器皿、特别是微量滴定盘。后者优选适于pcr并且在这种情况中称为pcr板。
[0021]
单体器皿常常具有0.1ml、0.2ml或0.5ml的最大填充容积，原则上10μl与2ml之间的填充容积是可能的。优选地，填充容积在10μl与200μl之间。用于接纳在热块中的单体器皿优选具有侧外壁(以及内壁)，它们呈锥形延伸，以便能够容易地插入热块中和取出并且由此在这个区域中能够进行高效热传递。这个区域特别是具有用于热传递的接触区段。单体器皿的底部选择性地特别是可以具有以下的形状：f形底部(平底)、c形底部(具有最小倒圆角部的平底)、v形底部(锥形聚拢的底部)和u形底部(u形凹深部)。
[0022]
复式器皿、特别是微量滴定盘或者pcr板优选是标准样品器皿。这样的微量滴定盘或者pcr板含有许多成排和成列相互隔离的小杯(空穴，英文：wells)，从而获得矩形的网格布局。按照美国国家标准学会标准(ansi-standard)，根据society for biomolecular screening(sbs)的推荐，准确的尺寸(长
×
宽
×
高)为127.76mm
×
85.48mm
×
14.35mm(sbs标准“ansi/sbs 4-2004”)。微量滴定盘或者pcr板根据标准可以具有不同的规格，全部在相同的基面上并且部分具有可变的高度(小杯数量，网格布局，典型的填充容积，单位：ml)：6，2
×
3，2-5；12，3
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4，2-4；24，4
×
6，0.5-3；48，6
×
8，0.5-1.5；96，8
×
12，0.1-0.3；384，16
×
24，0.03-0.1；1536，32
×
48，0.005-0.015；3456，48
×
72，0.001-0.005。也可以使用其它非标准的规格。用于接纳在热块中的小杯优选也具有侧外壁(以及内壁)，它们呈锥形延伸，以便能够容易地插入热块中和取出，并且由此在这个区域中能够进行高效热传递。这个区域
特别是具有用于热传递的接触区段。小杯的底部选择性地特别是可以具有以下的形状：f形底部(平底)、c形底部(具有最小倒圆角部的平底)、v形底部(锥形聚拢的底部)和u形底部(u形凹深部)。
[0023]
说明“上部”和“下部”在本发明说明的范畴内通常针对重力方向而言，因为样品器皿按照常规填充有液体样品，该液体样品要求基础区段的水平支承，因而每个样品器皿接纳部的中心纵轴线都竖直设置。当热块按照常规安装在实验室仪器中、特别是pcr热循环仪中时，指向该实验室仪器的前侧、特别是当使用者在实验室仪器前作业时向前指向该使用者的那侧称为热块的前侧或前部侧，而当热块按照常规安装在实验室仪器中、特别是pcr热循环仪中时，面朝实验室仪器的背侧、特别是当使用者在实验室仪器前作业时从该使用者起远离该使用者向后指的那侧则称为热块的背侧或者后侧。可以从位于带有按照常规安装的热块的实验室仪器正前方并且“从左向右”观察这个热块的使用者的角度类似地定义热块的“左”侧和“右”侧。热块的或者其构件之一的下侧也称为其第一侧，热块的或者其构件之一的与该第一侧对置的上侧也称为其第二侧。
[0024]
优选利用下述结构特征中的至少一个制造、特别是增材制造基础区段或者基板。优选，所述至少一个样品器皿接纳部利用增材制造方法制成、特别是在不中断这个制造方法的情况下。然而也可能和优选的是：通过增材制造方法或其它制造方法如通过铸造方法、切削方法或电镀方法分开制造基础区段或者基板。
[0025]
基板具有设置用于与一个或多个调温装置热联接的第一板侧以及与该第一板侧对置的第二板侧，该第二板侧优选与许多用于接纳许多实验室样品器皿并对其进行调温的样品器皿接纳部一体连接。第一板侧优选是平坦的。第二板侧优选是平坦的并且具有至少一个过渡横截面，其构成基板与所述至少一个样品器皿接纳部的过渡部。一个基板可以具有至少一个开口和/或至少一个空隙和/或至少一个凸出区段，其中，后者可以从平坦的第一侧或第二侧中凸起。如果有利于所期望的热量分布的话，特别是如果有利于样品器皿接纳部的均匀的温度分布、特别是有利于对样品器皿接纳部的接触区段的相同调温，那么可以设定这种相对板的纯平坦侧的偏离。
[0026]
基板优选相应相互垂直地具有长度l、宽度b和高度h，为了进一步解释，它们可以沿着笛卡尔坐标系统的轴x、y、z与x/l、y/b、z/h对应地定向。优选如下地确定基板的长度和宽度的尺寸，即，标准样品器皿可以设置在基板上方的相应的样品器皿接纳部中。优选的长度尺寸在50mm至260mm之间或60mm至160mm之间，优选的宽度尺寸在40mm至180mm之间或60mm至120mm之间。优选的高度尺寸在1.0mm至15.0mm之间或0.3mm至0.8mm之间。如下地测量长度、宽度和/或高度，要么对基本上长方六面体形的基板的可能的侧向凸出部不予考虑，要么将这些尺寸定义为基板的沿着x轴的最大延展(用于测量l)、基板的沿着y轴的最大延展(用于测量b)或基板的沿着z轴的最大延展(用于测量h)。
[0027]
优选地，热块具有一个、多个或大量样品器皿接纳部，这些样品器皿接纳部借助增材制造方法在使用含金属的材料制造成相互连接和/或与基础区段或或者说基板整体连接。优选地，用于制造热块的方法具有以下步骤：借助增材制造方法将一个、多个或大量样品器皿接纳部制造成相互整体连接和/或与基础区段或者说与基板整体连接。
[0028]
优选地，热块具有多个(大于或等于两个)或大量(大于或等于六个)样品器皿接纳部，这些样品器皿接纳部特别是沿着一个平面并排设置，该平面特别是与热块的基板的平
坦的第一侧平行延伸。样品器皿接纳部的在该样品器皿接纳部的上部端部上的优选圆形的开口优选全部与热块的基板的平坦的第一侧平行。样品器皿接纳部优选设置在具有排和列的矩形网格中。
[0029]
优选利用下述结构特征中的至少一个制造、特别是增材制造样品器皿接纳部。优选，所述至少一个样品器皿接纳部利用增材制造方法制成、特别是制成为整体的和/或特别是在不中断这个制造方法的情况下制成。优选，至少两个样品器皿接纳部利用增材制造方法制成、特别是制成为整体的和/或在不中断这个制造方法的情况下制成。优选，基础区段、特别是基板和所述至少一个样品器皿接纳部通过增材制造方法制成为整体的和/或特别是在不中断这个制造方法的情况下制成。
[0030]
然而也可能和优选的是：通过增材制造方法或其它制造方法如通过铸造方法、切削方法或电镀方法来分开制造所述至少一个样品器皿接纳部。可以单独地制造样品器皿接纳部或可以成组整体制造多个样品器皿接纳部，或者可以将所有样品器皿接纳部共同制成为整体的构件。那么优选地，将所述至少一个样品器皿接纳部在其制造完成之后单独地、成组地或作为整体构件与基础区段连接。可能且优选的是：通过增材制造为至少一个分开制造的样品器皿接纳部添加基础区段。在此可能的是：将至少一个样品器皿接纳部的材料熔化，以便随后添加基础区段的第一材料层，该基础区段然后依次构成。也可能和优选的是：通过增材制造为分开制造的基础区段添加所述至少一个样品器皿接纳部。
[0031]
一个样品器皿接纳部优选具有内部容积，该内部容积用于接纳样品器皿区段。通过在接纳位置中接纳样品器皿的样品器皿区段，在样品器皿与样品器皿接纳部之间建立接触。这个接触通过样品器皿接纳部的接触区段的接触面进行。内部容积优选由至少一个接纳壁包围，并且特别是由所述至少一个接纳壁的或者样品器皿接纳部的内侧限定。接纳壁根据功能可以分为两个或更多个壁段。
[0032]
样品器皿接纳部优选具有中心纵轴线a，样品器皿接纳部沿着该中心纵轴线延伸。纵轴线a优选垂直于基础区段的或者基板的优选平坦的第二侧或该第二侧的平坦区段延伸。样品器皿接纳部优选构造为关于这根纵轴线a旋转对称，这在现有技术中是常见的。然而也可能和优选的是：样品器皿接纳部优选构造为关于这根纵轴线a非旋转对称。
[0033]
样品器皿接纳部优选具有下部端部区段，样品器皿接纳部经由该下部端部区段而与基础区段或者基板连接、特别是连接成整体的。下部端部区段可以是样品器皿接纳部的设置在壁段下方的体积区域、特别是样品器皿接纳部的脚部区段，或者可以是面。这个面是下部端部区段的组成部分并且同样构成样品器皿接纳部与基础区段或者基板之间的过渡横截面积或者连接部，这个面优选是圆形的，然而也可以具有其它形状。可以通过如下方式定义下部端部区段，即，它不包含接触区段、特别是既不完全也不部分包含。
[0034]
样品器皿接纳部优选具有如下的壁段，该壁段特别是基本上或者绝大部分设置在下部端部区段上方。样品器皿接纳部优选具有上部端部区段，该上部端部区段是特别是设置在所述壁段上方的开口区段。所述壁段优选成形为锥形的，其中，锥体从上向下逐渐变细。壁段特别是可以定义为样品器皿接纳部的沿着纵轴线a的限定该样品器皿接纳部的内部容积的区段，该区段的内侧呈锥形。下部端部区段特别是可以含有样品器皿接纳部的特别是也限定该样品器皿接纳部的内部容积的区段，该区段的内侧不是锥形的。所述壁段优选成形为空心锥体的围绕旋转轴线a(纵轴线a)旋转对称地延伸的区段。通过这种方式能够
容易地将成形为互补锥形的样品器皿插入和取出。
[0035]
所述壁段优选具有第一下部子壁段，该第一下部子壁段构成接触区段的一部分、特别是构成接触区段的下部区段，并且该第一下部子壁段特别是沿着纵轴线a观察位于下部端部区段上方和特别是位于第二上部子壁段下方。下部子壁段优选是填充高度区段。所述壁段优选具有至少一个第二上部子壁段，该第二上部子壁段不包含接触区段的组成部分。上部子壁段优选是空段。可以通过如下方式定义下部子壁段，即，该下部子壁段比上部子壁段具有更大的厚度。所述厚度相应沿着壁段不必是恒定不变的。优选地，沿着纵轴线a观察，下部子壁段的厚度随着与下部端部区段的间距的减小而增加。下部子壁段可以是样品器皿接纳部的脚部区段，该脚部区段垂直于纵轴线a观察向着下方变宽或者向着下部端部区段的方向变宽或者具有增大的横截面。通过这个变宽特别是能够实现基础区段与样品器皿接纳部之间的更大的热流，并且此外还有助于样品器皿接纳部相对基础区段的设置。下部子壁段可以是脚部区段的组成部分。
[0036]
样品器皿接纳部优选具有上部端部区段，该上部端部区段与所述壁段连接、特别是整体连接。上部端部区段优选是开口区段，其也具有向上指的、优选圆形的开口，通过该开口将样品器皿嵌入样品器皿接纳部中。
[0037]
下部端部区段的高度可以在0.0与5.0mm之间、优选在0.0与3.0mm之间和优选在0.0与1.5mm之间。
[0038]
壁段的高度可以在0.0与15.0mm之间、优选在0.0与10.0mm之间和优选在0.0与8.0mm之间。
[0039]
壁段的第一子壁段的高度可以在0.0与15.0mm之间、优选在0.0与10.0mm之间和优选在0.0与8.0mm之间。
[0040]
壁段的第二子壁段的高度可以在0.0与15.0mm之间、优选在0.0与10.0mm之间和优选在0.0与8.0mm之间。第二子段的高度可以大于第一字段的高度，或者它可以低于这个高度，或者它可以等于这个高度。
[0041]
上部端部区段的高度可以在0.0与5.0mm之间、优选在0.0与3.0mm之间和优选在0.0与1.5mm之间。
[0042]
高度也可以分别是上述值中的任意一个，或者可以至少是较小或较大的值，而相应其它值可以排除，或者可以排除所有上述值。
[0043]
在传统的热块中，所有的样品器皿接纳部，或者在铣削加工的热块的情况中所有包含样品器皿接纳部的块体区段构造为相同的、特别是成形为相同的并且以同样的形状设置在一个基础区段上。通过增材制造方法能够实现的是：根据要求个体构成、特别是成形样品器皿接纳部的每个区段。此外，通过增材制造方法能够实现的是：根据要求个体构成每个样品器皿接纳部，或者个体地构成、特别是成形确定组的样品器皿接纳部，使得同一组中的样品器皿接纳部具有相同的形状和/或以相同的形状设置在一个基础区段上。“个体地构成”是指，样品器皿接纳部成形为与其它样品器皿接纳部不同和/或至少利用不同成形的脚部区段设置在一个基础区段上，或者一组样品器皿接纳部成形为与其它组样品器皿接纳部不同和/或至少利用不同成形的脚部区段设置在一个基础区段上。
[0044]
特别地，如果多个样品器皿接纳部并排设置、特别是以矩形网格布局的形式设置，那么存在以下相应优选的设计方案：
[0045]
优选地，位于边缘的样品器皿接纳部成形为与不是位于边缘的样品器皿接纳部不同、特别是成形为与样品器皿接纳部组件的中心内部区域中的样品器皿接纳部不同。优选地，位于组件的角部的样品器皿接纳部成形为与位于边缘的样品器皿接纳部不同和/或与不是位于边缘的样品器皿接纳部不同。设置在基础区段的、特别是矩形基板的边缘上并且因此在那里比样品器皿接纳组件的中心内部区域中的不是位于边缘的、更靠中心设置的样品器皿接纳部具有更少的相邻样品器皿接纳部的样品器皿接纳部被视为位于边缘设置。优选地，位于边缘的样品器皿接纳部的下部端部区段成形为与不是位于边缘的样品器皿接纳部的下部端部区段不同、特别是成形为与样品器皿接纳部组件的内部区域中的样品器皿接纳部的下部端部区段不同。优选地，位于组件的角部的样品器皿接纳部的下部端部区段成形为与位于边缘的样品器皿接纳部的下部端部区段不同和/或与不是位于边缘的样品器皿接纳部的下部端部区段不同。
[0046]
优选地，位于边缘的样品器皿接纳部的壁段成形为与不是位于边缘的样品器皿接纳部的壁段不同、特别是成形为与样品器皿接纳部组件的内部区域中的样品器皿接纳部的壁段不同。优选地，定位在组件的角部中的样品器皿接纳部的壁段成形为与位于边缘的样品器皿接纳部的壁段不同和/或与不是位于边缘的样品器皿接纳部的壁段不同。通过不同的形状，能够根据热块中的位置影响热块的热流或者热容量。
[0047]
优选地，位于边缘的样品器皿接纳部的下部端部区段比不是位于边缘的样品器皿接纳部的下部端部区段具有更大的体积或者更大的质量、特别是比样品器皿接纳部组件的内部区域中的样品器皿接纳部的下部端部区段具有更大的体积或者更大的质量。优选地，定位在组件的角部中的样品器皿接纳部的下部端部区段比位于边缘的样品器皿接纳部的下部端部区段和/或比不是位于边缘的样品器皿接纳部的下部端部区段具有更大的体积或者更大的质量。通过这种构造设计，能够将进入所述样品器皿接纳部中的热流和热容量设计为不同的、特别是由于边缘区域遭受通常低得多的环境温度的影响，所以在热块的边缘区域中提高热流和热容量。
[0048]
一个、多个或所有样品器皿接纳部的下部端部区段优选成形为，它至少局部从样品器皿接纳部的、特别是壁段的上部区段出发向下直到基础区段为止变宽。这样限定的脚部区段能够实现样品器皿接纳部与壁段之间的更大的热流，因此，具有脚部区段的样品器皿接纳部比没有脚部区段的样品器皿接纳部得以更快地调温。此外，脚部区段增强了样品器皿接纳部在基础区段上抗机械影响的位置。
[0049]
脚部区段优选成形为锥形的，其中，脚部区段的外侧的穿过纵轴线a延伸的竖直横截面、特别是每个穿过纵轴线a延伸的竖直横截面都可以成形为直线，然而也可以成形为非直线、特别是可以成形为凹形的。
[0050]
样品器皿接纳部优选是杯形的，就是说，样品器皿接纳部于是构成为如同具有向上指的开口的杯子。
[0051]
热块的一个样品器皿接纳部、多个样品器皿接纳部或所有样品器皿接纳部可以只借助其壁段或者下部端部区段而与基础区段连接，特别是在没有设置在基础区段上方和特别是在上部端部区段下方水平延伸的、将相邻的样品器皿接纳部连接的连接区段的情况下。这样的样品器皿接纳部也称为独立式的。
[0052]
在上部端部区段中，多个或所有样品器皿接纳部可以通过孔板连接，在该孔板的
一个孔中可以分别设置一个样品器皿接纳部或者其上部端部区段或其开口。这样的组件的样品器皿接纳部不被称为独立式的，这是因为它们经由(多个)连接元件、此处孔板相互支撑。
[0053]
优选地，热块具有基础区段和样品器皿区段，其中，所述至少一个样品器皿接纳部设置在后者中。由于特别是基础区段可以具有长方六面体形板的形状并且由于特别是样品器皿区段的样品器皿接纳部撑开基本上长方六面体形的区域，所以基础区段和/或样品器皿区段优选是基本上长方六面体形的。基础区段和样品器皿区段特别是可以基本上在过渡区域内相互连接，该过渡区域可以构成为平面、称为过渡平面，或者构成为板状的过渡区域，在该过渡区域中例如不同的样品器皿接纳部在基础区段上的不同的高度中开始。还可能的是：热块没有基础区段，而是通过样品器皿区段构成，其样品器皿接纳部通过连接区段连接、特别是通过在相邻的样品器皿接纳部之间水平延伸并将它们连接的连接区段连接、特别是通过在相邻的样品器皿接纳部的下部端部区段和/或壁段和/或上部端部区段之间水平延伸并将它们连接的连接区段连接。这些连接区段特别可以是将样品器皿接纳部连接的网格网的或至少一个孔板的组成部分，样品器皿接纳部通过所述孔板的孔延伸并且与所述孔板连接。然而当热块包含基础区段时，也可以设置有所述连接区段。
[0054]
样品器皿区段具有至少一个或多个将相邻的样品器皿接纳部连接的连接区段。这些连接区段特别是在相邻的样品器皿接纳部之间水平延伸并将它们连接的连接区段、特别是在相邻的样品器皿接纳部的下部端部区段和/或壁段和/或上部端部区段之间水平延伸并将它们连接的连接区段。这些连接区段特别可以是将样品器皿接纳部连接的网格网的或者至少一个孔板的组成部分，样品器皿接纳部通过所述孔板的孔延伸并且与所述孔板连接。然而当热块包含一个基础区段时，也可以设置有所述连接区段。
[0055]
特别是当多个样品器皿接纳部特别是以矩形网格布局的形式并排设置并且构成样品器皿区段时，存在以下相应优选的设计方案：
[0056]
在直接相邻的样品器皿接纳部之间、特别是在多个或所有直接相邻的样品器皿接纳部之间可以设置有至少一个或恰恰一个连接区段。在样品器皿接纳部的矩形网格中，相应两个在该网格的一行中相继的样品器皿接纳部被视为直接相邻的，并且相应两个在该网格的一列中相继的样品器皿连接处被视为直接相邻的。然而也可以在对角线相邻的样品器皿接纳部之间、特别是在多个或所有对角线相邻的样品器皿接纳部之间设置有至少一个或恰恰一个连接区段。如果在两个样品器皿接纳部之间具有另外的样品器皿接纳部，那么最初的两个样品器皿接纳部不被视为相邻的。
[0057]
在将相邻的样品器皿接纳部连接的连接区段与基础区段之间、在那里特别是在通过这些样品器皿接纳部的纵轴线构成的平面中、特别是因此在连接区段下方可以设置有留空部。这个连接区段特别是可以不与基础区段直接连接，该连接区段经由样品器皿接纳部与基础区段间接连接。在这种情况中，连接区段通过环绕该连接区段流动的周围空气的对流有助于对样品器皿接纳部的冷却。所以这种连接区段或者这种结构适于对较热的样品器皿接纳部进行冷却并改善热块中的均匀性。决定最佳散热的结构参数是连接区段的或者说所述结构的厚度和连接区段或者说所述结构与基础区段或者基板的间距、特别是最小间距，连接区段的质量和/或表面积。样品器皿接纳部之间的这种连接区段或者这种结构的另一用途是，它们在个别情况中能够能够赋予构件必要的稳定性和刚性。连接区段或者结构
于是尽可能地远离构件重心，并且因此能够设计得更小和/或更薄。另一优点是，在此小结构的热影响比较小。热首先必须流过样品接纳部并且因此最后将结构加热。
[0058]
也可能和优选的是：在将相邻的样品器皿接纳部连接的连接区段与基础区段之间、在那里特别是在通过这些样品器皿接纳部的纵轴线构成的平面中、特别是因此在连接区段下方没有设置留空部。连接区段可以与基础区段直接连接。在这种情况中，连接区段还有利于借助调温装置对样品器皿接纳部进行加热或者调温。这可以适用于一个样品器皿区段或者热块的多个或许多连接区段或所有连接区段。这种组件具有以下效果：将热从较热的中间空隙引向样品器皿接纳部并且因此能够提高均匀性。结构参数在此是连接区段的厚度、其质量和/或其表面积以及连接的一般形状，例如以可变的直径倒圆、角度可变的三角形。
[0059]
样品器皿接纳部的壁段、特别是下部子壁段和/或上部子壁段可以具有不同的厚度。可以设置有样品器皿接纳部的壁厚的个体增厚部：在选择正确的情况下，壁厚的个体改变对热块的均匀性和快速性具有积极的影响。壁段的个体厚度、样品器皿接纳部的质量和/或表面积是热块的可优化的结构参数。
[0060]
将相邻的样品器皿接纳部连接的连接区段可以是接桥形的、特别是板状的。板通过厚度、外部轮廓和主平面表示，该主平面可以水平地、即与x-y平面平行地延伸，或者该主平面可以垂直于x-y平面和平行于z轴延伸。厚度和外部轮廓是热块的可优化的结构参数。
[0061]
连接区段可以具有一个或多个空隙和/或开口和/或凸出部，或者可以是网格状的和/或多孔的。通过这种方式能够影响连接区段的导热性能。
[0062]
为样品器皿接纳部使用一个或多个脚部区段和/或在相邻的样品器皿接纳部之间使用连接区段以及改变热块的限定结构的结构参数实现了以下局有独创性的思想：借助增材制造方法只在对调温装置与样品之间的热传导具有积极影响的地方构建材料。用于确保机械坚固性和稳定性的附加结构和用于在热块、(多个)调温装置与周围环境之间进行密封的结构在此可以是例外。
[0063]
一个样品器皿接纳部具有一个内部容积，该内部容积特别是从样品器皿接纳部的底壁的内侧起沿着纵轴线a延伸一个路段直到其开口为止。这个路段称为样品器皿接纳部的深度。优选地，热块的样品器皿接纳部的各开口位于一个共同的平面中，并且优选多个或者所有样品器皿接纳部分别具有相同的深度。然而也可能和优选的是：特别是位于边缘的样品器皿接纳部中的一个或多个样品器皿接纳部的深度大于不是位于边缘的样品器皿接纳部的深度。具有较大深度的样品器皿接纳部的内部容积特别是能够延伸得更深、特别是甚至延伸到基础区段内。因此能够在边缘区域中改善热传递并且提高均匀性。样品器皿接纳部的深度是热块的可优化的结构参数。
[0064]
可能和优选的是：基础区段或者基板具有厚度不同的区域。通过在基板上有针对性地安置额外的材料，能够设定局部的热容量，以便提高热块的均匀性。类似地，通过基础区段中或者基板中的局部空隙能够进一步降低热容量。这可以改善迅速性和均匀性。厚度不同的区域的厚度和外部轮廓是热块的可优化的结构参数。
[0065]
热块优选设置有接纳框架和/或密封框架，它特别是与基板或者与x-y平面平行地环绕热块。通过增材制造方法的设计自由度，还能够将密封框架/接纳框架与基板组合并且使热容量进一步下降。
[0066]
将调温装置优选设置在热块与散热器之间，并且通过紧固件、特别是螺纹件将这些部件彼此相对压紧。此外通过增材制造方法，能够简单地整合支撑结构、特别是网格结构，这些支撑结构设置在基础区段或者基板上方，并且这些支撑结构特别是可以在基础区段与样品器皿接纳部的开口的平面之间延伸，并且如果将所述部件紧固，那么这些支撑结构能够吸收连接力。
[0067]
通过增材制造方法，能够实现复杂的热块结构。优选地，热块具有至少一个或者多个带平坦下部侧的基板和至少一个或者多个样品器皿区段。样品器皿区段可以在样品器皿接纳部之间具有一个或多个空隙和/或开口和/或凸出部，或者可以是多孔的。一个或多个或每个样品器皿接纳部可以具有一个或多个空隙和/或开口和/或凸出部，或者可以是多孔的。通过这种方式能够影响连接区段的导热性能。
[0068]
优选地，热块的特征在于：该热块借助增材制造方法通过如下方式制成，即，借助增材制造方法优选整体地制成基础区段和至少一个样品器皿接纳部。
[0069]
通过增材制造方法可能的是：能够从期望方向制造通常作为数据模型虚拟存在的热块，而无须强制性地使增材制造从热块的下端部开始。通过旋转虚拟模型和从旋转位置起限定增材制造的水平制造层，原则上可能的是：不是从热块的下侧向着其上侧的方向制造热块，而是从其它方向制造。例如，可以从热块的上侧向着其下侧的方向制造热块，或者从左侧向着其右侧的方向，或者从前侧向着其后侧的方向。制造方向的选择取决于以下情况，即，能够高效地进行制造，可能情况下还取决于以下情况，即，热块的期望结构可能只能够从限定方向制造。
[0070]
优选地，热块的特征在于：该热块借助增材制造方法通过如下方式制成，即，首先借助增材制造方法制成热块的基础区段，随后借助增材制造方法制成至少一个样品器皿接纳部，特别是在制造基础区段与制造所述至少一个样品器皿接纳部的特别是第一层之间不中断增材制造方法。
[0071]
然而也可能和优选的是：借助增材制造方法通过如下方式制成热块，即，首先借助增材制造方法制成所述至少一个样品器皿接纳部，随后借助增材制造方法制成热块的基础区段，特别是在制造所述至少一个样品器皿接纳部与制造基础区段的特别是第一层之间不中断增材制造方法。
[0072]
优选地，利用增材制造方法、特别是在不中断该制造方法的情况下制成所述至少一个样品器皿接纳部和/或基础区段。然而也可能和优选的是：通过增材制造方法或其它制造方法如通过铸造方法、切削方法或电镀方法分开制造所述至少一个样品器皿接纳部和/或基础区段。
[0073]
可以单独地制造样品器皿接纳部或者可以成组制造多个样品器皿接纳部，或者可以将所有样品器皿接纳部共同制成为整体的构件。那么优选地，将所述至少一个样品器皿接纳部在制造完成之后单独地、成组地或作为整体构件与基础区段连接。优选地，通过增材制造为所述至少一个样品器皿接纳部添加基础区段。在此可能的是：将所述至少一个样品器皿接纳部的材料熔化，以便随后添加基础区段的第一材料层，然后逐步地构建该基础区段。
[0074]
含有热块的实验室仪器优选是(pcr)热循环仪。然而也可能的是：含有热块的实验室仪器是热混合器。热块和/或含有热块的实验室仪器可以是实验室自动装置的组成部分、
特别是用于高通量处理液体样品的实验室自动移液机(liquid-handling-automat(液体自动处理机))的组成部分。
[0075]
热循环仪是如下的仪器，该仪器能够将至少一个样品的温度在时间上依次调节到事先确定的温度并且将其在事先给定的持续时间内保持在这个温度级上。这个温度控制的过程是循环的。这就是说，重复进行事先确定的温度周期、即一个至少两个温度级的序列。这种方法特别是用于进行聚合酶链反应(pcr)。就此而论，有时也将热循环仪称为pcr块。热循环仪、特别是热循环仪的处理装置优选具有热块。一个热块是一个样品保持器、由导热材料构成、通常是含金属的材料或金属、特别是铝或银。样品保持器具有接触侧，该接触侧通过热循环仪的至少一个加热/冷却装置、特别是帕尔贴元件被接触。热循环仪、特别是热循环仪的处理装置具有包括至少一个调节回路的调节装置，所述调节回路配置有至少一个加热/冷却装置作为执行机构和至少一个测温装置作为测量机构。借助调节装置调节温度级的温度。热循环仪的散热器、特别是热循环仪的处理装置的散热器用于对该热循环仪的区段进行冷却、特别是对帕尔贴元件进行冷却。热循环仪、特别是热循环仪的处理装置可以具有另外的加热和/或冷却元件。优选地，热循环仪、特别是热循环仪的处理装置具有计时装置，利用该计时装置可控制设定温度周期的时间参数。
[0076]
热混合器、也称为“thermal mixing device(热混合装置)”用于使经调温的实验室样品运动、特别是用于混合具有多种成分的实验室样品。热混合器，特别是其处理装置特别可以设置用于进行振动运动。热混合器、特别是其处理装置特别是具有用于驱动运动的驱动装置；特别是具有计时装置，利用该计时装置可控制设定混合处理的时间参数；并且特别是具有至少一个加热/冷却装置和至少一个包括至少一个调节回路的调节装置，所述调节回路配置有所述至少一个加热/冷却装置作为执行机构和至少一个测温装置作为测量机构。对所述至少一个实验室样品的控制仪器的处理在热混合器中对应所述至少一个样品经过的混合处理。
[0077]
热块优选具有用于温度传感器的接纳部。这些接纳部优选设置在热块的基板上方，使得在热块运行中作用到传感器上的温度与样品内的温度更加一致。在按照传统方式制造的热块中，温度传感器大多与基板直接热接触或者直接设置在基板上；因此在传感器上达到目标温度大多比在样品中早得多，因而可能不得不对循环中的延迟加以关注。
[0078]
可以通过各种方式确定对热块均匀性的测试。一种可能性是：将经校准的温度传感器安装在热块的不同定位的样品器皿接纳部上，并且在热块运行中例如作为热块上的温度平均值的标准偏差求出均匀性。另一可能性是，在热块的不同定位的样品器皿接纳部中进行相同的pcr反应并确定每个样品器皿中的复制产物的产量。另一可能性是，从模拟法中求出均匀性，在该模拟法中借助根据本发明制造的热块的数据模型计算根据本发明制造的热块的温度分布。在2011年12月eppendorf application note no.244(可通过www.eppendorf.de购得)中对一种用于确定热块的温度分布均匀性的适当方法进行了说明。
[0079]
可以通过以下方式求出热块的调温速度，即，确定：在已知加热功率恒定的情况下热块中的期望温度上升持续多长时间，或者确定：当在已知加热功率恒定的情况下对热块加热事先确定的持续时间时温差如何形成(ausfaellt)。在eppendorf application note no.274(可通过www.eppendorf.de购得)中对一种用于确定热块的调温速度的适当方法进
行了说明。
[0080]
热块的增材制造从微粒材料开始，该颗粒材料优选含有金属、优选含有铝或银或钛。陶瓷材料也是可能的。非金属或者其它材料是可能的，例如含有碳化硅或碳或石墨，或者由其构成。
[0081]
本发明还涉及用于制造热块的方法，所述热块用于接纳实验室调温仪器中、特别是pcr热循环仪中的实验室样品器皿并对其进行调温，该方法具有以下步骤：*借助增材制造方法制造热块、优选基于含金属的微粒。
[0082]
本发明还涉及用于计算热块形状结构的方法(以下也称为“模拟法”)，所述热块用于接纳实验室调温仪器中、特别是pcr热循环仪中的实验室样品器皿并对其进行调温，并且该热块能够通过由计算机控制的、根据至少一个结构参数的增材制造方法制造，其中，热块形状结构能够通过所述至少一个结构参数限定，该方法具有以下步骤：
[0083]
*改变至少一个结构参数；
[0084]
*执行模拟法，该模拟法用于根据所述至少一个结构参数来模拟通过热块的至少一个区段的热流；
[0085]
*根据模拟法选择至少一个限定需制造的热块的结构参数，并且特别是提供所述至少一个结构参数用于后续增材制造在结构上这样确定的热块。
[0086]
适于执行模拟法的结构参数包含在本发明的当前说明中或者能够从对优选的热块结构设计的说明中直接得出。可以借助市售的软件来执行模拟法、例如有限元软件。特别是美国宾夕法尼亚州的firma ansys inc.的ansys是适合的。
[0087]
在一种优选实施方式中，热块的特征在于：该热块根据以下的制造方法制成；同样的步骤也表明根据本发明的用于制造热块的方法的优选实施方式：
[0088]-优选借助增材制造方法或其它制造方法制造基础区段或者基板；
[0089]-特别是在使基础区段的或者基板的最上层特别是局部熔化以将需增材加工的微粒材料与基础区段或者基板连接为整体的情况下，在基础区段或者基板上方增材制造所述至少一个样品器皿接纳部，其中，基础区段的或者基板的最上层优选具有相同的材料或者由其构成。
[0090]-可选步骤：*在增材制造的步骤之前：通过将为了应用而设置有需制造的热块的调温装置、特别是帕尔贴元件与基础区段或者基板以及优选还与散热器连接，构成叠堆复合材料；*然后：测量基础区段或者基板上的温度分布的均匀性，这个均匀性是调温装置的、特别是帕尔贴元件的个体构造设计的结果，特别是调温装置在其面上的热传输能力的均匀性的结果，特别是冷却器的个体构造设计和/或与(多个)调温装置连接的结果，特别是调温装置与基础区段或者基板的单独的热联接的结果、特别是借助导热介质诸如特别是含石墨的导热垫，特别是借助控制装置对调温装置的电子控制和/或供电的结果，特别是当热块(或者基础区段和调温装置)按照常规设置在实验室仪器中时，与基础区段或者基板连接的调温装置相对实验室仪器的、特别是热循环仪的一个/多个构件的空间设置的结果，其中，这些构件特别可以是将基础区段围住的框架。
[0091]
可能和优选的是：在热块借助增材制造方法制成之后，对热块进行进一步加工或者在制造方法的范畴内进行进一步加工。可能和优选的再加工步骤特别是相互独立或组合的：
[0092]
*对借助增材制造方法产生的热块进行加热、特别是加热到其材料的熔化温度；或者进行冷却；
[0093]
*对借助增材制造方法产生的热块进行涂层、特别是通过浸浴或者喷涂；
[0094]
*对借助增材制造方法产生的热块进行表面切削加工、特别是铣削、抛光；
[0095]
通过这样的再加工步骤、特别是使通过增材制造方法而具有可识别的表面多孔性或粗糙性的以下表面平滑：基础区段的或者基板的下侧，以便改善与调温装置、特别是帕尔贴元件的热接触；样品器皿接纳部的内侧，以便改善与样品器皿、特别是其外侧的热接触。
[0096]
根据本发明的热块的特征特别是可以通过其制造特征表示。如果在本发明的范畴内通过一个或者多个步骤对根据本发明的用于制造热块的方法进行说明，那么只要这些步骤使热块在结构上具有特征，也可以直接将这些步骤理解为在结构上描述热块的特征。热块或其构件之一的增材制造使该热块具有特征，这是因为这个热块通过这种特殊类型的制造获得其表面和/或其体积的多孔性。
[0097]
根据本发明的用于制造热块的方法在这个说明的范畴内特别是通过这种方法的步骤得到说明。如果在这个说明的范畴内通过结构特征对热块进行说明、例如通过设置在相邻的样品器皿接纳部之间的、位于基础区段上方的支撑结构表明，那么还能够从中直接获得根据本发明的用于制造热块的方法的步骤，例如用于制造热块的方法具有如下的步骤：还与样品器皿接纳部一起增材制造所述支撑结构。
附图说明
[0098]
从以下结合附图及其说明对实施例的说明中获得根据本发明的热块和根据本发明的制造热块的方法的另外的优选构造设计。如果未另行说明或者从上下文中不产生异义，实施例的相同的构件基本上标注相同的附图标记。附图中：
[0099]
图1示意性示出了根据本发明的用于制造根据本发明第一实施例的热块的方法的实施例；
[0100]
图2a示出了根据本发明第一实施例的热块的制图的、相机视角的再现；
[0101]
图2b示出了根据本发明第二实施例的热块的制图的、相机视角的再现；
[0102]
图3a示出了图2b所示的热块，其设置在热循环仪的框架中；
[0103]
图3b示出了热循环仪，其带有图2b所示出的、设置在框架中的热块的透视图，一个是从斜前方、一个是从斜后方；
[0104]
图4a示出了根据本发明第二实施例的热块的一部分的透视图；
[0105]
图4b示出了根据本发明第三实施例的热块的一部分的透视图；
[0106]
图4c示出了根据本发明第四实施例的热块的一部分的前视图；
[0107]
图4d示出了根据本发明第五实施例的热块的一部分的前视图；
[0108]
图5a示出了根据本发明第六实施例的热块的一部分的透视图；
[0109]
图5b示出了根据本发明第七实施例的热块的一部分的透视图；
[0110]
图6a示出了根据本发明第八实施例的热块的一部分的侧向横剖视图；
[0111]
图6b示出了根据本发明第九实施例的热块的一部分的侧向横剖视图；
[0112]
图7a示出了根据本发明第二实施例的热块的一部分的侧向横剖视图；
[0113]
图7b示出了根据本发明第三实施例的热块的一部分的侧向横剖视图；
[0114]
图8a示出了根据本发明第十实施例的热块的一部分的透视图，这部分用作用于执行模拟或者计算根据本发明的热块的形状结构的示例性方法的模型；
[0115]
图8b示出了计算出的热图像，其示出了图8a所示热块的一部分的侧向横剖视图以及其上存在的热分布，该热分布在根据本发明的用于模拟或者计算热块的形状结构的示例性方法中获得；
[0116]
图9a示出了计算出的热图像，其示出了根据本发明第十一实施例的热块的一部分的侧向横剖视图以及其上存在的热分布，该热分布在根据本发明的用于模拟或者计算热块的形状结构的示例性方法中获得；
[0117]
图9b示出了计算出的热图像，其示出了根据本发明第十二实施例的热块的一部分的侧向横剖视图以及其上存在的热分布，该热分布在根据本发明的用于模拟或者计算热块的形状结构的示例性方法中获得；
[0118]
图10a示意性示出了用于制造热块的方法的实施例；
[0119]
图10b示意性示出了用于计算热块的形状结构的方法的实施例。
具体实施方式
[0120]
图1示意性示出了根据本发明的用于制造根据本发明的热块1的方法100的实施例。在该方法中将选择性激光熔化(英文：selective laser melting，slm)用作用于制造热块的增材制造方法。在此，将激光束5用于局部熔化粉末状材料6、此处例如铝微粒、特别是eos铝alsi10mg。在这种情况下可以使用仪器eos m 290，可以从位于德国克赖灵、邮编为82152的eos gmbh，electro optical systems购得。在此，激光受计算机控制地集中在填充粉末的平面6的之前通过3d模型限定的点上。
[0121]
过程起始于(未示出)将3d-cad文件数据分成层次模型，其层厚例如在10与100微米之间，其中，为每个层建立一个2d图像。这个文件格式是行业标准的stl文件，该stl文件用于大多数基于层的3d打印或立体光刻技术。这个文件然后由用于文件准备的软件包加载，该软件包作为机器数据配置参数、数值和必要情况下配置支撑结构。这些机器数据由slm机器解读，以便制造产品、即热块。
[0122]
在此处示例性说明的方法100中，通过使用涂层机构将粉碎的细金属粉末的薄层均匀地分布到基底板(未示出)上作为填充粉末的层6、通常是金属，该层沿着竖直轴线(z)运动。这优选在特别是含有被严格控制的惰性气体环境的腔室(未示出)中进行。激光和/或基底板在x-y平面中横向运动，以便生成热块的需在这个平面中构成的区段。逐层地建造热块。通过借助连续的或脉冲式的高功率激光束使相应层内的粉末连同位于其下的层选择性熔化，使部件几何体的每个2d切片熔化。激光能的强度足以能够使微粒优选完全熔化(熔焊)，以便构成固态金属。逐层地重复这个过程，直到部件制成为止。在腔室的区域中具有材料输出平台(未示出)、建造平台(未示出)以及涂层刀片(未示出)，利用该涂层刀片使新粉末在建造平台上运动。
[0123]
如在图1中示出的那样，首先在步骤a中对基础区段2进行加工、特别是进行增材制造。基础区段2在此是长方六面体形的、平坦的基板2。基础区段也可以作为预制构件提供、例如作为铸造的和/或铣削的构件。在步骤b和c中，依次和逐层地增材制造样品器皿区段3连同并排独立式设置的样品器皿接纳部4。在热块1的第一实施例中，所有样品器皿接纳部4
原则上成形为相同的。在此，在实施例示出的热块的样品器皿接纳部或者基板中，在目视检查时能够确定存在由增材制造方法造成的表面粒度或者粗糙度。在步骤d中，热块1已经制成，然而粉末状的剩余材料7依然设置在样品器皿区段3的各样品器皿接纳部4之间和之内的长方六面体形区域中。在步骤e中，已经将剩余材料7清除，并且增材制造的热块1单独存在。
[0124]
在进一步的步骤f中，还可以对热块1进行再加工。优选使基板的下侧平滑、例如通过铣削，同样优选使样品器皿接纳部4的空心锥形区段的内侧光滑。
[0125]
用于制造所述实施例中示出的、由铝合金构成的热块的商用slm机器是所述eos m 290，粉末状原材料是eos铝alsi10mg。
[0126]
图2a是增材制造的热块11的照片再现，该热块原则上与热块1的形状相应。热块11具有平坦的、长方六面体形的、增材制造的基板12，在增材方法期间将该基板逐层增高，以便获得与基板12整体连接的样品器皿接纳部14。基板12具有十二个孔12a，这些孔垂直于基板12的主平面穿过该基板延伸。这些孔用于接纳紧固螺纹件。孔12a可以通过增材制造生成，或者通过对增材制造的热块的再加工借助钻孔生成。
[0127]
样品器皿接纳部14分别成形为相同的。它们具有杯形。杯的底部分别由基板12构成。杯壁是空心锥形的。空心锥向上(正z轴的方向)敞开且扩大。空心椎成形为关于垂直于基板12的主平面的轴线a旋转对称。轴线a沿着空心锥穿过其对称中心延伸。所有样品器皿接纳部14的开口都分别设置在同一个平面中。这是标准布局，以便能够接纳符合标准的微量滴定盘或者pcr板。请参阅前述sbs标准。然而样品器皿接纳部的高度原则上可以是不同的，特别是两个、更多个或所有样品器皿接纳部14的开口可以位于不同的高度中。
[0128]
热块11总共具有96个样品器皿接纳部，这些样品器皿接纳部以规则矩形网格的形式并排设置。这个网格的网格单元都是正方形的。网格布局对应于根据sbs标准ansi slas 1-2004(r2012)(参见其中4.1节和图1，具有8行和12列)的96孔微量滴定盘的网格布局。
[0129]
图2a和2b分别示出了一条线l，相对这条线示出了笛卡尔坐标系，其z轴在线l的位置上与该线平行延伸。由于图2a、2b(还有图3a)中的插图基于摄影，所以样品器皿接纳部的轴线a看上去并不是相互平行地延伸，但实际上就是相互平行的。图2a、2b、3a不是等比例的。
[0130]
图2b是增材制造的热块21的照片再现。热块21具有平坦的、长方六面体形的、增材制造的基板22，在增材方法期间将该基板逐层地增高，以便获得与基板22整体连接的样品器皿接纳部24。基板22的主平面在插图中平行于x-y-平面延伸。
[0131]
热块21与热块11相比具有附加结构22a、22b、22c、23a，这些附加结构在热块21的同一个制造过程中增材制造。基板22具有附加结构22a、22b、22c：基板具有向上延伸的、环绕所有样品器皿接纳部的接桥22a。这个接桥与基板22的上侧共同构成接盘，所有样品器皿接纳部24都位于该接盘内。此外，基板22的上侧还具有加强结构22b、22c，这些加强结构用于将热块21紧固在热循环仪上的装配位置中(参见图3b)，并且这些加强结构在基板被螺纹件拧在和/或夹紧在基底上、例如需设置在底板上的帕尔贴元件(未示出)的散热器上时吸收紧固力并且将其分布到基板上。从基板起向上凸起的加强形状(在x-y平面中观察)构造为十字形的并且在其中心具有孔，这些孔垂直于基板22的主平面穿过该基板延伸。这些孔用于接纳紧固螺纹件。孔可以通过增材制造产生，或者通过对增材制造的热块的再加工借
助钻孔产生。
[0132]
原则上，在每个根据本发明的热块中都可以设置所述附加结构中的一个、多个或全部。
[0133]
样品器皿接纳部24分别成形为相同的。形状对应图2a的样品器皿接纳部14。与热块11不同，热块21具有加强结构23a，该加强结构被增材制造为当前完全位于在基板上方并且当前不与该基板直接接触，或者与样品器皿区段(23)制成为整体的并且特别是还与基板22制成为整体的。
[0134]
加强结构23a具有总共172个连接接桥，每个样品器皿接纳部14经由这些连接接桥与至少一个相邻的样品器皿接纳部14连接为整体的。这172个连接接桥中的8*11＝88个分别平行于x轴或者基板的第一长边延伸，这172个连接接桥中的7*12＝84个分别平行于y轴或者基板的第二长边延伸。网格布局的总共2*8 2*10＝36个位于边缘的样品器皿接纳部各经由两个连接接桥与相邻的样品器皿接纳部连接为整体的，网格布局的6*10＝60个位于内侧的样品器皿接纳部各经由四个连接接桥与相邻的样品器皿接纳部连接为整体的。
[0135]
从一个具有总共n*m个设置在一个由n行和m列构成的矩形网格中的样品器皿接纳部的热块中能够抽象出所述实施例的加强结构23a的连接接桥的优选排列，如下：加强结构具有总共n*(m-1) (n-1)*m个连接接桥，每个样品器皿接纳部都经由这些连接接桥与至少一个相邻的样品器皿接纳部连接为整体的。这些n*(m-1) (n-1)*m个连接接桥中的数量n*(m-1)个连接接桥分别平行于x轴或者基板的第一长边延伸，这172个连接接桥中的数量(n-1)*m个连接接桥分别平行于y轴或者基板的第二长边延伸。网格布局的总共2*n 2*(m-1)个位于边缘的样品器皿接纳部各经由两个连接接桥与相邻的样品器皿接纳部连接为整体的，网格布局的(n-2)*(m-2)个位于内侧的样品器皿接纳部各经由四个连接接桥与相邻的样品器皿接纳部连接为整体的。对于在图2b和3a中完全示出的热块来说，相应为n＝8，m＝12。
[0136]
加强结构23a的连接接桥(图2b和3a)例如可以如在图4a和7a中更加详细示出的那样成形和设置。替代地，它们可以如分别在图4b、4c、4d、7b中更加详细示出的那样成形和设置。加强结构的连接接桥当前平行于轴x和y轴设置，然而替代地和/或补充地，它们也可以设置有与上述不同的走向，例如平行于相对x或者y轴具有不等于90
°
的角、特别是45
°
角的线(也称为“对角线设置”)。
[0137]
图3a示出了根据图2b的热块21，该热块设置在热循环仪的框架29中。
[0138]
图3b两次透视性示出了同一个热循环仪80，一次从斜前方，一次从斜后方。在左侧示出的前视图中可以看到热块91，该热块设置在框架99中，该框架对应于在图3a中示出的框架29。在前视图中示出的热循环仪的枢转护盖处于打开状态中，这个枢转护盖在后视图中是关闭状态。
[0139]
图3c中示出的热循环仪80具有枢转护盖82，该枢转护盖配备有可枢转地设置在护盖82上的护盖把手81，使用者借助该护盖把手既可以打开/关闭、也可以锁定/解锁护盖82。在完全锁定的状态中，设置在护盖中的、可加热的压板83在一个/多个设置在热块84的样品器皿接纳部中的样品器皿上施加压紧力。实施例中示出的热块全部是充分稳定的，以便在其整个使用寿命期间无损地承受住所述压力。
[0140]
每个当前在附图的实施例中说明的根据本发明的热块都可以用作热块84。热块84在其下侧上(无法看到)与帕尔贴元件面状接触。帕尔贴元件的下侧又与金属制的散热器或
其它冷却系统热接触，以便将帕尔贴元件在调温(受控的加热/冷却)中产生的废热排放到周围环境中。为了确保热块84、帕尔贴元件、散热器的和可能情况下设置在这些部件之间的热传递介质或者构件的热传递面的均匀的热接触，借助紧固系统将热块84、帕尔贴元件、散热器和可能的设置在这些部件之间的热传递介质或构件彼此相对压紧，这在热块84上施加持续稳定的压力。实施例中示出的热块全部是充分稳定的，以便在其整个使用寿命期间无损地承受住这个持续稳定的压力。
[0141]
热循环仪80通过电子控制装置(未示出)控制。这个控制装置特别是具有微处理器和控制软件(均未示出)。热循环仪具有用于供能或者数据交换的不同接口：以太网85；网络86；模式开关87；can输出88；can输入89。还示出了检修盖91和型号铭牌92。热循环仪80可以由使用者经由此处具有带触摸屏和操作元件的操作区90的用户界面装置操作和特别是编程。热循环仪能够由使用者通过参数设定来编程，或者可以由使用者选择适当的、存储在控制装置的存储器中的程序，以便能够自动执行期望的调温协议。在这样的调温协议中，根据一个温度周期依次或者周期性地对热循环仪80的热块84进行调温。这样的调温协议特别是用于对存在于液态溶液中的物质进行复制、特别是进行聚合酶链反应(pcr)。在此，在热块的一个、多个或所有样品器皿接纳部中可以设置单个器皿或者相应地样品板(微量滴定盘或者pcr板)，在该单个器皿中含有确定体积的液态溶液(或者各种这样的溶液)。热循环仪可以如下运行，即，在调温周期的每个温度级期间对这些单个器皿中的每一个单个器皿或者这些样品器皿接纳部中的每一个样品器皿接纳部以尽可能相同的温度进行调温。根据本发明的热块优选成形和构造成，在调温周期的每个温度级期间对其样品器皿接纳部中的每一个样品器皿接纳部以尽可能相同的温度进行调温。特别是热块的整体制造和特别是其具有加强结构或者调温结构的特别设计对此是有利的。
[0142]
热块的将该热块机械式稳定的结构称为加强结构。热块的下述结构称为调温结构，即，借助这些结构实现或者优化热块中或者设置在其内的样品器皿中的期望热传递或者期望温度分布。加强结构也可以用作调温结构，反之亦然。通过结构参数能够明确地确定加强结构或者调温结构。通过这种方式，在根据本发明的模拟法或者根据本发明的用于计算热块84的形状结构的方法中能够求出或者优化结构参数并且因此求出或者优化热块的形状。
[0143]
图4a透视性示出了热块21的一部分。在那里，在用“1”标记的区域中可以看到加强结构23a的连接区段或者连接接桥25，其将两个相邻的样品器皿接纳部24相互连接并且其与这些样品器皿接纳部制成为整体的。一个或多个连接接桥25用作加强结构并且同时用作调温结构。特别是通过模拟法已经得到证明的是：借助连接接桥25特别是能够在相邻的样品器皿之间分散热。连接接桥不直接与基板连接。它们通过与周围环境进行热交换将热从样品器皿接纳部中引出。这个效果随着连接接桥的表面尺寸增大而增加。这些连接接桥因此适于对较热的样品器皿接纳部进行冷却和改善热块中的温度均匀性。用于最佳热传递、特别是用于最佳散热的结构参数特别是连接接桥的厚度及其与基板的最小结构间距。
[0144]
这些在样品器皿接纳部之间的连接接桥的另一个用途是，它们使热块具有必要的稳定性和刚性。连接接桥25在此尽可能远离热块的重心，因此可以设计得更小和/或更薄。另一个优点是，小的连接接桥的热影响在此比较小。热首先必须流过样品器皿接纳部，兵器因此最后将连接接桥25加热。
[0145]
在生产计划中优选注意到，为了3d打印为悬空的几何形状设置允许的搭建角(通常角＞30至45
°
)。
[0146]
图4b透视性示出了热块21’的一部分，该热块除了连接接桥的形状和位置之外都与热块21相似地构造。在那里，在用“2”标记的区域中可以看到加强结构23a的连接区段或者连接接桥26，其将两个相邻的样品器皿接纳部24相互连接并且其与这些样品器皿接纳部制成为整体的。一个或多个连接接桥26用作加强结构并且同时用作调温结构。
[0147]
样品器皿接纳部24之间的连接接桥26在此也与基板22连接。这具有如下的效果：将热从较热的中间空隙中引向样品器皿接纳部并且因此能够提高温度均匀性。结构参数在此是连结部的厚度和一般形状(利用可变的直径倒圆，角度可变的角形/三角形，参见图4c中的连接接桥26’和图4d的连接接桥26”)。
[0148]
图5a透视性示出了热块31的一部分。热块31的位于角部处的(24a)或者位于边缘的(24b、24c、24d、24e)和位于内侧的(24f)样品器皿接纳部24a、24b、24c、24d、24e和24f在此具有脚部区段27，这些脚部区段分别构造为不同的。特别是位于角部处的样品器皿接纳部24a的脚部区段27比位于边缘的(24b、24c、24d、24e)和位于内侧的(24f)样品器皿接纳部的脚部区段27具有更大的质量。特别是位于边缘的样品器皿接纳部24b、24c、24d、24e的脚部区段27比位于内侧的样品器皿接纳部24f的脚部区段27具有更大的质量。在垂直于x-y平面的平面中观察，这特别是通过脚部区段的弯曲半径实现，位于角部处的样品器皿接纳部24a的弯曲半径大于其它不是位于角部处的样品器皿接纳部的弯曲半径。示出的是热块的四个角部区域之一，然而这些角部区域都构成为相似的。用于基于模拟的优化的可能结构参数特别是一个脚部区段或多个或所有脚部区段的质量和或弯曲半径。
[0149]
图5b透视性示出了根据本发明第七实施例的热块的一部分。代替脚部区段，基本上是空心锥形的样品器皿接纳部的壁厚在此发生变化。特别地，位于角部处的样品器皿接纳部24a’比位于边缘的24b’、24c’、24d’样品器皿接纳部和位于内侧的24f’样品器皿接纳部具有更大的壁厚。特别是位于边缘的样品器皿接纳部24b、24c、24d、24e比位于内侧的样品器皿接纳部24f具有更大的壁厚。通过样品器皿接纳部的壁厚的个体增厚部和由此实现的热流的个体变化，能够实现对热块的均匀性和迅速性的积极影响。用于基于模拟的优化的可能结构参数特别是单个、多个或所有样品器皿接纳部的壁厚。
[0150]
图6a示出了根据本发明第八实施例的热块的一部分的侧向横剖视图。特别是可以看到基板42的一个区段和特别是样品器皿接纳部44，锥形的样品器皿49(或者具有至少锥形的外壁区段的样品器皿)插入该样品器皿接纳部中，所述样品器皿与样品器皿接纳部40的内侧热物理接触。特别是示出了下端部区段或者脚部区段44a和空心锥形的上部壁段44b。样品器皿接纳部40在上部壁段44b中具有的壁厚小于在下端部区段或者脚部区段44a中，样品器皿接纳部44的内部容积在此也延伸到该脚部区段中。样品器皿接纳部44在此构造为关于纵轴线a旋转对称。所述高度和厚度是结构参数。
[0151]
图6b示出了根据本发明第九实施例的热块的一部分的侧向横剖视图。特别是可以看到基板52的一个区段和特别是样品器皿接纳部54，锥形的样品器皿49可以插入该样品器皿接纳部中，以使这个样品器皿与样品器皿接纳部40的柱形内侧热物理接触。样品器皿接纳部50在此构造为关于纵轴线a旋转对称。特别是示出了下端部区段或者脚部区段54a和空心锥形的上部壁段54b。样品器皿接纳部40在上部壁段54b中具有的壁厚小于在下端部区段
或者脚部区段54a中，样品器皿接纳部54的内部容积在此也延伸到该脚部区段中。
[0152]
样品器皿接纳部54在上部壁段54b中具有至少两个壁厚不同的区域54b’、54b”，因而产生壁的总共三个独特的子壁段：在脚部区段54a中可以看到下部子壁段54_1，该下部子壁段沿着纵轴线a取中间值平均具有的壁厚大于其它子壁段54_2、54_3。中间子壁段54_2的壁厚在此基本上恒定不变并且小于下部子壁段54_1中的壁厚、然而大于上部子壁段54_3的厚度。各子壁段的外侧之间的过渡部优选是无棱角的，然而也可以是梯级状的和/或有棱角的。子壁段在内侧上沿着纵方向连续向上跟随开放锥体的形状。子壁段共同满足作为填充高度区段的用途，子壁段54_3满足作为空段的用途，如之前上面说明的那样。所述高度和厚度是结构参数。
[0153]
图7a示出了热块21的一部分的侧向横剖视图，其中示出基板22和样品器皿接纳部24。连接接桥25将相邻的样品器皿接纳部24相连并且基于增材制造与这些样品器皿接纳部连接为整体的。连接接桥25不与基板22直接连接，更确切地说，它通过留空部25’与基板隔开。样品器皿接纳部24的总高度是h，下部壁段24a的高度是h1，上部壁段24b的高度是h2，连接接桥25的最大高度是h3，连接接桥25的最小高度是h4。所述高度分别沿着纵轴线a测得。垂直于连接接桥25的面、在此沿着y轴测量连接接桥厚度。连接接桥25可以分别无棱角地转入相邻的样品器皿接纳部24的外壁中，连接接桥25的厚度特别是在这个过渡区域中可以、然而并不仅仅在那里变化、特别是在那里增大。所述高度和厚度是结构参数。优选h3≥0.5*h、特别是h3≤h。优选h4＝0.5*h3(这个数值具有优选h3 -5％的范围)，h3≤0.5*h，h3≤0.3*h，h3≥0.1*h。连接接桥的上部棱边优选在平面b中或者在该平面之下平行地延伸，热块的样品器皿接纳部24的开口也设置在该平面中。连接接桥25的主面(即两个最大面)垂直于基板22的主平面延伸、当前平行于平面z-x或者(在图7a中未示出)平行于平面z-y。连接接桥的下部棱边沿着x轴从两侧起向着连接接桥的与纵轴线a平行延伸的中心线c的方向上升。这个下部棱边的两个相对聚拢延伸的区段以角度α汇集，优选地，90
°
≤α≤180
°
、优选110
°
≤α≤160
°
。所述高度、厚度和角度α是结构参数。
[0154]
图7b示出了热块21的一部分的侧向横剖视图，其中示出基板22和样品器皿接纳部24。连接接桥26将相邻的样品器皿接纳部24相连并且基于增材制造与这些样品器皿接纳部连接为整体的；它此外与基板22直接和整体连接。样品器皿接纳部24的总高度是h，下部壁段24a的高度是h1，上部壁段24b的高度是h2，连接接桥26的最大高度是h3，连接接桥26的最小高度是h4。高度分别沿着纵轴线a测得。垂直于连接接桥26的面、在此沿着y轴测量连接接桥的厚度。连接接桥26可以分别无棱角地转入相邻的样品器皿接纳部24的外壁中和/或基板22中，连接接桥26的厚度特别可以在这个过渡区域中、然而并不是仅仅在那里变化、特别是在那里增大。所述高度和厚度是结构参数。优选地，h3≥0.5*h、特别是h3≤h。优选h4＝0.5*h3(这个数值具有优选h3 -5％的范围)，h3≤0.5*h，h3≤0.3*h，h3≥0.1*h。连接接桥的下部棱边优选在基板22的上侧处延伸。连接接桥26的主面(即两个最大面)垂直于基板22的主平面延伸、当前平行于平面z-x或者(在图7a中未示出)平行于平面z-y。连接接桥在此在连接接桥26的上部棱边与平面b之间具有留空部。连接接桥的上部棱边沿着x轴从两侧起向着连接接桥的与平行于纵轴线a延伸的中心线c的方向下倾。这个上部棱边的两个相对聚拢延伸的区段以角度α汇集，优选地，90
°
≤α≤180
°
、优选110
°
≤α≤160
°
。所述高度、厚度和角度α是结构参数。
[0155]
图8a透视性示出了根据本发明第十实施例的热块101的一部分，这部分用作用于执行用于模拟或者计算根据本发明的热块的形状结构的示例性方法的模型。当前借助2019r1以及2019r2版本的ansys进行这些计算。插图示出了热块的网状样品器皿组件内部区域中的用于计算的、首先充气的单元格(boundary box(边界盒))，在边缘区域中，单元格的结构优选是不同的。金属制的样品器皿接纳部103的形状在此与在热块1中示出的相似，然而样品器皿接纳部向上通过平行于基板102延伸的板106连接，该板实质上是孔板，样品器皿接纳部的开口通到该孔板的孔中。为了执行用于模拟或者计算根据本发明的热块的形状结构的方法，作出了在那里示出的设想：在样品器皿接纳部中设置有具有锥形形状的塑料器皿，该塑料器皿与样品器皿接纳部的内侧物理和热接触。在塑料器皿中水一直达到确定的填充高度。5208w的恒定热流作用到基板的下侧上。
[0156]
图8b示出了计算出的热图像，该热图像示出了图8a所示热块101的一部分的侧向横剖视图及其上存在的热分布，该热分布在根据本发明的用于模拟或者计算热块的形状结构的示例性方法中得出。可以看到，在平行于平面x-y的下部端部区域b1中出现最大温度的广泛扩展。所以可以为这个区域设置金属制的脚部区段，以便提高调温速度或者使之最大化。位于水位上方的区段b2同样被强烈加热(空段)：然而由于那里没有设置样品，所以这个热未得到利用。然而空段每次都必须被调温。所以优选减少样品器皿接纳部在空段中的质量或者将其减小到最小程度。这可以通过减小壁厚、如已经示出的那样或者通过这个区段的局部减薄或多孔性得以实现。通过这种方式减少了热块的“寄生”热容量，因此能够更快地对热块进行调温。
[0157]
图9a示出了计算出的热图像，该热图像示出了根据本发明第十一实施例的热块111的一部分的侧向横剖视图及其上存在的热分布，该热分布在根据本发明的用于模拟或者计算热块的形状结构的示例性方法中得出。样品器皿接纳部113和热图像与图8a、8b的样品器皿接纳部和热图像相同。热传感器114在此在一个位置p0中直接设置在基板112上，该热传感器被电子控制或者调节装置用于在温度调节范畴内的测量。图9b示出了热块111’相对图9a的改良的设置，其中作为额外的结构构造有底座115作为从基板112’中向上竖直伸出的突出部。通过与产生的热图像的比较得出结果，底座115的上侧从温度最高的区域中伸出并且通到加热程度较低的区域中，该区域的温度与水状样品s中的温度更相似。在这样的设置中，能够实现更加可靠和更加精确的电子温度调节。在图9b中，热传感器114’在底座115上设置在基板上方的一个位置p1中，该热传感器被电子控制或者调节装置用于在温度调节范畴内的测量。
[0158]
上述实例的样品器皿接纳部和加强结构或者调温结构的特征也能够组合在一个唯一的热块中。另外的这里未示出的、然而可组合的或单独在根据本发明的热块上优选的特征分别是：
[0159]
a.样品器皿接纳部的划分深度：位于边缘的样品器皿接纳部与位于内侧的样品器皿接纳部相比可以具有不同的样品器皿接纳部深度。这个(些)深度可以是结构参数。
[0160]
b.基板的个体增厚部：通过审慎地将额外的材料安置到基板上，可以设定局部的热容量，以便提高均匀性。为此，基板具有至少两个不同的板区域，这些板区域分别具有不同的(恒定不变的或平均的)板区域厚度。板区域的大小(体积、表面积)和板区域厚度可以是结构参数。
[0161]
c.个体地对基板开口：通过基板中的局部空隙能够进一步降低热容量。这可以改善迅速性和均匀性。为此，基础区段或者基板具有至少一个或两个或更多个或大量空隙。这些空隙可以分别具有不同的(恒定不变或平均的)空隙深度。空隙的大小(体积、表面积)和空隙深度可以是结构参数。
[0162]
d.通过增材方法的设计自由性还可以将热块的密封框架/接纳框架与基板组合，以便进一步降低热容量。
[0163]
e.通过设置网格结构吸收连接力来减小对紧固结构、紧固套/紧固接桥/紧固底座的热影响，所述网格结构优化地设置或者分布在基板上。紧固结构特别是用于将热块紧固在热循环仪中。
[0164]
图10a示意性示出了用于制造热块的方法，该热块用于接纳实验室调温仪器中、特别是pcr热循环仪中的实验室样品器皿并对其进行调温，该方法具有以下步骤：
[0165]
·
借助增材制造方法制造热块(201)；
[0166]
·
通过再加工方法、特别是通过加热、涂层、抛光和/或切削加工对借助增材制造方法生成的热块进行再加工(202)。
[0167]
图10b示意性示出了用于计算根据一种实施例的热块的形状结构的方法，所述热块用于接纳实验室调温仪器中、特别是pcr热循环仪中的实验室样品器皿并对其进行调温，并且所述热块可以通过增材制造方法制造，其中，所述热块的形状结构可以通过结构参数限定，该方法具有以下步骤：
[0168]
·
改变至少一个结构参数(301)；
[0169]
·
执行模拟法，该模拟法用于根据至少一个结构参数来模拟通过热块的至少一个区段的热流(302)；
[0170]
·
根据所述模拟法选定至少一个结构参数，用于增材制造这样在结构上确定的热块(303)。
[0171]
在比较试验中获得的借助3d打印制造的热块21(“mc x50 3d-block”)与安装在同一热循环仪中或者其它市售的热循环仪(制造商：德国eppendorf ag)中的其它热块相比的速度优势(最大加热速率或者冷却速率)如下：
[0172]
斜线速度比较
[0173]