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三維造型裝置和三維形狀造型物的制造方法

文檔序號(hào):9255225閱讀:484來源:國(guó)知局
三維造型裝置和三維形狀造型物的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及層疊并燒結(jié)粉末材料來制造三維形狀的造型物的三維造型裝置和三維形狀造型物的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以往,在這種發(fā)明中,通過反復(fù)進(jìn)行從粉末供給裝置供給粉末材料來形成粉末層的工序、和對(duì)由該工序形成的粉末層的預(yù)定區(qū)域照射光束或電子束來燒結(jié)所述預(yù)定區(qū)域的粉末的工序,來制造包含大量燒結(jié)層的三維形狀的造型物。
[0003]另外,在上述現(xiàn)有技術(shù)中,為了照射光束或電子束,常使用檢流計(jì)掃描(們W只只_ V于)裝置。例如,在專利文獻(xiàn)I所記載的發(fā)明中,使從激光振蕩器(20)射出的光束或電子束反射到單一的檢流計(jì)掃描裝置(掃描器22),并且使其反射方向變化來照射粉末層。光束或電子束的掃描路徑被稱為造型路徑,存儲(chǔ)在預(yù)先設(shè)定的控制電路中。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu),能夠通過檢流計(jì)掃描裝置使光束或電子束的照射位置高速移動(dòng),具有縮短造型時(shí)間的效果。
[0004]但是,根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù),如圖7所示,首先,使檢流計(jì)掃描裝置動(dòng)作以形成從一端側(cè)朝向另一端側(cè)的直線狀的掃描路徑al,然后,將光束或電子束的振蕩器暫時(shí)設(shè)為關(guān)閉狀態(tài),將檢流計(jì)掃描裝置的照射位置定位到上述一端側(cè)的預(yù)定部位(參照虛線部)。再然后,將激光振蕩器再次設(shè)為打開狀態(tài),使檢流計(jì)掃描裝置動(dòng)作以形成從一端側(cè)朝向另一端側(cè)并且與所述掃描路徑al大致平行的掃描路徑a2。然后,反復(fù)進(jìn)行多次所述掃描,使粉末層上的被造型區(qū)域E以畫影線的方式燒結(jié)。因此,由多次所述定位等導(dǎo)致的等待時(shí)間,成為使造型時(shí)間拉長(zhǎng)的原因。
[0005]另外,對(duì)于光束或電子束的所述掃描,在該掃描的最初與最后之間存在時(shí)間差,因此,例如有時(shí)在光束或電子束位于最后的掃描路徑時(shí),該掃描路徑的溫度因光束或電子束而上升,但最初的掃描路徑的溫度被外部空氣等冷卻而下降。因此,起因于上述那樣的溫度差,有可能導(dǎo)致造型物整體的溫度分布變得不均勻,造型物產(chǎn)生翹曲等形狀變形。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本特開2005-336547號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明以上述以往情況為課題的一例,其目的是提高造型效率、以及抑制造型物產(chǎn)生形狀變形等。
[0009]為解決上述課題,本發(fā)明的基本構(gòu)成包括:
[0010](I) 一種三維造型裝置,交替反復(fù)進(jìn)行層疊工序和燒結(jié)工序,所述層疊工序中,通過粉末供給裝置形成粉末層,所述燒結(jié)工序中,通過光束或電子束掃描單元向所述粉末層照射光束或電子束,并且使該照射位置移動(dòng),來燒結(jié)所述粉末層,在所述三維造型裝置中,設(shè)置成:用不在同一線上通過、且不形成交點(diǎn)地連續(xù)的路徑,預(yù)先設(shè)定造型路徑,該造型路徑是被造型物內(nèi)部側(cè)的光束或電子束的掃描路徑,沿該造型路徑連續(xù)照射由所述光束或電子束掃描單元產(chǎn)生的光束或電子束;
[0011](2) 一種三維形狀造型物的制造方法,交替反復(fù)進(jìn)行層疊工序和燒結(jié)工序,所述層疊工序中,供給粉末材料來形成粉末層,所述燒結(jié)工序中,向所述粉末層照射光束或電子束,并且使該照射位置移動(dòng),來燒結(jié)所述粉末層,在所述三維形狀造型物的制造方法中,用不在同一線上通過、且不形成交點(diǎn)地連續(xù)的路徑,預(yù)先設(shè)定造型路徑,該造型路徑是被造型物內(nèi)部側(cè)的光束或電子束的掃描路徑,沿該造型路徑連續(xù)照射光束或電子束。
[0012]上述基本構(gòu)成中,在與裝置相關(guān)的構(gòu)成(I)中,一種三維造型裝置,交替反復(fù)進(jìn)行層疊工序和燒結(jié)工序,所述層疊工序中,通過粉末供給裝置形成粉末層,所述燒結(jié)工序中,通過光束或電子束掃描單元向所述粉末層照射光束或電子束,并且使該照射位置移動(dòng),來燒結(jié)所述粉末層,在所述三維造型裝置中,設(shè)置成:用不在同一線上通過、且不形成交點(diǎn)地連續(xù)的路徑,預(yù)先設(shè)定造型路徑,該造型路徑是被造型物內(nèi)部側(cè)的光束或電子束的掃描路徑,沿該造型路徑連續(xù)照射由所述光束或電子束掃描單元產(chǎn)生的光束或電子束。
[0013]根據(jù)上述結(jié)構(gòu),由于將被造型物內(nèi)部側(cè)的光束或電子束的掃描路徑,設(shè)為不在同一線上通過的連續(xù)的路徑,連續(xù)進(jìn)行沿該路徑的光束或電子束的照射,因此能夠減少現(xiàn)有技術(shù)的情況那樣由對(duì)位導(dǎo)致的等待時(shí)間的產(chǎn)生,使造型時(shí)間縮短化,且這方面在與方法相關(guān)的基本構(gòu)成(2)中也是同樣的。
[0014]在第I實(shí)施方式中,其特征在于,所述造型路徑是以預(yù)定的角度結(jié)合的多條直線依次朝向內(nèi)側(cè)或者依次朝向外側(cè)的排列狀態(tài),或者是連續(xù)的I條曲線依次朝向內(nèi)側(cè)或者依次朝向外側(cè)的排列狀態(tài)(參照?qǐng)D2和圖3。此外,圖2、圖3的情況表示直線狀的情況)。
[0015]根據(jù)上述結(jié)構(gòu),能夠減輕被造型區(qū)域中的溫度分布的不均,制造高品質(zhì)的三維形狀造型物。
[0016]在第2實(shí)施方式中,其特征在于,所述造型路徑具有包含第一掃描路徑、第二掃描路徑、第三掃描路徑以及第四掃描路徑的掃描圖案,并且能夠反復(fù)進(jìn)行該掃描圖案,所述第一掃描路徑是從一側(cè)朝向另一側(cè)的路徑,所述第二掃描路徑是與該第一掃描路徑連續(xù)、并且朝向相對(duì)于該第一掃描路徑呈預(yù)定的角度且相對(duì)于該第一掃描路徑遠(yuǎn)離的方向的路徑,所述第三掃描路徑是與該第二掃描路徑連續(xù)、并且相對(duì)于第二掃描路徑呈預(yù)定的角度且從所述另一側(cè)朝向所述一側(cè)的路徑,所述第四掃描路徑是與該第三掃描路徑連續(xù)、并且朝向相對(duì)于該第三掃描路徑呈預(yù)定的角度且相對(duì)于該第三掃描路徑遠(yuǎn)離的方向的路徑。
[0017]在第3實(shí)施方式中,其特征在于,在設(shè)定了彼此相鄰的2個(gè)直線狀或曲線狀的造型路徑的基礎(chǔ)上,相鄰的掃描路徑的間隔處于比光束或電子束的照射直徑大的狀態(tài)(參照?qǐng)D5和圖6 ;此外,圖5、圖6表示直線狀的情況)。
[0018]根據(jù)上述結(jié)構(gòu),通過在彼此相鄰的掃描路徑之間形成的間隙,能夠減輕溫度分布變得不均勻,抑制造型物產(chǎn)生翹曲等形狀變形。
[0019]此外,優(yōu)選將所述間隔設(shè)為比光束或電子束的照射直徑大并且為該照射直徑的10倍以下。
【附圖說明】
[0020]圖1是示意地表示本發(fā)明涉及的三維造型裝置的一例的立體圖。
[0021]圖2是表示造型路徑的一例的俯視圖。
[0022]圖3是表示造型路徑的另一例的俯視圖。
[0023]圖4是表不造型路徑的另一例的俯視圖。
[0024]圖5是以(a)和(b)示出在交叉方向上相鄰的掃描路徑的間隔不同的兩種造型路徑的例子的俯視圖。
[0025]圖6是以(a)和(b)示出在交叉方向上相鄰的掃描路徑的間隔不同的兩種造型路徑的例子的俯視圖。
[0026]圖7是表不現(xiàn)有的造型路徑的俯視圖。
[0027]附圖標(biāo)記說明
[0028]10:造型臺(tái)
[0029]20:光束或電子束掃描單元
[0030]30:控制器
[0031]40:粉末供給裝置
[0032]E:被造型區(qū)域
[0033]Pl:矢量造型路徑
[0034]P2:光柵造型路徑
[0035]al?a4:掃描路徑
【具體實(shí)施方式】
[0036]以下,根據(jù)實(shí)施例進(jìn)行說明。
[0037]【實(shí)施例1】
[0038]對(duì)具有上述特征的優(yōu)選實(shí)施例,基于附圖進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0039]如圖1所示,該三維造型裝置I具備:能夠升降的造型臺(tái)10 ;在該造型臺(tái)10的上方側(cè)設(shè)置的多個(gè)光束或電子束掃描單元20 ;控制器30,其控制造型臺(tái)10的升降和/或各光束或電子束掃描單元20的動(dòng)作等;和粉末供給裝置40,其向造型臺(tái)10上供給粉末材料,所述三維造型裝置I交替反復(fù)進(jìn)行層疊工序和燒結(jié)工序來制造三維形狀造型物,在所述層疊工序中,供給粉末材料來形成粉末層,在所述燒結(jié)工序中,將光束或電子束照射所述粉末層并且使該照射位置移動(dòng)來燒結(jié)所述粉末層。
[0040]造型臺(tái)10是上表面形成為平坦?fàn)畹呐_(tái),構(gòu)成為通過未圖示的升降機(jī)構(gòu)來升降。
[0041]該
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