JP6872922B2 - Three-dimensional laminated modeling equipment - Google Patents

Three-dimensional laminated modeling equipment Download PDF

Info

Publication number
JP6872922B2
JP6872922B2 JP2017023511A JP2017023511A JP6872922B2 JP 6872922 B2 JP6872922 B2 JP 6872922B2 JP 2017023511 A JP2017023511 A JP 2017023511A JP 2017023511 A JP2017023511 A JP 2017023511A JP 6872922 B2 JP6872922 B2 JP 6872922B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas flow
formable
scanners
scanner
fume
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017023511A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2018126985A (en
Inventor
原口　英剛
英剛 原口
秀次 谷川
秀次 谷川
仁 北村
仁 北村
宏介 藤原
宏介 藤原
正樹 種池
正樹 種池
利信 大原
利信 大原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2017023511A priority Critical patent/JP6872922B2/en
Publication of JP2018126985A publication Critical patent/JP2018126985A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6872922B2 publication Critical patent/JP6872922B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Description

本開示は、三次元積層造形装置に関する。 The present disclosure relates to a three-dimensional laminated molding apparatus.

従来より、粉末層にビーム（例えばレーザビーム又は電子ビーム）を照射して粉末層を選択的に固化する三次元積層造形方法が知られている。この種の三次元積層造形方法では、粉末層にビームを照射して粉末を焼結又は溶融により固化させる際に、ヒュームと呼ばれる煙状の物質がビーム照射位置から発生する。ヒュームは、粉末層が金属粉末からなる場合に顕著に発生するが、粉末層が樹脂粉末等からなる場合にも発生する。 Conventionally, a three-dimensional laminated molding method has been known in which a powder layer is irradiated with a beam (for example, a laser beam or an electron beam) to selectively solidify the powder layer. In this kind of three-dimensional laminated molding method, when the powder layer is irradiated with a beam and the powder is solidified by sintering or melting, a smoke-like substance called fume is generated from the beam irradiation position. Fume is remarkably generated when the powder layer is made of metal powder, but is also generated when the powder layer is made of resin powder or the like.

ヒュームがビームの経路を遮ると、ビームのエネルギー量が低下したり、ビーム形状が変形することがある。また、ビームのエネルギー量が低下すると、造形品質に影響し、強度不足や形状精度の低下生じる恐れがある。 If the fume blocks the path of the beam, the amount of energy in the beam may decrease or the shape of the beam may be deformed. Further, if the amount of energy of the beam is lowered, the molding quality is affected, and there is a possibility that the strength is insufficient and the shape accuracy is lowered.

特許文献１には、ヒュームによるビームの遮りを防止するために、チャンバ内に入射したビームの経路から離れた位置に局所的なガス流れを形成する技術が開示されている。 Patent Document 1 discloses a technique for forming a local gas flow at a position away from the path of the beam incident in the chamber in order to prevent the beam from being blocked by the fume.

特許第５６５３３５８号公報Japanese Patent No. 5563358

特許文献１に記載されるようにビームの経路から離れた位置に局所的なガス流れを形成したとしても、ビーム照射位置の近傍に存する発生直後のヒュームによってビームの経路が遮られると、ビームのエネルギー量が低下したり、ビーム形状が変形することがある。このため、依然として、ヒュームに起因して造形品質の低下が生じる恐れがあった。 Even if a local gas flow is formed at a position distant from the beam path as described in Patent Document 1, if the beam path is blocked by a fume immediately after generation existing in the vicinity of the beam irradiation position, the beam The amount of energy may decrease or the beam shape may be deformed. For this reason, there is still a risk that the molding quality will deteriorate due to the fume.

本発明の少なくとも一実施形態は、上述したような従来の課題に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、ヒュームに起因する造形品質の低下を抑制可能な三次元積層造形装置を提供することである。 At least one embodiment of the present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a three-dimensional laminated molding apparatus capable of suppressing deterioration of molding quality due to fume. To provide.

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る三次元積層造形装置は、ベースプレートと、
前記ベースプレート上に形成された粉末層を選択的に固化するように前記粉末層にビームを照射するためのビーム照射ユニットと、前記粉末層上にガス流れを形成するためのガス流れ形成ユニットと、を備え、前記ビーム照射ユニットは、前記ガス流れの流れ方向において互いに異なる位置に設けられた２台以上の複数のスキャナを含む。 (1) The three-dimensional laminated modeling apparatus according to at least one embodiment of the present invention includes a base plate and
A beam irradiation unit for irradiating the powder layer with a beam so as to selectively solidify the powder layer formed on the base plate, and a gas flow forming unit for forming a gas flow on the powder layer. The beam irradiation unit includes two or more scanners provided at different positions in the flow direction of the gas flow.

本願発明者の鋭意検討の結果、ガス流れの流れ方向における下流側からビームを照射する場合、鉛直方向に対するビームの照射角が相対的に大きい場合と比較して、鉛直方向に対するビームの照射角が相対的に小さい場合の方が、ビームがヒュームに遮られにくく、ビームに対するヒュームの影響が小さくなる傾向があることが明らかとなった。 As a result of diligent studies by the inventor of the present application, when the beam is irradiated from the downstream side in the flow direction of the gas flow, the irradiation angle of the beam in the vertical direction is higher than that in the case where the irradiation angle of the beam in the vertical direction is relatively large. It was clarified that when the beam is relatively small, the beam is less likely to be blocked by the fume, and the influence of the fume on the beam tends to be smaller.

そこで、上記（１）に記載の三次元積層造形装置では、上記のように、ガス流れの流れ方向における互いに異なる位置に複数のスキャナを設けている。かかる構成では、一つのスキャナによってベースプレート上の造形可能領域全体を走査する場合と比較して、造形可能領域の面積をガス流れの流れ方向に分割して、ガス流れの流れ方向において一個のスキャナが走査する範囲を狭くすることができる。このため、一つのスキャナによってベースプレート上の造形可能領域全体を走査する場合と比較して、鉛直方向に対するビームの照射角を小さくすることができる。 Therefore, in the three-dimensional laminated modeling apparatus described in (1) above, as described above, a plurality of scanners are provided at different positions in the flow direction of the gas flow. In such a configuration, as compared with scanning the entire formable area on the base plate with one scanner, the area of the formable area is divided in the gas flow direction so that one scanner can be used in the gas flow direction. The scanning range can be narrowed. Therefore, the irradiation angle of the beam in the vertical direction can be reduced as compared with the case where one scanner scans the entire formable region on the base plate.

これにより、ビームがヒュームに遮られにくくなり、ビームに対するヒュームの影響を低減することができる。したがって、ヒュームに起因する造形品質の低下を抑制することができる。 As a result, the beam is less likely to be blocked by the fume, and the influence of the fume on the beam can be reduced. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the molding quality due to the fume.

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載の三次元積層造形装置において、前記ビーム照射ユニットを制御するコントローラを更に備え、前記ベースプレートは、前記複数のスキャナにそれぞれ対応するように前記ガス流れの流れ方向に沿って配列された複数の造形可能領域を含み、前記コントローラは、前記複数のスキャナによって前記造形可能領域の各々に対して前記ビームを走査するよう構成される。 (2) In some embodiments, the three-dimensional laminated modeling apparatus according to (1) above further includes a controller for controlling the beam irradiation unit, and the base plate corresponds to each of the plurality of scanners. A plurality of formable regions arranged along the flow direction of the gas flow are included, and the controller is configured to scan the beam for each of the formable regions by the plurality of scanners.

上記（２）に記載の三次元積層造形装置によれば、一つのスキャナによってベースプレート上の造形可能領域全体を走査する場合と比較して、コントローラの制御によって造形可能領域の面積をガス流れの流れ方向に分割して、ガス流れの流れ方向において一個のスキャナが走査する範囲を狭くすることができる。このため、一つのスキャナによってベースプレート上の造形可能領域全体を走査する場合と比較して、鉛直方向に対するビームの照射角を小さくすることができる。 According to the three-dimensional laminated modeling apparatus described in (2) above, the area of the formable area is controlled by the controller and the gas flow flows, as compared with the case where one scanner scans the entire formable area on the base plate. It can be divided into directions to narrow the scanning range of one scanner in the flow direction of the gas flow. Therefore, the irradiation angle of the beam in the vertical direction can be reduced as compared with the case where one scanner scans the entire formable region on the base plate.

これにより、ビームがヒュームに遮られにくくなり、ビームに対するヒュームの影響を低減することができる。したがって、ヒュームに起因する造形品質の低下を抑制することができる。 As a result, the beam is less likely to be blocked by the fume, and the influence of the fume on the beam can be reduced. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the molding quality due to the fume.

（３）幾つかの実施形態では、上記（２）に記載の三次元積層造形装置において、前記コントローラは、前記複数のスキャナによって前記造形可能領域の各々に対して前記ビームを同時に照射する同時照射モードを実行可能に構成される。 (3) In some embodiments, in the three-dimensional laminated modeling apparatus described in (2) above, the controller simultaneously irradiates each of the formable regions with the beam by the plurality of scanners. The mode is configured to be executable.

上記（３）に記載の三次元積層造形装置によれば、三次元積層造形装置における造形処理のスループットを向上することができる。なお、コントローラは、同時照射モードを実行せずに、スキャナ毎に個別のタイミングでビームの照射を実行させてもよい。すなわち、コントローラは、１つのスキャナによるビームの照射の終了後に他のスキャナにビームの照射を実行させてもよい。 According to the three-dimensional laminated modeling apparatus described in (3) above, it is possible to improve the throughput of the modeling process in the three-dimensional laminated modeling apparatus. Note that the controller may execute beam irradiation at individual timings for each scanner without executing the simultaneous irradiation mode. That is, the controller may cause another scanner to perform beam irradiation after the beam irradiation by one scanner is completed.

（４）幾つかの実施形態では、上記（３）に記載の三次元積層造形装置において、前記コントローラは、前記同時照射モードを実行する場合に、前記複数の造形可能領域に対して前記流れ方向に直交する方向において互いに異なる位置に照射するように前記スキャナを制御するよう構成される。 (4) In some embodiments, in the three-dimensional laminated modeling apparatus according to (3) above, when the controller executes the simultaneous irradiation mode, the flow direction with respect to the plurality of formable regions. The scanner is configured to control the scanner to illuminate different positions in directions orthogonal to.

上記同時照射モードを実行する場合において、複数の造形可能領域に対して、ガス流れの流れ方向に直交する方向において同一位置にビームを照射する場合ガス流れの流れ方向において上流側のスキャナによるビームの照射位置から生じたヒュームは、ガス流れによって下流側に流れて、下流側のスキャナからのビームを遮ってしまう。 When irradiating a plurality of formable regions at the same position in a direction orthogonal to the flow direction of the gas flow in the above-mentioned simultaneous irradiation mode, the beam from the scanner on the upstream side in the flow direction of the gas flow. The fume generated from the irradiation position flows downstream due to the gas flow and blocks the beam from the scanner on the downstream side.

この点、上記（４）に記載の三次元積層造形装置によれば、上記のように、同時照射モードを実行する場合に、複数の造形可能領域に対して、ガス流れの流れ方向に直交する方向において互いに異なる位置にビームを照射することにより、上流側のスキャナによるビームの照射位置から生じたヒュームがガス流れによって下流側に流れても、下流側のスキャナのビームが当該ヒュームから影響を受けにくくなる。したがって、ヒューム１６に起因する造形品質の低下を抑制することができる。 In this regard, according to the three-dimensional laminated modeling apparatus described in (4) above, as described above, when the simultaneous irradiation mode is executed, the gas flow direction is orthogonal to the plurality of formable regions. By irradiating the beams to different positions in the direction, even if the fume generated from the irradiation position of the beam by the scanner on the upstream side flows to the downstream side due to the gas flow, the beam of the scanner on the downstream side is affected by the fume. It becomes difficult. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the molding quality caused by the fume 16.

（５）本発明の少なくとも一実施形態に係る三次元積層造形方法は、三次元積層造形装置のベースプレート上の粉末層にビームを照射して選択的に固化する三次元積層造形方法において、前記ベースプレート上に上流から下流に向かうガス流れを形成するステップと、第一のスキャナを通して照射するビームの位置と、第二のスキャナを通して照射するレーザの位置とが異なるように各ビームの照射位置を決定するステップと、前記第一のスキャナは、前記ベースプレート上の前記ガス流れの上流側の造形可能領域にレーザを照射するステップと、前記第二のスキャナは、前記ベースプレート上の前記ガス流れの下流側の造形可能領域にレーザを照射するステップと、を備える。 (5) The three-dimensional laminated molding method according to at least one embodiment of the present invention is a three-dimensional laminated molding method in which a powder layer on a base plate of a three-dimensional laminated molding apparatus is irradiated with a beam and selectively solidified. The irradiation position of each beam is determined so that the step of forming the gas flow upward from the upstream to the downstream, the position of the beam irradiated through the first scanner, and the position of the laser irradiated through the second scanner are different. The step, the first scanner irradiates the formable region on the upstream side of the gas flow on the base plate with a laser, and the second scanner is on the downstream side of the gas flow on the base plate. It includes a step of irradiating a modelable area with a laser.

上記（５）に記載の三次元積層造形方法によれば、第一のスキャナ及び第二のスキャナによって適切な位置から各造形可能領域にビームを照射することでビームに対するヒュームの影響を低減することができる。したがって、ヒュームに起因する造形品質の低下を抑制することができる。 According to the three-dimensional laminated modeling method described in (5) above, the influence of the fume on the beam is reduced by irradiating each formable area with the beam from an appropriate position by the first scanner and the second scanner. Can be done. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the molding quality due to the fume.

（６）幾つかの実施形態では、上記（５）に記載の三次元積層造形方法において、前記上流側の造形可能領域と前記下流側の造形可能領域の両方にビームを照射する領域がまたがるか判定するステップと、前記第一のスキャナか前記第二のスキャナのどちらかを選択するステップと、前記上流側の造形可能領域と前記下流側の造形可能領域の両方にビームを照射する領域がまたがると判定した場合に、選択された前記スキャナが、前記上流側の造形可能領域と前記下流側の造形可能領域のうち該スキャナに対応する本来の造形可能領域に隣接する造形可能領域にレーザを照射するステップと、をさらに備える。 (6) In some embodiments, in the three-dimensional laminated molding method described in (5) above, does the region for irradiating the beam extend over both the upstream side moldable region and the downstream side moldable region? The determination step, the step of selecting either the first scanner or the second scanner, and the area for irradiating both the upstream side formable area and the downstream side formable area with a beam are straddled. When it is determined that, the selected scanner irradiates the formable area adjacent to the original formable area corresponding to the scanner among the formable area on the upstream side and the formable area on the downstream side. Further prepare for steps to be performed.

上記（６）に記載の三次元積層造形方法によれば、第一のスキャナ及び第二のスキャナによって適切な位置から上流側の造形可能領域と下流側の造形可能領域とにまたがってビームを照射することでビームに対するヒュームの影響を低減することができる。なお、上記（６）において、第一のスキャナか第二のスキャナのどちらかを選択するステップで第一のスキャナが選択された場合には、上記「本来の造形可能領域」とは上流側の造形可能領域を意味し、「本来の造形可能領域に隣接する造形可能領域」とは下流側の造形可能領域を意味する。また、第一のスキャナか第二のスキャナのどちらかを選択するステップで第二のスキャナが選択された場合には、上記「本来の造形可能領域」とは下流側の造形可能領域を意味し、「本来の造形可能領域に隣接する造形可能領域」とは上流側の造形可能領域を意味する。 According to the three-dimensional laminated molding method described in (6) above, the first scanner and the second scanner irradiate the beam from an appropriate position across the upstream side moldable region and the downstream side moldable region. By doing so, the influence of the fume on the beam can be reduced. In the above (6), when the first scanner is selected in the step of selecting either the first scanner or the second scanner, the above "original formable area" is on the upstream side. It means a formable area, and "a formable area adjacent to an original formable area" means a formable area on the downstream side. When the second scanner is selected in the step of selecting either the first scanner or the second scanner, the above-mentioned "original formable area" means a formable area on the downstream side. , "A formable area adjacent to the original formable area" means an upstream formable area.

本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、ヒュームに起因する造形品質の低下を抑制可能な三次元積層造形装置が提供される。 According to at least one embodiment of the present invention, there is provided a three-dimensional laminated molding apparatus capable of suppressing deterioration of molding quality due to fume.

一実施形態に係る三次元積層造形装置２の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the schematic structure of the 3D laminated modeling apparatus 2 which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係る三次元積層造形装置２の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the schematic structure of the 3D laminated modeling apparatus 2 which concerns on one Embodiment. ヒューム１６の影響の低減効果を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the effect of reducing the influence of fume 16. ヒューム１６の影響の低減効果を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the effect of reducing the influence of fume 16. 比較例１に係る三次元積層造形装置の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the schematic structure of the 3D laminated modeling apparatus which concerns on Comparative Example 1. 一実施形態に係る三次元積層造形装置の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the schematic structure of the 3D laminated modeling apparatus which concerns on one Embodiment. 比較例２に係る三次元積層造形装置の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the schematic structure of the 3D laminated modeling apparatus which concerns on Comparative Example 2. ヒューム１６の影響の低減効果を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the effect of reducing the influence of fume 16.

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。 Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described as embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention to this, and are merely explanatory examples. Absent.
For example, expressions that represent relative or absolute arrangements such as "in a certain direction", "along a certain direction", "parallel", "orthogonal", "center", "concentric" or "coaxial" are exact. Not only does it represent such an arrangement, but it also represents a state of relative displacement with tolerances or angles and distances to the extent that the same function can be obtained.
For example, expressions such as "same", "equal", and "homogeneous" that indicate that things are in the same state not only represent exactly the same state, but also have tolerances or differences to the extent that the same function can be obtained. It shall also represent the existing state.
For example, an expression representing a shape such as a quadrangular shape or a cylindrical shape not only represents a shape such as a quadrangular shape or a cylindrical shape in a geometrically strict sense, but also an uneven portion or chamfering within a range in which the same effect can be obtained. The shape including the part and the like shall also be represented.
On the other hand, the expressions "equipped", "equipped", "equipped", "included", or "have" one component are not exclusive expressions that exclude the existence of other components.

図１は、一実施形態に係る三次元積層造形装置２の概略構成を示す模式図である。
図１に示すように、三次元積層造形装置２は、ベースプレート４と、ベースプレート４上に形成された粉末層６を選択的に固化するように粉末層６にレーザビーム８を照射するためのレーザビーム照射ユニット１０と、粉末層６上にガス流れＦを形成するためのガス流れ形成ユニット１２と、レーザビーム照射ユニット１０及びガス流れ形成ユニット１２を制御するコントローラ２０とを備える。ガス流れ形成ユニット１２は、例えばポンプ等によって粉末層６上に一方向のガス流れＦを形成するように構成されている。 FIG. 1 is a schematic view showing a schematic configuration of a three-dimensional laminated modeling apparatus 2 according to an embodiment.
As shown in FIG. 1, the three-dimensional laminated molding apparatus 2 irradiates the base plate 4 and the powder layer 6 with a laser beam 8 so as to selectively solidify the powder layer 6 formed on the base plate 4. It includes a beam irradiation unit 10, a gas flow forming unit 12 for forming a gas flow F on the powder layer 6, and a controller 20 for controlling the laser beam irradiation unit 10 and the gas flow forming unit 12. The gas flow forming unit 12 is configured to form a unidirectional gas flow F on the powder layer 6 by, for example, a pump or the like.

図２に示すように、レーザビーム照射ユニット１０は、ガス流れＦの流れ方向において互いに異なる位置に設けられた複数のレーザスキャナ１４（１４Ａ，１４Ｂ）を含む。図示する例示的形態では、複数のレーザスキャナ１４（１４Ａ，１４Ｂ）の各々は、ガルバノミラーとして構成されている。また、ベースプレート４は、複数のレーザスキャナ１４（１４Ａ，１４Ｂ）にそれぞれ対応するようにガス流れＦの流れ方向に沿って配列された複数の造形可能領域Ｓ１，Ｓ２を含む。 As shown in FIG. 2, the laser beam irradiation unit 10 includes a plurality of laser scanners 14 (14A, 14B) provided at different positions in the flow direction of the gas flow F. In the illustrated exemplary embodiment, each of the plurality of laser scanners 14 (14A, 14B) is configured as a galvano mirror. Further, the base plate 4 includes a plurality of formable regions S1 and S2 arranged along the flow direction of the gas flow F so as to correspond to the plurality of laser scanners 14 (14A, 14B), respectively.

コントローラ２０は、複数のレーザスキャナ１４によって造形可能領域Ｓ１，Ｓ２の各々に対してレーザビーム８を走査するよう構成されている。すなわち、レーザスキャナ１４Ａは、造形可能領域Ｓ１に対してのみレーザビーム８を走査し、造形可能領域Ｓ２に対してレーザビーム８を走査しない。また、レーザスキャナ１４Ｂは、造形可能領域Ｓ２に対してのみレーザビーム８を走査し、造形可能領域Ｓ１に対してレーザビーム８を走査しない。ただし、造形可能領域Ｓ１と造形可能領域Ｓ２とは、ガス流れＦの流れ方向におけるベースプレート４の中央付近において部分的にオーバーラップしていてもよい。 The controller 20 is configured to scan the laser beam 8 with respect to each of the formable regions S1 and S2 by a plurality of laser scanners 14. That is, the laser scanner 14A scans the laser beam 8 only in the formable region S1 and does not scan the laser beam 8 in the formable region S2. Further, the laser scanner 14B scans the laser beam 8 only in the formable region S2, and does not scan the laser beam 8 in the formable region S1. However, the formable area S1 and the formable area S2 may partially overlap with each other in the vicinity of the center of the base plate 4 in the flow direction of the gas flow F.

本願発明者の鋭意検討の結果、ガス流れＦの流れ方向における下流側からレーザビーム８を照射する場合、鉛直方向に対するレーザビーム８の照射角θが相対的に大きい場合（図４参照）と比較して、当該照射角θが相対的に小さい場合（図３参照）の方が、レーザビーム８がヒューム１６に遮られにくく、レーザビーム８に対するヒューム１６の影響が小さくなる傾向があることが明らかとなった。 As a result of diligent studies by the inventor of the present application, the case where the laser beam 8 is irradiated from the downstream side in the flow direction of the gas flow F is compared with the case where the irradiation angle θ of the laser beam 8 with respect to the vertical direction is relatively large (see FIG. 4). It is clear that when the irradiation angle θ is relatively small (see FIG. 3), the laser beam 8 is less likely to be blocked by the fume 16 and the influence of the fume 16 on the laser beam 8 tends to be smaller. It became.

そこで、三次元積層造形装置２では、上述のように、ベースプレート４上の造形可能領域Ｓを複数の造形可能領域Ｓ１，Ｓ２に分割して、複数の造形可能領域Ｓ１，Ｓ２にそれぞれ対応して、ガス流れＦの流れ方向における互いに異なる位置に複数のレーザスキャナ１４（１４Ａ，１４Ｂ）を設けている。 Therefore, in the three-dimensional laminated modeling apparatus 2, as described above, the formable area S on the base plate 4 is divided into a plurality of formable areas S1 and S2, and the three formable areas S1 and S2 correspond to each of the plurality of formable areas S1 and S2. , A plurality of laser scanners 14 (14A, 14B) are provided at different positions in the flow direction of the gas flow F.

かかる構成では、一つのレーザスキャナ１４によってベースプレート上の造形可能領域Ｓ全体を走査する場合（図５参照）と比較して、図２に示すように、造形可能領域Ｓの面積をガス流れＦの流れ方向に分割して、ガス流れＦの流れ方向において一個のレーザスキャナ１４が走査する範囲を狭くすることができる。このため、一つのレーザスキャナ１４によってベースプレート４上の造形可能領域Ｓ全体を走査する場合（図５参照）と比較して、鉛直方向に対するレーザビーム８の照射角θを小さくすることができる。 In such a configuration, as shown in FIG. 2, the area of the formable area S of the gas flow F is measured as compared with the case where the entire formable area S on the base plate is scanned by one laser scanner 14 (see FIG. 5). By dividing in the flow direction, the range scanned by one laser scanner 14 in the flow direction of the gas flow F can be narrowed. Therefore, the irradiation angle θ of the laser beam 8 in the vertical direction can be reduced as compared with the case where the entire formable region S on the base plate 4 is scanned by one laser scanner 14 (see FIG. 5).

これにより、レーザビーム８がヒューム１６に遮られにくくなり、レーザビーム８に対するヒューム１６の影響を低減することができる。したがって、ヒューム１６に起因する造形品質の低下を抑制することができる。 As a result, the laser beam 8 is less likely to be blocked by the fume 16, and the influence of the fume 16 on the laser beam 8 can be reduced. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the molding quality caused by the fume 16.

一実施形態では、コントローラ２０は、図２に示すように、複数のレーザスキャナ１４（１４Ａ，１４Ｂ）によって造形可能領域Ｓ１、Ｓ２の各々に対してレーザビーム８を同時に照射する同時照射モードを実行可能に構成されている。これにより、三次元積層造形装置２における造形処理のスループットを向上することができる。 In one embodiment, as shown in FIG. 2, the controller 20 executes a simultaneous irradiation mode in which the laser beams 8 are simultaneously irradiated to each of the formable regions S1 and S2 by the plurality of laser scanners 14 (14A, 14B). It is configured to be possible. As a result, the throughput of the modeling process in the three-dimensional laminated modeling apparatus 2 can be improved.

一実施形態では、コントローラ２０は、同時照射モードを実行する場合に、図６に示すように、複数の造形可能領域Ｓ１，Ｓ２に対して、ガス流れＦの流れ方向に直交する方向ｄにおいて互いに異なる位置ＰＡ，ＰＢにレーザビーム８を照射するように、レーザビーム照射ユニット１０を制御するよう構成されている。 In one embodiment, when the simultaneous irradiation mode is executed, as shown in FIG. 6, the controllers 20 mutually with respect to the plurality of formable regions S1 and S2 in the direction d orthogonal to the flow direction of the gas flow F. The laser beam irradiation unit 10 is configured to control the laser beam 8 so as to irradiate the laser beams 8 at different positions PA and PB.

上記同時照射モードを実行する場合において、複数の造形可能領域Ｓ１，Ｓ２に対して、ガス流れＦの流れ方向に直交する方向ｄにおいて同一位置にレーザビーム８を照射する場合（図７参照）、ガス流れＦの流れ方向において上流側のレーザスキャナ１４（１４Ｂ）によるレーザビーム８の照射位置ＰＢから生じたヒューム１６は、ガス流れＦによって下流側に流れて、レーザスキャナ１４（１４Ａ）からのレーザビーム８を遮ってしまう。 When the simultaneous irradiation mode is executed, when the laser beam 8 is irradiated to the same position in the direction d orthogonal to the flow direction of the gas flow F with respect to the plurality of formable regions S1 and S2 (see FIG. 7). The fume 16 generated from the irradiation position PB of the laser beam 8 by the laser scanner 14 (14B) on the upstream side in the flow direction of the gas flow F flows to the downstream side by the gas flow F, and the laser from the laser scanner 14 (14A) It blocks the beam 8.

この点、上記のように、同時照射モードを実行する場合に、複数の造形可能領域Ｓ１，Ｓ２に対して、ガス流れＦの流れ方向に直交する方向において互いに異なる位置ＰＡ，ＰＢにレーザビーム８を照射することにより、図８に示すように、上流側のレーザスキャナ１４（１４Ｂ）によるレーザビーム８の照射位置ＰＢから生じたヒューム１６がガス流れＦによって下流側に流れても、下流側のレーザスキャナ１４（１４Ａ）のレーザビーム８が当該ヒューム１６から影響を受けにくくなる。したがって、ヒューム１６に起因する造形品質の低下を抑制することができる。 In this regard, as described above, when the simultaneous irradiation mode is executed, the laser beams 8 are located at different positions PA and PB in the directions orthogonal to the flow direction of the gas flow F with respect to the plurality of formable regions S1 and S2. As shown in FIG. 8, even if the fume 16 generated from the irradiation position PB of the laser beam 8 by the laser scanner 14 (14B) on the upstream side flows to the downstream side by the gas flow F, it is on the downstream side. The laser beam 8 of the laser scanner 14 (14A) is less susceptible to the fume 16. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the molding quality caused by the fume 16.

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes a modified form of the above-described embodiment and a combination of these embodiments as appropriate.

例えば、上述した実施形態では、ビームとしてレーザビーム（光ビーム）を用いる形態を例示したが、ビームはこれに限らず、例えば電子ビームであってもよい。この場合、スキャナとして電子レンズが用いられる。 For example, in the above-described embodiment, a mode in which a laser beam (light beam) is used as a beam has been illustrated, but the beam is not limited to this, and may be, for example, an electron beam. In this case, an electronic lens is used as the scanner.

２ 三次元積層造形装置
４ ベースプレート
６ 粉末層
８ レーザビーム
１０ レーザビーム照射ユニット
１２ ガス流れ形成ユニット
１４（１４Ａ，１４Ｂ） レーザスキャナ
１６ ヒューム
２０ コントローラ
１００ 可変容量型ターボチャージャ 2 Three-dimensional laminated modeling device 4 Base plate 6 Powder layer 8 Laser beam 10 Laser beam irradiation unit 12 Gas flow forming unit 14 (14A, 14B) Laser scanner 16 Fume 20 Controller 100 Variable capacity turbocharger

Claims (2)

ベースプレートと、
前記ベースプレート上に形成された粉末層を選択的に固化するように前記粉末層にビームを照射するためのビーム照射ユニットと、
前記粉末層上にガス流れを形成するためのガス流れ形成ユニットと、
を備え、
前記ビーム照射ユニットは、前記ガス流れの流れ方向において互いに異なる位置に設けられた複数のスキャナを含み、
前記ビーム照射ユニットを制御するコントローラを更に備え、
前記ベースプレートは、前記複数のスキャナにそれぞれ対応するように前記ガス流れの流れ方向に沿って配列された複数の造形可能領域を含み、
前記コントローラは、前記複数のスキャナによって前記造形可能領域の各々に対して前記ビームを走査するよう構成され、
前記コントローラは、前記複数のスキャナによって前記造形可能領域の各々に対して前記ビームを同時に照射する同時照射モードを実行可能に構成され、
前記コントローラは、前記同時照射モードを実行する場合に、前記複数のスキャナのうち前記流れ方向の上流側のスキャナによる前記ビームの照射位置から生じたヒュームが前記ガス流れによって下流側に流れても、下流側のスキャナのビームが当該ヒュームから影響を受けにくくなるように、前記複数の造形可能領域に対して前記流れ方向に直交する方向において互いに異なる位置に前記ビームを照射するように前記複数のスキャナを制御するよう構成された、三次元積層造形装置。 With the base plate
A beam irradiation unit for irradiating the powder layer with a beam so as to selectively solidify the powder layer formed on the base plate.
A gas flow forming unit for forming a gas flow on the powder layer, and
With
The beam irradiation unit, viewed contains a plurality of scanner provided in different positions in the flow direction of the gas flow,
A controller for controlling the beam irradiation unit is further provided.
The base plate includes a plurality of formable regions arranged along the flow direction of the gas flow so as to correspond to the plurality of scanners, respectively.
The controller is configured to scan the beam for each of the formable areas by the plurality of scanners.
The controller is configured to be able to execute a simultaneous irradiation mode in which the beam is simultaneously irradiated to each of the formable areas by the plurality of scanners.
When the controller executes the simultaneous irradiation mode, even if the fume generated from the irradiation position of the beam by the scanner on the upstream side in the flow direction among the plurality of scanners flows to the downstream side by the gas flow. The plurality of scanners so as to irradiate the beams at different positions in the direction orthogonal to the flow direction with respect to the plurality of formable regions so that the beams of the scanners on the downstream side are less affected by the fume. A three-dimensional laminated molding device configured to control. 前記コントローラは、前記同時照射モードを実行する場合に、前記複数の造形可能領域に対して前記流れ方向に直交する方向において同一位置に前記ビームを照射しないように前記複数のスキャナを制御するよう構成された、請求項１に記載の三次元積層造形装置。 The controller is configured to control the plurality of scanners so as not to irradiate the beam at the same position in a direction orthogonal to the flow direction with respect to the plurality of formable regions when the simultaneous irradiation mode is executed. The three-dimensional laminated molding apparatus according to claim 1.
JP2017023511A 2017-02-10 2017-02-10 Three-dimensional laminated modeling equipment Active JP6872922B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017023511A JP6872922B2 (en) 2017-02-10 2017-02-10 Three-dimensional laminated modeling equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017023511A JP6872922B2 (en) 2017-02-10 2017-02-10 Three-dimensional laminated modeling equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018126985A JP2018126985A (en) 2018-08-16
JP6872922B2 true JP6872922B2 (en) 2021-05-19

Family

ID=63173463

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017023511A Active JP6872922B2 (en) 2017-02-10 2017-02-10 Three-dimensional laminated modeling equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6872922B2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11559941B2 (en) 2018-04-30 2023-01-24 Renishaw Plc Selective laser solidification apparatus and method
EP3934833A1 (en) * 2019-03-04 2022-01-12 SLM Solutions Group AG Control method, control device and production apparatus
JP7165603B2 (en) 2019-03-04 2022-11-04 三菱重工業株式会社 Calibration member for laminate forming apparatus, laminate forming apparatus, and laminate forming method
CN114126785A (en) * 2019-06-13 2022-03-01 Slm方案集团股份公司 Apparatus and method for producing three-dimensional workpieces
DE102020210724A1 (en) * 2020-08-24 2022-02-24 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Manufacturing equipment, method and computer program product for the additive manufacturing of components from a powder material

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004277878A (en) * 2003-02-25 2004-10-07 Matsushita Electric Works Ltd Apparatus and method for manufacturing three dimensionally shaped article
EP2952333B1 (en) * 2013-04-03 2020-11-04 SLM Solutions Group AG Method and apparatus for producing three-dimensional work pieces
EP3007879B1 (en) * 2013-06-10 2019-02-13 Renishaw Plc. Selective laser solidification apparatus and method
GB201310398D0 (en) * 2013-06-11 2013-07-24 Renishaw Plc Additive manufacturing apparatus and method
EP2862651B1 (en) * 2013-10-15 2019-07-17 SLM Solutions Group AG Method and apparatus for producing a large three-dimensional work piece
DE102014217786A1 (en) * 2014-09-05 2016-03-10 Eos Gmbh Electro Optical Systems Method, apparatus and control unit for producing a three-dimensional object
JP6651620B2 (en) * 2016-05-31 2020-02-19 株式会社日立製作所 Additive manufacturing equipment
JP6898746B2 (en) * 2017-02-10 2021-07-07 三菱重工業株式会社 Three-dimensional laminated modeling device, its control method, and beam scanning pattern generation program

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018126985A (en) 2018-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6872922B2 (en) Three-dimensional laminated modeling equipment
JP6359643B2 (en) Method for removing subsurface pores
EP2926979B1 (en) Three-dimensional molding equipment
EP2926981B1 (en) Three-dimensional molding equipment and manufacturing method for three-dimensionally shaped plastic object
KR20150115596A (en) Device and method for forming a 3-dimensional shaped object
US11524364B2 (en) Overlapping border and internal sections of object formed by different am melting beam sources in overlapping field region
JP5826430B1 (en) Three-dimensional modeling apparatus and manufacturing method of three-dimensional shaped object
JP6898746B2 (en) Three-dimensional laminated modeling device, its control method, and beam scanning pattern generation program
US11090867B2 (en) Manufacturing method of three-dimensional shaped object and additive manufacturing apparatus used therefor
JP6273372B1 (en) Control method for three-dimensional additive manufacturing apparatus, control method for three-dimensional additive manufacturing apparatus, and control program for three-dimensional additive manufacturing apparatus
JP6600278B2 (en) Selective beam additive manufacturing apparatus and selective beam additive manufacturing method
US20220080652A1 (en) Energy dosing for additive manufacturing
US10695866B2 (en) Melting beam surface processing in additive manufacturing
WO2014112503A1 (en) Light shaping apparatus
JP6861295B2 (en) A 3D printer that processes image information to provide optimized machine control signals
US20180345414A1 (en) Additive manufacturing apparatus and methods
JP2017100309A (en) Three-dimensional molding method
JP6022493B2 (en) Stereolithography method, stereolithography apparatus, and generation program
US20240017482A1 (en) Additive manufacturing methods and systems
JPWO2013094025A1 (en) Laser processing method
US20240017481A1 (en) Additive manufacturing methods and systems
JP7130596B2 (en) AM Apparatus for Manufacturing Modeled Object and Method for Testing Beam Irradiation Position in AM Apparatus
US20240131589A1 (en) Tile-based printing with dynamic beam shaping
US20230277871A1 (en) Method and planning device for planning a locally selective irradiation of a working area, computer program, method and manufacturing device for additively manufacturing an object from a powder material
JP6385294B2 (en) Laser processing apparatus and laser processing method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191125

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20201116

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20201124

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20201217

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210311

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210406

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210420

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6872922

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150