JP7312063B2 - Three-dimensional object manufacturing method and three-dimensional modeling apparatus - Google Patents

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Description

本発明の実施の形態は、三次元物体の製造方法及び三次元造形装置に関する。 TECHNICAL FIELD Embodiments of the present invention relate to a three-dimensional object manufacturing method and a three-dimensional modeling apparatus.

近時、AMプロセス(Additive Manufacturing)と呼ばれる三次元造形技術が注目されている。AMプロセスは、金属粉末や樹脂等の材料からなる層を順次積層させることにより、所望の三次元物体を製造する手法である。AMプロセスでは、複雑な形状の三次元物体を直接的に製造できるため、言い換えると組み立て等の工程を要することなく製造できるため、寸法精度やコスト面でのメリットが得られる可能性がある。そのため、種々の分野において研究が進められている。 Recently, attention has been paid to a three-dimensional molding technique called AM process (Additive Manufacturing). The AM process is a method of manufacturing a desired three-dimensional object by sequentially laminating layers made of materials such as metal powder and resin. In the AM process, a three-dimensional object with a complicated shape can be directly manufactured, in other words, it can be manufactured without requiring a process such as assembly. Therefore, researches are being advanced in various fields.

例えば蒸気タービンにおいては、動翼やロータ等をAMプロセスにより製造するための検討が進められている。AMプロセスにより動翼等の複雑な形状の部品を効率的に製造することが可能となれば、高品質化や大幅なコストダウンを図れる可能性がある。 For example, in steam turbines, studies are underway to manufacture moving blades, rotors, and the like by the AM process. If it becomes possible to efficiently manufacture parts with complicated shapes such as rotor blades by the AM process, it may be possible to achieve high quality and significant cost reduction.

金属粉末を利用するAMプロセスでは、パウダーベッドタイプと呼ばれる方式が多くの場合に採用される。このタイプのAMプロセスでは、チャンバ内に配置されるベースプレート上に金属粉末を敷いた後、金属粉末に例えば電子ビームを所定パターンで照射することにより、当該電子ビームによって溶解された金属粉末でなる所望形状の層を形成する。その後、溶解された金属粉末でなる層を覆うようにベースプレート上に金属粉末を再び敷き、次いで、電子ビームを所定パターンで再び照射することにより、溶解された金属粉末でなる別の所望形状の層を形成する。 In AM processes using metal powder, a method called a powder bed type is often adopted. In this type of AM process, metal powder is spread on a base plate placed in a chamber, and then the metal powder is irradiated with, for example, an electron beam in a predetermined pattern. Form layers of shape. After that, the metal powder is laid again on the base plate so as to cover the layer of melted metal powder, and then the electron beam is irradiated again in a predetermined pattern to form another desired shape layer of melted metal powder. to form

以上のような金属粉末の供給と電子ビームの照射を繰り返すことで、複数の層が積層されてなる三次元物体が製造される。このプロセスでは、通常、三次元物体を構成する全ての層の形成が完了するまで、各層及びその周囲の金属粉末が高温に保持される。このように高温状態への保持操作は一般に「予熱」と呼ばれる。 By repeating the supply of the metal powder and the irradiation of the electron beam as described above, a three-dimensional object in which a plurality of layers are laminated is manufactured. In this process, each layer and the surrounding metal powder are typically held at elevated temperatures until all the layers that make up the three-dimensional object have been formed. Such a holding operation in a high temperature state is generally called "preheating".

なお、以上に説明したパウダーベッドタイプのAMプロセスでは、金属粉末を溶解させるエネルギー源としてレーザビームが用いられる場合もある。 In the powder bed type AM process described above, a laser beam may be used as an energy source for melting the metal powder.

特開2015-507092号公報JP 2015-507092 A

金属粉末を利用するAMプロセスでは、ベースプレート直上の位置から三次元物体を構成する層を形成すると、ベースプレートと三次元物体との切り離しが上手くできなくなり、三次元物体に不所望な損傷が生じる状況が起こり得る。そのため、三次元物体を構成する層は通常、ベースプレートに対し離れた位置から形成される。 In the AM process using metal powder, when a layer forming a three-dimensional object is formed from a position right above the base plate, the separation of the base plate and the three-dimensional object becomes difficult, and the three-dimensional object may be undesirably damaged. It can happen. Therefore, the layers that make up the three-dimensional object are usually formed from a remote position with respect to the base plate.

また、三次元物体とベースプレートとの間に金属粉末のみが介在する場合であると、三次元物体の姿勢が不安定になり得る。そのため、三次元物体とベースプレートとの間にサポートを設けて三次元物体を支持する場合がある。このようなサポートは、電子ビーム又はレーザビームにより溶解された金属粉末で形成され、板状又は柱状等の形態で複数形成される。 Moreover, if only the metal powder is interposed between the three-dimensional object and the base plate, the posture of the three-dimensional object may become unstable. Therefore, a support may be provided between the three-dimensional object and the base plate to support the three-dimensional object. Such supports are made of metal powder melted by electron beams or laser beams, and are formed in a plurality of shapes such as plates or columns.

上記サポートは、ベースプレートに対する三次元物体の位置を維持するべく三次元物体の荷重を支持するため、三次元物体及びベースプレートの両方に接続された状態となる。しかしながら、このようにサポートが三次元物体及びベースプレートの両方に接続される場合、三次元物体とベースプレートとの線膨張係数の差により、三次元物体に不所望な変形が生じて、造形精度が低下してしまう場合がある。 The support remains connected to both the three-dimensional object and the baseplate to support the weight of the three-dimensional object to maintain the position of the three-dimensional object relative to the baseplate. However, when the support is connected to both the three-dimensional object and the base plate in this way, the difference in coefficient of linear expansion between the three-dimensional object and the base plate causes undesirable deformation of the three-dimensional object, which reduces modeling accuracy. It may happen.

詳しくは、三次元物体は、これを構成する全ての層が形成された後に冷却される。この際、ベースプレートの線膨張係数が三次元物体の線膨張係数よりも大きい場合には、冷却中にベースプレートが三次元物体よりも大きく収縮することで、ベースプレートの収縮がサポートを介して三次元物体に伝わって三次元物体に応力が生じ、三次元物体に変形が生じる場合がある。このような三次元物体の変形は、修正処理等の後処理が必要になるため、工期の長期化やコストの増加を引き起こし得る。 Specifically, the three-dimensional object is cooled after all of its constituent layers have been formed. At this time, if the linear expansion coefficient of the base plate is larger than the linear expansion coefficient of the three-dimensional object, the base plate contracts more than the three-dimensional object during cooling. stress is transmitted to the three-dimensional object, and deformation may occur in the three-dimensional object. Such deformation of the three-dimensional object requires post-processing such as correction processing, which may prolong the construction period and increase costs.

本発明は上記実情を考慮してなされたものであり、三次元物体の造形精度を向上させることができる三次元物体の製造方法及び三次元造形装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a three-dimensional object and a three-dimensional modeling apparatus capable of improving the modeling accuracy of a three-dimensional object.

実施の形態にかかる三次元物体の製造方法は、
ベースプレート上への原料粉末の供給、及び、前記原料粉末に対するエネルギービームの照射により溶解した前記原料粉末からなるサポート用溶解層の形成を繰り返して、複数の前記サポート用溶解層を積層することにより、前記ベースプレートから立ち上がるように延びる複数の上下方向サポートと、隣り合う前記上下方向サポートの一方から他方に向けて延びる少なくとも一つの横方向サポートとを形成するサポート形成工程と、
前記上下方向サポート及び前記横方向サポートを覆うようにして行われる前記ベースプレート上への前記原料粉末の供給、及び、前記上下方向サポート及び前記横方向サポート上の前記原料粉末に対するエネルギービームの照射により溶解した前記原料粉末からなる造形用溶解層の形成を繰り返して、複数の前記造形用溶解層を積層することにより、前記上下方向サポート及び前記横方向サポート上に三次元物体を形成する造形工程と、を備え、る。
前記サポート形成工程及び前記造形工程は、高温に保持された環境下で行われる。
A method for manufacturing a three-dimensional object according to an embodiment includes:
By repeating the supply of the raw material powder onto the base plate and the formation of the molten support layer made of the raw material powder melted by irradiating the raw material powder with an energy beam, a plurality of the molten support layers are laminated, a support forming step of forming a plurality of vertical supports extending upwardly from the base plate and at least one horizontal support extending from one of the adjacent vertical supports toward the other;
Supplying the raw material powder onto the base plate so as to cover the vertical support and the horizontal support, and melting the raw material powder on the vertical support and the horizontal support by irradiating an energy beam. a forming step of forming a three-dimensional object on the vertical support and the lateral support by repeating the formation of the molten layer for modeling made of the raw material powder and laminating a plurality of the molten layer for modeling; be prepared.
The support forming step and the shaping step are performed in an environment maintained at a high temperature.

また、実施の形態にかかる三次元造形装置は、チャンバと、前記チャンバ内に配置されるベースプレートと、前記ベースプレート上に原料粉末を供給するディスペンサと、前記原料粉末に対してエネルギービームを照射する照射ヘッドと、前記ディスペンサ及び前記照射ヘッドの動作を制御するコントローラとを備える。
前記コントローラは、前記ディスペンサ及び前記照射ヘッドを制御し、前記ベースプレート上への原料粉末の供給、及び、前記原料粉末に対するエネルギービームの照射により溶解した前記原料粉末からなるサポート用溶解層の形成を繰り返して、複数の前記サポート用溶解層を積層することにより、前記ベースプレートから立ち上がるように延びる複数の上下方向サポートと、隣り合う前記上下方向サポートの一方から他方に向けて延びる少なくとも一つの横方向サポートとを形成する。
また、前記コントローラは、前記ディスペンサ及び前記照射ヘッドを制御し、前記上下方向サポート及び前記横方向サポートを覆うようにして行われる前記ベースプレート上への前記原料粉末の供給、及び、前記上下方向サポート及び前記横方向サポート上の前記原料粉末に対するエネルギービームの照射により溶解した前記原料粉末からなる造形用溶解層の形成を繰り返して、複数の前記造形用溶解層を積層することにより、前記上下方向サポート及び前記横方向サポート上に三次元物体を形成する。
Further, the three-dimensional modeling apparatus according to the embodiment includes a chamber, a base plate arranged in the chamber, a dispenser that supplies raw material powder onto the base plate, and an irradiation device that irradiates the raw material powder with an energy beam. A head and a controller for controlling the operation of the dispenser and the irradiation head.
The controller controls the dispenser and the irradiation head, and repeats the supply of the raw material powder onto the base plate and the formation of a support melting layer made of the raw material powder melted by irradiating the raw material powder with an energy beam. By stacking a plurality of dissolution layers for support, a plurality of vertical supports extending upwardly from the base plate and at least one horizontal support extending from one of the adjacent vertical supports toward the other. to form
Further, the controller controls the dispenser and the irradiation head to supply the raw material powder onto the base plate so as to cover the vertical support and the lateral support, and By repeating formation of a molten layer for modeling made of the raw material powder melted by irradiating the raw material powder on the horizontal support with an energy beam, and stacking a plurality of the molten layers for modeling, the vertical support and A three-dimensional object is formed on the lateral support.

本発明によれば、三次元物体の造形精度を向上させることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the modeling precision of a three-dimensional object can be improved.

一実施の形態にかかる三次元造形装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a three-dimensional modeling apparatus according to one embodiment; FIG. 一実施の形態にかかる三次元造形装置による三次元物体の製造方法を説明する図であって、三次元物体に対するサポートの形成の流れを示した図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a method of manufacturing a three-dimensional object by a three-dimensional modeling apparatus according to one embodiment, and is a diagram showing the flow of forming supports for the three-dimensional object. 一実施の形態にかかる三次元造形装置による三次元物体の製造方法を説明する図であって、三次元物体の形成の流れを示した図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a method of manufacturing a three-dimensional object by a three-dimensional modeling apparatus according to one embodiment, and showing a flow of forming a three-dimensional object; FIG. 一実施の形態の変形例を説明する図である。It is a figure explaining the modification of one embodiment. 一実施の形態の他の変形例を説明する図である。It is a figure explaining other modifications of one embodiment.

以下に、添付の図面を参照して一実施の形態を詳細に説明する。 An embodiment will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

(三次元造形装置)
まず、一実施の形態の形態にかかる三次元造形装置1について説明する。図1は、三次元造形装置1の概略構成図である。三次元造形装置1はAMプロセスを利用する3Dプリンタであり、種々の三次元物体を製造することができる。三次元造形装置1は、例えばタービン翼、より具体的には蒸気タービンの動翼の製造に用いられてもよい。
(three-dimensional modeling device)
First, a three-dimensional modeling apparatus 1 according to one embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a three-dimensional modeling apparatus 1. As shown in FIG. The three-dimensional modeling apparatus 1 is a 3D printer that uses the AM process, and can manufacture various three-dimensional objects. The three-dimensional modeling apparatus 1 may be used, for example, to manufacture turbine blades, more specifically rotor blades for steam turbines.

三次元造形装置1は、その内部の雰囲気を例えば不活性ガス若しくは真空雰囲気に調整可能なチャンバ2と、チャンバ2内に配置されるベースプレート3と、ベースプレート3上に原料粉末を供給するディスペンサ4と、ディスペンサ4が供給した原料粉末に対してエネルギービームを照射する照射ヘッド5と、ディスペンサ4及び照射ヘッド5の動作を制御するコントローラ6と、を備える。 A three-dimensional modeling apparatus 1 includes a chamber 2 whose internal atmosphere can be adjusted to, for example, an inert gas or vacuum atmosphere, a base plate 3 arranged in the chamber 2, and a dispenser 4 that supplies raw material powder onto the base plate 3. , an irradiation head 5 for irradiating the raw material powder supplied by the dispenser 4 with an energy beam, and a controller 6 for controlling the operations of the dispenser 4 and the irradiation head 5 .

ベースプレート3は、チャンバ2内に形成された積層造形室32内に配置され、プレート駆動部31の駆動により積層造形室32内において昇降可能となっている。ベースプレート3は金属製であり、本実施の形態では、ステンレスにより形成されており、例えばSUS316から形成されてもよい。 The base plate 3 is arranged in a layered manufacturing chamber 32 formed in the chamber 2 , and can be raised and lowered in the layered manufacturing chamber 32 by driving the plate driving section 31 . The base plate 3 is made of metal, and is made of stainless steel in this embodiment, and may be made of SUS316, for example.

三次元造形装置1によって製造される三次元物体は、ベースプレート3上において複数の層を積層することで形成される。詳細は後述するが、ベースプレート3は、その上面に三次元物体を構成する層が1つ形成される度にプレート駆動部31の駆動により所定距離だけ下降される。その後、ベースプレート3の上面に三次元物体を構成する次の層が1つ形成される。このような操作を繰り返すことで、積層造形室32内において三次元物体が次第に形成されていく。 A three-dimensional object manufactured by the three-dimensional modeling apparatus 1 is formed by laminating a plurality of layers on the base plate 3 . Although the details will be described later, the base plate 3 is lowered by a predetermined distance driven by the plate driving unit 31 each time one layer forming a three-dimensional object is formed on the upper surface of the base plate 3 . After that, one of the next layers constituting the three-dimensional object is formed on the upper surface of the base plate 3 . By repeating such operations, a three-dimensional object is gradually formed in the layered manufacturing chamber 32 .

なお、ベースプレート3が昇降する方向、言い換えると製造対象となる三次元物体を構成する層が積層される方向のことを、以下では積層方向と言う場合がある。この積層方向は、鉛直方向に一致していてもよいし、鉛直方向に対して傾いていても構わない。 Note that the direction in which the base plate 3 moves up and down, in other words, the direction in which the layers forming the three-dimensional object to be manufactured are stacked is sometimes referred to as the stacking direction below. The stacking direction may be aligned with the vertical direction, or may be inclined with respect to the vertical direction.

ディスペンサ4は、原料粉末を貯留する粉末タンク41に接続され、粉末タンク41に貯留された原料粉末をベースプレート3上に供給する。ディスペンサ4は、ベースプレート3の上方に配置され、ベースプレート3の上方においてベースプレート3を横断するように移動可能となっている。ディスペンサ4は、ベースプレート3上に平らにならされた所定の厚さの原料粉末からなる層を形成するようにコントローラ6によって制御される。 The dispenser 4 is connected to a powder tank 41 that stores raw material powder, and supplies the raw material powder stored in the powder tank 41 onto the base plate 3 . The dispenser 4 is arranged above the base plate 3 and is movable across the base plate 3 above the base plate 3 . The dispenser 4 is controlled by the controller 6 to form a leveled layer of raw powder of a predetermined thickness on the base plate 3 .

なお、ベースプレート3上との記載は、ベースプレート3上に直接的に原料粉末が供給されたり、直接的に層が形成されたりする場合に限られることを意味するのではなく、ベースプレート3上に予め他の層が形成されている場合に当該層上に新たに粉末が供給されたり、新たに層が形成されたりする場合をも含む概念として用いている。 Note that the description “on the base plate 3” does not mean that it is limited to the case where the raw material powder is directly supplied onto the base plate 3 or the layer is formed directly on the base plate 3. It is used as a concept including the case where powder is newly supplied onto the layer when another layer is formed, or the case where a new layer is formed.

また、本実施の形態ではディスペンサ4が原料粉末として合金組成の粉末を供給するが、その種類や組成は特に限られるものではない。 Further, in the present embodiment, the dispenser 4 supplies powder having an alloy composition as the raw material powder, but the type and composition are not particularly limited.

照射ヘッド5は、ベースプレート3の上方に配置され、ベースプレート3の上方においてベースプレート3を横断するように移動可能となっている。照射ヘッド5は、エネルギービームとして電子ビームを照射するようになっており、ディスペンサ4がベースプレート3上に供給した原料粉末に対して電子ビームを照射する。このような電子ビームの照射により溶解した原料粉末は溶解層を形成し、この溶解層が三次元物体を構成する層となる。なお、本実施の形態では照射ヘッド5が電子ビームを照射するが、これに代えて、レーザビームが照射されてもよい。 The irradiation head 5 is arranged above the base plate 3 and is movable across the base plate 3 above the base plate 3 . The irradiation head 5 is configured to irradiate an electron beam as an energy beam, and irradiates the raw material powder supplied onto the base plate 3 by the dispenser 4 with the electron beam. The raw material powder melted by such electron beam irradiation forms a melted layer, and this melted layer becomes a layer constituting a three-dimensional object. In this embodiment, the irradiation head 5 irradiates the electron beam, but instead of this, a laser beam may be radiated.

コントローラ6は、ディスペンサ4によるベースプレート3上への原料粉末の供給、及び、照射ヘッド5による原料粉末に対する電子ビームの照射が繰り返し行われるように、ディスペンサ4及び照射ヘッド5を制御する。コントローラ6が照射ヘッド5からの電子ビームの照射を制御する際には、三次元物体を構成する所望の形状の層が形成されるように、コントローラ6は照射ヘッド5を移動させつつ電子ビームの照射のオンオフを切り換える。また、コントローラ6は、原料粉末の供給及び電子ビームの照射の後、ベースプレート3が下降するようにプレート駆動部31を制御する。 The controller 6 controls the dispenser 4 and the irradiation head 5 so that the supply of the raw material powder onto the base plate 3 by the dispenser 4 and the irradiation of the raw material powder by the irradiation head 5 with the electron beam are repeatedly performed. When the controller 6 controls the irradiation of the electron beam from the irradiation head 5, the controller 6 moves the irradiation head 5 and irradiates the electron beam so as to form a layer having a desired shape constituting the three-dimensional object. Toggles illumination on and off. Further, the controller 6 controls the plate driving section 31 so that the base plate 3 descends after the raw material powder is supplied and the electron beam is irradiated.

上述のようにディスペンサ4による原料粉末の供給、及び、照射ヘッド5による電子ビームの照射が繰り返し行われ、最終的に製造対象となる三次元物体を構成する層の形成が完了するまで、本実施の形態では、電子ビームの照射により溶解された原料粉末からなる各層及びその周囲の金属粉末が予熱され、高温に保持される。その後、予熱が解除され、三次元物体が冷却されることで三次元物体の製造が完了する。予熱が解除された際には、チャンバ2内の温度が低下し、ベースプレート3等の温度も低下することになる。 As described above, the supply of the raw material powder by the dispenser 4 and the irradiation of the electron beam by the irradiation head 5 are repeated until the formation of the layers constituting the three-dimensional object to be manufactured is finally completed. In the form of (1), each layer composed of the raw material powder melted by electron beam irradiation and the surrounding metal powder are preheated and held at a high temperature. After that, the preheating is canceled and the three-dimensional object is cooled to complete the production of the three-dimensional object. When the preheating is canceled, the temperature inside the chamber 2 drops, and the temperature of the base plate 3 and the like also drops.

また、本実施の形態における三次元造形装置1は、詳細は後述するが、上下方向サポート100と横方向サポート110(図2(h)参照)をベースプレート3上に形成した後、製造対象となる三次元物体の造形を開始するようになっている。上下方向サポート100及び横方向サポート110は、原料粉末を電子ビームにより溶解した溶解層を積層することにより形成され、その造形手順は製造対象となる三次元物体と同様である。したがって、本実施の形態におけるコントローラは、まず、上下方向サポート100及び横方向サポート110を形成するべくディスペンサ4や照射ヘッド5を制御し、その後、三次元物体を形成するべくディスペンサ4や照射ヘッド5を制御する。 Further, the three-dimensional modeling apparatus 1 according to the present embodiment, which will be described later in detail, is to be manufactured after the vertical support 100 and the horizontal support 110 (see FIG. 2(h)) are formed on the base plate 3. It is designed to start modeling a three-dimensional object. The vertical support 100 and the horizontal support 110 are formed by laminating melted layers obtained by melting raw material powder with an electron beam, and the manufacturing procedure is the same as that for the three-dimensional object to be manufactured. Therefore, the controller in this embodiment first controls the dispenser 4 and the irradiation head 5 to form the vertical support 100 and the lateral support 110, and then controls the dispenser 4 and the irradiation head 5 to form the three-dimensional object. to control.

上下方向サポート100はベースプレート3と三次元物体との間に複数設けられ、それぞれベースプレート3から立ち上がるように延びる。横方向サポート110は、隣り合う上下方向サポート100,100の一方から他方に向けて延びるように形成されている。なお、図2(h)に示される上下方向サポート100及び横方向サポート110は、実際のものに対して誇張され且つ概略的に示されており、上下方向サポート100及び横方向サポート110の実際の寸法や形状は図示のものとは相違する。例えば上下方向サポート100の実際上の厚みは極めて薄いものである。 A plurality of vertical supports 100 are provided between the base plate 3 and the three-dimensional object, and each extend to rise from the base plate 3 . The lateral support 110 is formed to extend from one of the adjacent vertical supports 100, 100 toward the other. It should be noted that the vertical support 100 and lateral support 110 shown in FIG. Dimensions and shapes are different from those shown. For example, the practical thickness of the vertical support 100 is very thin.

上下方向サポート100は三次元物体の荷重を支持するために設けられ、横方向サポート110はベースプレート3の降温時の収縮により三次元物体に伝わろうとする荷重を支持するために設けられる。なお、上下方向サポート100は例えば板状又は柱状で形成され、横方向サポート110も板状又は柱状で形成されるが、上下方向サポート100及び横方向サポート110の寸法や形状は特に限られるものではい。 The vertical support 100 is provided to support the load of the three-dimensional object, and the lateral support 110 is provided to support the load that is transmitted to the three-dimensional object due to contraction of the base plate 3 when the temperature is lowered. The vertical support 100 is formed in a plate-like or columnar shape, and the horizontal support 110 is also formed in a plate-like or columnar shape, but the dimensions and shapes of the vertical support 100 and the horizontal support 110 are not particularly limited. yes.

(三次元物体の製造方法)
次に、三次元造形装置1を用いた本実施の形態にかかる三次元物体の製造方法を説明する。図2は、三次元物体に対する上下方向サポート100及び横方向サポート110の形成の流れを示した図であり、図3は、製造対象となる三次元物体120の形成の流れを示した図である。なお、以下では、上下方向サポート100及び横方向サポート110を構成するサポート用溶解層82や、三次元物体120を構成する造形用溶解層83は、説明の便宜上、誇張して示されており、実際のものとは相違する。
(Method for manufacturing three-dimensional object)
Next, a method for manufacturing a three-dimensional object according to this embodiment using the three-dimensional modeling apparatus 1 will be described. FIG. 2 is a diagram showing the flow of forming the vertical support 100 and the lateral support 110 for the three-dimensional object, and FIG. 3 is a diagram showing the flow of forming the three-dimensional object 120 to be manufactured. . In the following description, the supporting dissolution layer 82 constituting the vertical support 100 and the lateral support 110 and the modeling dissolving layer 83 constituting the three-dimensional object 120 are exaggerated for convenience of explanation. It differs from the actual one.

まず、図2(a)に示すように、プレート駆動部31(図1参照)が駆動されて、ベースプレート3が積層造形室32の上端縁より所定量だけ低い位置に位置付けられる。 First, as shown in FIG. 2A, the plate driving section 31 (see FIG. 1) is driven to position the base plate 3 at a position lower than the upper end edge of the layered manufacturing chamber 32 by a predetermined amount.

続いて、図2(b)に示すように、ディスペンサ4がベースプレート3上に原料粉末を供給する。これにより、ベースプレート3上に原料粉末からなる粉末層81が形成される。 Subsequently, as shown in FIG. 2B, the dispenser 4 supplies raw material powder onto the base plate 3 . As a result, a powder layer 81 made of raw material powder is formed on the base plate 3 .

続いて、図2(c)に示すように、粉末層81に照射ヘッド5から電子ビームが照射される。この際、照射ヘッド5は、ベースプレート3を横断するように移動されながら、電子ビームの照射のオンオフを切り換える。電子ビームが照射された粉末層81においては、溶解した原料粉末からなるサポート用溶解層82が形成される。図2(c)には、上下方向サポート100を構成するサポート用溶解層82のみが示されており、複数のサポート用溶解層82が隙間を空けて形成されている。このような複数のサポート用溶解層82を形成する際には、電子ビームが間欠的に照射される。 Subsequently, as shown in FIG. 2C, the powder layer 81 is irradiated with an electron beam from the irradiation head 5 . At this time, the irradiation head 5 switches the irradiation of the electron beam on and off while being moved across the base plate 3 . In the powder layer 81 irradiated with the electron beam, a melted support layer 82 made of melted raw material powder is formed. FIG. 2(c) shows only the dissolution layer 82 for support that constitutes the vertical support 100, and a plurality of dissolution layers 82 for support are formed with a gap therebetween. An electron beam is intermittently irradiated when forming such a plurality of dissolution layers 82 for support.

続いて、図2(d)に示すように、プレート駆動部31が駆動されて、ベースプレート3が所定量だけ下降する。その後、ディスペンサ4がベースプレート3上に原料粉末を再び供給する。これにより、ベースプレート3上に原料粉末からなる新たな粉末層81が形成される。 Subsequently, as shown in FIG. 2(d), the plate driving section 31 is driven to lower the base plate 3 by a predetermined amount. After that, the dispenser 4 supplies raw material powder onto the base plate 3 again. As a result, a new powder layer 81 made of raw material powder is formed on the base plate 3 .

その後、図2(e)に示すように、上述と同様にして電子ビームが照射されて、新たな粉末層81に新たなサポート用溶解層82が形成される。図2(e)には、上下方向サポート100及び横方向サポート110を一体的に構成するサポート用溶解層82が示されている。図2(e)においては、サポート用溶解層82のうちの隣り合う上下方向サポート100を構成する部分の間に、サポート用溶解層82のうちの横方向サポート110を構成する部分が位置している。 Thereafter, as shown in FIG. 2(e), an electron beam is irradiated in the same manner as described above to form a new dissolution layer 82 for support on the new powder layer 81. Next, as shown in FIG. FIG. 2( e ) shows the dissolution layer 82 for support that integrally constitutes the vertical support 100 and the lateral support 110 . In FIG. 2(e), a portion of the dissolvable support layer 82 that constitutes the lateral support 110 is positioned between adjacent portions of the dissolvable support layer 82 that constitute the vertical support 100. In FIG. there is

続いて、図2(f)に示すように、プレート駆動部31が駆動されて、ベースプレート3が所定量だけ下降する。その後、ディスペンサ4がベースプレート3上に原料粉末を再び供給する。これにより、ベースプレート3上に原料粉末からなる新たな粉末層81が形成される。 Subsequently, as shown in FIG. 2(f), the plate driving section 31 is driven to lower the base plate 3 by a predetermined amount. After that, the dispenser 4 supplies raw material powder onto the base plate 3 again. As a result, a new powder layer 81 made of raw material powder is formed on the base plate 3 .

その後、図2(g)に示すように、上述と同様にして電子ビームが照射されて、新たな粉末層81に新たなサポート用溶解層82が形成される。図2(g)において新たに形成されたサポート用溶解層82は、上下方向サポート100を構成する部分のみからなる。 After that, as shown in FIG. 2(g), the electron beam is irradiated in the same manner as described above to form a new dissolution layer 82 for support on the new powder layer 81. Next, as shown in FIG. The newly formed dissolving layer 82 for support in FIG.

上述のようにしてベースプレート3上への原料粉末の供給、及び、原料粉末に対する電子ビームの照射を繰り返すこと(サポート形成工程)により、図2(h)に示すような上下方向サポート100及び横方向サポート110が形成される。図2(h)に示される上下方向サポート100及び横方向サポート110では、隣り合う上下方向サポート100の両方に横方向サポート110が接続されている。また、隣り合う横方向サポート110は積層方向において同一の高さの位置に形成されている。 By repeating the supply of the raw material powder onto the base plate 3 and the irradiation of the raw material powder with the electron beam (support forming step) as described above, the vertical support 100 and the horizontal support 100 as shown in FIG. A support 110 is formed. In the vertical support 100 and the lateral support 110 shown in FIG. 2(h), the lateral support 110 is connected to both of the adjacent vertical supports 100. As shown in FIG. Adjacent lateral supports 110 are formed at the same height in the stacking direction.

次に、製造対象である三次元物体120(図3(n)参照)が形成される。この際、まず、図3(i)に示すように、プレート駆動部31が駆動されて、ベースプレート3が所定量だけ下降する。 Next, a three-dimensional object 120 (see FIG. 3(n)) to be manufactured is formed. At this time, first, as shown in FIG. 3(i), the plate driving section 31 is driven to lower the base plate 3 by a predetermined amount.

その後、図3(j)に示すように、ディスペンサ4が、ベースプレート3上に原料粉末を供給し、原料粉末が上下方向サポート100及び横方向サポート110を覆うようにして新たな粉末層81を形成する。 After that, as shown in FIG. 3(j), the dispenser 4 supplies raw material powder onto the base plate 3, and the raw material powder covers the vertical support 100 and the horizontal support 110 to form a new powder layer 81. do.

その後、図3(k)に示すように、粉末層81に照射ヘッド5から電子ビームが照射される。この際、照射ヘッド5は、上述と同様に、ベースプレート3を横断するように移動されながら、電子ビームの照射のオンオフを切り換える。図3(k)においては、電子ビームが照射された粉末層81に、電子ビームにより溶解された原料粉末からなる造形用溶解層83が形成されるとともに、サポート用溶解層82が形成されている。造形される三次元物体に例えば端面からへこむような凹が形成される場合には、図3(k)に示すように、造形用溶解層83とともにサポート用溶解層82が形成される場合がある。 Thereafter, as shown in FIG. 3(k), the powder layer 81 is irradiated with an electron beam from the irradiation head 5. Then, as shown in FIG. At this time, the irradiation head 5 switches ON/OFF of irradiation of the electron beam while being moved across the base plate 3 in the same manner as described above. In FIG. 3(k), a powder layer 81 irradiated with an electron beam is formed with a modeling melt layer 83 made of raw material powder melted by the electron beam, and a supporting melt layer 82 is formed. . When the three-dimensional object to be modeled is formed with a recess that is recessed from the end face, for example, as shown in FIG. .

続いて、図3(l)に示すように、プレート駆動部31が駆動されて、ベースプレート3が所定量だけ下降する。その後、ディスペンサ4がベースプレート3上に原料粉末を再び供給する。これにより、ベースプレート3上に原料粉末からなる新たな粉末層81が形成される。 Subsequently, as shown in FIG. 3(l), the plate driving section 31 is driven to lower the base plate 3 by a predetermined amount. After that, the dispenser 4 supplies raw material powder onto the base plate 3 again. As a result, a new powder layer 81 made of raw material powder is formed on the base plate 3 .

その後、図3(m)に示すように、上述と同様にして電子ビームが照射されて、新たな粉末層81に新たな造形用溶解層83が形成される。図3(m)において新たに形成された造形用溶解層83は、三次元物体120を構成する層のみからなる。 After that, as shown in FIG. 3(m), the electron beam is irradiated in the same manner as described above to form a new melting layer 83 for modeling on the new powder layer 81. Next, as shown in FIG. The newly formed dissolution layer 83 for modeling in FIG.

上述のようにしてベースプレート3上への原料粉末の供給、及び、原料粉末に対する電子ビームの照射を繰り返すこと(造形工程)により、図3(n)に示すような三次元物体120が形成される。その後、予熱が解除され、三次元物体120が冷却されることで三次元物体120の製造が完了する。 By repeating the supply of the raw material powder onto the base plate 3 and the irradiation of the raw material powder with the electron beam as described above (modeling step), a three-dimensional object 120 as shown in FIG. 3(n) is formed. . After that, preheating is canceled and the three-dimensional object 120 is cooled to complete the manufacture of the three-dimensional object 120 .

以上のような本実施の形態に係る三次元物体120の製造方法では、予熱が解除された際に、チャンバ2内の温度が低下し、ベースプレート3等の温度も低下する。この際、例えばベースプレート3の線膨張係数が三次元物体120の線膨張係数よりも大きい場合には、冷却中にベースプレート3が三次元物体120よりも大きく収縮することで、ベースプレート3の収縮が上下方向サポート100を介して三次元物体120に伝わり、三次元物体120に応力が生じ得る。 In the method for manufacturing the three-dimensional object 120 according to the present embodiment as described above, when the preheating is canceled, the temperature inside the chamber 2 is lowered, and the temperature of the base plate 3 and the like is also lowered. At this time, for example, if the linear expansion coefficient of the base plate 3 is larger than the linear expansion coefficient of the three-dimensional object 120, the base plate 3 shrinks more than the three-dimensional object 120 during cooling, causing the base plate 3 to contract vertically. A stress may be imparted to the three-dimensional object 120 through the directional support 100 and into the three-dimensional object 120 .

しかしながら、本実施の形態では、隣り合う上下方向サポート100の間に横方向サポート110が設けられる。これにより、ベースプレート3の収縮が上下方向サポート100を介して三次元物体120に伝わろうとする際に、横方向サポート110が圧縮されるため、ベースプレート3の収縮により生じる力が三次元物体120に伝わることが抑制される。 However, in this embodiment, lateral supports 110 are provided between adjacent vertical supports 100 . As a result, when the contraction of the base plate 3 is transmitted to the three-dimensional object 120 via the vertical support 100, the lateral support 110 is compressed, so the force generated by the contraction of the base plate 3 is transmitted to the three-dimensional object 120. is suppressed.

その結果、本実施の形態では、三次元物体120に変形が生じることが抑制されるため、三次元物体120の造形精度を向上させることができる。 As a result, in the present embodiment, deformation of the three-dimensional object 120 is suppressed, so that the modeling accuracy of the three-dimensional object 120 can be improved.

ところで、本実施の形態では、図3(n)から明らかなように、積層方向における横方向サポート110のベースプレート3への合計の投影面積が、上下方向サポート100とベースプレート3との合計の接合面積よりも大きくなるように、上下方向サポート100及び横方向サポート110が形成されている。このような構成では、横方向サポート110の数が過剰に多くなることが抑制され得るため、三次元物体120からの上下方向サポート100及び横方向サポート110の取り外しの手間を抑制できる。 By the way, in this embodiment, as is clear from FIG. A vertical support 100 and a lateral support 110 are formed to be larger than . With such a configuration, it is possible to prevent the number of lateral supports 110 from becoming excessively large.

また、本実施の形態では、一つの上下方向サポート100のベースプレート3への接合部分の剪断強度が、当該上下方向サポート100と隣り合う一つの横方向サポート110の圧縮強度よりも低くなるように、上下方向サポート100及び横方向サポート110が形成されている。このような構成にした場合には、予熱の解除後、ベースプレート3及び三次元物体120が収縮する際に、上下方向サポート100のベースプレート3への接合部分が剪断破壊しやすくなり、上下方向サポート100がベースプレート3から切り離されやすくなることで、ベースプレート3の収縮により生じる力が三次元物体120に伝わることを効果的に抑制できる。その結果、三次元物体120を変形から効果的に保護することが可能となる。 Further, in the present embodiment, the shear strength of the joining portion of one vertical support 100 to the base plate 3 is lower than the compressive strength of one lateral support 110 adjacent to the vertical support 100. A vertical support 100 and a lateral support 110 are formed. In such a configuration, when the base plate 3 and the three-dimensional object 120 contract after preheating is canceled, the joint portion of the vertical support 100 to the base plate 3 is likely to be sheared, and the vertical support 100 is easily separated from the base plate 3 , it is possible to effectively suppress the force generated by contraction of the base plate 3 from being transmitted to the three-dimensional object 120 . As a result, it is possible to effectively protect the three-dimensional object 120 from deformation.

次に、上述の実施の形態の変形例について説明する。 Next, a modification of the above embodiment will be described.

上述の実施の形態では、サポート用溶解層82が積層される上述した積層方向で見た際に、複数の上下方向サポート100が積層方向に対する交差方向に直線状に並ぶように形成され、交差方向に並ぶ複数の上下方向サポート100それぞれの間に、横方向サポート110が形成された状態になっている。そして、交差方向で隣り合う、言い換えると上下方向サポート100を挟んで隣り合う横方向サポート110が積層方向において同一の高さの位置に形成されている。 In the above-described embodiment, when viewed in the above-described lamination direction in which the dissolution layer 82 for support is laminated, the plurality of vertical supports 100 are formed so as to be aligned in a straight line in the direction crossing the lamination direction. A horizontal support 110 is formed between each of the plurality of vertical supports 100 aligned in parallel. Lateral supports 110 that are adjacent in the crossing direction, in other words, adjacent to each other with the vertical support 100 interposed therebetween are formed at the same height position in the stacking direction.

これに対して、図4に示す変形例では、上述した交差方向で隣り合う、言い換えると上下方向サポート100を挟んで隣り合う横方向サポート110の積層方向における位置が互いにずれている。 On the other hand, in the modification shown in FIG. 4, the lateral supports 110 that are adjacent in the cross direction described above, in other words, adjacent to each other with the vertical support 100 interposed therebetween, are shifted from each other in the stacking direction.

図4に示すような横方向サポート110を形成した場合、三次元物体120の変形を効果的に抑制することが可能となる。すなわち、複数の横方向サポート110が直線状に連なっている場合には、複数の横方向サポート110が比較的大型の柱状物を形成する状態となり、複数の横方向サポート110の全体での凝固収縮が大きくなる結果、横方向サポート110の収縮によって三次元物体120が変形するリスクが高くなる。この場合、このリスクを抑制するために、上下方向サポート100の数を増加させるような対策をとる必要性が生じ得る。 When the lateral support 110 as shown in FIG. 4 is formed, deformation of the three-dimensional object 120 can be effectively suppressed. That is, when a plurality of lateral supports 110 are connected in a straight line, the plurality of lateral supports 110 form a relatively large columnar object, and solidification shrinkage of the lateral supports 110 as a whole occurs. As a result, the contraction of the lateral supports 110 increases the risk of deformation of the three-dimensional object 120 . In this case, it may be necessary to take measures such as increasing the number of vertical supports 100 in order to suppress this risk.

これに対して、図4の変形例のように横方向サポート110の位置をずらした場合には、複数の横方向サポート110の全体での凝固収縮が抑制されることで、横方向サポート110の収縮によって三次元物体120が変形することを、上下方向サポート100の数を増加させることなく効果的に抑制することが可能となる。 On the other hand, when the positions of the lateral supports 110 are shifted as in the modified example of FIG. It is possible to effectively suppress deformation of the three-dimensional object 120 due to contraction without increasing the number of vertical supports 100 .

また、図5に示す変形例では、横方向サポート110が、隣り合う上下方向サポート100の間で複数に分割されるように形成されている。図5に示される横方向サポート110は、隣り合う上下方向サポート100の概ね中間位置で分割された第1半部110Aと第2半部110Bとで構成されている。なお、横方向サポート110が分割される位置や数は特に限られるものではない。 Moreover, in the modification shown in FIG. 5, the horizontal support 110 is formed so as to be divided into a plurality of parts between the adjacent vertical supports 100. As shown in FIG. The lateral support 110 shown in FIG. 5 is composed of a first half portion 110A and a second half portion 110B that are divided at approximately the midpoint between adjacent vertical supports 100. As shown in FIG. The positions and number of divisions of the lateral support 110 are not particularly limited.

図5に示すように横方向サポート110を分割した場合であっても、第1半部110Aと第2半部110Bとは収縮中に突き当たるか、或いは間に原料粉末を挟んで圧縮抵抗を発揮するため、三次元物体120に変形が生じることが抑制される。また、横方向サポート110の除去が容易になるため、生産性を向上させ得る。 Even if the lateral support 110 is split as shown in FIG. 5, the first and second halves 110A and 110B may collide during contraction or provide compression resistance by sandwiching the raw material powder between them. Therefore, deformation of the three-dimensional object 120 is suppressed. In addition, removal of the lateral support 110 is facilitated, thereby improving productivity.

次に、実施例及びこれに対する比較例について説明する。実施例では、上述の実施の形態で説明した上下方向サポート100及び横方向サポート110を形成した上で、三次元物体120を形成した。また、比較例では、横方向サポート110を形成しない以外は実施例と同じ条件で、実施例と同様の三次元物体を形成した。 Next, examples and comparative examples will be described. In the example, the three-dimensional object 120 was formed after forming the vertical support 100 and the lateral support 110 described in the above embodiment. In addition, in the comparative example, a three-dimensional object similar to the example was formed under the same conditions as in the example except that the lateral support 110 was not formed.

実施例においては、質量%で、C:0.1%、Ni:0.6%、Cr:10.5%、W:2.5%、Co:1%、N:0.05%の組成で、残部がFeである金属粉末をガスアトマイズで作成し、45~125μmに分級したものを原料粉末として用いた。 In the examples, the composition by mass % is C: 0.1%, Ni: 0.6%, Cr: 10.5%, W: 2.5%, Co: 1%, N: 0.05% A metal powder containing Fe as the balance was prepared by gas atomization and classified to 45 to 125 μm, and used as a raw material powder.

電子ビームに対するビーム電流値は、15mAとし、原料粉末上での電子ビームの走査速度を1m/sに設定した。 The beam current value for the electron beam was set to 15 mA, and the scanning speed of the electron beam over the raw material powder was set to 1 m/s.

ベースプレート3としては、幅150mm×奥行き150mm×厚さ10mmの平面視正方形状のSUS316の鋼板を用いた。なお、幅は、図3(n)に示されるベースプレート3の水平方向での距離であり、奥行きは、紙面に直交する方向でのベースプレート3の距離であり、厚さは、ベースプレート3の板厚方向の距離である。以下の三次元物体120及びサポート100,110の幅、奥行き、厚さは、上記の同様の方向においても規定される。 As the base plate 3, a SUS316 steel plate having a square shape in a plan view and having a width of 150 mm, a depth of 150 mm, and a thickness of 10 mm was used. The width is the distance in the horizontal direction of the base plate 3 shown in FIG. directional distance. The width, depth, and thickness of the three-dimensional object 120 and supports 100, 110 below are also defined in the same directions as above.

三次元物体120は、ベースプレート3から10mm離れた位置から形成されるようにした。図3(n)に示すように、三次元物体120は、板状部分121と、板状部分121から垂下する一対の脚部122とを有する。板状部分121は平面視で正方形状であり、幅Wが、100mmであり、奥行きが、100mmであり、厚さTが、10mmである。脚部122は、幅が、10mmであり、奥行きが、100mm、厚さHが、10mmである。 A three-dimensional object 120 was formed from a position 10 mm away from the base plate 3 . As shown in FIG. 3(n), the three-dimensional object 120 has a plate-like portion 121 and a pair of legs 122 hanging from the plate-like portion 121. As shown in FIG. The plate-like portion 121 has a square shape in plan view, and has a width W of 100 mm, a depth of 100 mm, and a thickness T of 10 mm. The leg 122 has a width of 10 mm, a depth of 100 mm, and a thickness H of 10 mm.

上下方向サポート100に関しては、脚部122の下方において、幅が2mmであり、奥行きが100mmであり、厚さが10mmの上下方向サポート100を作成した。一対の脚部122の間においては、幅が2mmであり、奥行きが100mmであり、厚さが20mmの上下方向サポート100を作成した。また、上下方向サポート100は、10mm間隔で並ぶように形成した。 Regarding the vertical support 100, below the legs 122, the vertical support 100 was made with a width of 2 mm, a depth of 100 mm, and a thickness of 10 mm. A vertical support 100 having a width of 2 mm, a depth of 100 mm, and a thickness of 20 mm was created between the pair of legs 122 . Also, the vertical supports 100 were formed so as to line up at intervals of 10 mm.

横方向サポート110は、ベースプレート3から5mm離れた位置に形成した。横方向サポート110としては、幅が10mmであり、奥行きが100mmであり、厚さが5mmであるものを形成した。 A lateral support 110 was formed at a position 5 mm away from the base plate 3 . The lateral support 110 was formed with a width of 10 mm, a depth of 100 mm, and a thickness of 5 mm.

予熱による加熱された原料粉末の温度は、1000度とした。予熱は、電子ビームの照射により行った。 The temperature of the raw material powder heated by preheating was set to 1000 degrees. Preheating was performed by electron beam irradiation.

以上の条件にて形成した実施例にかかる三次元物体120及び比較例にかかる三次元物体を冷却した後、一対の脚部122の間の寸法を計測して、両者の比較を行ったところ、実施例の三次元物体120の寸法は、設計寸法(目標値)に対して1mm変形しており、比較例の三次元物体の寸法は、設計寸法(目標値)に対して4mm変形していた。この結果からも、横方向サポート110が有効であることが確認された。 After cooling the three-dimensional object 120 according to the example and the three-dimensional object according to the comparative example formed under the above conditions, the dimension between the pair of legs 122 was measured and compared. The dimension of the three-dimensional object 120 of the example was deformed by 1 mm from the design dimension (target value), and the dimension of the three-dimensional object of the comparative example was deformed by 4 mm from the design dimension (target value). . This result also confirms that the lateral support 110 is effective.

以上、一実施の形態及びその変形例を説明したが、上記の実施の形態及び変形例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施の形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上述の実施の形態や変形例及びその他の変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 An embodiment and its modification have been described above, but the above embodiment and modification are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. The novel embodiments and modifications can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. The above-described embodiments, modifications, and other modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof.

1…三次元造形装置、2…チャンバ、3…ベースプレート、31…プレート駆動部、32…積層造形室、4…ディスペンサ、41…粉末タンク、5…照射ヘッド、6…コントローラ、81…粉末層、82…サポート用溶解層、83…造形用溶解層、100…上下方向サポート、110…横方向サポート、120…三次元物体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Three-dimensional modeling apparatus, 2... Chamber, 3... Base plate, 31... Plate drive part, 32... Layered modeling chamber, 4... Dispenser, 41... Powder tank, 5... Irradiation head, 6... Controller, 81... Powder layer, 82... Melting layer for support, 83... Melting layer for modeling, 100... Vertical direction support, 110... Lateral direction support, 120... Three-dimensional object

Claims (7)

ベースプレート上への原料粉末の供給、及び、前記原料粉末に対するエネルギービームの照射により溶解した前記原料粉末からなるサポート用溶解層の形成を繰り返して、複数の前記サポート用溶解層を積層することにより、前記ベースプレートから立ち上がるように延びる複数の上下方向サポートと、隣り合う前記上下方向サポートの一方から他方に向けて延びる少なくとも一つの横方向サポートとを形成するサポート形成工程と、
前記上下方向サポート及び前記横方向サポートを覆うようにして行われる前記ベースプレート上への前記原料粉末の供給、及び、前記上下方向サポート及び前記横方向サポート上の前記原料粉末に対するエネルギービームの照射により溶解した前記原料粉末からなる造形用溶解層の形成を繰り返して、複数の前記造形用溶解層を積層することにより、前記上下方向サポート及び前記横方向サポート上に三次元物体を形成する造形工程と、を備え、
前記サポート用溶解層が積層される積層方向で見た際に、複数の前記上下方向サポートが前記積層方向に対する交差方向に直線状に並ぶように形成され、
前記交差方向に並ぶ複数の前記上下方向サポートそれぞれの間に、前記横方向サポートが形成され、
前記交差方向で隣り合う前記横方向サポートの前記積層方向における位置が、互いにずれるように、前記横方向サポートが形成され、
前記サポート形成工程及び前記造形工程は、高温に保持された環境下で行われる、三次元物体の製造方法。
By repeating the supply of the raw material powder onto the base plate and the formation of the molten support layer made of the raw material powder melted by irradiating the raw material powder with an energy beam, a plurality of the molten support layers are laminated, a support forming step of forming a plurality of vertical supports extending upwardly from the base plate and at least one horizontal support extending from one of the adjacent vertical supports toward the other;
Supplying the raw material powder onto the base plate so as to cover the vertical support and the horizontal support, and melting the raw material powder on the vertical support and the horizontal support by irradiating an energy beam. a forming step of forming a three-dimensional object on the vertical support and the lateral support by repeating the formation of the molten layer for modeling made of the raw material powder and laminating a plurality of the molten layer for modeling; with
When viewed in the lamination direction in which the dissolution layer for support is laminated, the plurality of vertical supports are formed so as to be aligned in a straight line in a direction crossing the lamination direction,
the horizontal support is formed between each of the plurality of vertical supports arranged in the cross direction;
the lateral supports are formed such that positions of the lateral supports adjacent to each other in the cross direction are shifted from each other in the stacking direction;
A method for manufacturing a three-dimensional object, wherein the support forming step and the modeling step are performed in an environment maintained at a high temperature.
ベースプレート上への原料粉末の供給、及び、前記原料粉末に対するエネルギービームの照射により溶解した前記原料粉末からなるサポート用溶解層の形成を繰り返して、複数の前記サポート用溶解層を積層することにより、前記ベースプレートから立ち上がるように延びる複数の上下方向サポートと、隣り合う前記上下方向サポートの一方から他方に向けて延びる少なくとも一つの横方向サポートとを形成するサポート形成工程と、
前記上下方向サポート及び前記横方向サポートを覆うようにして行われる前記ベースプレート上への前記原料粉末の供給、及び、前記上下方向サポート及び前記横方向サポート上の前記原料粉末に対するエネルギービームの照射により溶解した前記原料粉末からなる造形用溶解層の形成を繰り返して、複数の前記造形用溶解層を積層することにより、前記上下方向サポート及び前記横方向サポート上に三次元物体を形成する造形工程と、を備え、
前記横方向サポートは、隣り合う前記上下方向サポートの間で複数に分割されるように形成され、
前記サポート形成工程及び前記造形工程は、高温に保持された環境下で行われる、三次元物体の製造方法。
By repeating the supply of the raw material powder onto the base plate and the formation of the molten support layer made of the raw material powder melted by irradiating the raw material powder with an energy beam, a plurality of the molten support layers are laminated, a support forming step of forming a plurality of vertical supports extending upwardly from the base plate and at least one horizontal support extending from one of the adjacent vertical supports toward the other;
Supplying the raw material powder onto the base plate so as to cover the vertical support and the horizontal support, and melting the raw material powder on the vertical support and the horizontal support by irradiating an energy beam. a forming step of forming a three-dimensional object on the vertical support and the lateral support by repeating the formation of the molten layer for modeling made of the raw material powder and laminating a plurality of the molten layer for modeling; with
the lateral support is formed so as to be divided into a plurality of adjacent vertical supports;
A method for manufacturing a three-dimensional object, wherein the support forming step and the modeling step are performed in an environment maintained at a high temperature.
ベースプレート上への原料粉末の供給、及び、前記原料粉末に対するエネルギービームの照射により溶解した前記原料粉末からなるサポート用溶解層の形成を繰り返して、複数の前記サポート用溶解層を積層することにより、前記ベースプレートから立ち上がるように延びる複数の上下方向サポートと、隣り合う前記上下方向サポートの一方から他方に向けて延びる少なくとも一つの横方向サポートとを形成するサポート形成工程と、
前記上下方向サポート及び前記横方向サポートを覆うようにして行われる前記ベースプレート上への前記原料粉末の供給、及び、前記上下方向サポート及び前記横方向サポート上の前記原料粉末に対するエネルギービームの照射により溶解した前記原料粉末からなる造形用溶解層の形成を繰り返して、複数の前記造形用溶解層を積層することにより、前記上下方向サポート及び前記横方向サポート上に三次元物体を形成する造形工程と、を備え、
前記上下方向サポートの前記ベースプレートへの接合部分の剪断強度が、前記上下方向サポートと隣り合う前記横方向サポートの圧縮強度よりも低くなるように、前記上下方向サポート及び前記横方向サポートが形成され、
前記サポート形成工程及び前記造形工程は、高温に保持された環境下で行われる、三次元物体の製造方法。
By repeating the supply of the raw material powder onto the base plate and the formation of the molten support layer made of the raw material powder melted by irradiating the raw material powder with an energy beam, a plurality of the molten support layers are laminated, a support forming step of forming a plurality of vertical supports extending upwardly from the base plate and at least one horizontal support extending from one of the adjacent vertical supports toward the other;
Supplying the raw material powder onto the base plate so as to cover the vertical support and the horizontal support, and melting the raw material powder on the vertical support and the horizontal support by irradiating an energy beam. a forming step of forming a three-dimensional object on the vertical support and the lateral support by repeating the formation of the molten layer for modeling made of the raw material powder and laminating a plurality of the molten layer for modeling; with
The vertical support and the lateral support are formed such that the shear strength of the joining portion of the vertical support to the base plate is lower than the compressive strength of the lateral support adjacent to the vertical support,
A method for manufacturing a three-dimensional object, wherein the support forming step and the modeling step are performed in an environment maintained at a high temperature.
前記サポート用溶解層が積層される積層方向における前記横方向サポートの前記ベースプレートへの合計の投影面積が、前記上下方向サポートと前記ベースプレートとの合計の接合面積よりも大きくなるように、前記上下方向サポート及び前記横方向サポートが形成される、請求項1乃至3のいずれかに記載の三次元物体の製造方法。 The vertical direction is such that the total projected area of the lateral support onto the base plate in the lamination direction in which the dissolution layer for support is laminated is larger than the total bonding area of the vertical support and the base plate. 4. A method for manufacturing a three-dimensional object according to any one of claims 1 to 3 , wherein supports and said lateral supports are formed. チャンバと、前記チャンバ内に配置されるベースプレートと、前記ベースプレート上に原料粉末を供給するディスペンサと、前記原料粉末に対してエネルギービームを照射する照射ヘッドと、前記ディスペンサ及び前記照射ヘッドの動作を制御するコントローラとを備える三次元造形装置であって、
前記コントローラは、前記ディスペンサ及び前記照射ヘッドを制御し、前記ベースプレート上への原料粉末の供給、及び、前記原料粉末に対するエネルギービームの照射により溶解した前記原料粉末からなるサポート用溶解層の形成を繰り返して、複数の前記サポート用溶解層を積層することにより、前記ベースプレートから立ち上がるように延びる複数の上下方向サポートと、隣り合う前記上下方向サポートの一方から他方に向けて延びる少なくとも一つの横方向サポートとを形成するとともに、前記上下方向サポート及び前記横方向サポートを覆うようにして行われる前記ベースプレート上への前記原料粉末の供給、及び、前記上下方向サポート及び前記横方向サポート上の前記原料粉末に対するエネルギービームの照射により溶解した前記原料粉末からなる造形用溶解層の形成を繰り返して、複数の前記造形用溶解層を積層することにより、前記上下方向サポート及び前記横方向サポート上に三次元物体を形成し、
前記コントローラの制御により、前記サポート用溶解層が積層される積層方向で見た際に、複数の前記上下方向サポートが前記積層方向に対する交差方向に直線状に並ぶように形成され、前記交差方向に並ぶ複数の前記上下方向サポートそれぞれの間に、前記横方向サポートが形成され、前記交差方向で隣り合う前記横方向サポートの前記積層方向における位置が、互いにずれるように、前記横方向サポートが形成される、三次元造形装置。
a chamber, a base plate arranged in the chamber, a dispenser for supplying raw material powder onto the base plate, an irradiation head for irradiating the raw material powder with an energy beam, and operation of the dispenser and the irradiation head being controlled. A three-dimensional modeling apparatus comprising a controller for
The controller controls the dispenser and the irradiation head, and repeats the supply of the raw material powder onto the base plate and the formation of a support melting layer made of the raw material powder melted by irradiating the raw material powder with an energy beam. By stacking a plurality of dissolution layers for support, a plurality of vertical supports extending upwardly from the base plate and at least one horizontal support extending from one of the adjacent vertical supports toward the other. and supplying the raw material powder onto the base plate so as to cover the vertical support and the lateral support, and energy for the raw material powder on the vertical support and the lateral support A three-dimensional object is formed on the vertical support and the horizontal support by repeating the formation of the molten layer for modeling made of the raw material powder melted by beam irradiation and stacking a plurality of the molten layers for modeling. death,
Under the control of the controller, when viewed in the lamination direction in which the dissolution layer for support is laminated, a plurality of vertical supports are formed so as to be aligned in a straight line in a direction intersecting the lamination direction, and in the intersecting direction The horizontal supports are formed between each of the plurality of vertical supports arranged side by side, and the horizontal supports are formed such that the positions of the horizontal supports adjacent to each other in the cross direction in the stacking direction are shifted from each other. A three-dimensional modeling device.
チャンバと、前記チャンバ内に配置されるベースプレートと、前記ベースプレート上に原料粉末を供給するディスペンサと、前記原料粉末に対してエネルギービームを照射する照射ヘッドと、前記ディスペンサ及び前記照射ヘッドの動作を制御するコントローラとを備える三次元造形装置であって、
前記コントローラは、前記ディスペンサ及び前記照射ヘッドを制御し、前記ベースプレート上への原料粉末の供給、及び、前記原料粉末に対するエネルギービームの照射により溶解した前記原料粉末からなるサポート用溶解層の形成を繰り返して、複数の前記サポート用溶解層を積層することにより、前記ベースプレートから立ち上がるように延びる複数の上下方向サポートと、隣り合う前記上下方向サポートの一方から他方に向けて延びる少なくとも一つの横方向サポートとを形成するとともに、前記上下方向サポート及び前記横方向サポートを覆うようにして行われる前記ベースプレート上への前記原料粉末の供給、及び、前記上下方向サポート及び前記横方向サポート上の前記原料粉末に対するエネルギービームの照射により溶解した前記原料粉末からなる造形用溶解層の形成を繰り返して、複数の前記造形用溶解層を積層することにより、前記上下方向サポート及び前記横方向サポート上に三次元物体を形成し、
前記コントローラの制御により、前記横方向サポートは、隣り合う前記上下方向サポートの間で複数に分割されるように形成される、三次元造形装置。
a chamber, a base plate arranged in the chamber, a dispenser for supplying raw material powder onto the base plate, an irradiation head for irradiating the raw material powder with an energy beam, and operation of the dispenser and the irradiation head being controlled. A three-dimensional modeling apparatus comprising a controller for
The controller controls the dispenser and the irradiation head, and repeats the supply of the raw material powder onto the base plate and the formation of a support melting layer made of the raw material powder melted by irradiating the raw material powder with an energy beam. By stacking a plurality of dissolution layers for support, a plurality of vertical supports extending upwardly from the base plate and at least one horizontal support extending from one of the adjacent vertical supports toward the other. and supplying the raw material powder onto the base plate so as to cover the vertical support and the lateral support, and energy for the raw material powder on the vertical support and the lateral support A three-dimensional object is formed on the vertical support and the horizontal support by repeating the formation of the molten layer for modeling made of the raw material powder melted by beam irradiation and stacking a plurality of the molten layers for modeling. death,
The three-dimensional modeling apparatus according to claim 1, wherein the horizontal support is divided into a plurality of adjacent vertical supports under the control of the controller.
チャンバと、前記チャンバ内に配置されるベースプレートと、前記ベースプレート上に原料粉末を供給するディスペンサと、前記原料粉末に対してエネルギービームを照射する照射ヘッドと、前記ディスペンサ及び前記照射ヘッドの動作を制御するコントローラとを備える三次元造形装置であって、
前記コントローラは、前記ディスペンサ及び前記照射ヘッドを制御し、前記ベースプレート上への原料粉末の供給、及び、前記原料粉末に対するエネルギービームの照射により溶解した前記原料粉末からなるサポート用溶解層の形成を繰り返して、複数の前記サポート用溶解層を積層することにより、前記ベースプレートから立ち上がるように延びる複数の上下方向サポートと、隣り合う前記上下方向サポートの一方から他方に向けて延びる少なくとも一つの横方向サポートとを形成するとともに、前記上下方向サポート及び前記横方向サポートを覆うようにして行われる前記ベースプレート上への前記原料粉末の供給、及び、前記上下方向サポート及び前記横方向サポート上の前記原料粉末に対するエネルギービームの照射により溶解した前記原料粉末からなる造形用溶解層の形成を繰り返して、複数の前記造形用溶解層を積層することにより、前記上下方向サポート及び前記横方向サポート上に三次元物体を形成し、
前記コントローラの制御により、前記上下方向サポートの前記ベースプレートへの接合部分の剪断強度が、前記上下方向サポートと隣り合う前記横方向サポートの圧縮強度よりも低くなるように、前記上下方向サポート及び前記横方向サポートが形成される、三次元造形装置。
a chamber, a base plate arranged in the chamber, a dispenser for supplying raw material powder onto the base plate, an irradiation head for irradiating the raw material powder with an energy beam, and operation of the dispenser and the irradiation head being controlled. A three-dimensional modeling apparatus comprising a controller for
The controller controls the dispenser and the irradiation head, and repeats the supply of the raw material powder onto the base plate and the formation of a support melting layer made of the raw material powder melted by irradiating the raw material powder with an energy beam. By stacking a plurality of dissolution layers for support, a plurality of vertical supports extending upwardly from the base plate and at least one horizontal support extending from one of the adjacent vertical supports toward the other. and supplying the raw material powder onto the base plate so as to cover the vertical support and the lateral support, and energy for the raw material powder on the vertical support and the lateral support A three-dimensional object is formed on the vertical support and the horizontal support by repeating the formation of the molten layer for modeling made of the raw material powder melted by beam irradiation and stacking a plurality of the molten layers for modeling. death,
The controller controls the vertical support and the horizontal support so that the shear strength of the joint portion of the vertical support to the base plate is lower than the compressive strength of the horizontal support adjacent to the vertical support. A three-dimensional fabrication device in which directional supports are formed .
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