CN107214338B - 积层制造方法及其加工机 - Google Patents
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Abstract
一种积层制造方法及其加工机，包含一个载台、一个积层制造装置，及一个振动装置。该积层制造装置包括用于输送粉末至该载台上方的一物料供给单元，及用于熔融所述粉末成为一层沉积层的一熔融单元，使两层以上的沉积层在该载台上堆叠成为一个积层体。该振动装置包括与该载台接触且用于产生振波的一个振动单元，使振波通过该载台传递至所述沉积层。借此，在所述沉积层堆叠过程中，结合同步振动的方式，使该积层体具有低应力、低变形量、细小显微结构等优点，进而提升层与层间的密实度，及缩减制程时间。
Description
技术领域
本发明涉及一种积层制造方法，特别是涉及一种积层制造方法及其加工机。
背景技术
参阅图1，一种中国台湾证书号第M498668号专利所公开的列印装置1，主要包含承载一个工件的一个成形平台11、相对该成形平台11铺洒粉末的一个铺粉机构12、一个雷射机构13，及一个锻打机构14。该雷射机构13用于熔融所述粉末而形成一烧结体。该锻打机构14用于锻打所述烧结体，而使烧结体结构更紧密。
惟，所述锻打的方式，容易损伤烧结体，或使烧结体变形，且由于该烧结体是由多层沉积层堆叠而成，因此，每形成一层沉积层就要施以一次锻钉，有制程时间延长的缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够提升层与层间的密实度，及缩减制程时间的积层制造方法及其加工机。
本发明的积层制造方法，适用于在一个载台制造一个积层体，包含下列步骤：
步骤A：传递振波至该载台。
步骤B：在该载台上堆叠两层以上的沉积层，而形成该积层体。
本发明的积层制造方法及其加工机，所述振波是一种由输入的低于90Hz且非共振频的低频波所激发出具有最大振幅的高频波，其振动频率范围介于500Hz～900Hz。
本发明的另一个目的在于提供一种降低设备成本的积层制造加工机。一种积层制造加工机，适用制造一个积层体，该积层制造装置包含一个载台、一个积层制造装置，及一个振动装置。
该载台用于承载一工件。
该积层制造装置包括用于输送粉末至该载台上方的一物料供给单元，及用于熔融所述粉末成为一层沉积层的一熔融单元，使两层以上的沉积层在该载台上堆叠成为该积层体。
该振动装置包括与该载台接触的一个振动单元，该振动单元用于产生振波，使振波通过该载台传递至所述沉积层。
一种积层制造加工机，适用制造一个积层体，该积层制造装置包含一个载台，及一个积层制造装置。
该载台用于承载该工件。
该积层制造装置包括用于输送粉末至该载台上方的一物料供给单元，及用于熔融所述粉末成为一层沉积层的一熔融单元，该熔融单元具有用于输送惰性气体的一个工作气路组、用于汇集惰性气体与粉末且相对该载台释出粉末的一腔体，及与该载台产生移转式电浆电弧效应的一熔融枪，所述移转式电浆电弧效应用于熔融由该腔体释出的粉末，使两层以上的沉积层在该载台上堆叠成为该积层体。
本发明的积层制造加工机，该积层制造装置为雷射积层加工装置，且该熔融单元以雷射光熔融由该物料供给单元相对该工件释出且堆叠在该载台上的粉末。
本发明的积层制造加工机，该积层制造装置为移转式电浆电弧加工装置，且该熔融单元具有用于输送惰性气体的一个工作气路组、用于汇集惰性气体与粉末且相对该载台释出粉末的一腔体，及与该载台产生移转式电浆电弧效应的一熔融枪，所述移转式电浆电弧效应用于熔融由该腔体释出的粉末。
本发明的积层制造加工机，还包括驱动该熔融单元分别沿一条X轴方向、一条Y轴方向位移的一个第一驱动单元。
本发明的积层制造加工机，还包括驱动该熔融单元分别沿一条Z轴方向位移的一个第二驱动单元。
本发明的积层制造加工机，还包括一个机体，及一个第三驱动单元，且该载台具有枢设在该机体的一个摆动部，及设置在该摆动部上的一个承载部，该第三驱动单元驱动该摆动部以该X轴为中心旋动。
本发明的积层制造加工机，还包括驱动该载台的承载部以该Z轴为中心旋动的一个第四驱动单元。
本发明的有益效果在于：在所述沉积层堆叠过程中，结合同步振动的方式，使该积层体具有低应力、低变形量、细小显微结构等优点，进而提升层与层间的密实度，及缩减制程时间。
本发明的另一个功效在于：使用移转式电浆电弧设备的熔融单元在成本上更低，且积层体的密实度与外观同样能够达到制程需求。
附图说明
本发明的其他的特征及功效，将于参照图式的实施方式中清楚地呈现，其中：
图1是中国台湾证书号第M498668号专利的一个示意图；
图2是一个示意图，说明本发明积层制造方法及其加工机的一个第一实施例；
图3是一个示意图，说明本发明积层制造方法及其加工机的一个第二实施例；
图4是一个示意图，说明本发明积层制造加工机的一个第三实施例；
图5是一个示意图，说明试片A中的积层体剥离工件；
图6是一个示意图，说明试片B的积层体的堆叠状态；及
图7是一个示意图，说明试片C的积层体的堆叠状态。
具体实施方式
在本发明被详细描述之前，应当注意在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表示。
参阅图2，本发明积层制造加工机的一个实施例，包含一个机体2、一个载台3、一个积层制造装置4、一个振动装置5，及一个驱动装置6。
该载台3具有枢设在该机体2的一个摆动部31，及设置在该摆动部31上的一个承载部32。
该积层制造装置4包括用于输送粉末至该载台3的承载部32上方的一物料供给单元41，及用于熔融所述粉末成为一层沉积层71的一熔融单元42。该熔融单元42在本实施例为一种移转式电浆电弧设备，并具有用于输送惰性气体的一个工作气路组421、用于汇集惰性气体与粉末且相对该载台3的承载部32释出粉末的一腔体422，及与该载台3的承载部32产生电弧效应的一熔融枪423。所述移转式电浆电弧效应用于熔融由该腔体422释出的粉末。
该振动装置5包括与该载台3的摆动部31接触的一个振动单元51。该振动单元51在本实施例是以一偏心凸轮(图未示)转动造成振动而产生振波，其频率与转速成正比，可通过调整转速，造成不同频率的振动，较佳的，所述振波是一种由输入的低于90Hz且非共振频的低频波所激发出具有最大振幅的高频波，其振动频率范围介于500Hz～900Hz。
该驱动装置6包括驱动该熔融单元42分别沿一条X轴方向、一条Y轴方向位移的一个第一驱动单元61、驱动该熔融单元42分别沿一条Z轴方向位移的一个第二驱动单元62、驱动该载台3的摆动部31以该X轴为中心旋动的一个第三驱动单元63，及驱动该载台3的承载部32以该Z轴为中心旋动的一个第四驱动单元64。
加工时，只需控制该第一驱动单元61、该第二驱动单元62、该第三驱动单元63与该第四驱动单元64，就可以使该熔融单元42依循该X轴方向、该Y轴方向、该Z轴方向位移，及使该载台3的摆动部31以该X轴为中心旋动，使该载台3的承载部32以该Z轴为中心旋动，借此，在该承载部32上进行扫描填充，而堆叠数层沉积层71至形成一个积层体7，或在该承载部32上设置一个工件(图未示)，而在该工件上形成与该工件结合的一个积层体7。
重要的是，在所述沉积层71堆叠过程中，该振动单元51会同步产生振动，而产生高频的振动，使振波通过该载台3传递至所述沉积层71，借此，使熔融且逐渐冷却的沉积层71在高频振动的状态下，具有低应力、低变形量、细小显微结构等优点，进而提升层与层间的密实度。
参阅图3，是本发明一个第二实施例，其与该第一实施例大致相同，不同处在于：
该积层制造装置4包括取代如图1的熔融单元42的另一个熔融单元43，而以雷射光熔融由该物料供给单元41相对该工件释出且堆叠在该载台3上的粉末。
借此，同样能够在所述沉积层71堆叠过程中，以该振动单元51同步产生振波，并通过该载台3传递至所述沉积层71，借此，使熔融且逐渐冷却的沉积层71在高频振动的状态下，具有低应力、低变形量、细小显微结构等优点，进而提升层与层间的密实度。
由于本领域中具有通常知识者根据以上说明可以推知扩充细节，因此不多加说明。
以下分别以一般3D列印装置、如图2的本发明的第一实施例、如图3的本发明的第二实施例，所制造的试片A、试片B、试片C，比对积层效果。
制程条件如下：
参图5可以清楚的看出，试片A中的积层体7剥离工件，参图6，试片B的积层体7则堆叠的相当密实，且与该工件稳固的结合，参图7，而试片C的积层体7则同样堆叠的相当密实，且同样与该工件稳固的结合，且外观也相当整齐。
另外，参阅下表，以本发明图3所公开的第二实施例所制造的试片C1、试片C2、试片C3、试片C4，探讨导入振波后的影响，可以发现：
试片C1在没有导入振波的情形下，其积层体7的应力值高达209MPa，试片C2及试片C3在导入低频波后，其积层体7的应力值分别下降至129MPa及115MPa，试片C4在导入由所述非共振频的低频波所激发出具有最大振幅的高频波后，其积层体7的应力值大幅下降至94MPa。显见，试片C4相较于没有导入振波的试片C1，能够进一步消除残留应力。
参阅图3，是本发明一个第三实施例，其与该第一实施例大致相同，不同处在于：该第三实施例省略了如图2的振动装置5。
同样，只需控制该第一驱动单元61、该第二驱动单元62、该第三驱动单元63与该第四驱动单元64，就可以在该承载部32上进行扫描填充，而堆叠数层沉积层71至形成该积层体7，或在该承载部32上设置一个工件(图未示)，而在该工件上形成与该工件结合的积层体7。值得说明的是，该熔融单元42的移转式电浆电弧效应是在大于30伏特的电压下产生且不能产生锁孔现象，因此，在熔融由该腔体422释出的粉末时，可以使热量集中在喷入的粉末上，而非已有的沉积层71或工件(图未示)上，借此，熔融的金属液可以快速凝固成沉积层71而不致下垂。
经由以上的说明，可将前述实施例的优点归纳如下：
1、本发明能够在所述沉积层71堆叠过程中，结合同步振动的方式，使该积层体7具有低应力、低变形量、细小显微结构等优点，进而提升层与层间的密实度，且由于是同步施以振动，因此，能够缩减制程时间。
2、本发明不仅仅针对使用雷射光的熔融单元43可以提升积层体7的密实度，且同样适用使用移转式电浆电弧设备的熔融单元42，而使用移转式电浆电弧设备的熔融单元42在成本上更低，对于精密度要求比较低的成品来说，该积层体7的密实度与外观同样能够达到制程需求。
以上所述者，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明的范围。
Claims (3)
1.一种积层制造加工机，适用制造一个积层体，其特征在于：该积层制造加工机包含：
一个机体；
一个载台，用于承载一工件，且具有枢设在该机体的一个摆动部，及设置在该摆动部上的一个承载部；
一个积层制造装置，包括用于输送粉末至该载台上方的一物料供给单元，及用于熔融所述粉末成为一层沉积层的一熔融单元，使两层以上的沉积层在该载台上堆叠成为该积层体；
一个振动装置，包括与该载台接触的一个振动单元，该振动单元用于产生振波，使振波通过该载台传递至所述沉积层，所述振波是一种由输入的低于90Hz且非共振频的低频波所激发出具有最大振幅的高频波，所述振波的振动频率范围介于500Hz～900Hz；
一个第一驱动单元，用于驱动该熔融单元分别沿一条X轴方向和一条Y轴方向位移；
一个第二驱动单元，用于驱动该熔融单元沿一条Z轴方向位移；
一个第三驱动单元，用于驱动该摆动部以该X轴为中心旋动；及
一个第四驱动单元，用于驱动该载台的承载部以该Z轴为中心旋动。
2.根据权利要求1所述的积层制造加工机，其特征在于：该积层制造装置为雷射积层加工装置，且该熔融单元以雷射光熔融由该物料供给单元相对该工件释出且堆叠在该载台上的粉末。
3.根据权利要求1所述的积层制造加工机，其特征在于：该积层制造装置为移转式电浆电弧加工装置，且该熔融单元具有用于输送惰性气体的一个工作气路组、用于汇集惰性气体与粉末且相对该载台释出粉末的一腔体，及与该载台产生移转式电浆电弧效应的一熔融枪，所述移转式电浆电弧效应用于熔融由该腔体释出的粉末。
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