CN111225758A - 粉末供给装置以及三维层叠造型装置 - Google Patents

粉末供给装置以及三维层叠造型装置 Download PDF

Info

Publication number
CN111225758A
CN111225758A CN201880065378.6A CN201880065378A CN111225758A CN 111225758 A CN111225758 A CN 111225758A CN 201880065378 A CN201880065378 A CN 201880065378A CN 111225758 A CN111225758 A CN 111225758A
Authority
CN
China
Prior art keywords
powder
conveying
gap
conveying surface
molding
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.)
Granted
Application number
CN201880065378.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111225758B (zh
Inventor
林大起
中山雄一朗
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.)
IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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 IHI Corp filed Critical IHI Corp
Publication of CN111225758A publication Critical patent/CN111225758A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111225758B publication Critical patent/CN111225758B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
    • B23K15/0046—Welding
    • B23K15/0086—Welding welding for purposes other than joining, e.g. built-up welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/30—Process control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/70—Recycling
    • B22F10/73—Recycling of powder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/22—Driving means
    • B22F12/224—Driving means for motion along a direction within the plane of a layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/50—Means for feeding of material, e.g. heads
    • B22F12/52—Hoppers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/50—Means for feeding of material, e.g. heads
    • B22F12/55—Two or more means for feeding material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/50—Means for feeding of material, e.g. heads
    • B22F12/57—Metering means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/34—Laser welding for purposes other than joining
    • B23K26/342—Build-up welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/141—Processes of additive manufacturing using only solid materials
    • B29C64/153—Processes of additive manufacturing using only solid materials using layers of powder being selectively joined, e.g. by selective laser sintering or melting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/205—Means for applying layers
    • B29C64/223—Foils or films, e.g. for transferring layers of building material from one working station to another
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/255—Enclosures for the building material, e.g. powder containers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/307—Handling of material to be used in additive manufacturing
    • B29C64/321—Feeding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/307—Handling of material to be used in additive manufacturing
    • B29C64/321—Feeding
    • B29C64/329—Feeding using hoppers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B29C64/393—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F22/00—Methods or apparatus for measuring volume of fluids or fluent solid material, not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C19/00—Apparatus specially adapted for applying particulate materials to surfaces
    • B05C19/06—Storage, supply or control of the application of particulate material; Recovery of excess particulate material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/30—Process control
    • B22F10/36—Process control of energy beam parameters
    • B22F10/362—Process control of energy beam parameters for preheating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/40—Radiation means
    • B22F12/44—Radiation means characterised by the configuration of the radiation means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/40—Radiation means
    • B22F12/49—Scanners
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/90—Means for process control, e.g. cameras or sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/165—Processes of additive manufacturing using a combination of solid and fluid materials, e.g. a powder selectively bound by a liquid binder, catalyst, inhibitor or energy absorber
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

粉末供给装置具备：料斗，其包括排出粉末的排出口；和输送装置，其构成为使配置于排出口的下方的输送面沿第一方向移动，并且在前端部使输送面翻转。料斗包括位于排出口的第一方向的下游侧的前壁部。在前壁部的下端与输送面之间形成有规定的间隙。在粉末供给装置中，堆积在输送面上的粉末以相当于间隙的厚度被输送装置沿第一方向输送并从前端部落下。

Description

粉末供给装置以及三维层叠造型装置
技术领域
本发明涉及粉末供给装置以及三维层叠造型装置。
背景技术
作为该领域的技术，公知有分别记载于专利文献1～3的装置。专利文献1所记载的装置具备：贮藏粉末的料斗、向造型面散布粉末的粉末散布单元、设置于它们之间的粉末补充单元、以及使粉末补充单元转动的转动单元。柱状的粉末补充单元在侧面具有用于收容粉末的槽，借助转动单元而转动，由此使槽内的粉末落下而向粉末散布单元补充。粉末散布单元一边在造型面上扫描、一边向造型面散布粉末。该粉末散布单元具备重涂机和中间贮藏部。向重涂机补充粉末是从粉末补充部经由中间贮藏部进行的。另一方面，在专利文献2以及专利文献3中记载了设置于料斗的下方的圆柱状的粉末供给机构。
专利文献1：日本专利第6050550号公报
专利文献2：日本专利第6077715号公报
专利文献3：日本专利第6077718号公报
在上述的专利文献1所记载的装置中，虽然在粉末补充单元中进行粉末供给量的调整，但粉末的供给量能够依据槽的大小而变化。换言之，对于某些粉末补充单元而言槽的大小已被决定，因此粉末供给量的调整是有限的。本发明对能够以所希望的供给量供给粉末的粉末供给装置以及三维层叠造型装置进行说明。
发明内容
本发明的一个方式的粉末供给装置具备：料斗，其收容粉末，包括设置于料斗的下部将粉末排出的排出口；以及输送装置，其构成为包括配置于料斗的排出口的下方的输送面，使输送面沿第一方向移动并且在前端部处使输送面翻转，料斗包括位于排出口的第一方向的下游侧的前壁部，在料斗的前壁部的下端与输送装置的输送面之间形成有规定的间隙，堆积在输送面上的粉末，以相当于间隙的厚度被输送装置沿第一方向输送并从前端部落下。
根据本发明的一个实施方式，能够以所希望的供给量供给粉末。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的粉末供给装置以及三维层叠造型装置的简要结构的图。
图2是表示图1中的造型箱、板以及粉末供给装置的图。
图3是表示料斗的下部以及输送装置的剖视图。
图4是表示造型面以及供给装置的输送面的俯视图。
图5是表示料斗的变形例的图，是从输送装置的前端部侧观察料斗的下部以及输送面的图。
图6的(a)以及图6的(b)分别是表示输送装置的变形例的图，是从输送装置的前端部侧观察料斗的下部以及输送面的图。
图7是表示本发明的其它实施方式的粉末供给装置的图。
具体实施方式
本发明的一个方式的粉末供给装置具备：料斗，其收容粉末，包括设置于料斗的下部将粉末排出的排出口；以及输送装置，其构成为包括配置于料斗的排出口的下方的输送面，使输送面沿第一方向移动并且在前端部处使输送面翻转，料斗包括位于排出口的第一方向的下游侧的前壁部，在料斗的前壁部的下端与输送装置的输送面之间形成有规定的间隙，堆积在输送面上的粉末，以相当于间隙的厚度被输送装置沿第一方向输送并从前端部落下。
根据该粉末供给装置，从料斗的排出口排出的粉末堆积在输送装置的输送面上。由料斗的前壁部的下端和输送面来规定规定的间隙。若输送面沿第一方向移动，则堆积的粉末在前壁部的下端被弄平，并以相当于该间隙的厚度被输送。然后粉末到达输送装置的前端部，从前端部落下。因此，通过调整输送装置的输送面的移动量，由此能够任意地调整粉末的落下量即供给量。因此，根据该粉末供给装置，能够以所希望的供给量供给粉末。
在几个方式中，输送装置包括：带，其形成输送面，并且形成沿着第一方向的环状并在环绕轨道上移动；以及移动机构，其使带在环绕轨道上移动。通过具备移动机构以及带的结构，由此能够可靠且容易地输送粉末。
在几个方式中，在与输送面平行且与第一方向正交的第二方向上，前壁部的下端与输送面之间的间隙变化。在该情况下，间隙在第二方向上变化，因此堆积在输送面上被输送的粉末的厚度也发生变化。因此，能够使粉末的供给量在第二方向上形成布局。作为其结果，例如在造型面的形状为不是单纯的矩形的形状的情况下，能够以与造型面的形状对应的适当的供给量供给粉末，从而能够抑制剩余粉末的产生。
在几个方式中，前壁部具有下端的高度在第二方向上变化的形状，由此第二方向的间隙变化。在该情况下，通过研究料斗的前壁部的下端的形状，由此能够使粉末的供给量在第二方向上形成布局。
在几个方式中，输送装置具有输送面的高度在第二方向上变化的形状，由此第二方向的间隙变化。在该情况下，通过研究输送装置的输送面(例如带的表面等)的形状，由此能够使粉末的供给量在第二方向上形成布局。
本发明的一个方式的三维层叠造型装置具备：上述任一个粉末供给装置；作业台，其设置于输送装置的前端部的下方，具有承载粉末的上表面；造型面，其在作业台的侧方处朝向上方露出；涂覆机构，其能够从作业台的上表面上朝向造型面上移动；以及射线束射出部，其朝向由涂覆机构向造型面上供给的粉末照射射线束。根据该三维层叠造型装置，能够以所希望的供给量供给粉末，因此能够抑制剩余粉末的产生。作为其结果，在三维层叠造型中，例如能够发挥粉末再利用性的提高、抑制粉末的品质劣化以及装置的小型化等效果。
在几个方式中，三维层叠造型装置还具备：粉末回收装置，其从作业台回收供给到造型面后多余的或者从造型面溢出的剩余的粉末；计测装置，其计测由粉末回收装置回收的粉末的回收量；以及控制装置，其基于由计测装置计测出的粉末的回收量来控制输送装置，调整输送面的移动量。在该情况下，由计测装置计测粉末的回收量，基于该回收量由控制装置调整输送面的移动量。因此，能够高精度地控制粉末的供给量。
以下，一边参照附图、一边对本发明的实施方式进行说明。另外，在附图的说明中对相同要素标注相同的附图标记，并省略重复的说明。
图1是表示本发明的实施方式的三维层叠造型装置的结构概要图。三维层叠造型装置1是向造型面S上的粉末A照射电子束B，使粉末A熔融并凝固来对三维的物体进行造型的装置。三维层叠造型装置1具备电子束射出部2、造型部3以及控制部4。
电子束射出部2朝向造型部3的造型面S上的粉末A射出电子束B，使粉末A熔融。电子束射出部2也可以在进行物体的造型之前对粉末A照射电子束B来进行粉末A的预加热。
电子束射出部2具备电子枪部21、收敛线圈22以及偏转线圈23。电子枪部21与控制部4电连接，接收来自控制部4的控制信号而动作，射出电子束B。电子枪部21例如设置为朝向下方射出电子束B。收敛线圈22与控制部4电连接，接收来自控制部4的控制信号而动作。收敛线圈22设置于从电子枪部21射出的电子束B的周围，收敛电子束B。偏转线圈23与控制部4电连接，接收来自控制部4的控制信号进行动作。偏转线圈23设置于从电子枪部21射出的电子束B的周围，根据控制信号来调整电子束B的照射位置。电子枪部21、收敛线圈22以及偏转线圈23例如设置于呈筒状的圆柱24内。
造型部3是对作为所希望的物体的造型物C进行造型的部位。造型部3在腔室30内具备：作业台39、造型箱36、板31、升降装置10、两台粉末供给装置40、以及涂覆机构33。腔室30内成为真空状态。
如图1以及图2所示，作业台39配置于粉末供给装置40的下方，具有载置由粉末供给装置40供给的粉末A的水平并且平坦的上表面39a。在作业台39例如设置有圆形的开口39c，在该开口39c例如嵌合有圆筒状的造型箱36。造型箱36具有沿铅垂方向延伸的轴线。造型箱36的上端面36a例如与作业台39的上表面39a共面。
板31是配置于造型箱36内的平板状的部件。板31例如呈圆形。板31的形状对应于造型面S(即造型区域)的形状。板31具有平坦的上表面31a，将被造型的物体支承在该上表面31a上。板31配置于电子束B的射出方向的延长线上，例如与水平的XY平面平行地设置。在造型箱36内配置有板31。板31与造型箱36配置为同心圆状。
升降装置10支承板31，并且在造型箱36内使板31沿上下方向升降。升降装置10具有使板31升降的升降机32。升降装置10也可以具有设置于板31的下方并支承板31的升降工作台(未图示)。升降机32与控制部4电连接，接收来自控制部4的控制信号而动作。升降机32在物体造型的初期使板31向上部移动，每当在板31上粉末A熔融凝固并层叠时，使板31下降。在板31上对造型物C进行造型。在造型物C的上表面形成造型面S。该造型面S具有与板31相同的外形形状。粉末A熔融凝固后的熔融造型面与板31的下降一起向下方下降。在向下方下降了的熔融造型面上形成新的(下一层的)造型面S。在以上那样构成的作业台39、板31以及升降装置10中，在作业台39的侧方，造型面S在开口39c的位置露出。
上述的板31、造型箱36以及造型面S的形状能够根据造型物C的形状等适当地改变。在本实施方式中，虽然对板31以及造型面S是圆形，造型箱36是圆筒状的情况进行了说明，但也可以采用其它形状。板31配置于造型箱36内，在板31上形成造型面S，因此在俯视观察时，它们具有相同的形状以及大小。
相对于板31、造型箱36以及设置有造型面S的作业台39的中央部分，对称第设置有两台粉末供给装置40。各粉末供给装置40具备收容粉末A的料斗(或者箱)34。在料斗34的下部设置有排出粉末A的排出口35。排出口35例如是Y方向长的长方形状。
粉末A由较多粉末体构成。作为粉末A例如能够使用金属制的粉末。另外，作为粉末A只要是通过电子束B的照射能够熔融以及凝固的粉末，则也可以使用粒径比粉末大的颗粒。粉末A具有良好的流动性，难以产生料斗34内的桥接现象。
在料斗34的下方设置有用于使粉末A以规定的供给量落下的输送装置41。即在料斗34的排出口35的下方配置有输送装置41的输送面43。从排出口35相对于输送装置41的输送面43供给粉末A。输送装置41使输送面43沿与X方向平行的输送方向(第一方向)移动。在此，输送方向是在X方向上从造型面S(板31)的两侧接近造型面S的方向。输送装置41使输送面43上的粉末A从其前端部41a落下。
料斗34的形状只要是能够收容粉末A并且使粉末A依次向下方输送并排出的形状，则可以是任意的形状。排出口35的形状只要是排出粉末A并使其堆积在输送装置41的输送面43上的形状，则也可以是任意的形状。方筒状的料斗34的下部包括：排出口35的位于上述输送方向的下游侧的前壁部34a、以及排出口35的位于上述输送方向的上游侧的后壁部34b。前壁部34a以及后壁部34b例如平行地延伸。料斗34的下部包括将上述前壁部34a以及后壁部34b的X方向的两端部连接的一对侧壁部34c(参照图5所示的变形例的料斗34A)。
前壁部34a的下端34e例如呈直线状，沿水平的Y方向延伸。前壁部34a的下端34e与输送装置41的输送面43分离。在前壁部34a的下端34e与输送装置41的输送面43之间形成有规定的间隙G(参照图3)。间隙G的大小在与输送面43平行且与输送方向正交的Y方向上例如是恒定的。由前壁部34a的下端34e、后壁部34b的下端以及一对侧壁部34c的下端例如形成有沿水平延伸的长方形状的开口。在该开口与输送面43之间形成有间隙G，由此粉末A在输送面43上从开口向外侧扩展并且以规定的安息角(倾斜角)堆积。如图4所示，排出口35在Y方向的长度可以与造型面S(即板31)在Y方向的长度大致相同，也可以比造型面S(即板31)在Y方向的长度稍小。另外，为了减少对输送装置41施加的负载，也可以在料斗34的内部设置分隔板、或形成迷宫构造。
如图2以及图3所示，输送装置41包括：形成沿着X方向的环状并在环绕轨道上移动的带44、以及使带44在该环绕轨道上移动的移动机构45。即输送装置41是传送带式的输送装置。带44例如是不锈钢制的。带44具有能够承受在其上载置的粉末A的负载的强度，即使受到来自料斗34内的粉末A的负载也不变形。带44架设在配置于远离造型面S的一侧的辊47、和配置于接近造型面S的一侧的辊46。在带44位于辊46、47的上侧期间，带44的表面形成上述输送面43。带44的表面优选为粗糙的面。
辊46的第一旋转轴线L1与辊47的第二旋转轴线L2平行，都沿Y方向延伸。辊46以及辊47的任一方，例如辊47也可以与驱动马达42连结而被旋转驱动。该驱动马达42与控制部4电连接，接收来自控制部4的控制信号而动作。驱动马达42被控制部4控制，由此以规定的转速旋转。由上述驱动马达42、辊46以及辊47构成移动机构45。另外，移动机构45的结构只要是使带44在环绕轨道上移动的结构，则也可以采用上述以外的结构。
输送装置41使带44的输送面43沿输送方向移动，并且在前端部41a处使输送面43翻转。即在前端部41a处带44弯曲，然后带44环绕辊46、47，并向与上述输送方向相反的方向移动。输送装置41根据辊47的转速，使带44移动(行驶)。堆积在输送面43上的粉末A以相当于上述间隙G的厚度被输送装置41沿输送方向输送，并从前端部41a落下。由此，输送装置41使粉末A以规定的供给量落下。即粉末供给装置40的供给量由根据相当于间隙G的粉末A的厚度和Y方向的宽度W(参照图4)的积求出的截面积SA、与输送面43的移动量来决定。即带44的移动量与供给量成为无级的比例关系。供给量的分辨率能够无级地调整。在粉末供给装置40中，调整输送面43的移动量从而能够任意地调整供给量，因此不需要严格地管理间隙G。另外，也可以在截面积SA中添加相当于上述的安息角的截面积。
从输送装置41的前端部41a落下的粉末A载置而堆积在设置于前端部41a的下方的作业台39的上表面39a，成为堆积粉末Aa。输送装置41的前端部41a位于作业台39的上表面39a且位于造型箱36与孔部39b之间的区域的上方。根据该位置关系堆积粉末Aa位于造型箱36与孔部39b之间。堆积粉末Aa也可以形成于在Y方向上包括造型面S的范围(比造型面S大的范围)。
涂覆机构33是使堆积粉末Aa在造型面S上移动，向造型面S上供给粉末A，并且使粉末A平整的部件。涂覆机构33是沿水平的Y方向较长地延伸的部件。涂覆机构33的长度比造型面S(即、板31)在Y方向的长度长。涂覆机构33设置为在位于造型面S上时，在Y方向上覆盖造型面S的整体(参照图4)。涂覆机构33设置于具有间隙地离开作业台39的上表面39a的位置。涂覆机构33的剖面形状如图所示可以是矩形，也可以是其它形状。
涂覆机构33能够从作业台39的上表面39a上朝向造型面S上，沿水平的X方向移动。更详细而言，涂覆机构33能够以横切造型面S上的方式沿X方向往复移动。涂覆机构33在上表面39a上以及造型面S上移动期间，相对于上述上表面39a以及造型面S维持规定的间隔。涂覆机构33借助未图示的促动器等而移动。涂覆机构33接收来自控制部4的控制信号而动作。
控制部4是进行三维层叠造型装置1的装置整体的控制的电子控制单元。控制部4例如包括由CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)、ROM(Read Only Memory：只读存储器)以及RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)等硬件、和存储于ROM的程序等软件构成的计算机而构成。控制部4执行板31的升降控制、涂覆机构33的动作控制、电子束B的射出控制以及偏转线圈23的动作控制等。控制部4作为板31的升降控制，向升降机32输出控制信号而使升降机32动作，调整板31的上下方向的位置。控制部4作为涂覆机构33的动作控制，在电子束B射出前使涂覆机构33动作，使板31上的粉末A平整。控制部4作为电子束B的射出控制，向电子枪部21输出控制信号，从电子枪部21射出电子束B。
控制部4作为偏转线圈23的动作控制，向偏转线圈23输出控制信号，控制电子束B的照射位置。例如控制部4输入应造型的物体亦即造型物C的三维CAD(Computer-AidedDesign：计算机辅助设计)数据。控制部4基于该三维CAD数据生成二维的切片数据。切片数据例如是造型物C的水平剖面的数据，是与上下位置对应的多个数据的集合体。基于该切片数据，来决定电子束B对造型面S上的粉末A照射的区域，根据该区域向偏转线圈23输出控制信号。
接着，对与粉末回收装置相关的结构进行详细地说明。本实施方式的三维层叠造型装置1具备从作业台39回收没有被用于造型的粉末A的粉末回收装置37。如图2以及图4所示，在设置于腔室30内的作业台39形成有贯通上表面39a和作业台39的里面侧的孔部39b。两个孔部39b形成于X方向的造型面S的两侧。上述孔部39b是用于使通过涂覆机构33而移动，向造型面S上供给之后多余的或者从造型面S溢出的剩余的粉末A落下以及回收的粉末回收孔。如图3所示，各孔部39b呈Y方向长的矩形。孔部39b的长度比造型面S(即板31)在Y方向的长度长。孔部39b形成于在Y方向上包括造型面S的范围(比造型面S大的范围)。
如图2所示，各孔部39b设置于造型箱36与涂覆机构33的停止位置之间。在两个孔部39b之间的长方形的区域(造型面S的区域)以规定的厚度堆积粉末A。各孔部39b在涂覆机构33通过造型面S之后，使通过涂覆机构33而进一步移动的剩余的粉末A通过以及落下。在孔部39b的下方分别设置回收箱38。回收箱38的上表面朝向上方，即朝向孔部39b开放。通过孔部39b而落下的剩余的粉末A被收容于回收箱38。由上述孔部39b以及回收箱38构成粉末回收装置37。
三维层叠造型装置1还具备计测由粉末回收装置37回收的粉末A的回收量的计测装置48。计测装置48例如设置于作业台39的里面侧且在孔部39b的下侧。作为计测装置48能够使用公知的传感器等。计测装置48计测通过孔部39b而落下的粉末A的量，由此计测由粉末回收装置37回收的粉末A的量。计测装置48将计测出的粉末A的回收量向控制部4输出。控制部4是基于由计测装置48计测出的粉末A的回收量来控制输送装置41，调整输送面43的移动量的控制装置。控制部4例如存储有输送面43的每次移动量的粉末A的供给量。该数值也可以在三维层叠造型装置1运转的初始阶段中预先求出。控制部4控制驱动马达42，以便基于输送面43的每次移动量的粉末A的供给量，调整输送面43的移动量，以所希望的供给量供给粉末A。例如在粉末A的回收量(计测装置48的计测值)大于规定的阈值(例如预先设定的目标值)的情况下，控制部4也可以以减少输送面43的移动量，减少粉末A的供给量的方式进行控制。
另外，各输送装置41基于隔着造型面S设置于各输送装置41的相反侧的计测装置48的计测值而被控制部4控制。即在图2中，基于配置于造型面S的右侧的计测装置48的计测值来控制配置于造型面S的左侧的输送装置41。基于配置于造型面S的左侧的计测装置48的计测值来控制配置于造型面S的右侧的输送装置41。以下，以图2所示的各装置的配置为基准，使用“右侧”、“左侧”这样的用语。
对上述结构的层叠造型方法的一个例子进行说明。首先，在涂覆机构33位于配置于造型面S左侧的输送装置41的前端部41a的左侧(在涂覆机构的移动方向上的后方)的状态下，粉末A从位于造型面S的左侧的输送装置41落下。若在涂覆机构33的右侧(在涂覆机构的移动方向上的前方)形成堆积粉末Aa，则使涂覆机构33从堆积粉末Aa的左侧朝向右侧移动，堆积粉末Aa被涂覆在造型面S上。未涂覆的剩余的粉末A利用涂覆机构33而向造型面S的右侧移动，向位于造型面S的右侧的孔部39b落下。由位于造型面S的右侧的计测装置48计测粉末A的回收量。
然后，在保持涂覆机构33移动到造型面S右侧的状态下，向涂覆于造型面S上的粉末A照射电子束，与造型物C的形状对应的区域的粉末A熔融、固化。然后，使板31下降一层的量。由此，使造型面S上的粉末A(以及熔融的粉末)下降一层的量。
接下来，在涂覆机构33位于配置于造型面S右侧的输送装置41的前端部41a的右侧(在下一次涂覆机构的移动方向上的后方)的状态下，粉末A从位于造型面S右侧的输送装置41落下。若在涂覆机构33的左侧(下一次涂覆机构的移动方向上的前方)形成堆积粉末Aa，则使涂覆机构33从堆积粉末Aa的右侧朝向左侧移动，堆积粉末Aa被涂覆于造型面S上。利用涂覆机构33而使未涂覆的剩余的粉末A向造型面S的左侧移动，向位于造型面S的左侧的孔部39b落下。由位于造型面S的左侧的计测装置48计测粉末A的回收量。
然后，在保持涂覆机构33移动到造型面S左侧的状态下，向涂覆于造型面S上的粉末A照射电子束，与造型物C的形状对应的区域的粉末A熔融、固化。然后，使板31下降一层的量。由此，使造型面S上的粉末A(以及被熔融的粉末)下降一层的量。
接下来，在涂覆机构33再次位于配置于造型面S左侧的输送装置41的前端部41a的左侧(涂覆机构的移动方向上的后方)的状态下，粉末A从该输送装置41落下，在涂覆机构33的右侧(涂覆机构的移动方向上的前方)形成堆积粉末Aa。此时，基于前次粉末涂覆时(从位于造型面S的左侧的输送装置41供给的粉末被涂覆时)计测装置48的计测值，控制输送装置41，控制粉末A的供给量(即堆积粉末Aa的量)。然后，与前次同样地进行涂覆机构33的粉末涂覆。
反复进行以上那样的工序，从而造型物C被层叠造型。
能够根据粉末回收装置37、计测装置48以及控制部4，高精度地控制粉末A的供给量。而且即使在由于粉末A的物性值的变化而需要改变供给量的情况下，仅改变带44(输送面43)的移动量就能够应对。换言之，能够省略机械调整的麻烦，能够降低成本。
根据以上说明的本实施方式的粉末供给装置40，从料斗34的排出口35排出的粉末A堆积在输送装置41的输送面43上。由料斗34的前壁部34a的下端34e与输送面43来限定规定的间隙G。若输送面43沿输送方向移动，则堆积的粉末A以被前壁部34a的下端34e平整的方式，以相当于该间隙G的厚度被输送。然后粉末A到达输送装置41的前端部41a而从前端部41a落下。因此，通过调整输送装置41的输送面43的移动量，由此能够任意地调整粉末A的落下量即供给量。因此，根据该粉末供给装置40，能够以所希望的供给量供给粉末A。
在上述的现有的装置中，粉末补充单元成为圆柱状的部件进行旋转的结构，为了抑制粉末从该圆柱状的部件与包围该外周面的面之间的间隙泄漏，需要调整间隙。因此存在因干扰(热、材料物性)而对动作造成妨碍的可能性。然而，根据粉末供给装置40，料斗34与带44的间隙G没有对粉末A的泄漏造成大的影响，因此能够降低加工组装的精度。因此，能够降低成本。另外，由于没有机械的密封部，因此能够实现构造部件的磨损降低、高寿命、无污染等。另外，由于耐间隙的变动，因此不易受干扰的影响，耐由粉末A的物性值的变化、温度引起的构造的变化。
另外，实现以下各种效果。第一，实现粉末A的再利用性、即再利用效率的提高。粉末A的再利用效率例如是将“在造型中使用的粉末”除以“准备所需的粉末”所得到的值。“准备所需的粉末”是“在造型使用的粉末”和“假定的剩余粉末量”之和，因此剩余粉末减少，从而“准备所需的粉末”减少，粉末的再利用效率得以提高。第二，抑制粉末A的品质劣化。在粉末A的涂覆动作时，粉末A在造型面S上通过，因此剩余粉末瞬间被加热。因此剩余粉末与料斗34内的粉末相比较，容易导致品质的劣化。因此，如本实施方式那样减少剩余粉末，在抑制粉末的品质劣化这方面是有效的。第三，能够实现装置的小型化。剩余粉末减少，从而能够减少粉末A的供给量以及回收量双方。因此，能够实现料斗34、回收箱38的小型化。
通过输送装置41具备移动机构45以及带44的结构，能够可靠且容易地输送粉末A。
根据本实施方式的三维层叠造型装置1，能够以所希望的供给量供给粉末A，因此能够抑制剩余粉末的产生。作为其结果，在三维层叠造型中，例如能够实现粉末A的再利用性的提高、抑制粉末的品质劣化以及装置的小型化等效果。
另外，通过计测装置48计测粉末A的回收量，通过控制部4基于该回收量来调整输送面43的移动量。因此，能够高精度地控制粉末A的供给量。在具备多个输送装置41、以及与各输送装置41的粉末A的供给以及之后的涂覆/回收对应的多个计测装置48的三维层叠造型装置1中，若控制部4实施上述控制，则前次剩余的粉末A的量被向最新的粉末A的供给控制反映。作为其结果，能够进一步实现伴随抑制剩余粉末产生的上述各效果。
接着，参照图5对变形例的粉末供给装置40A进行说明。粉末供给装置40A与粉末供给装置40的不同点在于，代替形成恒定的间隙G的料斗34的下端34e，而具备包括在水平的Y方向上使间隙G变化那样的形状的下端34e的料斗34A。在粉末供给装置40A中，间隙G的大小在轴向(Y方向、第二方向)上不一样。即料斗34A的前壁部34a具有下端34e的高度在Y方向上变化那样的形状。对于间隙G的高度而言，例如带44的宽度方向(辊46、47的轴向)的中央部比宽度方向的端部大。在造型面S的形状例如是圆形等的情况下，希望在比宽度方向的端部靠中央部处供给更多的粉末A。根据粉末供给装置40A，能够以与造型面的形状对应的适当的供给量供给粉末。另外，造型面S并不限于圆形的情况，只要是越靠近宽度方向的端部，涂覆机构在移动方向(X方向)的长度即宽度越小的形状，则该方式是有利的。而且，间隙G的高度随着从宽度方向的端部朝向中央部而变大，因此特别是能够以适当的供给量对圆形的造型面S供给粉末。
关于该点，无法在现有技术的构造进行布局，因此在向圆形状的造型箱供给粉末时，产生了25％以上的剩余粉末。使料斗34与带44的间隙G发生变化来形成布局，从而堆积在输送面43上被输送的粉末A的厚度也发生变化。因此，能够在宽度方向上使粉末A的供给量形成布局。作为其结果，例如在造型面S的形状为表示单纯的矩形的形状的情况下，能够以与造型面S的形状对应的适当的供给量供给粉末A，能够抑制剩余粉末的产生。即在造型箱36是圆筒状的情况下，在中心部与端部中使需要供给量产生差异。通过形成布局能够减少剩余粉末，能够降低成本。另外，换言之，在粉末供给装置40A中，根据X方向(涂覆方向)的造型面S的尺寸，调节与该区域对应的下端34e的高度、间隙G的大小、粉末落下量。具体而言，X方向(涂覆方向)的造型面的尺寸越大，该与区域对应的下端34e的高度越高，间隙G的大小、粉末落下量越大。通过这样地设置，能够以与造型面S的形状对应的适当的供给量供给粉末A。
在粉末供给装置40A中，通过研究料斗34的前壁部34a的下端34e的形状，由此能够在宽度方向上使粉末A的供给量形成布局。
接着，参照图6的(a)以及(b)对其它变形例的粉末供给装置40B、40C进行说明。在图6的(a)所示的粉末供给装置40B中，料斗34的下端34e的高度在Y方向上是恒定的。另一方面，输送装置41B具有输送面43的高度在Y方向上阶段性地变化那样的形状。由此，带44B的宽度方向的间隙G变化。在此，带44B的宽度方向是与平行于X方向的输送方向(第一方向)正交的第二方向。在粉末供给装置40B、40C中，间隙G的大小在轴向(Y方向、第二方向)上不一样。更详细而言，输送装置41B的带44B包括：形成于宽度方向的两端部的两个第一台阶部43b1、形成为与第一台阶部43b1的轴向的中央侧连通的两个第二台阶部43b2。第二台阶部43b2比第一台阶部43b1低。带44B还包括形成在两个第二台阶部43b2之间且轴向的中央部的一个第三台阶部43b3。第三台阶部43b3比第二台阶部43b2更低。这样的带44B的表面形状例如能够通过层叠多个带片，使该层叠枚数不同而得到。另外，换言之，在粉末供给装置40B中，根据X方向(涂覆方向)的造型面S的尺寸来阶段性地设定与该区域对应的输送面43的高度、间隙G的大小。具体而言，X方向(涂覆方向)的造型面的尺寸越大，与该区域对应的输送面43的高度越低，间隙G的大小、粉末落下量越大。
如粉末供给装置40B那样，通过研究输送装置41B的输送面(例如带44B的表面等)的形状，由此能够在宽度方向上使粉末A的供给量形成布局。通过粉末供给装置40B，也能够以与造型面S的形状对应的适当的供给量供给粉末A，能够抑制剩余粉末的产生。
另外，如图6的(b)所示的粉末供给装置40C那样，输送装置41C具有输送面43C的高度在Y方向上平稳(连续)地变化的形状。由此，带44C的宽度方向的间隙G变化。利用粉末供给装置40C，也能够以与造型面S的形状对应的适当的供给量供给粉末A，能够抑制剩余粉末的产生。
参照图7对其它实施方式的粉末供给装置进行说明。在图7所示的输送装置中，代替传送带式的输送装置而设置有具有作为输送面的周面49a的辊49。辊49收容于外壳50内，其周面的一部分(前端部41a)露出。辊49例如被未图示的驱动马达旋转驱动，以旋转轴线L为中心旋转。在辊49的周面49a与料斗34的下端34e之间形成有间隙G。辊49的周面49a优选为粗糙的面。辊49具有能够维持使粉末A堆积在周面49a上的状态的形状以及大小(即直径)。辊49与其旋转一起，使周面49a沿周向(第一方向)移动。该情况下的输送方向(第一方向)是圆弧状。输送面的移动量是辊49的周面49a的移动量，由辊49的半径和旋转角度来决定。通过控制部4控制驱动马达，由此使辊49旋转规定的旋转角度，在前端部41a使周面49a翻转。此时，以相当于间隙G的厚度堆积在周面49a上的粉末A从前端部41a落下。利用具备这样的辊式输送装置的粉末供给装置，也能够实现与上述粉末供给装置40相同的作用、效果。
另外，在具备辊式输送装置的粉末供给装置中，也可以使辊49的直径在轴向(Y方向、第二方向)上变化。这样，与图5、图6所示的变形例同样，能够在Y方向上使间隙G变化。因此，能够期待与图5、图6所示的变形例同样的效果。例如也可以以辊49的直径在轴向(Y方向、第二方向)上随着从端部朝向中央部而变小的方式，构成辊49。通过该结构，对于间隙G的高度而言，与辊49的轴向的端部相比中央部的高度变大。间隙G的高度随着从辊49的轴向的端部朝向中央部而变大，因此特别是能够以适当的供给量向圆形的造型面S供给粉末。在该方式中，也可以根据X方向(涂覆方向)的造型面S的尺寸来设定与该区域对应的辊49的直径、间隙G的大小。例如也可以是X方向(涂覆方向)上的造型面的尺寸越大，与该区域对应的辊49的直径越小，间隙G的大小、粉末落下量越大。
以上，虽然对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限于上述实施方式。例如造型箱36的形状并不限于圆筒状，也可以是剖面矩形或者剖面多边形的方筒状。板31的形状并不限于圆形，也可以是矩形或者多边形。在造型面S的形状是圆形以外的情况下，也能够应用本发明。也可以根据X方向(涂覆方向)的造型面S的尺寸，来设定与该区域对应的间隙G的大小、粉末落下量。涂覆机构33(或者重涂机)的结构并不限于上述说明的结构。涂覆机构33例如也可以是板状，也可以是具备辊部、棒状部件、或者刷毛部等的结构。料斗34的排出口35也可以仅在前壁部34a与输送面43之间形成间隙G，其它后壁部34b、侧壁部34c也可以不形成相同大小的间隙G。带44B在宽度方向的间隙G的变化也可以通过使料斗34的下端34e以及输送装置41的输送面43双方的形状变化来实现。输送装置的输送方向亦即第一方向并不限于水平的情况，也可以是相对于水平面稍微倾斜的方向。第一方向并不限于直线状的情况，也可以是曲线状。
三维层叠造型装置并不限于应用电子束熔融法的造型装置，例如也可以是应用激光熔融法的造型装置。即在三维层叠造型装置中向粉末A照射的射线束也可以是激光束。在三维层叠造型装置中向粉末A照射的射线束也可以是作为包括电子束以及离子束的概念的带电粒子束。在三维层叠造型装置中向粉末A照射的射线束也可以是能够向粉末A供给能量的能量束。三维层叠造型装置能够应用于使粉末A落下地供给的所有形式的造型装置。
另外，能够应用本发明的造型装置并不限于粉末床熔融结合方式的造型装置。本发明例如也能够应用于将粘合剂(结合剂)向粉末床喷射从而有选择地结合粉末的结合剂喷射方式的造型装置。在另一其它观点中，本发明能够应用于所有粉床方式的层叠造型装置。对于采用任何种类的粉末、热源的粉床方式的层叠造型装置，也能够应用本发明。本发明也能够应用在烧结粉末的方式。粉末A(造型材料)并不限于金属，例如也可以是树脂等。
工业上的可利用性]
根据本发明的若干实施方式，能够以所希望的供给量供给粉末。
附图标记说明
1…三维层叠造型装置；4…控制部(控制装置)；31…板；33…涂覆机构；34、34A…料斗；34a…前壁部；34e…下端；35…排出口；36…造型箱；37…粉末回收装置；38…回收箱；39…作业台；39b…孔部；40、40A、40B、40C…粉末供给装置；41、41B、41C…输送装置；41a…前端部；42…驱动马达；43…输送面；44、44B、44C…带；45…移动机构；46…辊；47…辊(输送装置)；48…计测装置；49…辊；49a…周面(输送面)；A…粉末；Aa…堆积粉末；B…电子束；C…造型物；G…间隙；S…造型面。

Claims (12)

1.一种粉末供给装置，其特征在于，具备：
料斗，其收容粉末，包括设置于所述料斗的下部将所述粉末排出的排出口；以及
输送装置，其构成为包括配置于所述料斗的所述排出口的下方的输送面，使所述输送面沿第一方向移动并且在前端部处使所述输送面翻转，
所述料斗包括位于所述排出口的所述第一方向的下游侧的前壁部，
在所述料斗的所述前壁部的下端与所述输送装置的所述输送面之间形成有规定的间隙，
堆积在所述输送面上的所述粉末，以相当于所述间隙的厚度被所述输送装置沿所述第一方向输送并从所述前端部落下。
2.根据权利要求1所述的粉末供给装置，其特征在于，
所述输送装置包括：
带，其形成所述输送面，并且形成沿着所述第一方向的环状并在环绕轨道上移动；以及
移动机构，其使所述带在所述环绕轨道上移动。
3.根据权利要求1所述的粉末供给装置，其特征在于，
在与所述输送面平行且与所述第一方向正交的第二方向上，所述前壁部的所述下端与所述输送面之间的所述间隙变化。
4.根据权利要求2所述的粉末供给装置，其特征在于，
在与所述输送面平行且与所述第一方向正交的第二方向上，所述前壁部的所述下端与所述输送面之间的所述间隙变化。
5.根据权利要求3所述的粉末供给装置，其特征在于，
所述前壁部具有所述下端的高度在所述第二方向上变化的形状，由此第二方向的所述间隙变化。
6.根据权利要求4所述的粉末供给装置，其特征在于，
所述前壁部具有所述下端的高度在所述第二方向上变化的形状，由此第二方向的所述间隙变化。
7.根据权利要求3所述的粉末供给装置，其特征在于，
所述输送装置具有所述输送面的高度在所述第二方向上变化的形状，由此第二方向的所述间隙变化。
8.根据权利要求4所述的粉末供给装置，其特征在于，
所述输送装置具有所述输送面的高度在所述第二方向上变化的形状，由此第二方向的所述间隙变化。
9.根据权利要求5所述的粉末供给装置，其特征在于，
所述输送装置具有所述输送面的高度在所述第二方向上变化的形状，由此第二方向的所述间隙变化。
10.根据权利要求6所述的粉末供给装置，其特征在于，
所述输送装置具有所述输送面的高度在所述第二方向上变化的形状，由此第二方向的所述间隙变化。
11.一种三维层叠造型装置，其特征在于，具备：
权利要求1～10中的任一项所述的粉末供给装置；
作业台，其设置于所述输送装置的所述前端部的下方，具有承载所述粉末的上表面；
造型面，其在所述作业台的侧方处朝向上方露出；
涂覆机构，其能够从所述作业台的所述上表面上朝向所述造型面上移动；以及
射线束射出部，其朝向由所述涂覆机构向所述造型面上供给的粉末照射射线束。
12.根据权利要求11所述的三维层叠造型装置，其特征在于，还具备：
粉末回收装置，其从所述作业台回收供给到所述造型面后多余的或者从所述造型面溢出的剩余的所述粉末；
计测装置，其计测由所述粉末回收装置回收的所述粉末的回收量；以及
控制装置，其基于由所述计测装置计测出的所述粉末的回收量来控制所述输送装置，调整所述输送面的移动量。
CN201880065378.6A 2017-10-13 2018-10-12 粉末供给装置以及三维层叠造型装置 Active CN111225758B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-199268 2017-10-13
JP2017199268 2017-10-13
PCT/JP2018/038156 WO2019074107A1 (ja) 2017-10-13 2018-10-12 粉末供給装置および三次元積層造形装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111225758A true CN111225758A (zh) 2020-06-02
CN111225758B CN111225758B (zh) 2022-04-29

Family

ID=66100765

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880065378.6A Active CN111225758B (zh) 2017-10-13 2018-10-12 粉末供给装置以及三维层叠造型装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11717909B2 (zh)
EP (1) EP3695922B1 (zh)
JP (1) JP6828829B2 (zh)
CN (1) CN111225758B (zh)
WO (1) WO2019074107A1 (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112092364A (zh) * 2020-09-02 2020-12-18 杭州德迪智能科技有限公司 粉末床3d打印设备及其铺粉装置
CN112238610A (zh) * 2020-09-25 2021-01-19 杭州德迪智能科技有限公司 铺粉设备、3d打印装置及铺粉方法
CN112658288A (zh) * 2020-12-10 2021-04-16 浙江意动科技股份有限公司 一种基轴式金属3d打印装置
CN114131041A (zh) * 2020-09-03 2022-03-04 通用电气公司 用于估计增材制造过程中的粉末配量的系统和方法
CN117680715A (zh) * 2024-01-31 2024-03-12 西安空天机电智能制造有限公司 激光选区熔化单刮刀双向铺粉装置、方法及增材制造设备

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3093332B1 (fr) * 2019-03-01 2021-10-08 Univ De Lorraine Dispositif d’impression en trois dimensions d’un objet en verre de petite taille
EP3873721B1 (en) * 2019-04-30 2023-08-02 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Build material spreading apparatuses for additive manufacturing
JP7409149B2 (ja) * 2020-02-25 2024-01-09 株式会社リコー 立体造形物の製造装置及び立体造形物の製造方法
JP7048907B2 (ja) * 2020-07-09 2022-04-06 ダイキン工業株式会社 三次元造形物
IT202100020180A1 (it) 2021-07-28 2021-10-28 Morphica S R L Dispositivo di regolazione polvere
KR102544871B1 (ko) * 2021-07-29 2023-06-21 알앤엑스(주) 분말 시빙 회수율에 대한 모니터링이 가능한 금속 3d 프린터

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015146885A1 (ja) * 2014-03-24 2015-10-01 ブラザー工業株式会社 立体造形装置
CN205660159U (zh) * 2016-04-15 2016-10-26 北京易加三维科技有限公司 一种增材制造设备落料装置以及应用该装置的送铺粉机构
WO2016176432A1 (en) * 2015-04-30 2016-11-03 The Exone Company Powder recoater for three-dimensional printer
CN206083859U (zh) * 2016-10-09 2017-04-12 湖南华曙高科技有限责任公司 用于制造三维物体的设备及其送粉装置
US20170151727A1 (en) * 2015-12-01 2017-06-01 Voxeljet Ag Method and device for producing three-dimensional components with the aid of an overfeed sensor

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6050550B2 (ja) 1982-02-17 1985-11-08 トヨタ自動車株式会社 密閉型中空体の溶接による製造方法
JPH0829821B2 (ja) * 1990-02-21 1996-03-27 日立化成工業株式会社 均一厚さの粉末層を連続形成する装置
JP3679634B2 (ja) 1998-11-30 2005-08-03 キヤノン株式会社 多層構造物の製造方法および製造装置
JP2001334581A (ja) 2000-05-24 2001-12-04 Minolta Co Ltd 三次元造形装置
DE10306886A1 (de) 2003-02-18 2004-09-02 Daimlerchrysler Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Körpern durch sequentiellen Materialschichtaufbau
JP2005119757A (ja) 2003-10-14 2005-05-12 Masatoshi Hayashi 粉末精密供給装置
US7931460B2 (en) * 2006-05-03 2011-04-26 3D Systems, Inc. Material delivery system for use in solid imaging
JP2009090337A (ja) * 2007-10-09 2009-04-30 Ihi Corp ロウ材シートの製造装置及びロウ材シートの製造方法
JP5408151B2 (ja) 2011-02-16 2014-02-05 ブラザー工業株式会社 立体造形装置
DE202011003443U1 (de) * 2011-03-02 2011-12-23 Bego Medical Gmbh Vorrichtung zur generativen Herstellung dreidimensionaler Bauteile
FR2991208B1 (fr) 2012-06-01 2014-06-06 Michelin & Cie Machine et procede pour la fabrication additive a base de poudre
DE102012022859A1 (de) * 2012-11-25 2014-05-28 Voxeljet Ag Aufbau eines 3D-Druckgerätes zur Herstellung von Bauteilen
JP6273607B2 (ja) 2014-02-18 2018-02-07 大和製衡株式会社 定量供給装置
JP6380948B2 (ja) 2014-03-31 2018-08-29 国立研究開発法人産業技術総合研究所 三次元造形装置の粉体材料供給装置
JP6614135B2 (ja) 2014-03-31 2019-12-04 シーメット株式会社 三次元造形装置の粉体材料供給装置
JP2016055452A (ja) 2014-09-05 2016-04-21 シャープ株式会社 積層造形装置および積層造形方法
WO2016088042A1 (en) * 2014-12-01 2016-06-09 Sabic Global Technologies B.V. Additive manufacturing process automation systems and methods
US20160368215A1 (en) 2015-02-27 2016-12-22 Technology Research Association For Future Additive Manufacturing Powder recoater
WO2016135974A1 (ja) 2015-02-27 2016-09-01 技術研究組合次世代３Ｄ積層造形技術総合開発機構 粉末リコータ
WO2016151783A1 (ja) * 2015-03-24 2016-09-29 技術研究組合次世代３Ｄ積層造形技術総合開発機構 粉末供給装置、粉末供給装置の制御方法、粉末供給装置の制御プログラムおよび３次元造形装置
US10357827B2 (en) * 2015-07-29 2019-07-23 General Electric Comany Apparatus and methods for production additive manufacturing
KR20180043303A (ko) * 2015-09-16 2018-04-27 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 적층 제조를 위한 파우더 전달
CN106001564B (zh) * 2016-06-28 2018-01-05 中北大学 一种选择性激光烧结sls履带式上供粉双向铺粉装置
US11110656B2 (en) * 2018-04-12 2021-09-07 Continuous Composites Inc. System for continuously manufacturing composite structure

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015146885A1 (ja) * 2014-03-24 2015-10-01 ブラザー工業株式会社 立体造形装置
WO2016176432A1 (en) * 2015-04-30 2016-11-03 The Exone Company Powder recoater for three-dimensional printer
US20170151727A1 (en) * 2015-12-01 2017-06-01 Voxeljet Ag Method and device for producing three-dimensional components with the aid of an overfeed sensor
CN205660159U (zh) * 2016-04-15 2016-10-26 北京易加三维科技有限公司 一种增材制造设备落料装置以及应用该装置的送铺粉机构
CN206083859U (zh) * 2016-10-09 2017-04-12 湖南华曙高科技有限责任公司 用于制造三维物体的设备及其送粉装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112092364A (zh) * 2020-09-02 2020-12-18 杭州德迪智能科技有限公司 粉末床3d打印设备及其铺粉装置
CN114131041A (zh) * 2020-09-03 2022-03-04 通用电气公司 用于估计增材制造过程中的粉末配量的系统和方法
CN112238610A (zh) * 2020-09-25 2021-01-19 杭州德迪智能科技有限公司 铺粉设备、3d打印装置及铺粉方法
CN112658288A (zh) * 2020-12-10 2021-04-16 浙江意动科技股份有限公司 一种基轴式金属3d打印装置
CN117680715A (zh) * 2024-01-31 2024-03-12 西安空天机电智能制造有限公司 激光选区熔化单刮刀双向铺粉装置、方法及增材制造设备

Also Published As

Publication number Publication date
US20200391439A1 (en) 2020-12-17
CN111225758B (zh) 2022-04-29
EP3695922A4 (en) 2020-12-02
JP6828829B2 (ja) 2021-02-10
WO2019074107A1 (ja) 2019-04-18
EP3695922A1 (en) 2020-08-19
JPWO2019074107A1 (ja) 2020-08-06
US11717909B2 (en) 2023-08-08
EP3695922B1 (en) 2024-04-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111225758B (zh) 粉末供给装置以及三维层叠造型装置
JP6969612B2 (ja) 粉末供給装置および三次元積層造形装置
JP7405332B2 (ja) 移動式走査エリアを使用する付加製造
US11103928B2 (en) Additive manufacturing using a mobile build volume
US10799953B2 (en) Additive manufacturing using a mobile scan area
US12076789B2 (en) Additive manufacturing using a dynamically grown build envelope
CN108025499B (zh) 用于增材制造系统的打印头模块的阵列
US10744596B2 (en) Material feeder of additive manufacturing apparatus, additive manufacturing apparatus, and additive manufacturing method
KR101855184B1 (ko) 가변형 레이저 조사장치를 구비한 3d 프린터
US20170014902A1 (en) Material feeder of additive manufacturing apparatus, additive manufacturing apparatus, and additive manufacturing method
US20220048251A1 (en) 3d printer
CN110167697B (zh) 使用选择性重涂覆机的增材制造
KR101855185B1 (ko) 가열장치를 구비한 3d 프린터
CN114051435B (zh) Am装置
KR101855186B1 (ko) 바인더 제트부를 구비한 3d 프린터
EP4151391A1 (en) A pbf printer with a powder circulation system
EP4253008A1 (en) Three-dimensional modeling device and three-dimensional modeling method
JP2023149551A (ja) 三次元造形装置と三次元造形物の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant