CN111278629B - 三维层叠造型装置以及三维层叠造型物的制造方法 - Google Patents

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Abstract

三维层叠造型装置具备：造型部，其包括收容造型物的造型箱，并在造型箱内对造型物进行造型；压力容器，其收容造型部；以及气体供给部，其构成为与压力容器连接并向压力容器内供给气体，对压力容器的内部进行加压。

Description

三维层叠造型装置以及三维层叠造型物的制造方法
技术领域
本发明涉及三维层叠造型装置以及三维层叠造型物的制造方法。
背景技术
公知有对粉末照射电子束或者激光束等，对三维层叠造型物进行造型的装置。在这些装置中，由于造型物成为高温，因此需要造型物的冷却。例如在装置不具备特别的冷却单元的情况下，在将造型物埋入金属粉等粉末中的状态下，将造型物在真空中或者大气中保持。而且，维持对造型物保持的状态，直至造型物冷却到规定温度以下为止。在该情况下，造型物成为被粉末隔热的状态，需要非常长的冷却时间。另一方面，研究缩短造型物的冷却时间的方法。例如，在专利文献1所记载的装置中，在造型箱的壁中设置有供制冷剂流动的流路，通过使制冷剂在流路中流动，来冷却造型箱。在专利文献2所记载的装置中，在对小型的物体进行造型时，使用较小的第二造型区域，由此减少残留在造型物周围的粉末材料，缩短冷却时间。
专利文献1：国际公开第2017/081812号
专利文献2：日本特开2007-30303号公报
发明内容
在专利文献1、2所记载的装置中，从促进造型物冷却这样的观点出发，无法预见充分的效果。本发明对能够有效地促进造型物冷却的三维层叠造型装置以及三维层叠造型物的制造方法进行说明。
本发明的一个方式的三维层叠造型装置具备：造型部，其包括收容造型物的造型箱，并在造型箱内对造型物进行造型；压力容器，其收容造型部；以及气体供给部，其构成为与压力容器连接并向压力容器内供给气体，对压力容器的内部进行加压。
根据本发明的一个方式，能够有效地促进造型物的冷却。
附图说明
图1是示出本发明的一个实施方式的三维层叠造型装置的概略结构的图。
图2是示出压力容器内的造型箱和在造型箱内造型的造型物的图。
图3是用于说明三维层叠造型装置的气体供给工序的图。
具体实施方式
本发明的一个方式的三维层叠造型装置具备：造型部，其包括收容造型物的造型箱，并在造型箱内对造型物进行造型；压力容器，其收容造型部；以及气体供给部，其构成为与压力容器连接并向压力容器内供给气体，对压力容器的内部进行加压。
根据该三维层叠造型装置，造型部收容于压力容器，通过气体供给部向该压力容器内供给气体。例如，在真空中的粉末层叠造型后，压力容器的内部被加压。提高了压力的气体包围造型箱并且能够流入到造型箱的内部，因而能够通过气体进行造型物的急速的冷却。因此，能够比以往那样在真空中或者大气中保持造型物并放冷、或者使制冷剂在造型箱的流路中流动而对造型箱进行冷却，有效地促进造型物的冷却。
在几个方式中，在造型箱的壁部设置有使壁部的内外连通的孔部。在该情况下，压力升高的气体通过设置于造型箱的壁部的孔部而容易流入造型箱内。因此，进一步有效地促进气体对造型物的冷却。
在几个方式中，造型箱构成为孔部在造型物的造型中封闭，在造型物造型后开口。根据这样构成的造型箱，在造型物的造型中维持造型箱内的气氛(包括真空状态)，在造型物造型后，气体流入造型箱内。由此，适当地进行造型和冷却。
本发明的其他方式的三维层叠造型物的制造方法，是使用了在造型箱内对三维层叠造型物进行造型的造型部和收容造型部的压力容器的三维层叠造型物的制造方法，其中，包括以下工序：造型工序，在造型箱内对三维层叠造型物进行造型；以及气体供给工序，在造型工序结束后，向压力容器内供给气体而对压力容器的内部进行加压。
根据该三维层叠造型物的制造方法，在造型工序结束后，实施气体供给工序，向压力容器内供给气体，对压力容器的内部进行加压。压力升高的气体包围造型箱并且能够流入到造型箱的内部，因而能够通过气体进行三维层叠造型物的急速的冷却。因此，与以往那样在真空中或者大气中保持造型物而放冷、或者使制冷剂在造型箱的流路流动而对造型箱进行冷却的情况相比，能够有效地促进三维层叠造型物的冷却。
在几个方式中，在造型箱的壁部设置有使壁部的内外连通的孔部，在造型工序中将孔部封闭，在气体供给工序中将孔部开口而将气体导入于孔部。如果在这样的时机孔部被开闭，则在造型物的造型中维持造型箱内的气氛(包括真空状态)，在造型物造型后，气体流入造型箱内。由此，适当地进行造型和冷却。
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。
参照图1对本实施方式的三维层叠造型装置1的基本结构进行说明。如图1所示，三维层叠造型装置1是对粉末A照射电子束B而使粉末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对造型部3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、像差线圈22、聚焦线圈23、偏转线圈24。电子枪部21与控制部4电连接，接收来自控制部4的控制信号而工作，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。像差线圈22与控制部4电连接，接收来自控制部4的控制信号而工作。像差线圈22设置在从电子枪部21射出的电子束B的周围，校正电子束B的像差。聚焦线圈23与控制部4电连接，接收来自控制部4的控制信号而工作。聚焦线圈23设置在从电子枪部21射出的电子束B的周围，使电子束B会聚，调整电子束B的照射位置的聚焦状态。偏转线圈24与控制部4电连接，接收来自控制部4的控制信号而工作。偏转线圈24设置在从电子枪部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。另外，也可以省略像差线圈22。
电子枪部21、像差线圈22、聚焦线圈23以及偏转线圈24例如设置在呈筒状的柱26内。电子束射出部2从设置在柱26的下端的射出口2a朝向形成于造型部3内的造型面射出电子束B。
造型部3是对作为期望的物体的造型物C(三维层叠造型物。参照图2)进行造型的部位。造型部3具备：造型箱36、板31、升降装置10、两个料斗34以及涂覆机构33。造型部3设置在电子束射出部2的下方。造型部3在造型箱36内对造型物C进行造型。构成造型部3的上述设备也可以被单元化。
板31是配置在造型箱36内的平板状的部件。板31支承所造型的物体。板31例如呈圆形。板31的形状与造型区域的形状对应。板31具有比造型箱36的内径小的直径，在板31与侧壁36a的侧壁36a之间形成间隙。板31配置在电子束B的射出方向的延长线上，例如朝向水平方向设置。板31和造型箱36设置为同心圆状。
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设置在板31的下方，具有支承板31的升降台35、和使板31以及升降台35升降的升降机32。升降机32与控制部4电连接，接收来自控制部4的控制信号而工作。升降机32在物体造型的初期与升降台35一起使板31向上部移动，每次在板31上将粉末A熔融凝固而层叠时使板31下降。造型物C在板31上逐渐造型。在造型物C的上表面形成造型面。升降装置10和升降机32的具体的结构不限于上述结构，也可以采用其他公知的结构。板31、升降台35以及造型箱36的形状能够根据造型物C的形状等适当地变更。
造型箱36收容：在板31上逐渐造型的造型物C、和未熔融的粉末A。造型箱36例如形成为圆筒状，朝向板31的移动方向延伸。该造型箱36形成为与板31同心圆状的剖面圆形。如图2所示，造型箱36包括圆筒状的侧壁(壁部)36a和将侧壁36a的下端封闭的底壁36b。与造型箱36即侧壁36a的内表面形状配合地形成升降台35。在造型箱36的内表面形状在水平剖面中为圆形的情况下，升降台35的外形也为圆形。由此，抑制供给到造型箱36的粉末A向升降台35的下方漏下。另外，为了抑制粉末A向升降台35的下方漏下，也可以在升降台35的外缘部设置密封件。造型箱36的形状不限定于圆筒状，也可以是剖面矩形的方筒状。
涂覆机构33是向板31的上方供给粉末A并使粉末A的表面平整的部件，作为重涂机发挥功能。例如，涂覆机构33使用棒状或者板状的部件，通过沿水平方向移动而向电子束B的照射区域供给粉末A，使粉末A的表面平整。涂覆机构33被未图示的致动器和机构进行移动控制。涂覆机构33接收来自控制部4的控制信号而工作。另外，作为使粉末A平整的机构，也可以使用涂覆机构33以外的公知的机构。
料斗34是收容粉末A的收容器。在料斗34的下部形成有排出粉末A的排出口34a。从排出口34a排出的粉末A流入板31上、或者由涂覆机构33向板31上供给。另外，作为将粉末A以层状向板31上供给的机构，能够使用涂覆机构33和料斗34以外的机构。
粉末A由很多粉末体构成。作为粉末A，例如使用金属制的粉末。另外，作为粉末A，只要是能够通过电子束B的照射而熔融和凝固的粉末，也可以使用粒径比粉末大的颗粒。
控制部4是进行三维层叠造型装置1的装置整体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构成。控制部4执行板31的升降控制、涂覆机构33的工作控制、电子束B的射出控制以及偏转线圈24的工作控制等。作为板31的升降控制，控制部4对升降机32输出控制信号而使升降机32工作，来调整板31的上下位置。作为涂覆机构33的工作控制，控制部4在电子束B射出前使涂覆机构33工作，将粉末A向板31上供给并使其平整。作为电子束B的射出控制，控制部4对电子枪部21输出控制信号，从电子枪部21射出电子束B。
作为偏转线圈24的工作控制，控制部4对偏转线圈24输出控制信号，来控制电子束B的照射位置。例如，对控制部4输入应该造型的物体即造型物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数据而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对造型面上的粉末A照射的区域，并与该区域对应地向偏转线圈24输出控制信号。
在本实施方式的三维层叠造型装置1中，造型部3例如设置在圆筒状的压力容器40的内部。换言之，三维层叠造型装置1收容造型部3，该造型部3包括造型箱36、板31、升降装置10、料斗34以及涂覆机构33。在三维层叠造型装置1的对造型物C进行造型的造型工序中，压力容器40内成为真空或者大致真空的状态。另一方面，在造型物C的造型结束后、即造型工序结束后，对压力容器40内供给惰性气体而使压力容器40的内部空间S加压。通过在使用三维层叠造型装置1的造型物C的制造方法中包括这样的工序，从而有效地促进造型物C的冷却。
以下，对关于造型物C的冷却的结构进行详细地说明。压力容器40例如为钢板制的。压力容器40例如包括圆筒部、与圆筒部的轴向的两端接合的镜板。也可以在圆筒部与镜板的接合部设置有离合器环等。压力容器40以圆筒部的中心轴线朝向水平方向的状态设置。即，压力容器40的中心轴线的方向与柱26以及造型箱36的各中心轴线的方向大致正交。
压力容器40与电子束射出部2的柱26的下端连结。电子束射出部2和压力容器40的内部相对于外部具有气密性。柱26的下端也可以在嵌入于在压力容器40的圆筒部形成的贯通孔的基础上，通过焊接等而与圆筒部接合。或者，也可以使用紧固部件等将柱26的下端与安装于压力容器40的圆筒部的喷嘴(配管和凸缘等)接合。压力容器40相对于柱26的连结方式不限于上述方式，也可以是能够保持气密性的其他方式。压力容器40例如也可以以圆筒部的中心轴线不是朝向水平方向(横置)而是朝向铅直方向的状态(纵置)设置。即，压力容器40的中心轴线的方向与柱26和造型箱36的各中心轴线的方向也可以朝向相同的方向。
压力容器40例如具有能够承受约1MPa的压力的构造。压力容器40例如也可以构成为按照第二种压力容器的规格。压力容器40的形状不限定于圆筒状，也可以是剖面矩形的方筒状。
造型部3的造型箱36、升降装置10、料斗34以及涂覆机构33直接或者经由支承部件等固定在压力容器40的内表面侧。在造型部3的各设备被单元化的情况下，该单元也可以固定在压力容器40的内表面侧。在压力容器40的外周面的下部安装有用于以自立的状态设置压力容器40和电子束射出部2的多个腿部。
三维层叠造型装置1还具备气体供给部41，该气体供给部41与压力容器40连接，向压力容器40内供给惰性气体。在三维层叠造型装置1中使用的惰性气体例如为氮。气体供给部41配置在压力容器40的外部。气体供给部41例如通过气体管线42而与压力容器40连接。作为配管的气体管线42与压力容器40的内部空间S连通，将从气体供给部41输送的惰性气体导入于压力容器40的内部空间S。也可以在气体管线42设置有能或者不能对压力容器40进行气体供给的阀类等。
气体供给部41例如包括：贮存惰性气体的贮存罐、和用于将贮存于贮存罐的惰性气体向压力容器40输送的泵或者鼓风机等送气单元(均未图示)。即，在本实施方式中，惰性气体的气体源配置在压力容器40的外部。气体供给部41的送气单元例如接收来自控制部4的控制信号而工作。也可以在压力容器40设置有对内部空间S的压力进行检测的压力计(未图示)。控制部4可以基于从压力计输出的表示内部空间S的压力的信号，来控制气体供给部41的送气单元。
气体供给部41由控制部4控制，对压力容器40内供给惰性气体以使压力容器40的内部空间S的压力成为例如0.1～1MPa的范围的值。这样，气体供给部41构成为将压力容器40的内部加压到大气压以上。基于气体供给部41的加压的程度能够根据造型箱36的大小、造型物C的大小、粉末A的材质、要求的冷却时间等而适当地设定。另外，在供给惰性气体而使压力容器40的内部加压时，压力容器40内部的气体不向外部排出。
也可以在压力容器40的圆筒部安装有风扇46和散热器(热交换器)47。风扇46以及散热器47能够由控制部4控制。从外部的电源供给电流而使风扇46的叶片部旋转，压力容器40的内部空间S的惰性气体例如通过供冷却水等流动的散热器47。由此，压力容器40内的惰性气体被冷却，进一步促进造型物C的冷却。用于促进惰性气体对流的管道48也可以设置在压力容器40的内表面侧。根据风扇46、散热器47以及管道48，能够加速造型物C的冷却。风扇46和散热器47也可以设置在压力容器40的外部。风扇46和散热器47也可以经由未图示的管(流路)而与压力容器40的内部空间S连接。
参照图2对造型箱36及其周边的结构进行详细地说明。在圆筒状的造型箱36的侧壁36a设置有使侧壁36a的内外连通的多个孔部36c。多个孔部36c也可以形成在侧壁36a的下部。多个孔部36c也可以在周向上等间隔地形成。另外，也可以仅形成一个孔部36c。
在造型箱36的侧壁36a安装有覆盖并封闭各孔部36c的多个开闭部37。开闭部37例如由控制部4控制，能够对各孔部36c进行开闭。孔部36c的开闭机构的构造没有特别限定。例如，也可以在配置于造型箱36的外周侧的驱动环安装有多个开闭部37，通过致动器而使驱动环沿着周向移动，由此对各孔部36c进行开闭。
在升降台35设置有在板厚方向(上下方向)上贯通升降台35的多个通气孔35a。多个通气孔35a也可以在位于板31下方的区域整体均匀地形成。另外，也可以仅形成一个通气孔35a。
此外，在板31设置有在板厚方向(上下方向)上贯通板31的一个或者多个通气孔31a。通气孔31a也可以与造型物C的底部的形状对应地形成。即，通气孔31a也可以形成在与造型物C的间隙Ca对应的位置。另外，在图2的例子中示出具有多个柱状的构造的造型物C，在柱与柱之间形成有间隙Ca。而且，在间隙Ca的下端的位置形成有通气孔31a。
这些孔部36c、通气孔35a以及通气孔31a在造型物C的造型结束之后，将从气体供给部41供给的惰性气体导入于造型箱36内来促进造型箱36内部的冷却。另外，也可以省略通气孔35a和通气孔31a。另外，也可以在造型箱36的底壁36b设置有一个或者多个孔部。在该情况下，也可以设置有使设置于底壁36b的孔部开闭的开闭机构。
如上述的那样，柱26内的空间与压力容器40的内部空间S连结。压力容器40的内部空间与柱26的内部空间连通。在造型工序中，电子束B通过连通的这些空间(参照图2)。如图1所示，密封阀43经由O型环44而安装在电子束射出部2的下端即柱26的下端。该密封阀43例如由控制部4控制，能够对射出口2a进行开闭。密封阀43在关闭的状态下，相对于压力容器40的内部空间S遮挡柱26内的空间。具体而言，在造型工序结束后且在由气体供给部41向压力容器40供给惰性气体之前，密封阀43将射出口2a密封。由此，防止惰性气体向电子束射出部2的内部侵入，保护电子束射出部2。另外，在图2中省略密封阀43和O型环44的图示。
接着，参照图2和图3，对本实施方式的造型物C的制造方法进行说明。首先，实施对造型物C进行造型的造型工序。如图2所示，在造型工序中，压力容器40内成为真空或者大致真空的状态，将射出口2a开放。造型箱36的孔部36c被开闭部37封闭。另一方面，通过料斗34的排出口34a而排出粉末A，通过涂覆机构33将粉末A供给到板31上。由控制部4控制电子束射出部2，对造型面上的粉末A照射电子束B。例如在造型工序中，对各层实施一次或者多次预加热工序和该熔融工序。针对多层中的各个层，对规定的区域照射电子束B，将粉末A熔融凝固成期望的形状。通过造型工序对造型物C进行造型。在造型物C的间隙Ca以及造型物C与底壁36b之间的间隙36d中保持填充有粉末A的状态。
接下来，如图3所示，停止电子束B的射出，关闭密封阀43。在造型工序结束后，实施向压力容器40内供给气体的气体供给工序。在气体供给工序中，从气体供给部41向压力容器40的内部空间S供给惰性气体，对压力容器40的内部进行加压直到压力容器40内成为例如0.1～1MPa的范围的规定的值为止。在造型工序结束的时刻，升降台35位于比孔部36c靠下方的位置。开闭部37被向打开的方向驱动，孔部36c向外部开口。由此，惰性气体被导入孔部36c，通过通气孔31a而穿过间隙Ca，并且通过板31与侧壁36a之间而穿过间隙36d(参照图中的箭头)。惰性气体对存在于间隙Ca和间隙36d的粉末A进行冷却，并且冷却造型物C。另外，惰性气体包围造型箱36，从外周侧冷却造型箱36。另一方面，若向压力容器40供给惰性气体，则风扇46和散热器47工作，促进惰性气体的对流。若造型物C的温度成为规定的值以下而结束冷却，则取出造型物C。另外，在图3中示意地示出开闭部37打开的情况。
另外，在造型工序结束的时刻，板31也可以位于比孔部36c靠上方的位置。在该情况下，通过孔部36c而导入到造型箱36内的气体从板31的下方通过通气孔31a而向板31的上方供给。
另外，在上述的方式中，在造型工序结束的时刻，升降台35位于比孔部36c靠下方的位置，但升降台35也可以位于比孔部36c靠上方的位置。即，在造型工序结束的时刻，通气孔35a和通气孔31a也可以位于比孔部36c靠上方的位置。在该情况下，通过孔部36c而导入到造型箱36内的气体能够从升降台35的下方通过通气孔35a和通气孔31a而流入板31的上方。
在造型箱36的底壁36b设置有孔部的情况下，通过底壁36b的孔部而导入到造型箱36内的气体，能够从升降台35的下方通过通气孔35a、通气孔31a而流入板31的上方。
根据本实施方式的三维层叠造型装置1和造型物C的制造方法，在造型工序结束后，实施气体供给工序，向压力容器40内供给惰性气体，对压力容器40的内部进行加压。例如，在真空中的粉末层叠造型后，对压力容器40的内部加压。压力升高的惰性气体包围造型部3的造型箱36并且能够流入到造型箱36的内部，因此能够通过惰性气体进行造型物C的急速的冷却。因此，与以往那样在真空中或者大气中保持造型物而放冷、或者使制冷剂在造型箱的流路流动来对造型箱进行冷却的情况相比，能够有效地促进造型物C的冷却。根据本实施方式，造型物C被急速冷却。本实施方式的造型物C的冷却时间与以往的真空中或者大气中的冷却时间相比，大幅(例如10分之1左右)缩短。
压力升高的惰性气体通过设置于造型箱36的侧壁36a的孔部36c而容易流入造型箱36内。因此，进一步有效地促进惰性气体对造型物C的冷却。
孔部36c在造型物C的造型中封闭，在造型物C的造型后开口。即，在造型工序中将孔部36c封闭，在气体供给工序中将孔部36c开口而将惰性气体导入孔部36c。在造型箱36中，如果在这样的时机对孔部36c进行开闭，则在造型物C的造型中维持造型箱36内的气氛(包括真空状态)，在造型物C的造型后，惰性气体流入造型箱36内。由此，适当地进行造型和冷却。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限于上述实施方式。例如，用于冷却的气体的种类也可以是氮以外的惰性气体。例如，粉末材料不限于金属，也可以是树脂、陶瓷等。另外，作为冷却用的气体，也可以使用氩、氦等。另外，只要是不会对造型物C造成负面影响的气体，也可以使用其他种类的气体。例如，只要是即使与造型物C接触也不会发生反应的气体，则可以使用其他种类的气体。针对例如陶瓷制的造型物C，也可以使用包括氧的气体(空气等)。
也可以在造型箱36的侧壁36a的下部以外的部分设置有孔部。孔部也可以是在造型中开口的结构。孔部可以设置在侧壁36a的上部，也可以省略覆盖孔部36c的开闭部37。也可以不对造型箱36设置孔部。
另外，在三维层叠造型物的制造方法中，也可以使用与三维层叠造型装置1不同的装置而进行冷却。即，也可以不在三维层叠造型装置1的内部进行冷却，而从三维层叠造型装置1取下压力容器40，在其他场所通过气体供给、加压来进行造型部3和造型物C的冷却。在该情况下，压力容器40也可以采用如下构造：能够在内置有造型部3的状态下从三维层叠造型装置1取下。在三维层叠造型装置1中可以省略气体供给部41和气体管线42。另外也可以是收容造型部3的容器不是压力容器而是能够承受抽真空的其他容器，从该容器取出造型后的造型部3并使造型部3在某真空环境下移动，在设置在与造型区域不同的场所的压力容器内对造型物C进行冷却。如果是造型物C由即使在大气中露出也不与氧等反应的材料(金属以外的材料)构成的情况，则可以使造型后的造型物C在大气中移动。在该情况下，气体供给部相对于该压力容器连接。
对压力容器的内部进行加压的情况下的压力能够适当地变更。压力容器也可以不按照规格构成。也可以对压力容器进行不基于确定的规格的压力的设定。
三维层叠造型装置不限于应用电子束熔融法的造型装置，例如也可以是应用了激光熔融法的造型装置。即，在三维层叠造型装置中照射于粉末A的射线束也可以是激光束。在三维层叠造型装置中照射于粉末A的射线束也可以是作为包括电子束和离子束的概念的带电粒子束。在三维层叠造型装置中照射于粉末A的射线束也可以是能够对粉末A供给能量的能量束。
产业上的可利用性
根据本发明的几个方式，能够有效地促进造型物的冷却。
附图标记说明
1…三维层叠造型装置；2…电子束射出部；3…造型部；4…控制部；31…板；33…涂覆机构；34…料斗；35…升降台；36…造型箱；36a…侧壁(壁部)；36c…孔部；37…开闭部；40…压力容器；41…气体供给部；42…气体管线；A…粉末；C…造型物(三维层叠造型物)；Ca…间隙；S…内部空间。

Claims (2)

1.一种三维层叠造型装置，其特征在于，具备：
造型部，其包括收容造型物的造型箱，并在所述造型箱内对所述造型物进行造型；
压力容器，其收容所述造型部；以及
气体供给部，其构成为与所述压力容器连接并向所述压力容器内供给气体，对所述压力容器的内部进行加压，
在所述造型箱的壁部设置有使所述壁部的内外连通的孔部，
所述造型箱构成为所述孔部在所述造型物的造型中封闭，在所述造型物的造型后开口，
在所述孔部开口时，所述压力容器内的气体经由所述孔部流动至所述造型箱内。
2.一种三维层叠造型物的制造方法，是使用了在造型箱内对三维层叠造型物进行造型的造型部和收容所述造型部的压力容器的三维层叠造型物的制造方法，其特征在于，包括以下工序：
造型工序，在所述造型箱内对所述三维层叠造型物进行造型；以及
气体供给工序，在所述造型工序结束后，向所述压力容器内供给气体来对所述压力容器的内部进行加压，
在所述造型箱的壁部设置有使所述壁部的内外连通的孔部，
在所述造型工序中将所述孔部封闭，
在所述气体供给工序中将所述孔部开口而将所述压力容器内的气体导入于所述孔部。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017104351A1 (de) * 2017-03-02 2018-09-06 Cl Schutzrechtsverwaltungs Gmbh Vorrichtung zur additiven Herstellung dreidimensionaler Objekte

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992008592A1 (en) * 1990-11-09 1992-05-29 Dtm Corporation Controlled gas flow for selective laser sintering
CN1608832A (zh) * 2003-09-15 2005-04-27 特鲁普工具机械有限及两合公司 制造三维成形主体的设备和方法
DE102009038255A1 (de) * 2008-08-22 2010-03-04 Panasonic Electric Works Co., Ltd., Kadoma-shi Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensional geformten Gegenstandes
JP2013091316A (ja) * 2011-10-25 2013-05-16 Evonik Industries Ag レーザー焼結における光学コンポーネントへの沈着を回避するための装置
CN104493165A (zh) * 2014-12-30 2015-04-08 深圳市圆梦精密技术研究院 电子束熔融及激光铣削复合3d打印设备

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0289116A1 (en) 1987-03-04 1988-11-02 Westinghouse Electric Corporation Method and device for casting powdered materials
US4818562A (en) 1987-03-04 1989-04-04 Westinghouse Electric Corp. Casting shapes
DE10105504A1 (de) 2001-02-07 2002-08-14 Eos Electro Optical Syst Vorrichtung zur Behandlung von Pulver für eine Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts, Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts und Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts
DE10342883B4 (de) * 2003-09-15 2007-07-19 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Formkörpers
US7521652B2 (en) 2004-12-07 2009-04-21 3D Systems, Inc. Controlled cooling methods and apparatus for laser sintering part-cake
JP3980610B2 (ja) 2005-07-26 2007-09-26 株式会社アスペクト 粉末焼結積層造形装置
DE102006053121B3 (de) 2006-11-10 2007-12-27 Eos Gmbh Electro Optical Systems Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes mittels eines Beschichters für pulverförmiges Aufbaumaterial
EP3536423B1 (en) 2007-05-15 2021-07-21 Arcam Ab Method and device for producing three-dimensional objects
US8373092B2 (en) * 2008-04-09 2013-02-12 The Boeing Company Purge and sealant cap for selective laser sintering build frame
JP5250338B2 (ja) 2008-08-22 2013-07-31 パナソニック株式会社 三次元形状造形物の製造方法、その製造装置および三次元形状造形物
RU2580145C2 (ru) * 2013-11-21 2016-04-10 Юрий Александрович Чивель Способ получения объемных изделий с градиентом свойств из порошков и устройство для его осуществления
JP6338422B2 (ja) 2014-03-31 2018-06-06 三菱重工業株式会社 三次元積層装置
JP2015193187A (ja) * 2014-03-31 2015-11-05 日本電子株式会社 ３次元積層造形装置及び３次元積層造形方法
JP5841649B1 (ja) * 2014-10-08 2016-01-13 株式会社ソディック 積層造形装置
US9981312B2 (en) * 2015-05-11 2018-05-29 Wisconsin Alumni Research Foundation Three-dimension printer with mechanically scanned cathode-comb
JP6545586B2 (ja) 2015-09-14 2019-07-17 株式会社東芝 積層造形装置
US20180169938A1 (en) 2015-11-13 2018-06-21 Technology Research Association For Future Additive Manufacturing Three-dimensional laminating and shaping apparatus, method of manufacturing three-dimensional laminating and shaping apparatus, and program for manufacturing three-dimensional laminating and shaping apparatus
JP2017109355A (ja) * 2015-12-15 2017-06-22 ナブテスコ株式会社 三次元造形装置
US20170165911A1 (en) 2015-12-15 2017-06-15 Nabtesco Corporation Three dimensional modeling apparatus
JP6653590B2 (ja) * 2016-02-16 2020-02-26 株式会社アスペクト 冷却最適化装置及び冷却最適化方法
JP6701783B2 (ja) * 2016-02-16 2020-05-27 日本ポリプロ株式会社 長鎖分岐ポリプロピレン樹脂組成物を含む非発泡層を有する多層発泡シート

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992008592A1 (en) * 1990-11-09 1992-05-29 Dtm Corporation Controlled gas flow for selective laser sintering
CN1608832A (zh) * 2003-09-15 2005-04-27 特鲁普工具机械有限及两合公司 制造三维成形主体的设备和方法
DE102009038255A1 (de) * 2008-08-22 2010-03-04 Panasonic Electric Works Co., Ltd., Kadoma-shi Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensional geformten Gegenstandes
JP2013091316A (ja) * 2011-10-25 2013-05-16 Evonik Industries Ag レーザー焼結における光学コンポーネントへの沈着を回避するための装置
CN104493165A (zh) * 2014-12-30 2015-04-08 深圳市圆梦精密技术研究院 电子束熔融及激光铣削复合3d打印设备

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Selective electron beam melting;C.Korner;《Additive manufacturing of metallic components by selective electron beam melting - a review》;20160509;362-363 *

Also Published As

Publication number Publication date
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