CN111318694B - 积层造型装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种积层造型装置，其具备照射装置、加工装置、以及冷却装置。照射装置对材料层照射光束形成硬化层，材料层形成于按照规定高度分割所期望的三维造型物得到的多个分割层中的每一个分割层，加工装置包含把持对所述硬化层进行加工的工具的加工头、和使加工头在至少水平方向上移动的加工头驱动装置，冷却装置设置在所述加工头，将包含所述硬化层积层得到的硬化体的上表面的至少一部分冷却成规定的冷却温度，冷却装置包含冷却板，该冷却板具有冷却成冷却温度的冷却面，在冷却面沿水平方向的横卧状态下与硬化体的所述上表面紧密接触。本发明能够通过具有相对简单的构造的冷却装置，直接冷却硬化体的上表面。

Description

积层造型装置

技术领域

本发明涉及一种积层造型装置。

背景技术

金属积层造型有多种方式。例如烧结积层造型法，其在被非活性气体充满的密闭空腔内，于可在上下方向上移动的造型台上，形成由材料粉体组成的材料层。随后，向材料层的规定位置照射激光或电子束，使照射位置的材料粉体熔融或烧结，从而形成硬化层。重复形成上述材料层和硬化层，来积层硬化层。通过上述方式，生成所期望的三维造型物。此处，所指硬化层包含熔融层和烧结层。此外，将积层得到的硬化层称为硬化体。

在这种金属积层造型中，有时会需要对造型后的三维造型物或造型过程中的硬化层进行温度调整。例如，日本专利第6295001号中公开了一种积层造型方法，其中，每当形成1层或多层硬化层时，需要有意地进行马氏体相变。这样，因马氏体相变引起的压缩应力会减轻金属收缩引起的拉伸应力，从而抑制因造型物的残留应力造成的变形。在上述积层造型方法中，因为是有意地推进马氏体相变，所以需要在每一次形成1层或多层硬化层时，对该硬化层进行规定温度调整。

当实施上述积层造型方法时，需要对硬化层进行冷却和加热。通常，是通过配置在造型台内的温度调整机构来进行硬化层温度调整的。因此，每当形成1层或多层硬化层时，即使需要温度控制的硬化层仅是硬化体的一部分，但仍然需要对积层后的硬化体整体进行冷却和加热，从而造成需要很长时间进行温度调整的问题。

发明内容

鉴于上述情况，本发明的目的在于：提供一种积层造型装置，其在三维造型物积层造型中，能够通过一种具有相对简单构造的冷却装置来对硬化体的上表面直接冷却。

本发明提供一种积层造型装置，其具备加工装置和冷却装置，其中，所述加工装置具备：照射装置，向材料层照射光束形成硬化层，所述材料层形成于用规定高度分割所期望的三维造型物而得到的多个分割层中的每一个分割层上；加工头，把持对所述硬化层进行加工的工具；以及，加工头驱动装置，使所述加工头在至少水平方向上移动；所述冷却装置设置在所述加工头上，且将包含由所述硬化层积层而得的硬化体的上表面的至少一部分冷却至规定的冷却温度，其中，所述冷却装置包含冷却板，所述冷却板具有冷却至所述冷却温度的冷却面，且在所述冷却面沿水平方向上的横卧状态下与所述硬化体的所述上表面紧密接触。

在本发明中，由于冷却装饰设置有加工头，因此可以使用加工头驱动装置使加工头至少在水平方向上移动，从而将冷却装置移动到所需位置。因此，不需要设置其他驱动装置来使冷却装置在水平方向上移动。此外，冷却装置包含与硬化体的上表面紧密接触的冷却板。因此，本发明能够通过具有相对简单的构造的冷却装置，直接冷却硬化体的上表面。

附图说明

图1是简要表示本发明实施方式所涉及的积层造型装置100的正面图。

图2是简要表示本发明实施方式所涉及的积层造型装置100的侧面图。

图3是简要表示本发明实施方式所涉及的材料层形成装置3和照射装置13的立体图。

图4是本发明实施方式所涉及的加工头50的立体图。

图5是本发明实施方式所涉及的加工头50的立体图。

图6是冷却板70的截面图。

图7是表示冷却板70处于站立状态时冷却装置65和加工头50的侧面图。

图8是表示冷却板70处于横卧状态时冷却装置65和加工头50的侧面图。

图9是用冷却板升降装置72将横卧状态的冷却板70向下方移动后的冷却装置65和加工头50的侧面图。

图10是使冷却板70呈站立状态后的冷却装置65和加工头50的正面图。

图11是沿图10中的S-S线的截面图。

图12是用来说明使用了本发明实施方式所涉及的积层造型装置100的硬化层形成工序的图。

图13是用来说明使用了本发明实施方式所涉及的积层造型装置100的硬化层形成工序的图。

图14是用来说明使用了本发明实施方式所涉及的积层造型装置100的硬化层形成工序的图。

图15是用来说明使用冷却板70进行冷却工序的图。

具体实施方式

以下，使用附图说明本发明的实施方式。在以下所示的实施方式中示出的各种技术特征可彼此组合，且可独立构成本发明。在以下说明中，X轴、Y轴、Z轴的方向如在图1和图2所定义的方向。具体而言，将作为图1中的左右方向且图2中的前后方向，即以规定的水平1轴方向为X轴。将作为图1中的前后方向且图2中的左右方向，即以与X轴正交的另一水平1轴方向为Y轴。并且，将作为图1和图2中的上下方向，即以规定的竖直1轴方向为Z轴。

本发明实施方式所涉及的积层造型装置100反复进行形成材料层8的工序、向该材料层8的照射区域照射光束(诸如激光L)进行熔融或烧结的工序。积层多个固化层，从而生成具有所期望的形状的三维造型物。

本发明的积层造型装置100具备空腔1、照射装置13、材料层形成装置3、加工装置47、以及冷却装置65。图1是积层造型装置100的概略正面图；图2是积层造型装置100的概略侧面图。空腔1覆盖规定的造型区域R，并填满一定浓度的非活性气体。空腔1被隔开部53分割成前空腔1f和后空腔1r。隔开部53由例如可伸缩的波纹管构成。在前空腔1f中形成所期望的三维造型物。在后空腔1r中收容加工装置47的加工头驱动装置52的绝大部分。

在前空腔1f内设置有材料层形成装置3。材料层形成装置3在造型区域R中将所期望的三维造型物按照规定高度分割而成的多个分割层的每一层上形成材料层。材料层形成装置3具有基台4和涂覆机头11。在本实施方式中，形成材料层8的材料由材料粉体组成。材料粉体例如是金属粉，可以是例如平均粒径为20μm的球形。

基台4具有形成所期望的三维造型物的造型区域R。造型区域R设置在造型台5上。造型台5可以由造型台驱动机构31驱动并在上下方向上(图1中的箭头U方向)移动。在本实施方式中，当使用积层造型装置时，将基板33配置在造型台5上，并在基板33上形成第一层材料层8。应予说明，材料层8的照射区域存于造型区域R内，并与由所期望的三维造型物的轮廓形状所规定的区域基本一致。

围绕造型台5设置粉体保持壁26。在由粉体保持壁26和造型台5围绕而成的粉体保持空间中保持未固化的材料粉体。在粉体保持壁26的下侧还可以设置可排出粉体保持空间内的材料粉体的粉体排出部。

在造型台5内部设置有用来调整造型台5温度的温度调整机构。温度调整机构具有设置在造型台5内部的加热器和冷却器。加热器是例如电热器或流通热媒的管路。冷却器是例如流通热媒的管路。应予说明，温度调整机构的冷却器是能够进行一定程度冷却的构造，也可以是能够冷却至比稍后描述的冷却装置65的冷却温度高的温度的构造。例如，冷却器可将造型台5冷却至常温，具体为5℃到35℃。

如图3所示的涂覆机头11具有材料收容部11a、材料供给部11b、以及材料排出部。材料收容部11a收容材料粉体。材料供给部11b设置在材料收容部11a的上面，作为从未图示的材料供给装置向材料收容部11a供给材料粉体的接收口。材料排出部设置在材料收容部11a的底面，排出材料收容部11a内的材料粉体。材料排出部构成为狭缝形状，该狭缝形状沿与涂覆机头11的移动方向(箭头B方向)正交的水平1轴方向(箭头C方向)延伸。并且，涂覆机头11的两侧面分别具备刮刀12。刮刀12散布材料粉体。即，刮刀12使从材料排出部排出的材料粉体平坦从而形成材料层8。

向空腔1供给规定浓度的非活性气体。并且，含有材料层8熔融时生成的烟气的非活性气体从空腔1排出。优选从空腔1排出的非活性气体除去烟气后被返送回空腔1中。具体而言，空腔1经由非活性气体供给装置15、废料箱21、23与烟气收集器19连接。设置于空腔1的非活性气体的供给口和排出口的位置以及个数不特别限定。应予说明，在本发明中，所谓非活性气体是指实质上不与材料发生反应的气体，可以根据材料的种类适当地从氮气、氩气、或氦气中选取。

非活性气体供给装置15具有供给非活性气体的功能，例如是从周围的空气中生成规定浓度的非活性气体的非活性气体发生装置、或储藏规定浓度的非活性气体的气体钢瓶。非活性气体发生装置为膜分离方式、PSA方式等，可以根据生成的非活性气体的种类和浓度采用各种方式。非活性气体供给装置15从设置在空腔1上的供给口供给非活性气体，用规定浓度的非活性气体充满空腔1。优选从非活性气体供给装置15供给的非活性气体是干燥的。具体而言，优选非活性气体的露点温度(Dew Point Temperature)低于冷却装置65的冷却温度。因为稍后描述的冷却装置65的冷却板70在空腔1内移动，所以如果在空腔1内充满经过干燥后的非活性气体的话，可以抑制冷却板70结露。也就是说，当非活性气体供给装置15为非活性气体发生装置时，优选非活性气体发生装置具备干燥装置，所述干燥装置干燥作为用来生成非活性气体的原料的空气。若当非活性气体供给装置15为气体钢瓶时，优选在气体钢瓶中储存足够干燥的非活性气体。

包含很多由空腔1的排出口排出的烟气的非活性气体被送至烟气收集器19，在去除烟气后被送回空腔1。烟气收集器19只要是具有去除烟气功能即可，例如电动集尘器或过滤器。

如图2所示，加工装置47具备加工头50、以及用来驱动加工头50的加工头驱动装置52。加工头驱动装置52具有：使配置在前空腔1f内的加工头50在Y轴方向上移动的Y轴驱动部52b；配置在机床51上且使Y轴驱动部52b在X轴方向上移动的X轴驱动部52a；以及，使加工头50在Z轴方向上移动的Z轴驱动部52c。更具体地，X轴驱动部52a具有：固定在机床51上且沿X轴方向延伸的X轴导轨；沿X轴导轨滑动的X轴滑块；以及，固定于X轴滑块的X轴移动体。Y轴驱动部52b具有：固定于X轴移动体且沿Y轴方向延伸的Y轴导轨；沿Y轴导轨滑动的Y轴滑块；以及，固定于Y轴滑块的Y轴移动体。Z轴驱动部52c具有：固定于Y轴移动体且沿Z轴方向延伸的Z轴导轨；沿Z轴导轨滑动的且固定加工头50的Z轴滑块。

加工头50具备主轴头60。主轴头60构成为可把持未图示的立铣刀等切削工具并使其旋转的方式，并能够对硬化材料层8得到的硬化层的表面和不需要的部分进行切削加工。优选切削工具为多种类型的切削工具，所使用的切削工具可以利用未图示的自动工具更换装置在造型过程中进行更换。通过上述构成，加工头50在前空腔1f内任意位置均能够对硬化层进行切削加工。

应予说明，还可以代替上述实施方式，让加工装置具备：加工头，该加工头设置有把持切割头等切削工具并使切削工具沿竖直方向的旋转轴旋转的旋转机构；以及，用来水平驱动加工头的加工头驱动装置。加工头驱动装置具有：一对第1水平移动机构；设置在该一对第1水平移动机构上的台架；以及，安装到台架且固定有加工头的第2水平移动机构。加工头驱动装置可以不具有使加工头在Z轴方向上移动的驱动装置。也就是说，加工头驱动装置可以构成为能够使加工头在至少水1平方向上移动的方式。

照射装置13设置在前空腔1f上方。照射装置13在形成于造型区域R上的材料层8的规定位置照射激光L等光束，使照射位置处的材料层8熔融或烧结，来形成硬化层。如图3所示，照射装置13具有光源42、扫描手段、以及聚焦控制单元44。应予说明，扫描手段具体为检流计式光学扫描器(GalvanoScanner)，其具备检流计式反射镜43a、43b、使检流计式反射镜43a、43b分别旋转的未图示的致动器。

光源42照射激光L。这里，激光L是可熔融材料粉体的激光光束，例如是CO₂激光、光纤激光、以及YAG激光等。应予说明，光源42也可以是照射电子束的结构。

聚焦控制单元44会聚从光源42发出的激光L并将其调整为所需的光斑直径。检流计式反射镜43a、43b可控制从光源42发出的激光L使其二维扫描。检流计式反射镜43a、43b可以分别根据从未图示的控制装置输出的旋转角度控制信号的大小控制旋转角度。利用该特征，可以通过改变输入到检流计式光学扫描器的每个致动器中的旋转角度控制信号的大小来将激光L照射在所需的位置上。

经由检流计式反射镜43a、43b的激光L透过设置在前空腔1f的保护窗1a照射在形成于造型区域R的材料层8。保护窗1a由可透过激光L的材料形成。例如，当激光L为光纤激光或YAG激光时，保护窗1a可由石英玻璃构成。

照射装置可构成为对材料层8照射电子束。电子束融化或烧结材料层8以形成硬化层。照射装置例如具备阴极、阳极、螺线管、以及捕集电极。其中，阴极发射电子，阳极会聚并加速电子，螺线管产生磁场以使电子束沿一个方向会聚。捕集电极电连接到材料层8。在阴极电极与捕集电极之间施加电压。

在前空腔1f的上面以覆盖保护窗1a的方式设置保护窗污染防止装置17。保护窗污染防止装置17具备圆筒状的筐体17a、以及配置在筐体17a内的圆筒状的扩散部件17c。在筐体17a与扩散部件17c之间设置非活性气体供给空间17d。并且，在筐体17a的底面于扩散部件17c内侧设置开口部17b。在扩散部件17c上设置多个细孔17e，供给至非活性气体供给空间17d的干净的非活性气体通过细孔17e充满清洁室17f。充满清洁室17f的干净的非活性气体经过开口部17b后向保护窗污染防止装置17下方喷出。

如图4和图5所示，本发明实施方式所涉及的加工头50设置有冷却装置65。冷却装置65具备冷却板70。冷却板70具有用来冷却的冷却面70a，该冷却面70a与用激光L等光束照射材料层8形成的硬化层所积层而得的硬化体81的上表面紧密接触。具体而言，冷却面70a是冷却板70下侧的面。应予说明，所谓硬化体81的上表面指的是在利用冷却装置65进行冷却时的最上层的硬化层的上表面。

冷却板70例如是利用温度调整成规定的冷却温度的制冷剂来保持成规定的冷却温度。冷却温度根据所需三维造型物的制造方法设定成适宜的值，在本实施方式中为-20℃。在本实施方式中，作为制冷剂使用乙二醇和水的混合液，但也可以根据冷却温度选择适当的制冷剂。如图6所述，冷却板70具备用来流通制冷剂的管路76。与管路76相连通的供给歧管73和排出歧管74分别通过未图示的制冷剂循环软管与使制冷剂循环的冷却器20连接。在冷却器20中调整为规定的冷却温度的制冷剂经过制冷剂循环软管从供给歧管73流入到管路76内，并流过管路76内从排出歧管74排出。通过该方式，具备冷却板70的冷却面70a被冷却成规定的冷却温度。

优选冷却装置65进一步具备旋转部71。旋转部71使冷却板70在冷却面70a沿水平方向横卧状态与冷却面70a沿竖直方向站立状态之间旋转。当不进行用冷却装置65冷却时，旋转部71设定冷却板70呈如图7所示站立状态。当进行用冷却装置65冷却时，旋转部71设定冷却板70呈如图8横卧状态。通过该方式，在利用照射装置13形成硬化层或利用加工装置47对硬化层进行加工时，能够防止冷却板70干扰。并且，可以使其构成为前空腔1f内的非活性气体的流动不会受到阻碍。旋转部71例如是气式旋转致动器。作为旋转部71可以选用油压式旋转致动器或电动旋转致动器等，也可以使用其他旋转机构。

优选冷却装置65进一步具备冷却板升降装置72。冷却板升降装置72使处于横卧状态的冷却板70在竖直方向上移动。从技术上来讲，通过利用使主轴头60在竖直方向上移动的Z轴驱动部52c，能够同时将处于横卧状态的冷却板70在竖直方向上移动。但是，当Z轴驱动部52c使冷却板70抵接于硬化体81上表面时，负荷会被施加在Z轴驱动部52c上，从而可能影响加工装置47的加工精度。当希望利用Z轴驱动部52c移动冷却板70时，需要将Z轴驱动部52c做成大型的。因此，优选设置冷却板升降装置72，使冷却板70能够独立地在竖直方向上移动。如图9所示，冷却板升降装置72使处于横卧状态的冷却板70在竖直方向上移动。冷却板升降装置72例如可以是气缸。作为冷却板升降装置72可以选用油压缸或电动机等，也可以使用其他驱动结构。

如图10和图11所示，在加工头50和冷却装置65上设定有锁定机构55，该锁定机构55用于固定冷却板70，使其处于站立状态而不旋转成横卧状态。作为锁定机构55，期望是一种即使电力或压缩空气等动力停止时也能够保持冷却板70的固定的机构。具体而言，锁定机构55包含设置在冷却板70上的卡合部件75、以及设置在加工头50上的缸体57。卡合部件75可以设定设置在加工头50上，缸体57可以设置在冷却板70上。在这种情况下，需要使用能够承受冷却温度的缸体57。缸体57例如是液压缸，更具体而言，是单作用气缸(singleacting cylinder)。在本实施方式中，虽然设置有1对缸体57，但只要是足以固定冷却板70的话即可，不限定缸体57的数量。缸体57具有活塞56、插入活塞56的缸体管57a、以及弹性部件58。

在卡合部件75上设置卡合部75a。卡合部75a被活塞56夹持。另外，设置在卡合部件75前端的卡合部75a与活塞56的前端56a，使其固定为站立状态的冷却板70不旋转为横卧状态。卡合部75a具有与活塞56的前端56a卡合的形状即可，且是卡合部件75的一部分，例如在该部分中形成有凹槽、非通孔、或通孔。

在插入有活塞56的缸体管57a内设置有弹性部件58。弹性部件58总是在活塞56与卡合部75a卡合的方向上推动活塞56。弹性部件58例如是弹簧。由于弹性部件58总是推动活塞56，所以即使当店里或压缩气体等动力停止时，依旧能够持续固定冷却板70使其不会旋转，从而可以确保造型工序中的安全性。

当使冷却板70从站立状态旋转成横卧状态时，缸体57在接触卡合部75a与活塞56前端56a的卡合的方向上移动活塞56。

优选在加工头50上设置温度测定单元95。温度测定单元95包含测定硬化体81温度的温度传感器。本实施方式的温度测定单元95包含与硬化体81上表面接触并测定温度的接触式的温度传感器95a、以及使温度传感器95a在竖直方向上移动的温度传感器升降装置95b。温度传感器95a例如是热电偶，也可以使用电子温度检测器等其他温度传感器。温度传感器升降装置95b例如是气缸，也可以是油压气缸或电动机等其他驱动机构。温度测定单元95可以构成为含有非接触式的温度传感器的方式，但当使用接触式的温度传感器95a时能够更准确滴测定硬化体81的温度。通过使用温度测定单元95，可以根据硬化体81的温度进行反馈控制。例如，可以构成够从利用温度传感器95a测得的温度到达规定的冷却温度为止，由冷却板70实施冷却工序的方式。

利用图12至图15说明使用了积层造型装置100的三维造型物的制造方法。应予说明，在图12至图15中，考虑到可视性的问题。省略了图1至图11所示的积层造型装置100的一部分组件。

本实施方式的积层造型装置100对于向造型过程中的硬化层进行温度调整的三维造型物的制造方法特别有效。作为在对造型过程中对硬化层进行温度调整的三维造型物的制造方法，以使用马氏体金属作为用于形成材料层8的材料，并且对1层或多层的硬化层所形成的每一层硬化层进行温度调整，有意进行马氏体相变的造型方法为例。更具体而言，每当新建一个1层或多层的硬化层时，将新建造型的硬化层按照造型温度T1、冷却温度T2、造型温度T1的顺序进行温度调整。此时，造型温度T1大于或等于硬化层的马氏体相变结束温度Mf，造型温度T1高于冷却温度T2，冷却温度T2低于或等于硬化层的马氏体相变开始温度Ms。应予说明，本发明在造型过程中对硬化层进行温度调整的方式在其他三维造型物的制造方法中也有效。

在下文中，将由冷却装置65冷却的1层或多层硬化层称为上表面层。上表面层至少包含在每个冷却时间点的硬化体81的最上侧的硬化层。硬化后，在冷却工序中被冷却前的上表面层是含有奥氏体相的状态。通过将该上表面层冷却成冷却温度T2，奥氏体相的至少一部分转变为马氏体相。

如图12所示，基板33载置在造型台5上，造型台5的高度被调整到适当的位置。当调整完造型台5的高度后，进行硬化层形成工序。在硬化层形成工序中，在通过设置在造型台5的温度调整机构将造型台5的温度设定为造型温度T1的状态下，进行1次以上以下描述的重涂工序和硬化工序。

如图13所示，在重涂工序中，在材料收容部11a内填充有材料粉体的涂覆机头11从箭头B方向的左侧移动至右侧。通过该方式，在基板33上形成材料层8。

随后，在硬化工序中，对材料层8的照射区域照射激光L。照射区域内的材料层8被熔融或烧结，从而在基板33形成第1层硬化层81a。

当对多个硬化层进行冷却工序时，如图14所示，造型台5的高度下降与材料层8的厚度相同的程度后，再次进行重涂工序和硬化工序。具体而言，涂覆机头11从造型区域R右侧移动到左侧，并在造型区域上形成材料层8。随后，向材料层8的照射区域照射激光L，使照射区域内的材料层8熔融或烧结，从而在基板33上形成第2层硬化层81b。

如上述方式，在硬化层形成工序中反复形成多个硬化层来形成硬化体81。这些依次积层的硬化层彼此牢固地粘结在一起。

在重复上述工序形成预定的1个或多个硬化层后，利用设置在加工头50上的冷却装置65进行冷却工序。在冷却工序中，硬化体81的上表面层的温度被冷却至冷却温度T2。

在冷却工序中，首先，如图15所示，具备加工头驱动装置52的X轴驱动部52a和Y轴驱动部52b将加工头50配置在硬化层上方。此时，如图7所示，设置在加工头50上的冷却装置65的冷却板70处于站立状态。

接下来，如图8所示，旋转部71使冷却板70旋转成横卧状态。此时，启动缸体57，使设置在冷却板70的卡合部件75与设置在加工头50的活塞56之间的卡合被解除。

如图9所示，冷却板升降装置72使横卧状态的冷却板70向竖直方向下方移动，并与硬化体81上表面紧密接触。

另外，通过冷却板70冷却硬化体81上表面层的温度。冷却器20开始向冷却板70内的管路76流通设定成冷却温度T2的制冷剂的时机可以在冷却板70与硬化体81上表面紧密接触后，也可以在其接触前。如上所述，冷却温度T2低于或等于马氏体相变开始温度Ms。冷却温度T2优选为低于或等于马氏体相变结束温度Mf。通过将上表面层冷却至冷却温度T2，能够防止三维造型物在到造型后依旧进行马氏体相变。马氏体相变开始温度Ms和马氏体相变结束温度Mf的具体值可以根据材料的组成而变化。因此，根据材料，需要将冷却温度T2设定为-20℃等低温。在本实施方式的积层造型装置100中，只需要将包含上表面层的硬化体81的一部分冷却，所以即使冷却温度T2是低温依旧能够迅速地将上表面层冷却，还可以将冷却工序后迅速将硬化体81的温度重新加热到造型温度T1。

应予说明，冷却工序时，可以停止利用设置在造型台5上的温度调整机构对造型台5进行加热。更优选使温度调整机构的加热器停止，并利用冷却器降低造型台5的温度。此时，造型台5只需要冷却至能够抑制向硬化体81传递过多热量的程度即可，而不需要冷却到冷却温度T2。

当冷却工序完成后，冷却装置65的冷却板70通过冷却板升降装置72被移动到垂直方向的上方，并通过旋转部71从横卧状态旋转到站立状态。然后，通过设置在冷却板70上的卡合部件75与设置在加工头50上的活塞56卡合，来将冷却板70固定成不会旋转成横卧状态的方式。随后，再次将造型台5的温度设定成造型温度T1，进行硬化层形成工序。直到至少执行下一个硬化工序为止，通过设置在造型台5上的温度调整机构，将造型台5的温度调整成造型温度T1，并再次将材料层8的温度加热到造型温度T1。

此外，每当形成规定数量的硬化层时，也可以利用加工装置47对硬化层的端面实施加工工序。优选对冷却工序后的上表面层实施切削加工。以此方式，可以对发生马氏体相变并且尺寸已经稳定后的上表面层进行切削，从而能够更高精度地进行切削。进一步优选在冷却工序后(即温度调整为常温)的上表面层实施切削加工。依次方式，可以抑制由温度造成的膨胀或收缩的影响的情况下对上表面层进行切削，所以能够以更高的精度进行切削。

如上所述，在本实施方式的冷却工序中，通过将温度调整为冷却温度T2的冷却板70抵接在硬化体81的上表面，从而能够冷却硬化体81上表面层的温度。通过该方式，与仅使用设置在造型台5内的温度调整机构进行冷却的情况相比，不需要将积层造型物整体冷却至冷却温度T2。因此，能够更快地冷却上表面层的温度，从而缩短三维造型物的造型时间。此外，由于冷却装置65设置在加工头50，所以不需要设置用来将冷却装置65在水平方向上移动的其他驱动装置，从而能够将冷却装置65做成比较简单且小型的结构。

重复进行上述硬化层形成工序、冷却工序和加工工序，以形成所需的三维造型物。优选在从积层造型装置100取下三维造型物前，将三维造型物冷却。在冷却三维造型物时，可以通过使冷却装置65的冷却板70抵接在三维造型物上表面来进行冷却。此时，也可以与设置在造型台5内的温度调整机构协作来冷却三维造型物。

Claims (10)

1.一种积层造型装置，其特征在于，所述积层造型装置具有照射装置、加工装置、以及冷却装置；

所述照射装置对按照规定高度分割所期望的三维造型物得到的多个分割层中的每一层上所形成的材料层照射光束形成硬化层；

所述加工装置包含把持对所述硬化层进行加工的工具的加工头、以及使所述加工头在水平方向以及竖直方向上移动的加工头驱动装置；

所述冷却装置设置在所述加工头，且将包含所述硬化层积层得到的硬化体的上表面的至少一部分冷却成规定的冷却温度；

所述加工头驱动装置具有：

使所述加工头在规定的水平1轴方向上移动的X轴驱动部；

使所述加工头在与所述规定的水平1轴方向正交的另一水平1轴方向上移动的Y轴驱动部；以及

使所述加工头在规定的竖直1轴方向上移动的Z轴驱动部；

所述冷却装置包含冷却板、冷却板升降装置以及旋转部，所述冷却板具有冷却至所述冷却温度的冷却面，且所述冷却板在所述冷却面沿水平方向上的横卧状态下与所述硬化体的所述上表面紧密接触；

所述冷却板升降装置使所述横卧状态的所述冷却板独立于所述加工头在竖直方向上移动；

所述旋转部使所述冷却板在所述冷却面沿所述竖直方向的站立状态与所述横卧状态之间旋转。

2.根据权利要求1所述的积层造型装置，其特征在于，所述冷却板具有流通制冷剂的管路。

3.根据权利要求2所述的积层造型装置，其特征在于，所述积层造型装置进一步具备冷却器，所述冷却器与所述管路连接，且将所述制冷剂的温度调整成所述冷却温度，同时使所述制冷剂在所述管路中循环。

4.根据权利要求1所述的积层造型装置，其特征在于，所述冷却温度低于或等于所述硬化层的马氏体相变开始温度。

5.根据权利要求4所述的积层造型装置，其特征在于，所述冷却温度低于或等于所述硬化层的马氏体相变结束温度。

6.根据权利要求1所述的积层造型装置，其特征在于，所述积层造型装置具备：

空腔，其覆盖所述硬化体、所述加工头和所述冷却板；

非活性气体供给装置，其向所述空腔供给露点温度低于所述冷却温度的固定浓度的非活性气体。

7.根据权利要求1所述的积层造型装置，其特征在于，所述积层造型装置进一步具备锁定机构，所述锁定机构构成为固定所述站立状态的所述冷却板不旋转成所述横卧状态。

8.根据权利要求7中所述的积层造型装置，其特征在于，所述锁定机构包含：

卡合部件，其具有设置在所述冷却板与所述加工头中任意一者的卡合部；

缸体，其设置在所述冷却板与所述加工头中的另一者；

所述缸体具有：

活塞，其具有当所述冷却板在所述站立状态时与所述卡合部卡合的前端；

弹性部件，其在所述活塞与所述卡合部卡合的方向上对插通有所述活塞的缸体管和所述活塞施力；

当使所述冷却板从所述站立状态旋转成所述横卧状态时，沿着解除与所述卡合部的卡合方向移动所述活塞。

9.根据权利要求1中所述的积层造型装置，其特征在于，所述积层造型装置进一步具备温度测定单元，所述温度测定单元包含设置在所述加工头且测定所述硬化体的温度的温度传感器。

10.根据权利要求9中所述的积层造型装置，其特征在于，所述温度传感器是与所述硬化体的所述上表面接触并测定温度的接触式温度传感器；

所述温度测定单元进一步具备使所述温度传感器在竖直方向上移动的温度传感器升降装置。

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