CN111344092A - 三维造型装置以及三维造型方法 - Google Patents

Abstract

三维造型装置向电子束的照射区域供给粉末材料并将粉末材料铺匀，对粉末材料照射电子束，使粉末材料熔融来进行三维物体的造型。三维造型装置具备：射线束射出部，其射出电子束并使电子束照射粉末材料；收容箱，其能够收容粉末材料并用于将粉末材料向电子束的照射区域供给；以及第一加热器，其安装于收容箱并对收容于收容箱的粉末材料进行加热。

Description

三维造型装置以及三维造型方法

技术领域

本公开说明对三维物体进行造型的三维造型装置以及三维造型方法。

背景技术

日本特开2016-107554号公报公开了一种三维造型装置以及三维造型方法。该公报所记载的对三维物体进行造型的装置以及方法，通过将激光束作为能量束向粉末材料照射而使粉末材料熔融，之后，使熔融的粉末材料凝固。在该装置以及方法中，利用对激光的照射区域外侧的床部进行加热的加热器。该装置以及方法通过对被搬运至照射区域的近前的粉末材料进行加热，从而提高物体的造型速度。

专利文献1：日本特开2016-107554号公报

在上述的三维造型装置以及三维造型方法中，难以应对需要对照射区域大量供给粉末材料的情况或者粉末材料的供给量变动的情况等。例如，有时根据照射区域的状况的不同，需要将比通常多的粉末材料向照射区域供给。在这样的情况下，仅是搬运至照射区域的近前的粉末材料，则粉末材料不足。因此，无法顺畅地进行物体的造型。

因此，希望开发一种通过将加热后的较多的粉末材料向照射区域供给，从而能够顺畅地进行物体的造型的三维造型装置以及三维造型方法。

发明内容

本公开的一个方式的三维造型装置，向能量束的照射区域供给粉末材料并将粉末材料铺匀，对粉末材料照射能量束使粉末材料熔融来进行三维物体的造型，其中，具备：射线束射出部，其射出能量束并使能量束照射至粉末材料；收容箱，其能够收容粉末材料，并用于将粉末材料向能量束的照射区域供给；以及加热部，其安装于收容箱，并对收容于收容箱的粉末材料进行加热。

本公开的三维造型装置由于能够将加热后的较多的粉末材料向照射区域供给，因此能够顺畅地进行物体的造型。

附图说明

图1是表示本公开的三维造型装置的结构的概要图。

图2是图1的三维造型装置具备的加热器的说明图。

图3是图1的三维造型装置具备的加热器的说明图。

图4是图1的三维造型装置具备的加热器的说明图。

图5是图1的三维造型装置进行的预加热的说明图。

图6是本公开的三维造型装置以及三维造型方法进行的加热处理的说明图。

图7是表示本公开的三维造型装置以及三维造型方法进行的物体的造型处理所包含的主要的工序的流程图。

具体实施方式

本公开的一个方式的三维造型装置，向能量束的照射区域供给粉末材料并将粉末材料铺匀，对粉末材料照射能量束使粉末材料熔融来进行三维物体的造型，其中，具备：射线束射出部，其射出能量束并使能量束照射至粉末材料；收容箱，其能够收容粉末材料，并用于将粉末材料向能量束的照射区域供给；以及加热部，其安装于收容箱，并对收容于收容箱的粉末材料进行加热。根据该三维造型装置，收容于收容箱的粉末材料被第一加热部加热。其结果，能够将加热后的较多的粉末材料向照射区域供给。因此，即使在粉末材料飞散的情况等需要向照射区域供给较多的粉末材料的情况下，也能够顺畅地进行物体的造型。

在本公开的一个方式的三维造型装置中，还可以具备：第二加热部，其安装于用于载置从收容箱排出的粉末材料的床部，并对载置于床部的粉末材料进行加热；粉末供给机构，其设置成能够在照射区域沿水平方向移动，并将载置于床部的粉末材料向照射区域供给；以及第三加热部，其安装于粉末供给机构，并对供给至照射区域的粉末材料进行加热。在该情况下，通过从收容箱排出而载置于床部的粉末材料被第二加热部加热。从床部供给至照射区域的粉末材料被第三加热部加热。其结果，能够在从收容箱排出之后，连续地对向照射区域供给的粉末材料进行加热。因此，由于能够充分对粉末材料进行加热，因此能够抑制粉末材料的飞散。

本公开的一个方式的三维造型方法，向能量束的照射区域供给粉末材料并将粉末材料铺匀，对粉末材料照射能量束使粉末材料熔融来进行三维物体的造型。三维造型方法包括以下工序：加热工序，使用设置有加热部的收容箱，并对收容于收容箱的粉末材料进行加热；和造型工序，在使从收容箱排出的粉末材料向能量束的照射区域移动之后，对粉末材料照射能量束来进行物体的造型。根据该三维造型方法，收容于收容箱的粉末材料被加热部加热。其结果，即使在由能量束的照射引起粉末材料飞散的情况下，也能够将加热后的粉末材料向产生了飞散的照射区域充分供给。因此，即使在粉末材料飞散的情况下，也能够顺畅地进行物体的造型。

本公开的一个方式的三维造型装置还可以具备第二加热部，该第二加热部安装于用于载置从收容箱排出的粉末材料的床部，并对载置于床部的粉末材料进行加热。

本公开的一个方式的三维造型装置还可以具备：粉末供给机构，其设置成能够在照射区域沿水平方向移动，并将载置于用于载置从收容箱排出的粉末材料的床部的粉末材料向照射区域供给；和第三加热部，其安装于粉末供给机构，并对供给至照射区域的粉末材料进行加热。

在本公开的一个方式中，也可以是，第一加热部配置于收容箱的内部，第一加热部与收容箱的内壁面分离配置。

以下，参照附图对本公开的三维造型装置以及三维造型方法进行说明。另外，在附图的说明中对同一要素标注同一附图标记，并省略重复的说明。

图1是表示本公开的三维造型装置的结构的概要图。三维造型装置1在向电子束B的照射区域R供给粉末材料A之后将粉末材料A铺匀。然后，三维造型装置1对粉末材料A照射电子束B，由此使粉末材料A熔融。三维造型装置1通过这些动作而对三维物体O进行造型。

电子束B是通过作为能量粒子的电子的直线运动而形成的能量束。电子束B的照射区域R是能够照射电子束B的区域。换言之，照射区域R是用于物体O的造型的粉末床的区域。

三维造型装置1反复进行以下工序，即：对粉末材料A照射电子束B来对粉末材料A进行预加热的工序、和为了使粉末材料A熔融而对粉末材料A照射电子束B来对物体O的一部分进行造型的工序。三维造型装置1通过反复进行这些工序来进行使凝固的粉末材料层叠的物体O的造型。预加热也被称为预热。预加热是在对物体O进行造型之前，将粉末材料A加热至小于粉末材料A的熔点的温度。通过预加热来对粉末材料A进行加热的结果为，粉末材料A被预烧结。若粉末材料A被预烧结，则由电子束B的照射引起的负电荷向粉末材料A的蓄积得以缓和。因此，能够抑制烟雾现象的产生。烟雾现象是指在电子束B照射时粉末材料A飞散的现象。

三维造型装置1具备射线束射出部2、造型部3以及控制部4。射线束射出部2按照控制部4的控制信号对造型部3的粉末材料A射出电子束B。射线束射出部2为了粉末材料A的预加热而对粉末材料A照射电子束B。之后，射线束射出部2为了三维物体O的造型而对粉末材料A照射电子束B。其结果，粉末材料A在熔融之后凝固，因此物体O逐渐被造型。射线束射出部2当在物体O的造型中检测到粉末材料A飞散的情况下，停止电子束B的照射。接下来，向照射区域R供给粉末材料A。然后，射线束射出部2再次开始电子束B的照射。检测粉末材料A的飞散的构成的详细内容后文叙述。

射线束射出部2具备电子枪部21、像差线圈22、聚焦线圈23、偏转线圈24以及飞散检测器25。电子枪部21与控制部4电连接。电子枪部21按照来自控制部4的控制信号动作。电子枪部21射出电子束B。电子枪部21例如朝向下方射出电子束B。像差线圈22与控制部4电连接。像差线圈22按照来自控制部4的控制信号动作。像差线圈22设置在从电子枪部21射出的电子束B的周围。像差线圈22对电子束B的像差进行修正。聚焦线圈23与控制部4电连接。聚焦线圈23按照来自控制部4的控制信号动作。聚焦线圈23设置在从电子枪部21射出的电子束B的周围。聚焦线圈23为了使电子束B汇聚，而调整电子束B的照射位置处的汇聚的状态。偏转线圈24与控制部4电连接。偏转线圈24按照来自控制部4的控制信号动作。偏转线圈24设置在从电子枪部21射出的电子束B的周围。偏转线圈24按照控制信号来调整电子束B的照射位置。偏转线圈24进行电磁束偏转。因此，偏转线圈24的扫描速度与机械束偏转的扫描速度相比为高速。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的内部。另外，像差线圈22也可以省略设置。

飞散检测器25检测产生由电子束B对粉末材料A的照射引起的粉末材料A的飞散。即，飞散检测器25在对粉末材料A照射电子束B时检测烟雾现象的产生。烟雾现象是指因粉末材料A的飞散而使粉末材料A呈雾状飞扬的现象。飞散检测器25例如是X射线检测器。飞散检测器25与控制部4电连接。飞散检测器25向控制部4输出检测信号。飞散检测器25检测在烟雾产生时产生的X射线。飞散检测器25基于针对每次检测X射线实施加法运算的每单位时间的检测数超过规定的阈值，检测到发生了粉末材料A的飞散。飞散检测器25例如安装于柱26。飞散检测器25朝向电子束B配置。另外，飞散检测器25也可以设置于粉末材料A的照射区域的附近位置。飞散检测器25只要能够检测粉末材料A的飞散，则也可以使用与X射线检测器不同的设备或传感器等。

造型部3是对期望的物体O进行造型的部位。造型部3在腔室30的内部收容粉末材料A。造型部3设置在射线束射出部2的下方。造型部3具备箱状的腔室30。造型部3在腔室30的内部具备板31、升降机32、粉末供给机构33、收容箱34、第一加热器37、第二加热器38以及第三加热器39。腔室30与柱26结合。腔室30的内部空间与供电子枪部21配置的柱26的内部空间连通。

板31支承被造型的物体O。在板31上，物体O逐渐被造型。板31支承逐渐被造型的物体O。板31的上表面及该上表面的上方的区域为电子束B的照射区域R。板31为板体。板31的形状例如为矩形或圆形。板31配置在电子束B的射出方向的延长线上。板31例如朝向水平方向设置。板31以由设置在下方的升降台35支承的方式配置。板31与升降台35一起沿上下方向移动。升降机32使升降台35以及板31升降。升降机32与控制部4电连接。升降机32按照来自控制部4的控制信号动作。例如，升降机32在物体O的造型的初期使板31与升降台35一起向上部移动。升降机32针对每次在板31上层叠有经过了熔融与凝固的粉末材料A而使板31下降。升降机32只要是能够使板31升降的机构，则可以使用任何机构。

板31配置在造型箱36的内部。造型箱36设置在腔室30内部的下部。造型箱36的形状例如为筒状。另外，造型箱36的截面形状为矩形或圆形。造型箱36朝向板31的移动方向延伸。造型箱36的内侧形状沿着升降台35的外侧形状。为了抑制粉末材料A向升降台35的下方泄漏，也可以在造型箱36与升降台35之间设置密封材料。

粉末供给机构33向板31的上方供给粉末材料A。另外，粉末供给机构33将粉末材料A的表面铺平。粉末供给机构33作为重涂机发挥功能。例如，粉末供给机构33为棒状或板状的部件。粉末供给机构33通过在照射区域R沿水平方向移动，从而向电子束B的照射区域R供给粉末材料A并且将粉末材料A的表面铺平。粉末供给机构33通过未图示的促动器的驱动而移动。收容箱34收容粉末材料A。在收容箱34的下部形成有排出粉末材料A的排出口34a。从排出口34a排出的粉末材料A供给至床部40。床部40的高度与造型箱36的上端的高度相同。床部40与造型箱36的上部连续。床部40上的粉末材料A通过粉末供给机构33而向板31上供给。腔室30的内部为真空或几乎真空的状态。另外，向板31上供给粉末材料A的机构也可以使用与粉末供给机构33及收容箱34不同的机构。

粉末材料A包含许多粉末体。粉末材料A例如为金属制的粉末。另外，粉末材料A只要是通过电子束B的照射而能够熔融以及凝固的材料，则可以使用粒径比粉末大的粒体。

第一加热器37安装于收容箱34。第一加热器37为对收容于收容箱34的粉末材料A进行加热的加热部。第一加热器37与控制部4电连接。第一加热器37按照控制部4的动作信号开始动作。另外，第一加热器37按照控制部4的动作信号停止动作。第一加热器37例如如图2所示，安装在收容箱34的外侧。第一加热器37通过发热而经由收容箱34对粉末材料A进行加热。第一加热器37例如是感应加热式的加热器或电阻加热式的加热器。收容箱34由热传导性好的材质形成。例如收容箱34由不锈钢等金属形成。

如图1及图2所示，第一加热器37安装于收容箱34的侧壁的一部分。例如，第一加热器37也可以安装于收容箱34的侧壁的整体。第一加热器37也可以设置于与收容箱34的外侧不同的位置。例如，第一加热器37也可以配置在收容箱34的内部。具体而言，如图3所示，第一加热器37也可以呈棒状，并在收容箱34的内部垂直地配置。

温度传感器41设置于收容箱34。温度传感器41检测所收容的粉末材料A的温度。温度传感器41例如如图2所示设置于收容箱34的内部。温度传感器41例如为热电偶。温度传感器41也可以内置于第一加热器37。

如图1所示，第二加热器38安装于床部40。第二加热器38作为第二加热部发挥功能。第二加热部对载置于床部40的粉末材料A进行加热。第二加热器38与控制部4电连接。第二加热器38按照控制部4的动作信号开始动作。第二加热器38按照控制部4的动作信号停止动作。第二加热器38例如安装于床部40的下表面侧。第二加热器38通过发热而经由床部40对粉末材料A进行加热。第二加热器38例如为感应加热式的加热器或电阻加热式的加热器。床部40由热传导性好的材质形成。例如，床部40由不锈钢等金属形成。第二加热器38也可以内置温度传感器。通过由温度传感器检测床部40的温度，能够将温度信息用于粉末材料A的温度控制。其结果，能够将粉末材料A加热到适当的温度。温度传感器也可以设置于与第二加热器38分开设置的位置，由此检测床部40上的粉末材料A的温度。

如图1所示，第三加热器39安装于粉末供给机构33。第三加热器39作为第三加热部发挥功能。第三加热部对照射区域R的粉末材料A进行加热。第三加热器39与控制部4电连接。第三加热器39按照控制部4的动作信号开始动作。第三加热器39按照控制部4的动作信号停止动作。第三加热器39例如如图4所示，内置于粉末供给机构33。第三加热器39通过发热而对照射区域R的粉末材料A进行加热。第三加热器39例如是感应加热式的加热器或者电阻加热式的加热器。第三加热器39也可以通过热量的辐射而对粉末材料A进行加热。第三加热器39也可以内置温度传感器。内置有温度传感器的第三加热器39能够检测照射区域R的温度。其结果，能够将温度信息用于粉末材料A的温度控制。因此，能够将粉末材料A加热到适当的温度。温度传感器也可以设置于与第三加热器39分开的位置，由此检测照射区域R的粉末材料A的温度。

控制部4进行三维造型装置1的装置整体的控制。控制部4为电子控制单元。例如，控制部4也可以包括CPU、ROM、RAM的计算机。控制部4进行板31的升降控制、粉末供给机构33的动作控制、电子束B的射出控制、偏转线圈24的动作控制、粉末材料A的飞散检测以及第一加热器37、第二加热器38及第三加热器39的动作控制。控制部4调整板31的上下位置作为板31的升降控制。在升降控制中，控制部4对升降机32输出控制信号，由此使升降机32动作。控制部4作为粉末供给机构33的动作控制，向板31上供给粉末材料A，并且将供给来的粉末材料A铺平。在粉末供给机构33的动作控制中，控制部4在电子束B射出前使粉末供给机构33动作。控制部4作为电子束B的射出控制，使电子束B从电子枪部21射出。在射出控制中，控制部4对电子枪部21输出控制信号。

控制部4作为偏转线圈24的动作控制，来控制电子束B的照射位置。在偏转线圈24的动作控制中，控制部4对偏转线圈24输出控制信号。例如，在进行粉末材料A的预加热的情况下，控制部4通过对射线束射出部2的偏转线圈24输出控制信号，从而进行用于使电子束B对板31扫描的电子束B的照射。例如，如图5所示，控制部4通过使电子束B的照射位置在左右往复移动，从而以配置于板31上的照射区域R的整个面的粉末材料A被均匀加热的方式，照射电子束B。可以对照射区域R的整个面仅进行一次基于预加热的电子束B的照射。另外，也可以对照射区域R的整个面反复多次进行基于预加热的电子束B的照射。通过进行预加热，从而粉末材料A被加热。加热后的粉末材料A被预烧结，因此降低了由电子束B的照射引起的负电荷的蓄积。其结果，抑制粉末材料A的飞散的发生。换言之，抑制烟雾现象的产生。另外，在图5中为了便于说明，省略粉末材料A的图示。

如图1所示，控制部4在进行物体O的造型的情况下，例如使用应造型的物体O的三维CAD(Computer-Aided Design：计算机辅助设计)数据。物体O的三维CAD数据是表示预先输入的物体O的形状的数据。控制部4或未图示的运算装置基于三维CAD数据而生成二维的切片数据。切片数据为许多数据的集合体。切片数据所包含的单独的数据例如表示应造型的物体O的水平截面的形状。另外，单独的数据与沿着垂直于截面的方向的上下位置相对应。控制部4基于切片数据来决定对粉末材料A照射电子束B的区域。控制部4与所決定的区域相应地，对偏转线圈24输出控制信号。控制部4对射线束射出部2的偏转线圈24输出控制信号的结果为，射线束射出部2对与物体O的截面形状对应的造型区域照射电子束B。

控制部4检测是否发生了粉末材料A的飞散。控制部4在对粉末材料A照射电子束B时，作为检测是否发生了粉末材料A的飞散的检测部发挥功能。粉末材料A的飞散意味着上述的粉末材料A的烟雾现象。粉末材料A有无飞散意味着有无发生烟雾现象。控制部4基于飞散检测器25的检测信号来检测粉末材料A有无飞散。控制部4在飞散检测器25的检测信号中含有表示发生了飞散的信号成分的情况下，识别为发生了粉末材料A的飞散。另外，控制部4存储表示发生了粉末材料A飞散的信息。

控制部4进行第一加热器37、第二加热器38以及第三加热器39的动作的控制。控制部4对第一加热器37、第二加热器38以及第三加热器39输出动作信号，由此进行加热控制。加热控制的结果为，第一加热器37、第二加热器38以及第三加热器39发热。控制部4作为加热控制，利用温度传感器分别检测被第一加热器37加热的位置的温度、被第二加热器38加热的位置的温度以及被第三加热器39加热的位置的温度。另外，控制部4也可以基于检测出的信号(温度)来进行第一加热器37、第二加热器38以及第三加热器39的反馈控制。其结果，被第一加热器37加热的位置的温度、被第二加热器38加热的位置的温度以及被第三加热器39加热的位置的温度接近目标温度，因此能够进行准确的加热控制。

如图1所示，控制部4执行板31的升降控制、粉末供给机构33的动作控制、电子束B的射出控制、偏转线圈24的动作控制、粉末材料A的飞散检测、以及第一加热器37、第二加热器38及第三加热器39的动作控制的全部。另外，上述的控制以及检测的一部分或全部也可以由与控制部4分开设置的控制器执行。

接下来，对本公开的三维造型装置1的动作以及三维造型方法进行说明。

本公开的三维造型装置1的动作以及三维造型方法包括通过第一加热器37、第二加热器38以及第三加热器39对粉末材料A进行加热的步骤。加热后的粉末材料A向照射区域R供给。接下来，对粉末材料A照射电子束B，由此进行粉末材料A的预加热以及物体O的造型。在本公开的三维造型装置1的动作以及三维造型方法中，通过反复进行这些处理，从而对层叠状的物体O进行造型。

图6是用于说明本公开的三维造型装置1的动作以及三维造型方法中的粉末材料A的加热处理的图。图7是表示本公开的三维造型装置1以及三维造型方法中的物体O的造型处理包含的主要工序的流程图。参照图6及图7，对本公开的三维造型装置1的动作以及三维造型方法具体地进行说明。

如图7的步骤S10所示，进行粉末材料A的加热处理。在以下的说明中，步骤S10仅表示为“S10”。对于S10之后的各步骤也同样。在加热处理中，对向照射区域R供给之前的粉末材料A进行加热。另外，S10的加热处理不是在粉末材料A的熔融前进行的预加热。

例如，如图6所示，收容于收容箱34的粉末材料A被第一加热器37加热。即，控制部4对第一加热器37输出动作信号，由此使第一加热器37动作。其结果，由于第一加热器37发热，因此粉末材料A借助第一加热器37发出的热量而被加热。第一加热器37的加热温度小于粉末材料A达到预烧结的温度。根据这样的粉末材料A的加热，不产生粉末材料A的预烧结，因此能够防止由预烧结引起的粉末材料A的流动性受损。

另外，通过对收容于收容箱34的内部的粉末材料A进行加热，从而粉末材料A的湿气被去除。另外，产生粉末材料A的脱气效果。即，在粉末材料A带有湿气的情况下，通过对粉末材料A进行加热，能够去除粉末材料A含有的湿气。另外，在杂质附着于粉末材料A的情况下，通过对粉末材料A进行加热，产生杂质的气化，因此能够将杂质从粉末材料A去除。其结果，能够进行品质较好的物体O的造型。

从收容箱34的排出口34a排出的粉末材料A提供至床部40上。床部40上的粉末材料A被第二加热器38加热。控制部4对第二加热器38输出动作信号，由此使第二加热器38动作。其结果，第二加热器38发热。借助第二加热器38的热量，粉末材料A被加热。第二加热器38的加热温度小于粉末材料A达到预烧结的温度。根据这样的粉末材料A的加热，不产生粉末材料A的预烧结，因此能够防止由预烧结引起的粉末材料A的流动性受损。

处理转移至图7的S12。在S12中，进行粉末材料A的供给处理。供给处理包括：将粉末材料A向照射区域R移送的处理、和将移送至照射区域R的粉末材料A铺匀的处理。控制部4对驱动粉末供给机构33的促动器等输出动作信号。其结果，粉末供给机构33沿水平方向移动。控制部4对第三加热器39输出动作信号。其结果，第三加热器39发热。借助第三加热器39的发热，粉末材料A一边被第三加热器39加热，一边被粉末供给机构33向照射区域R移送。

粉末材料A在从收容于收容箱34开始到向照射区域R供给的期间，被第一加热器37、第二加热器38以及第三加热器39连续地加热。其结果，粉末材料A在进行预加热之前已经被充分加热。因此，在电子束B的照射时，抑制粉末材料A飞散的发生。换言之，抑制烟雾现象的发生。

开始第一加热器37、第二加热器38以及第三加热器39的动作的时机也可以是彼此同时。另外，也可以是开始第一加热器37及第二加热器38的动作的时机彼此同时，第三加热器39的动作开始时机与开始粉末供给机构33的动作的时机同时。

处理转移至S14。在S14中进行加热停止处理。加热停止处理使第一加热器37、第二加热器38以及第三加热器39的动作停止。控制部4停止向第一加热器37、第二加热器38以及第三加热器39输出控制信号。其结果，第一加热器37、第二加热器38以及第三加热器39的动作停止。

处理转移至S16。在S16中进行电子束B的照射处理。照射处理使电子束B从射线束射出部2射出，由此进行照射区域R的预加热及物体O的造型。控制部4对射线束射出部2输出控制信号，由此使电子束B从电子枪部21射出。其结果，在照射区域R或造型区域照射电子束B。当进行照射处理时，第一加热器37、第二加热器38以及第三加热器39的动作停止。因此，电子束B不受由第一加热器37、第二加热器38或者第三加热器39的动作产生的磁场的影响。因此，能够准确地进行电子束B的照射。

如图5所示，在用于预加热的照射处理中，通过使电子束B的照射位置相对于板31向左右往复，从而电子束B对板31进行扫描。即，在作为预加热的照射处理中，以板31上的照射区域R的粉末材料A被均匀加热的方式，照射电子束B。作为预加热的照射处理也可以反复进行对照射区域R的照射。另外，图5是从上方观察板31的图。图5为了便于说明仅示出板31。图5省略粉末材料A的图示。

也可以对照射区域R和造型区域进行用于预加热的电子束B的照射。例如，首先如图5所示，对照射区域R的整个面进行电子束B的照射。接着，对物体O的造型区域进行电子束B的照射。也可以对照射区域R反复进行多次电子束B的照射。同样，也可以对造型区域反复进行多次电子束B的照射。造型区域的范围比照射区域R的范围窄。造型区域是供物体O造型的区域。在该情况下，造型区域也可以是物体O被造型的区域。另外，造型区域也可以是与物体O被造型的区域几乎相同的区域。这样，通过对照射区域R和造型区域进行电子束B的照射，从而对照射区域R的整体进行预加热。其结果，能够使照射区域R为高温状态。另外，通过使对造型区域的预加热的加热量增加，从而能够有效地抑制粉末材料A飞散的发生。另外，与反复对照射区域R的整体进行预加热的情况相比，也能够缓和粉末材料A受到的热量的影响。粉末材料A受到由加热引起的热量的影响。粉末材料A的热量的影响包括氧化、变形、化学成分的变化。此外粉末材料A也可能产生由上述的变化引起的机械特性的变化。因此，照射电子束B的区域为最小限度较好。因此，将用于预加热的照射区域的一部分限定为造型区域。其结果，能够降低粉末材料A受到的热量的影响。因此，也能够进行粉末材料A的再利用。

然而，在用于物体O的造型的照射处理中，例如，控制部4基于应造型的物体O的切片数据，来决定对粉末材料A照射电子束B的造型区域。而且，控制部4使电子束B从射线束射出部2对所决定的造型区域进行照射。其结果，在用于造型的照射处理中，造型构成物体O的一层的量。

处理转移至S18。在S18中，判定控制处理的结束条件是否成立。控制处理的结束条件成立的情况例如是指所期望的三维物体O的造型结束的情况。即，反复进行S10～S16的控制处理的结果为，物体O的造型完成的情况。另一方面，控制处理的结束条件不成立的情况例如是指所期望的三维物体O的造型未完成的情况。

当在S18中判定为控制处理的结束条件不成立的情况下，处理返回至S10。另一方面，当在S18中判定为控制处理的结束条件成立的情况下，结束图7的一系列的控制处理。

通过反复进行图7所示的S10～S18的处理，物体O被逐渐形成为层状。然后，造型出最终期望的物体O。

如以上说明的那样，本公开的三维造型装置1以及三维造型方法，由第一加热器37对收容于收容箱34的粉末材料A进行加热。根据该加热，能够将被加热的较多的粉末材料A向照射区域R供给。因此，即使在粉末材料A飞散的情况等、需要向照射区域R供给较多的粉末材料A的情况下，也能够顺畅地进行物体O的造型。

假设，在不对收容于收容箱34的粉末材料A进行加热的情况下，向照射区域R大量供给被加热的粉末材料A是困难的。例如，若由于电子束B的照射而发生粉末材料A的飞散，则需要将比通常时更多的粉末材料A向照射区域R供给。在未对粉末材料A进行加热的情况下，未加热的凉的粉末材料A被向照射区域R供给。其结果，有可能再次发生粉末材料A的飞散。

相对于此，在本公开的三维造型装置1以及三维造型方法中，使用安装于收容箱34的第一加热器37来对粉末材料A进行加热。其结果，能够对收容于收容箱34的大量的粉末材料A进行加热。因此，即使在由通过电子束B的照射而发生粉末材料A的飞散引起的、需要将比通常时更多的粉末材料A向照射区域R供给的情况下，或者粉末材料A的供给量变动的情况下，也能够将被加热的粉末材料A以需要的量向照射区域R供给。因此物体O的造型可顺畅地进行。

通过向照射区域R供给被加热的粉末材料A，能够进行使用熔点高的粉末材料A的大型的物体O的造型。换言之，通过向照射区域R供给加热后的粉末材料A，由此能够通过电子束B的照射而容易地将粉末材料A熔融。因此，即使是使用熔点高的粉末材料A的物体O的造型，也能够维持较高的品质。另外也能够对大型的物体O进行造型。

本公开的三维造型装置1以及三维造型方法，在从收容箱34排出之后载置于床部40的粉末材料A由第二加热器加热。从床部40供给至照射区域R的粉末材料A由第三加热器39加热。其结果，在从收容箱34排出之后直至向照射区域R供给的期间，能够连续地对粉末材料A进行加热。因此，能够充分对粉末材料A进行加热。其结果，能够抑制粉末材料A的飞散。

本公开的三维造型装置以及三维造型方法并不限定于上述的实施方式。本公开的三维造型装置以及三维造型方法在不脱离权利要求书的范围所记载的主旨的范围内能够采取各种变形方式。

例如，上述的本公开的三维造型装置以及三维造型方法，具备第一加热器37、第二加热器38以及第三加热器39。本公开的三维造型装置以及三维造型方法也可以省略第二加热器38及第三加热器39的设置。即使是该情况，收容于收容箱34的粉末材料A也被第一加热器37加热。其结果，能够将加热后的较多的粉末材料A向照射区域R供给。因此，即使在粉末材料A飞散的情况等、需要对照射区域R供给较多的粉末材料A的情况下，也能够顺畅地进行物体O的造型。

上述的本公开的三维造型装置以及三维造型方法，除了第一加热器37以外，还具备第二加热器38以及第三加热器39。本公开的三维造型装置以及三维造型方法也可以代替第二加热器38及第三加热器39，而使用通过将高温气体吹向照射区域R来进行加热的加热器。例如，也可以通过将作为高温状态的氦气或氩气等惰性气体吹向电子束B的照射区域R，从而对粉末材料A进行加热。即使在该情况下，供给至照射区域R的粉末材料A也被高温气体加热。其结果，能够在从收容箱34排出之后，连续地对向照射区域R供给的粉末材料A进行加热。因此，由于能够充分加热粉末材料A，因此能够抑制粉末材料的飞散发生。

上述的本公开的三维造型装置以及三维造型方法，使用电子束B作为能量束对物体O进行了造型。作为能量束，也可以使用与电子束B不同种类的能量束。例如，作为能量束也可以使用离子束对物体O进行造型。

本公开的三维造型装置以及三维造型方法也适用于以激光束等不具有电荷的能量束为热源的装置以及方法。在使用不具有电荷的能量束的情况下，由于不产生粉末材料A的飞散，因此不产生抑制飞散的产生的效果。但是如上述那样，能够进行使用熔点高的粉末材料A的物体O的高品质的造型。此外，也能够进行大型的物体O的造型。

本公开的三维造型装置1也可以具备第一加热器37和第二加热器38，而省略第三加热器39。另外，本公开的三维造型装置1也可以具备第一加热器37和第三加热器39，而省略第二加热器38。

附图标记说明

1…三维造型装置；2…射线束射出部；3…造型部；4…控制部；21…电子枪部；22…像差线圈；23…聚焦线圈；24…偏转线圈；25…飞散检测器；31…板；32…升降机；33…粉末供给机构；34…收容箱；37…第一加热器(第一加热部)；38…第二加热器(第二加热部)；39…第三加热器(第三加热部)；A…粉末材料；B…电子束；R…照射区域。

Claims (6)

1.一种三维造型装置，向能量束的照射区域供给粉末材料并将粉末材料铺匀，对所述粉末材料照射所述能量束使所述粉末材料熔融来进行三维物体的造型，其特征在于，具备：

射线束射出部，其射出所述能量束并使所述能量束照射至所述粉末材料；

收容箱，其能够收容所述粉末材料，并用于将所述粉末材料向所述能量束的照射区域供给；以及

第一加热部，其安装于所述收容箱，并对收容于所述收容箱的所述粉末材料进行加热。

2.根据权利要求1所述的三维造型装置，其特征在于，还具备：

第二加热部，其安装于用于载置从所述收容箱排出的所述粉末材料的床部，并对载置于所述床部的所述粉末材料进行加热；

粉末供给机构，其设置成能够在所述照射区域沿水平方向移动，并将载置于所述床部的所述粉末材料向所述照射区域供给；以及

第三加热部，其安装于所述粉末供给机构，并对供给至所述照射区域的所述粉末材料进行加热。

3.一种三维造型方法，向能量束的照射区域供给粉末材料并将粉末材料铺匀，对所述粉末材料照射所述能量束使所述粉末材料熔融来进行三维物体的造型，其特征在于，包括以下工序：

加热工序，使用设置有加热部的收容箱，并对收容至所述收容箱的所述粉末材料进行加热；和

造型工序，在使从所述收容箱排出的所述粉末材料向所述能量束的照射区域移动之后，对所述粉末材料照射所述能量束来进行所述物体的造型。

4.根据权利要求1所述的三维造型装置，其特征在于，

还具备第二加热部，其安装于用于载置从所述收容箱排出的所述粉末材料的床部，并对载置于所述床部的所述粉末材料进行加热。

5.根据权利要求1所述的三维造型装置，其特征在于，还具备：

粉末供给机构，其设置成能够在所述照射区域沿水平方向移动，并将载置于用于载置从所述收容箱排出的所述粉末材料的床部的所述粉末材料向所述照射区域供给；和

第三加热部，其安装于所述粉末供给机构，并对供给至所述照射区域的所述粉末材料进行加热。

6.根据权利要求1所述的三维造型装置，其特征在于，

所述第一加热部配置于所述收容箱的内部，

所述第一加热部与所述收容箱的内壁面分离配置。

Images