CN111790908A - 层叠造型物的制造方法、层叠造型装置及层叠造型物 - Google Patents

Abstract

本发明提供层叠造型物的制造方法、层叠造型装置及层叠造型物。层叠造型装置包括：再涂布机头，在造型台上，将金属的材料粉体均匀地撒布为规定高度而形成材料粉体层；激光光照射装置，对所述材料粉体层照射激光光，将所述材料粉体加热熔融而形成烧结层；以及控制装置，通过对所述再涂布机头及所述激光光照射装置反复进行驱动控制，而形成作为层叠造型物的烧结体；并且所述控制装置读入烧结体数据，对所述激光光照射装置及所述再涂布机头进行驱动控制而形成所述烧结体，所述烧结体数据至少包括：连续地设置有多个鼓状的支撑构件的基座部分的形状以及作为最终成形品的本体部分的形状。

Description

层叠造型物的制造方法、层叠造型装置及层叠造型物

技术领域

本发明涉及一种层叠造型物的制造方法及层叠造型装置，所述制造方法反复进行以下步骤，即，在造型台上撒布金属的材料粉体而形成材料粉体层、以及对材料粉体层的规定照射区域照射激光光或电子束(electron beam)而形成烧结层，从而将烧结层层叠而形成具有所期望的三维形状的烧结体，借此获得所期望的层叠造型物。尤其，本发明涉及一种使层叠造型物产生的翘曲(弯曲)减少的层叠造型物的制造方法、层叠造型装置以及翘曲减少的层叠造型物。

背景技术

美国专利USB 8,999,222公开了一种层叠造型物的制造方法，其交替地反复进行形成材料粉体层的再涂布(recoat)步骤、以及形成烧结层的烧结步骤。具体而言，再涂布步骤是在造型台上，将金属的材料粉体均匀地撒布为规定高度而形成材料粉体层。烧结步骤是通过对材料粉体层的规定照射区域照射激光光或电子束，使材料粉体加热熔融后冷却固化，从而将规定照射区域的材料粉体层烧结而形成烧结层。层叠造型物是通过在造型台上层叠烧结层而形成的三维形状的烧结体。进而还公开了所述的层叠造型物的制造方法视需要在每一次层叠多个烧结层时，追加将烧结体的外周进行切削的切削步骤。

通常在造型台上，可拆装地安装有底板(base plate)。在底板上层叠烧结层。底板保护造型台，而且使烧结层容易固着。层叠造型后的烧结体固着于底板。层叠造型物与底板一起从造型台拆下，使用线放电加工机等，从底板切断。层叠造型物在二次加工中，使用切削加工机或线放电加工机等来进行修整加工。进行二次加工之前的层叠造型物包含在二次加工中进行修整加工至制品尺寸及制品形状时所去除的加工余量。

由日本专利特开平09-085837号公报所公开的层叠造型物的制造方法公开了，当将层依次堆积而形成具有所期望的三维形状的造型物时，层叠造型物中的需要支撑的部分的支撑部也是将层依次堆积而形成。

发明内容

发明所要解决的问题

固着于底板的层叠造型物受到底板所约束。从底板切下后的层叠造型物存在由于内部的残留应力释放而产生翘曲的情况。翘曲例如使层叠造型物的固着于底板的一侧的相反侧的面的中央部凹陷。

烧结层在将材料粉体加热熔融而成的物质冷却固化而形成时收缩。要收缩的烧结层由于单面固着于底板或烧结体，故而被它们拉伸。与将烧结层拉伸的力对抗的拉伸应力残留于烧结层。拉伸应力在每一次形成烧结层时，在烧结体的内部作为残留应力而不断蓄积。

翘曲使进行二次加工之前的层叠造型物的尺寸精度及形状精度下降。发生翘曲的层叠造型物必须进而增加用以进行二次加工的加工余量。加工余量大的层叠造型物与对所增加的加工余量进行层叠造型的程度相应地延长造型时间，而且与将所增加的加工余量通过二次加工而去除的程度相应的加工时间延长。加工余量大的层叠造型物的层叠造型所必需的材料粉体的量也增加。另外，还存在仅仅为了去除翘曲而进行二次加工的情况。因此，翘曲会使制品的制造成本增加。

鉴于所述问题，本发明的目的在于提出一种减少翘曲的层叠造型物的制造方法、层叠造型装置以及翘曲减少的层叠造型物。

解决问题的技术手段

本发明的层叠造型装置包括：再涂布机头，在造型台上，将金属的材料粉体均匀地撒布为规定高度而形成材料粉体层；激光光照射装置，对所述材料粉体层照射激光光，将所述材料粉体加热熔融而形成烧结层；以及控制装置，通过对所述再涂布机头及所述激光光照射装置反复进行驱动控制而形成作为层叠造型物的烧结体；且所述控制装置读入烧结体数据，对所述激光光照射装置及所述再涂布机头进行驱动控制而形成所述烧结体，所述烧结体数据至少包括：连续地设置有多个鼓状的支撑构件的基座部分的形状以及作为最终成形品的本体部分的形状。

另外，本发明的层叠造型物的制造方法包括：基座部分形成步骤，在造型台上均匀地撒布金属的材料粉体而形成材料粉体层，对所述材料粉体层的照射区域照射激光光或电子束，使所述材料粉体加热熔融后，使其冷却固化而形成烧结体的基座部分；以及本体部分形成步骤，在所述基座部分上进而均匀地撒布所述材料粉体而形成材料粉体层，对所述材料粉体层的照射区域照射激光光，使所述材料粉体加热熔融及冷却固化而形成烧结体的本体部分；且所述基座部分形成步骤通过在所述造型台上，连续形成多个鼓状的支撑构件而形成所述基座部分。

进而，本发明的层叠造型物中，包括连续地设置有多个鼓状的支撑构件的基座部分、以及一体地设置于所述基座部分上的作为最终成形品的本体部分，且由金属制或树脂制烧结体来形成。

此处所谓本发明的最终成形品是指出货且能够直接使用的模具等三维形状构造物，本发明中是指在形成作为三维构造物的烧结体后，利用切削装置对烧结体的基座部分进行切削而切下的本体部分。

根据本发明，通过在作为最终成形品来使用的本体部分设置包括多个鼓状的支撑构件的基座部分，能够在形成作为层叠造型物的烧结体时，利用烧结体所产生的应力，而使基座部分的至少一部分产生裂缝或龟裂等裂纹。若如此，则形成后的烧结体不会残留应力，能够减少本体部分的翘曲。

而且，通过在作为最终成形品的本体部分，一体地安装连续地设置有鼓状支撑构件的基座部分而形成层叠造型物，能够提供在将基座部分从本体部分切下时减少翘曲的最终成形品。

进而，支撑构件的形状由于形成为从支撑构件的上表面及底面至中央缓缓变小的鼓状，故而容易在支撑构件的中央位置产生裂纹，能够简单地削减残留应力。

本发明的层叠造型装置中，所述控制装置读入根据所述本体部分的形状来变更所述基座部分的形状的所述烧结体数据，对所述激光光照射装置及所述再涂布机头进行驱动控制而形成所述烧结体。

另外，本发明的层叠造型物的制造方法中，所述基座部分形成步骤根据所述本体部分的形状来变更所述基座部分的形状，形成所述基座部分。

残留应力是由于本体部分的底面固着于底板而产生，因此由本体部分的形状来决定。例如，若本体部分的底面的尺寸(造型尺寸)大，则残留于本体部分的应力变大，所产生的翘曲也变大。

因此，通过设置与本体部分的残留应力所对应的基座部分，而在烧结体形成中使基座部分适当地产生裂纹，能够削减残留应力。

本发明的层叠造型装置中，在所述本体部分的造型尺寸大的情况下，所述控制装置读入所述烧结体数据，对所述激光光照射装置及所述再涂布机头进行驱动控制而形成所述烧结体，所述烧结体数据包括：位于所述基座部分的最外周的所述支撑构件的形状已变更的所述基座部分的形状以及所述本体部分的形状。

另外，本发明的层叠造型物的制造方法中，所述基座部分形成步骤在所述本体部分的造型尺寸大的情况下，将位于所述基座部分的最外周的所述支撑构件的形状加以变更而形成所述基座部分。

进而，本发明的层叠造型物中，所述支撑构件包括：倒四角锥台形状的上部、棱柱形状的中央部、及四角锥台形状的下部，且所述下部的下底面的面积形成为小于所述上部的上底面的面积。

另外，本发明的层叠造型物中，设置于所述基座部分的最外周的所述支撑构件形成为所述中央部的截面积大于其它的所述支撑构件的所述中央部的截面积。

根据本发明，在基座部分中仅设置于最外周的这一列支撑构件的中央部的截面积形成得大，故而即便是本体部分的造型尺寸增大的情况，也能够在不崩塌的情况下产生裂纹。

另外，由于支撑构件的底面的面积形成为小于上表面的面积，故而能够由上表面来稳定地支撑本体部分，进而由于底面与底板的固着范围少，故而能够提供本体部分难以蓄积残留应力的基座部分。

发明的效果

如上所述，本发明的层叠造型物的制造方法及层叠造型装置能够减少层叠造型物的翘曲，提高层叠造型物的尺寸精度及形状精度，缩短层叠造型中的造型时间及二次加工中的加工时间，且减少由层叠造型物所形成的制品的制造成本。

附图说明

图1是本发明实施方式的层叠造型装置的腔室内的主要部分放大图，且表示将烧结层层叠而形成基座部分的状态。

图2是图1的A-A箭视图。

图3是本发明实施方式的层叠造型装置的腔室内的主要部分放大图，且表示在基座部分上形成有烧结层的状态。

图4是本发明实施方式的层叠造型装置的腔室内的主要部分放大图，且表示将烧结层层叠而形成本体部分的中途的状态。

图5是本发明实施方式的层叠造型装置的腔室内的主要部分放大图，且表示进而层叠烧结层而形成本体部分的状态。

图6是图5的B-B箭视图。

图7是本发明实施方式的层叠造型装置的概略构成图，且表示在底板上形成有材料粉体层的状态。

图8是本发明实施方式的层叠造型装置的概略构成图，且表示在底板上形成烧结层的状态。

图9是本发明实施方式的层叠造型装置的概略构成图，且表示在烧结层上形成有材料粉体层的状态。

图10是本发明实施方式的层叠造型装置的概略构成图，且表示将烧结层层叠而形成烧结体的状态。

图11是表示本发明实施方式的层叠造型装置的概略方块图。

图12是表示从底面方向来看本发明实施方式的烧结体的状态的概略立体图。

图13是图12的放大图。

图14是图13的C-C剖面图。

图15是表示从底面方向来看本发明实施方式的烧结体的另一例的状态的概略立体图的放大图。

图16是图15的D-D剖面图。

图17是表示本发明实施方式的烧结体生成程序的运算流程的流程图。

符号的说明

1：层叠造型装置

13：控制装置

2：基础台

3：造型台

4：腔室

4a：保护窗

5：再涂布机头

5a：材料收纳槽

5b：刀片

5c：材料供给口

5d：材料排出口

6：激光光照射装置

7：粉体保持壁

8：底板

9：材料粉体层

10：烧结层

11、211、311：烧结体

11a、211a、311a：基座部分

11b、211b、311b：本体部分

12、212、312：支撑构件

131：控制部

132：存储部

212a、312a：上表面

212b、312b：底面

213、313：中央部

214、314：下部

215、315：上部

1321：烧结体生成程序

1322：本体数据

1322a：本体形状数据

1322b：本体用烧结条件数据

1323：基座数据

1323a：基座形状数据

1323b：基座用烧结条件数据

1324：烧结体数据

C：裂纹

R：造型区域

L：激光光

W1、W2、W3、W4、W5、W6：一边的长度

X、Y、Z：方向

具体实施方式

以下，使用图来对本发明的实施方式进行详细说明。图1是层叠造型装置的腔室内的主要部分放大图，且表示将烧结层层叠而形成基座部分的状态。图2是图1的A-A箭视图。图3是层叠造型装置的腔室内的主要部分放大图，且表示在基座部分上形成有烧结层的状态。图4是层叠造型装置的腔室内的主要部分放大图，且表示层叠烧结层而形成本体部分的中途的状态。图5是层叠造型装置的腔室内的主要部分放大图，且表示进而层叠烧结层而形成本体部分的状态。图6是图5的B-B箭视图。图7是层叠造型装置的概略构成图，且表示在底板上形成有材料粉体层的状态。图8是层叠造型装置的概略构成图，且表示在底板上形成有烧结层的状态后。图9是层叠造型装置的概略构成图，且表示在烧结层上形成有材料粉体层的状态。图10是层叠造型装置的概略构成图，且表示将烧结层层叠而形成烧结体的状态。图11是表示本发明实施方式的层叠造型装置的概略方块图。此外，左右方向为图1的X轴方向。前后方向为未图示的Y轴方向，且是与X轴方向正交的水平单轴方向。上下方向为图1的Z轴方向。图1～图10中所示的材料粉体层的厚度尺寸及烧结层的厚度尺寸是为了进行说明而显示为比实际尺寸大。图1～图6中所示的烧结层的层数是为了进行说明而少量显示。

本发明的层叠造型物的制造方法应用于将本发明的层叠造型物进行造型的层叠造型装置1。图7～图10所示的层叠造型装置1包括：基础台2、造型台3、腔室4、再涂布机头5、激光光照射装置6、及控制装置13。层叠造型装置1也可在腔室4内包括未图示的切削装置。也可代替激光光照射装置6而包括未图示的电子束照射装置。

基础台2包括造型台3、及粉体保持壁7。在造型台3上形成有造型区域R。造型台3根据来自控制装置13的指示而在粉体保持壁7中，向上下方向(Z轴方向)移动。在造型台3的上表面，可拆装地安装有底板8。

腔室4覆盖造型区域R。腔室4的内部利用由未图示的惰性气体供给装置所供给的规定浓度的惰性气体来装满。惰性气体是不与材料粉体反应的气体。惰性气体例如为氮气。

再涂布机头5包括：材料收纳槽5a及一对刀片5b、5b。再涂布机头5根据来自控制装置13的指示，而在造型台3的上方，向左右方向(X轴方向)移动。再涂布机头5退避至越过造型台3的上方的位置。再涂布机头5的退避位置处于造型台3的右侧及左侧。

材料收纳槽5a形成于再涂布机头5的内部。材料收纳槽5a与形成于再涂布机头5的上部的材料供给口5c以及形成于再涂布机头5的下部的材料排出口5d分别连通。

材料供给口5c适时地连接于未图示的材料补充装置。材料补充装置对再涂布机头5补充材料粉体。材料排出口5d在与再涂布机头5的移动方向正交的前后方向(Y轴方向)形成为细长，在造型台3上排出材料粉体。材料粉体例如为平均粒径20μm的球形的金属粉体。金属粉体例如为铁粉。另外，材料粉体还可使用树脂等非金属的粉末材料。

一对刀片5b、5b从再涂布机头5的下部突出，夹持着材料排出口5d而分别设置于左右。一对刀片5b、5b使从材料排出口5d排出的材料粉体平坦化。

激光光照射装置6设置于腔室4的上方。从激光光照射装置6输出的激光光L穿透设置于腔室4的保护窗4a而照射至造型区域R。激光光照射装置6包括激光光源、双轴振镜(galvanometer mirror)、及光点直径调整装置。

激光光源输出能够将材料粉体加热熔融的激光光L。激光光L例如为钇铝石榴石(Yttrium Aluminum Garnet，YAG)激光、光纤激光(fiber laser)或者二氧化碳激光(carbon dioxide laser)等。

光点直径调整装置将从激光光源输出的激光光L进行聚光而调整为所期望的光点直径。

双轴振镜可控制地对从激光光源输出的激光光L进行二维扫描，将激光光L照射至造型区域R内的所期望位置。

保护窗4a由可供激光光L穿透的材料来形成。若激光光L为YAG激光、光纤激光或者二氧化碳激光，则保护窗4a例如也可包含石英玻璃。

控制装置13是对层叠造型装置1所包括的再涂布机头5、激光光照射装置6、造型台3进行控制的装置，且例如是由个人计算机或工作站等通用的信息处理装置来实现。控制装置13包括控制部131及存储部132。

控制部131包括：中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)等，且对层叠造型装置1所包括的各种装置进行控制。另外，控制部131通过读取存储部132中所存储的本体数据1322、基座数据1323来执行烧结体生成程序1321，从而生成用以生成烧结体的烧结体数据1324。

存储部132是存储各种数据及程序的存储介质，且存储有：本体数据1322、基座数据1323、烧结体数据1324、及烧结体生成程序1321。

本体数据1322是与作为模具等最终成形品的本体部分11b有关的数据，且包括本体形状数据1322a、及本体用烧结条件数据1322b。

本体形状数据1322a是作为本体部分11b的最终成形品的三维形状数据，且是三维计算机辅助设计(Computer Aided Design，CAD)等的实体数据(solid data)。此外，所谓实体数据是指表示本体部分11b的形状及尺寸的三维数据。

另外，本体用烧结条件数据1322b是与将本体部分11b进行烧结时所使用的激光的照射条件有关的数据，且例如为激光输出值、激光扫描速度、层叠间距、激光的光点直径等数据。

基座数据1323是与设置于本体部分11b之下的基座部分11a有关的数据，且当将基座部分11a与本体部分11b合并而形成烧结体11时，以达到如下强度的方式来制成，即，利用烧结体11产生的应力，基座部分11a的至少一部分产生裂纹C的强度。此处，裂纹C表示裂缝或者龟裂。

基座数据1323包括基座形状数据1323a、及基座用烧结条件数据1323b。

基座形状数据1323a是基座部分11a的三维形状数据，且是三维CAD等的实体数据。

另外，基座用烧结条件数据1323b是与将基座部分11a进行烧结时所使用的激光的照射条件有关的数据，且例如为激光输出值、激光扫描速度、层叠间距、激光的光点直径等数据。

烧结体数据1324是用以制成在基座部分11a上结合有本体部分11b的烧结体11的造型数据。

所谓造型数据是表示构成将规定的造型物进行造型时的层叠造型装置的各装置的运行顺序的数据，例如包含激光的照射区域的坐标数据。激光的照射区域的坐标数据用于对每一层定义从激光光照射装置6向粉末层照射的激光的照射区域。

烧结体生成程序1321是根据本体数据1322及基座数据1323来生成作为层叠造型物的烧结体11的程序。

具体而言，根据本体形状数据1322a及本体用烧结条件数据1322b中的至少任一者的信息来选择或者自动生成基座形状数据1323a及基座用烧结条件数据1323b中的至少任一者，根据所选择或者自动生成的基座形状数据1323a及基座用烧结条件数据1323b、以及存储部132所存储的本体形状数据1322a、本体用烧结条件数据1322b来生成作为造型数据的烧结体数据1324，存储于存储部132。

此处，对本发明的烧结体生成程序1321进行详细说明。

本发明中，控制部131利用烧结体生成程序1321，以达到如下强度的方式来决定基座部分11a的形状及烧结条件，即，当将基座部分11a与本体部分11b合并而形成烧结体11时，基座部分11a的至少一部分产生裂纹C的强度。

其原因在于，若在烧结体11形成中途，基座部分11a的至少一部分产生裂纹C，则应力不会残留于形成后的烧结体11。因此，能够减少从底板8及基座部分11a切下后的本体部分11b的翘曲。

例如残留应力是由于本体部分11b的底面间接地固着于底板8而产生，因此若本体部分11b的底面的尺寸(造型尺寸)大，则残留于烧结体11的应力变大，所发生的翘曲也变大。另外，层叠的次数越多，同样，残留于烧结体11的应力也越大。

若相对于本体部分11b的残留应力，基座部分11a的强度过小，则导致在形成烧结体11的中途，基座部分11a立即崩塌而难以形成烧结体11，另一方面，若相对于本体部分11b的残留应力，基座部分11a的强度过大，则基座部分11a不会产生裂纹C，因此无法释放本体部分11b的残留应力。

因此，控制部131利用烧结体生成程序1321，使用本体形状数据1322a及本体用烧结条件数据1322b中的至少任一者来运算残留应力，从而决定在基座部分11a适当产生裂纹C那样的基座部分11a的强度(形状、烧结条件)。

图17是表示本发明实施方式的烧结体生成程序的运算流程的流程图。

控制部131读入存储部132所存储的本体形状数据1322a及本体用烧结条件数据1322b中的至少任一者(步骤1-1)，来运算本体部分11b的残留应力的大小(步骤1-2)。

其次，根据所运算的本体部分11b的残留应力的大小，自动生成在烧结体11形成中途产生裂纹C那样的基座形状数据1323a以及基座用烧结条件数据1323b中的至少任一者。或者，选择存储部132所存储的基座数据1323中的与本体部分11b的残留应力的大小对应的基座数据1323(步骤1-3)。

而且，根据所述的本体数据1322及基座数据1323，生成烧结体数据1324而存储于存储部132(步骤1-4)。

基座部分11a的强度可根据基座部分11a的形状来调整，如图1～图6所示，基座部分11a也由立于底板8上的多个支撑构件12来形成。此时，裂纹C或者断裂只要产生于多个支撑构件12中的至少一者即可。

例如，如图1及图2所示，将烧结层10层叠而在底板8上形成多个支撑构件12。如图3～图6所示，进而层叠烧结层10，在多个支撑构件12上形成本体部分11b。利用每次层叠烧结层10时在形成中途的本体部分11b产生的应力，裂纹C产生于至少一个支撑构件12。此外，未必在每次层叠烧结层10时在支撑构件12产生裂纹C。例如，也可将各支撑构件12形成为如下强度，即，通过规定大小以上的应力产生于烧结体11，而在至少一个支撑构件12产生裂纹C的强度。也可在层叠烧结层10的过程中，小于规定大小的应力在烧结体11中缓缓蓄积，当残留于烧结体11的应力超过规定大小时，在至少一个支撑构件12产生裂纹C。

各支撑构件12的强度能够根据各支撑构件12的形状来调整，例如，如图1及图2所示，各支撑构件12也可在底板8上形成圆柱，且在圆柱之上形成倒四角锥台而构成。

各支撑构件12的强度能够根据各支撑构件12的大小来调整。各支撑构件12的规定强度能够根据支撑构件12彼此之间的距离来调整。各支撑构件12的规定强度能够根据由各支撑构件12的大小、以及支撑构件12彼此之间的距离来决定的支撑构件12的根数来调整。

另外，基座部分11a的强度能够通过变更基座用烧结条件数据1323b，来变更烧结层10的密度而调整。基座部分11a由低密度的烧结层10所形成，可形成为多孔状。基座部分11a可由与本体部分11b相比为低密度的烧结层10来形成。

低密度的烧结层10能够通过减小对材料粉体层9照射的激光光L的输出、缩短照射激光光L的时间、或者扩大激光光L的光点直径等来形成。相反，高密度的烧结层10能够通过增大对材料粉体层9照射的激光光L的输出、延长照射激光光L的时间、或者缩小激光光L的光点直径等来形成。

基座部分11a的强度能够根据形成于基座部分11a的多个孔的形状来调整。基座部分11a的规定强度能够根据形成于基座部分11a的多个孔的大小来调整。基座部分11a的规定强度能够根据形成于基座部分11a的多个孔的数量来调整。形成于基座部分11a的多个孔能够通过层叠造型来自由地形成。

基座部分11a的强度也可将所述各种调整方法加以组合来调整，基座部分11a也可形成为在产生裂纹C后阶段性地断裂那样的规定强度。

本发明的层叠造型装置1的基本运行如下所述。

首先实施准备步骤。具体而言，控制部131读入存储部132所存储的本体形状数据1322a及本体用烧结条件数据1322b中的至少任一者，运算出本体部分11b的残留应力的大小，自动生成或选择在烧结体11形成中途产生裂纹C那样的基座数据1323，从而生成烧结体数据1324。

然后，在造型台3上安装可拆装的底板8。以底板8的上表面的高度与刀片5b的前端的高度成为相同高度的方式，控制部131使造型台3移动。

继而，实施再涂布步骤。控制部131使造型台3仅下降与材料粉体层9的厚度相应的高度，将再涂布机头5从退避位置，穿过造型台3的上方而移动至相反侧的退避位置。如图7所示，在底板8上形成材料粉体层9。能够在底板8上，将金属的材料粉体均匀地撒布为规定高度。

然后实施烧结步骤。控制部131依据烧结体数据1324，利用激光光照射装置6来对材料粉体层9的规定照射区域照射激光光L。如图8所示，在底板8上形成烧结层10。烧结层10与底板8固着。

再次实施再涂布步骤。控制部131使造型台3仅下降与材料粉体层9的厚度相应的高度。将再涂布机头5从退避位置，穿过造型台3的上方而移动至相反侧的退避位置。如图9所示，在前一次的烧结层10上形成新的材料粉体层9。

再次实施烧结步骤。控制部131依据烧结体数据1324，利用激光光照射装置6来对材料粉体层9的规定照射区域照射激光光L。在前一次的烧结层10上形成新的烧结层10。如图10所示，新的烧结层10与前一次的烧结层10固着。层叠造型装置1反复进行再涂布步骤及烧结步骤，在造型台3上形成烧结体11中的基座部分11a(基座部分形成步骤)，且在基座部分11a上形成烧结体11中的本体部分11b(本体部分形成步骤)，从而形成烧结体11，获得所期望的层叠造型物。

进而，层叠造型装置也可在每一次层叠规定数量的烧结层10时，实施对烧结体11进行切削的切削步骤。

(实施例1)

图12是表示从底面方向来看本发明实施方式的烧结体的状态的概略立体图，图13是图12的放大图。图14是图13的C-C剖面图，图15是表示从底面方向来看本发明实施方式的烧结体的另一例的状态的概略立体图的放大图。图16是图15的D-D剖面图，图17是表示本发明实施方式的烧结体生成程序的运算流程的流程图。

本发明的烧结体211、烧结体311通过对基座部分211a、基座部分311a的形状实施研究，而在烧结中途中使基座部分211a、基座部分311a产生裂纹C，且由本体部分211b、本体部分311b以及基座部分211a、基座部分311a形成(图12、图1)。

基座部分211a、基座部分311a在X-Y平面上连续配置多个支撑构件212、312而形成，支撑构件212、支撑构件312包括上部215、上部315、中央部213、中央部313及下部214、下部314。

上部215、上部315的形状为倒四角锥台形状，上部215、上部315的上底面为支撑构件212、支撑构件312的上表面212a、上表面312a，且成为与本体部分211b、本体部分311b结合的面。

另外，中央部213、中央部313形成为具有与上部215、上部315的下底面相同的剖面的棱柱形状，上部215、上部315的下底面与中央部213、中央部313的上表面结合。

进而，下部214、下部314具有与中央部213、中央部313的底面相同形状的上底面的四角锥台形状，且中央部213、中央部313的底面与下部214、下部314的上底面结合。下部214、下部314的下底面成为支撑构件212、支撑构件312的底面212b、底面312b，成为固着于底板8的面。

另外，下部214、下部314的下底面的面积形成为小于上部215、上部315的上底面的面积(W1＞W3、W4＞W6)。此处，W1、W4为上部215、上部315的上底面的一边的长度，W3、W6为下部214、下部314的下底面的一边的长度。

如上所述，支撑构件212、支撑构件312的形状由于形成为从支撑构件212、支撑构件312的上表面212a、上表面312a及底面212b、底面312b，向中央部213、中央部313缓缓变小的鼓状，故而在支撑构件212、支撑构件312的中央位置容易产生裂纹C。

进而，由于支撑构件212、支撑构件312的底面212b、底面312b的面积形成为小于上表面212a、上表面312a的面积，故而能够在上表面212a、上表面312a稳定地支撑本体部分211b、本体部分311b，且由于底面212b、底面312b与底板8的固着范围少，故而在本体部分211b、本体部分311b难以蓄积残留应力。

基座部分211a是在本体部分211b的底面的大小即造型尺寸(X1×Y1)包含于50mm(X1)×50mm(Y1)的范围内的情况下使用的基座，多个支撑构件212全部呈相同形状。

另外，基座部分311a是在本体部分311b的底面的大小即造型尺寸(X2×Y2)大于50mm×50mm、且包含于75mm(X2)×75mm(Y2)的范围内的情况下使用的基座，仅设置于基座部分311a的最外周的这一列支撑构件312的中央部313的截面积形成为大于其它支撑构件312的截面积(W5＞W2)。此处，W2、W5是中央部313的剖面的一边的长度。

基座部分311a由于仅设置于最外周的这一列支撑构件312的中央部313的截面积形成得大，故而即便是本体部分311b的造型尺寸变大的情况，也能够在不崩塌的情况下产生裂纹C。

此处，本实施例的层叠造型装置1的基本运行如下所述。

首先作为准备步骤，控制部131根据存储部132所存储的本体形状数据1322a来算出残留应力的大小即造型尺寸，选择在烧结体11形成中途产生裂纹C那样的基座数据1323。此处，在造型尺寸包含于50mm×50mm的范围内的情况下，选择基座部分211a的形状，另外，在造型尺寸大于50mm×50mm、且包含于75mm×75mm的范围内的情况下，选择基座部分311a的形状。然后，根据本体数据1322及基座数据1323而生成烧结体数据1324。

然后，安装底板8后，控制部131使造型台3移动，依据烧结体数据324，在基座部分形成步骤中反复进行再涂布步骤及烧结步骤，在造型台3上形成烧结体211(311)中的基座部分211a(311a)。然后，在本体部分形成步骤中反复进行再涂布步骤及烧结步骤，在基座部分211a(311a)上形成烧结体211(311)中的本体部分211b(311b)，从而形成烧结体211(311)，获得所期望的层叠造型物。

如上所述形成的层叠造型物在本体部分211b(311b)形成中，可在基座部分211a(311a)产生裂纹C，减少本体部分211b(311b)的翘曲。

本实施方式中，烧结体数据1324生成控制部131，但也可在不生成控制部131的情况下，读入包括在外部形成的基座部分的信息及本体部分的信息的烧结体数据1324，而形成烧结体211、烧结体311。

以上所说明的本发明能够在不脱离本发明的精神及必需的特征项的情况下，以其它多种方式来实施。因此，本说明书所记载的实施例为例示，不应限定于此来解释。

Claims (9)

1.一种层叠造型装置，其特征在于，包括：

再涂布机头，在造型台上将金属的材料粉体均匀地撒布为规定高度而形成材料粉体层；

激光光照射装置，对所述材料粉体层照射激光光，将所述材料粉体加热熔融而形成烧结层；以及

控制装置，通过对所述再涂布机头及所述激光光照射装置反复进行驱动控制，而形成作为层叠造型物的烧结体；且

所述控制装置读入烧结体数据，对所述激光光照射装置及所述再涂布机头进行驱动控制而形成所述烧结体，所述烧结体数据至少包括：连续地设置有多个鼓状的支撑构件的基座部分的形状以及作为最终成形品的本体部分的形状。

2.根据权利要求1所述的层叠造型装置，其特征在于，

所述控制装置读入根据所述本体部分的形状而变更所述基座部分的形状的所述烧结体数据，对所述激光光照射装置及所述再涂布机头进行驱动控制而形成所述烧结体。

3.根据权利要求2所述的层叠造型装置，其特征在于，

在所述本体部分的造型尺寸大的情况下，所述控制装置读入所述烧结体数据，对所述激光光照射装置及所述再涂布机头进行驱动控制而形成所述烧结体，所述烧结体数据包括：位于所述基座部分的最外周的所述支撑构件的形状经变更的所述基座部分的形状以及所述本体部分的形状。

4.一种层叠造型物的制造方法，其特征在于，包括：

基座部分形成步骤，在造型台上均匀地撒布金属的材料粉体而形成材料粉体层，对所述材料粉体层的照射区域照射激光光或电子束，使所述材料粉体加热熔融后，使其冷却固化而形成烧结体的基座部分；以及

本体部分形成步骤，在所述基座部分上进而均匀地撒布所述材料粉体而形成材料粉体层，对所述材料粉体层的照射区域照射激光光，使所述材料粉体加热熔融及冷却固化而形成烧结体的本体部分；且

所述基座部分形成步骤通过在所述造型台上连续形成多个鼓状的支撑构件而形成所述基座部分。

5.根据权利要求4所述的层叠造型物的制造方法，其特征在于，

所述基座部分形成步骤依据所述本体部分的形状来变更所述基座部分的形状，形成所述基座部分。

6.根据权利要求5所述的层叠造型物的制造方法，其特征在于，

所述基座部分形成步骤是在所述本体部分的造型尺寸大的情况下，将位于所述基座部分的最外周的所述支撑构件的形状加以变更而形成所述基座部分。

7.一种层叠造型物，其特征在于，

包括连续地设置有多个鼓状的支撑构件的基座部分以及一体地设置于所述基座部分上的作为最终成形品的本体部分，且由金属制或树脂制的烧结体所形成。

8.根据权利要求7所述的层叠造型物，其特征在于，

所述支撑构件包括：倒四角锥台形状的上部、棱柱形状的中央部、及四角锥台形状的下部，且所述下部的下底面的面积形成为小于所述上部的上底面的面积。

9.根据权利要求8所述的层叠造型物，其特征在于，

设置于所述基座部分的最外周的所述支撑构件形成为所述中央部的截面积大于其它的所述支撑构件的所述中央部的截面积。

Images