CN114144270A - Am装置 - Google Patents

Am装置 Download PDF

Info

Publication number
CN114144270A
CN114144270A CN202080052981.8A CN202080052981A CN114144270A CN 114144270 A CN114144270 A CN 114144270A CN 202080052981 A CN202080052981 A CN 202080052981A CN 114144270 A CN114144270 A CN 114144270A
Authority
CN
China
Prior art keywords
shaped object
region
molding
abnormal
detector
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.)
Pending
Application number
CN202080052981.8A
Other languages
English (en)
Inventor
篠崎弘行
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.)
Ebara Corp
Original Assignee
Ebara 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 Ebara Corp filed Critical Ebara Corp
Publication of CN114144270A publication Critical patent/CN114144270A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • B22F10/31—Calibration of process steps or apparatus settings, e.g. before or during manufacturing
    • 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
    • B22F10/38—Process control to achieve specific product aspects, e.g. surface smoothness, density, porosity or hollow structures
    • 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
    • B22F10/50—Treatment of workpieces or articles during build-up, e.g. treatments applied to fused layers during build-up
    • 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
    • B22F10/80—Data acquisition or data processing
    • B22F10/85—Data acquisition or data processing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • 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
    • B22F12/41—Radiation means characterised by the type, e.g. laser or electron beam
    • 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
    • B29C64/30—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
    • 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
    • B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
    • 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
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • 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
    • 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
    • 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)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

提供一种在AM装置中用来减轻AM装置的异常停止的危险的技术。根据一个实施方式，提供用来制造造型物的AM装置，该AM装置具有：检测造型中途的造型物的上表面的形状的检测器；根据由所述检测器得到的数据判定所述造型物的上表面的状态为(1)未熔融区域、(2)异常凝固区域和(3)正常凝固区域中的哪一个的判定器；以及用来修补由所述判定器判定为异常凝固区域的区域的修补装置。

Description

AM装置
技术领域
本申请涉及一种AM装置。本申请主张基于2019年7月24日申请的日本专利申请号第2019-136225号的优先权。日本专利申请号第2019-136225号的包括说明书、请求保护的范围、附图及摘要的全部的公开内容，通过参照而作为整体援用于本申请。
背景技术
已知根据表现三维物体的计算机上的三维数据将三维物体直接地造型的技术。例如，已知增材制造(英文：Additive Manufacturing(AM))(添加制造)法。作为一例，在使用金属粉状体的AM法中，对于铺满的金属粉状体向进行造型的部分照射作为热源的激光束、电子束，通过使金属粉状体熔融/凝固或烧结将三维物体的各层进行造型。在AM法中，通过反复进行这样的工序，能够造型希望的三维物体。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2004-277881号公报
专利文献2:国际公开第2014/165310号
发明要解决的课题
发明内容
在将金属粉状体作为材料使用的AM装置中，对各层扫描光束来形成造型物的各层，因此，当造型物变大时造型耗费的时间也变长。于是，考虑增加光束的照射能量和扫描速度，缩短造型时间的技术手段。但是，如果加大光束的照射能量，金属粉状体层的表面过度升温，而容易产生烟雾、飞溅。如果在造型中产生烟雾、飞溅，会使光束照射系统的窗户、透镜模糊，减少照射到金属粉状体的能量，而成为不完全的熔融。如果在造型中反复过度升温、升温不足，造型物的表面形状粗糙，成为妨碍供给金属粉状体材料的供给机构的动作的主要原因，根据情况，在造型中AM装置有时还会异常停止。当在造型中AM装置停止时，会中断造型，并打开维持在真空的造型腔进行AM装置的恢复作业，因此需要时间。并且，废弃造型进行到中途的造型物，恢复后从最初开始重新造型，因此也会浪费材料。当造型物变大时，这样的AM装置的异常停止造成的损失变大。于是，本申请的一个目的是，在AM装置中，减轻AM装置的异常停止的危险。并且，本申请的一个目的是，提供一种即使AM装置在中途停止也能够不打开造型腔从中途开始重新造型的技术。
用于解决课题的技术手段
根据一个实施方式，提供一种用来制造造型物的AM装置，该AM装置具有：检测造型中途的造型物的上表面的形状的检测器；根据由所述检测器得到的数据判定所述造型物的上表面的状态为(1)未熔融区域、(2)异常凝固区域和(3)正常凝固区域中的哪一个的判定器；以及用来修补由所述判定器判定为异常凝固区域的区域的修补装置。
附图说明
图1是概略性地表示一个实施方式的用来制造造型物的AM装置的图。
图2是表示一个实施方式的造型方法的步骤的流程图。
图3A是示意性地表示供给材料粉末后、照射光束前的状态的图。
图3B是示意性地表示从图3A的状态开始照射光束，材料粉末正常地熔融/凝固的状态的图。
图3C是示意性地表示从图3A的状态开始照射光束，材料粉末未正常地熔融/凝固状态的例子的图。
图3D是示意性地表示从图3A的状态开始照射光束，材料粉末未正常地熔融/凝固的状态的例子的图。
图3E是示意性地表示从图3A的状态开始照射光束，材料粉末152未正常地熔融/凝固的状态的例子的图。
图4是示意性地表示一个实施方式的由DED修复造型物M1的表面的凹部的样子的图。
图5是示意性地表示一个实施方式的通过激光消融修复造型物M1的表面的凸部的样子的图。
具体实施方式
以下，参照添加的附图说明本发明涉及的用来制造造型物的AM装置的实施方式。在添加的附图中，对相同或类似的元件赋予相同或类似的参照符号，有时在各实施方式的说明中省略关于相同或类似的元件的重复说明。并且，各实施方式中表示的特征，只要不彼此矛盾，在其它的实施方式中也可以使用。
图1是概略地表示一个实施方式的用来制造造型物的AM装置的图。如图1所示，AM装置100包括造型腔102。在造型腔102的底面104安装有建造腔106。在建造腔106设有升降台108。升降台108能够通过驱动机构110沿上下方向(z方向)移动。驱动机构110例如可以为空压式、液压式的驱动机构，也可以是由电动机和滚珠丝杠构成的驱动机构。此外，虽然未图示，但是也可以在造型腔102配置用来导入和排出保护气体的入口和出口。
如图1所示，在一个实施方式中，在升降台108的上面配置XY载物台112。XY载物台112是能够沿着与升降台108的平面平行的两个方向(x方向、y方向)移动的载物台。在XY载物台112的上面配置有用来支承造型物的材料的基板114。
在造型腔102内，在建造腔106的上方配置有用来供给造型物的材料的材料供给机构150。材料供给机构150具备用来保持成为造型物的材料的粉末152例如金属粉末的贮存容器154和用来使贮存容器154移动的移动机构160。在贮存容器154具备用来将材料粉末152向基板114上排出的开口156。开口156例如可以是比基板114的一个边长的直线状的开口156。在此情况下，通过将移动机构160构成为在与开口156的直线正交的方向上比基板114的另一个边长的范围移动，从而能够向基板114的整个面供给材料粉末152。并且，贮存容器154具备用来控制开口156的开闭的阀158。材料供给机构150也可以具备用来使从贮存容器154供给的材料粉末152均匀的刮片159。
在图1中，贮存容器154仅配置了一个，但是作为一个实施方式，也可以配置多个贮存容器154。在设置多个贮存容器154的情况下，可以在各贮存容器154保持不同的材料，并且，也可以保持相同材料但颗粒直径不同的材料粉末152。
如图1所示，在一个实施方式中，AM装置100具备激光光源170和将从激光光源170发出的激光172向基板114上的材料粉末152引导的扫描机构174。并且，图1所示的AM装置100具备用来调整照射的光束的强度的调整装置171。该调整装置171能够构成为调整向激光光源、电子束发生源供给的电力的大小。进而，图1所示的AM装置100具备用来调整进行照射的光束的形状和轮廓的光束造型器173。在图示的实施方式中，激光光源170、调整装置171、光束造型器173和扫描机构174配置在造型腔102内，但是这些的全部或一部分也可以配置在造型腔102的外部。扫描机构174能够由任意的光学系统构成，构成为能够向基板114上的造型面(聚焦面)的任意位置照射激光172。
在一个实施方式中，AM装置100具备熔融池监视器175，该熔融池监视器175用来观测通过向材料粉末152照射光束而形成的熔融池。熔融池监视器175能够包含非接触式的传感器，例如，能够采取使用测定波长约为650nm的单色辐射温度计，将测定用的激光与金属熔融用的激光光轴重叠地向熔融池照射，由硅等检测元件接受发射光的方式。熔融池监视器175也可以是能够测定熔融池的温度、液面形状、深度等的部件。此外，测定用的激光使用与熔融用的激光波长不同的波长。由熔融池监视器175测定的温度数据被送往控制装置200。此外，熔融池监视器175能够使用包括公知的熔融池监视器175的任意的熔融池监视器。
在一个实施方式中，也可以使用电子束发生源取代激光光源170。在使用电子束发生源的情况下，扫描机构174由磁铁等构成，构成为能够向基板114上的造型面的任意的位置照射电子束。
在一个实施方式中，AM装置100具备用来检测造型物的形状的检测器250。在一个实施方式中，检测器250能够为3D照相机。检测器250能够对造型中途的造型物M1的表面形状进行三维测定。
在一个实施方式中，AM装置100具备用来检测照射的光束的能量的光束监视器252。光束监视器252可为配置在光束的路径的受光元件、法拉第杯等。或者，光束监视器252也可以配置在反射的光束、从光束的路径透过的光束所到达的位置。
在一个实施方式中，AM装置100具备用来检测造型腔102的壁面的温度的温度计254。
在一个实施方式中，AM装置100具备测定造型腔102内的氧浓度的浓度计255。
在一个实施方式中，AM装置100具备驱动扭矩监视器(未图示)，该驱动扭矩监视器用来检测刮片159的移动机构的驱动扭矩，该刮片159用来使从贮存容器154供给的材料粉末152均匀。
在一个实施方式中，AM装置100具备用来检测振动的振动计258。振动计258能够配置在任意的部位，但是，例如，能够在造型腔102的支柱或壁面、扫描机构174等的AM装置100的任意的部位，或者设置了AM装置100的地板、用来设置AM装置的基座上配置振动计258。
在图1所示的实施方式中，AM装置100具有控制装置200。控制装置200构成为对AM装置100的各种动作机构，例如上述驱动机构110、移动机构160、激光光源170、调整装置171、光束造型器173、扫描机构174、开口156的阀158等的动作进行控制。并且，控制装置200构成为从各种计测设备、例如，检测器250、光束监视器252、温度计254、驱动扭矩监视器和振动计258等接受测定值。控制装置200能够由普通计算机或专用计算机构成。
在用图1所示的实施方式的AM装置100制造三维物体的情况下，大致按以下的步骤进行。首先，将造型对象物的三维数据D1输入控制装置200。控制装置200根据输入的造型物的三维数据D1制作造型用的切片数据。并且，控制装置200制作包括造型条件、方法的执行数据。造型条件和方法例如包括光束条件、光束扫描条件和层叠条件。光束条件在使用激光的情况下包括激光光源170的电压条件、激光功率等，并且在使用电子束的情况下包括电子束电压、电子束电流等。光束扫描条件包括扫描图案、扫描路径、扫描速度和扫描间隔等。作为扫描图案，例如，有沿一个方向扫描的情况、沿往复方向扫描的情况、沿之字形扫描的情况、一边描画小圆一边沿横向移动的情况等。扫描路径例如决定以怎样的顺序进行扫描等。层叠条件例如包括材料的种类、粉末材料的平均粒径、颗粒形状、粒度分布、层叠厚度(进行造型时铺满材料粉末的厚度)、造型厚度系数(层叠厚度与实际造型的造型物的厚度的比例)等。此外，上述造型条件和方法的一部分可对应输入的造型物的三维数据制作和改变，也可以与输入的造型物的三维数据无关地预先决定。
在贮存容器154内装入造型物的材料粉末152，例如金属粉末。使建造腔106的升降台108移动到上方的位置，使基板114的表面来到激光172的聚焦面。接着，打开贮存容器154的开口156的阀158，使贮存容器154移动，将材料粉末152同样地供给到基板114上。通过控制装置200控制材料供给机构150，从而将与造型物的一层的量相当的(与上述“层叠厚度”相当的)材料粉末152供给到聚焦面。接着，从激光光源170发出激光172，通过扫描机构174在规定的范围将激光172照射到聚焦面，使规定的位置的材料粉末熔融、烧结，形成一层的量的造型物M1。此时，如果需要，也可以使配置在升降台108上的XY载物台112也移动，改变激光172的照射位置。
一层的量的造型结束后，使建造腔106的升降台108下降一层的量下。再次通过材料供给机构150将与造型物的一层的量相当的材料粉末152向聚焦面供给。而且，通过扫描机构174将激光172在聚焦面上扫描，使规定的位置的材料粉末152熔融、烧结，形成一层的量的造型物M1。通过反复进行这些动作，能够由粉末152形成作为目标的造型物M1的整体。
如上所述，如果在造型中过度升温、升温不足等则难以进行恰当的造型。于是，在一个实施方式中，AM装置100对造型中途的造型物的表面形状进行观察而检测造型异常。图2是表示一个实施方式的造型方法的步骤的流程图。在一个实施方式中，将材料粉末供给到AM装置100的规定位置，照射光束并在规定的区域使材料粉末熔融/凝固后，由检测器250对熔融/凝固了的表面进行拍摄。如上述那样，检测器250为能够对造型中途的造型物M1的表面形状进行三维地测定的3D照相机。为此，通过由检测器250观察造型中途的造型物M1的表面形状，能够判定是否已恰当地使材料粉末熔融/凝固。
图3是示意性地表示造型中途的造型物的剖面形状的图。图3A表示供给材料粉末152后且照射光束前的状态。图3A中的虚线围住的区域是照射光束的选择区域A1。
图3B示意性地表示从图3A的状态开始照射光束，材料粉末152正常熔融/凝固的状态。通过材料粉末152熔融/凝固，选择区域A1的高度变得低于其它区域的高度，如果产生正常的熔融/凝固则表面为固定的高度。如上述那样，检测器250能够对造型物M1的表面形状进行三维测定，因此通过检测造型物M1的表面的高度、均匀性，能够判定在选择区域A1中材料粉末152是否已正常地熔融/凝固。
图3C示意性地表示从图3A的状态开始照射光束，材料粉末152未正常地熔融/凝固的状态的例子。在图3C所示的例子中，在造型物M1的上表面的一部分产生凹部。如图2所示的流程图那样，如果造型物存在异常，对异常部位进行修复。如图3C所示，如果在造型物M1的表面有凹部，则例如，通过由定向能量沉积(英文：Direct energy deposition(DED))填埋凹部，从而能够修复异常部位。图4是示意性地表示一个实施方式的通过DED修复造型物M1的表面的凹部的样子的图。如图所示，一个实施方式的AM装置100具备DED喷嘴270，通过DED喷嘴270能够在造型腔102内对造型物M1的表面的凹部进行修复。DED喷嘴270例如可以是，从喷嘴将材料粉末和激光向规定的位置供给，能够直接地将材料向规定的位置供给并使材料熔融/凝固的部件。DED喷嘴270可以使用公知的DED喷嘴等任意的部件。
图3D示意性地表示从图3A的状态开始照射光束，材料粉末152未正常地熔融/凝固的状态的例子。在图3D所示的例子中，在造型物M1的上表面的一部分产生凸部。如图2所示的流程图那样，如果造型物存在异常，对异常部位进行修复。如图3D所示，在造型物M1的表面有凸部的情况下，例如，通过由激光消融将凸部除去，从而能够修复异常部位。图5是示意性地表示一个实施方式的通过激光消融对造型物M1的表面的凸部进行修复的样子的图。如图所示，一个实施方式的AM装置100具备消融喷嘴272，通过从消融喷嘴272照射的激光能够在造型腔102内将造型物M1的表面的凸部除去。消融喷嘴272例如可以是，从喷嘴将脉冲激光向规定的位置供给，将规定的位置的固体熔融/蒸发而除去的部件。消融喷嘴272可以使用公知的消融喷嘴等任意的部件。
图3E示意性地表示从图3A的状态开始照射光束，材料粉末152未正常地熔融/凝固的状态的例子。在图3E所示的例子中，在选择区域A1中，材料粉末152的一部分没有被熔融/凝固而保持材料粉末152的状态。如图2所示的流程图那样，如果造型物存在异常，对异常部位进行修复。如图3E所示，如果在选择区域A1存在未熔融区域，则例如，通过使用来自激光光源170的光束使未熔融区域熔融/凝固，能够对异常部位进行修复。
如上所述，通过使用检测器250，能够判定造型中途的造型物M1的表面为未熔融区域、异常凝固区域和正常凝固区域中的哪一个。基本上，能够通过拍摄的造型物M1的高度对这些进行判定。在造型物M1的高度成为将材料粉末152正常地熔融/凝固时假定的均匀高度的情况下判定为正常凝固区域、在一部分的高度变高或变低的情况下判定为存在异常凝固区域。并且，如果在光束照射后的选择区域A1存在与非选择区域相同的高度的区域则能够判定为未熔融区域。此外，能够构成为，通过控制装置200执行是未熔融区域、异常凝固区域和正常凝固区域中的哪一个的判定。并且，由于能够通过检测器250确定未熔融区域和异常凝固区域的部位，因此能够通过控制装置200扫描DED喷嘴270和消融喷嘴272、扫描机构174等，恰当地修补未熔融区域和异常凝固区域。
如图2所示，在异常部位的修复结束后，再次通过检测器250观察造型物M1的造型物的表面形状而检测造型异常。如果存在异常部位，如上述那样，进行异常部位的修复，如果不存在异常部位，向形成下一层的步骤前进。
如上述那样，检测器250能够对造型物M1的表面形状进行三维测定，因此能够通过检测造型物M1的表面的高度、均匀性，判定在选择区域A1中材料粉末152是否已正常地熔融/凝固。并且，如上所述，即使在造型物存在异常部位，也能够在造型腔102内对异常部位进行修复。为此，即使在造型中产生异常，也能够在不打开造型腔102的情况下修复异常部位。由于能够在造型腔内对造型中的异常部位进行修补，因此能够减轻由于造型异常产生的材料粉末的供给机构的动作不良致使AM装置异常停止的危险。并且，即使假设因造型异常产生的材料粉末的供给机构的动作不良致使AM装置异常停止，通过在造型腔内对异常部位进行修复，也能够在不打开造型腔102的状态下进行恢复作业，因此能够减轻时间、材料被浪费的危险。
上述实施方式的AM装置100具备熔融池监视器175、光束监视器252、温度计254、浓度计255、驱动扭矩监视器、振动计258等各种传感器。为此，在AM装置100中，能够获知造型物中产生异常时的AM装置100的状态，并且能够记录在造型物产生异常时的AM装置的状态100。通过解析在造型物产生异常时从各种传感器得到的数据，有助于确定异常产生的原因。并且，也可以根据在造型物产生异常时的AM装置的状态，对各种传感器设定用于判定错误的阈值，在造型物实际产生异常之前使AM装置的动作停止，进行AM装置100的维护、部件更换等。
以上，根据几个例子说明了本发明的实施方式，但是上述发明的实施方式是用来容易理解本发明的，不用来限定本发明。本发明在不脱离其主旨的情况下能够进行改变、改良，而且在本发明中当然包括其均等物。并且，能够在能够解决上述课题的至少一部分的范围或能够取得效果的至少一部分的范围中，能够进行专利请求保护的范围和说明书中记载的各构成要素的任意的组合或省略。
从上述实施方式至少能够把握以下的技术思想。
[形态1]根据形态1，提供用来制造造型物的AM装置，该AM装置具有检测器，该检测器检测造型中途的造型物的上表面的形状；判定器，该判定器根据由所述检测器得到的数据判定所述造型物的上表面的状态为(1)未熔融区域、(2)异常凝固区域、和(3)正常凝固区域中的哪一个；以及修补装置，该修补装置用来修补由所述判定器判定为异常凝固区域的区域。
[形态2]根据形态2，在形态1的AM装置中，所述检测器为3D照相机。
[形态3]根据形态3，在形态2的AM装置中，所述判定器构成为根据所述造型物的上表面的高度进行判定。
[形态4]根据形态4，在形态1～形态3中的任一形态的AM装置中，所述修补装置具有激光消融喷嘴和/或定向能量沉积喷嘴。
[形态5]根据形态5，提供一种通过AM法制造造型物的方法，该方法具有以下工序：检测AM装置的异常，将造型处理中断；观察直至中断造型处理为止所造型的造型物的上表面的状态；将观察的数据与通过AM法进行造型用的数据比较，判定造型物的上表面为(1)未熔融区域、(2)异常凝固区域、和(3)正常凝固区域中的哪一个；在判定为在所述造型物的上表面存在异常凝固区域的情况下，修补异常凝固区域；观察修补了的造型物的上表面的状态；以及如果在修补了的造型物的上表面没有未熔融区域和异常凝固区域，则再次开始造型处理。
符号说明
102…造型腔
106…建造腔
108…升降台
110…驱动机构
112…载物台
114…基板
150…材料供给机构
152…材料粉末
154…贮存容器
160…移动机构
159…移动机构
170…激光光源
171…调整装置
172…激光
173…光束造型器
174…扫描机构
200…控制装置
250…检测器
252…光束监视器
254…温度计
255…浓度计
258…振动计
270…DED喷嘴
272…消融喷嘴
D1…三维数据
M1…造型物。

Claims (5)

1.一种AM装置，用来制造造型物，其特征在于，具有：
检测器，该检测器检测造型中途的造型物的上表面的形状；
判定器，该判定器根据由所述检测器得到的数据判定所述造型物的上表面的状态为(1)未熔融区域、(2)异常凝固区域、和(3)正常凝固区域中的哪一个；以及
修补装置，该修补装置用来修补由所述判定器判定为异常凝固区域的区域。
2.如权利要求1所述的AM装置，其特征在于，所述检测器为3D照相机。
3.如权利要求2所述的AM装置，其特征在于，所述判定器构成为根据所述造型物的上表面的高度进行判定。
4.如权利要求1～3中的任一项所述的AM装置，其特征在于，
所述修补装置具有激光消融喷嘴和/或定向能量沉积喷嘴。
5.一种通过AM法制造造型物的方法，其特征在于，具有以下工序：
检测AM装置的异常，将造型处理中断；
观察直至中断造型处理为止所造型的造型物的上表面的状态；
将观察到的数据与通过AM法进行造型用的数据比较，判定造型物的上表面为(1)未熔融区域、(2)异常凝固区域、和(3)正常凝固区域中的哪一个；
在判定为在所述造型物的上表面存在异常凝固区域的情况下，修补异常凝固区域；
观察修补了的造型物的上表面的状态；以及
如果在修补了的造型物的上表面没有未熔融区域和异常凝固区域，则再次开始造型处理。
CN202080052981.8A 2019-07-24 2020-06-03 Am装置 Pending CN114144270A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019136225A JP2021020319A (ja) 2019-07-24 2019-07-24 Ａｍ装置
JP2019-136225 2019-07-24
PCT/JP2020/021955 WO2021014779A1 (ja) 2019-07-24 2020-06-03 Ａｍ装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114144270A true CN114144270A (zh) 2022-03-04

Family

ID=74193750

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080052981.8A Pending CN114144270A (zh) 2019-07-24 2020-06-03 Am装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220258248A1 (zh)
EP (1) EP4005699A1 (zh)
JP (1) JP2021020319A (zh)
CN (1) CN114144270A (zh)
WO (1) WO2021014779A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7096311B2 (ja) * 2020-11-12 2022-07-05 株式会社ソディック 積層造形装置及び積層造形物の製造方法
WO2024180614A1 (ja) * 2023-02-27 2024-09-06 技術研究組合次世代３Ｄ積層造形技術総合開発機構 ３次元積層造形システムおよび３次元積層造形方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104023948A (zh) * 2011-12-28 2014-09-03 阿卡姆股份公司 用于在无模成形中检测缺陷的方法和设备
CN106404795A (zh) * 2016-10-26 2017-02-15 华中科技大学 一种基于红外信息的金属增材制造过程控制装置与方法
CN107428080A (zh) * 2015-03-12 2017-12-01 株式会社尼康 三维造型物制造装置及构造物的制造方法
CN108060417A (zh) * 2016-11-07 2018-05-22 东台精机股份有限公司 粉末积层制造的检测修补装置及其方法
WO2018204981A1 (en) * 2017-05-10 2018-11-15 Monash University Method and system for quality assurance and control of additive manufacturing process
WO2019032687A1 (en) * 2017-08-11 2019-02-14 Applied Materials, Inc. TEMPERATURE CONTROL FOR ADDITIVE MANUFACTURING
US20190143586A1 (en) * 2016-05-12 2019-05-16 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Temperature control prior to fusion
WO2019111827A1 (ja) * 2017-12-06 2019-06-13 日立金属株式会社 金属積層造形物の製造方法及び金属積層造形物
JP2019104981A (ja) * 2017-12-14 2019-06-27 キヤノン株式会社 三次元造形装置および三次元造形物の製造方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3599059B2 (ja) 2003-02-25 2004-12-08 松下電工株式会社 三次元形状造形物の製造方法及びその装置
US9931785B2 (en) 2013-03-15 2018-04-03 3D Systems, Inc. Chute for laser sintering systems
US20150064047A1 (en) * 2013-08-28 2015-03-05 Elwha Llc Systems and methods for additive manufacturing of three dimensional structures
JP2019136255A (ja) 2018-02-08 2019-08-22 東芝ライフスタイル株式会社 自走式電気掃除機

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104023948A (zh) * 2011-12-28 2014-09-03 阿卡姆股份公司 用于在无模成形中检测缺陷的方法和设备
CN107428080A (zh) * 2015-03-12 2017-12-01 株式会社尼康 三维造型物制造装置及构造物的制造方法
US20190143586A1 (en) * 2016-05-12 2019-05-16 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Temperature control prior to fusion
CN106404795A (zh) * 2016-10-26 2017-02-15 华中科技大学 一种基于红外信息的金属增材制造过程控制装置与方法
CN108060417A (zh) * 2016-11-07 2018-05-22 东台精机股份有限公司 粉末积层制造的检测修补装置及其方法
WO2018204981A1 (en) * 2017-05-10 2018-11-15 Monash University Method and system for quality assurance and control of additive manufacturing process
WO2019032687A1 (en) * 2017-08-11 2019-02-14 Applied Materials, Inc. TEMPERATURE CONTROL FOR ADDITIVE MANUFACTURING
WO2019111827A1 (ja) * 2017-12-06 2019-06-13 日立金属株式会社 金属積層造形物の製造方法及び金属積層造形物
JP2019104981A (ja) * 2017-12-14 2019-06-27 キヤノン株式会社 三次元造形装置および三次元造形物の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP4005699A1 (en) 2022-06-01
US20220258248A1 (en) 2022-08-18
WO2021014779A1 (ja) 2021-01-28
JP2021020319A (ja) 2021-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110678281B (zh) 三维层叠造形装置、三维层叠造形方法及三维层叠造形物
JP6733654B2 (ja) 三次元造形物製造装置および構造物の製造方法
CN110446573B (zh) 对用于三维工件的制造的辐照系统进行校准的装置和方法
JP6189820B2 (ja) 放射線検出装置を用いた三次元ワークピースの製造装置及び製造方法
CN111406234B (zh) 用于构建表面映射的设备和方法
CN107206679B (zh) 用于制造三维结构件的方法
US20170341143A1 (en) Method for manufacturing three-dimensional shaped object
EP3210713A1 (en) Laser power monitoring in additive manufacturing
CN111867754B (zh) 用于使多束照射系统对准的方法
BRPI9912231B1 (pt) “Sistema para automaticamente controlar deposição em camadas de um material sobre um substrato e método de fabricação de um artigo"
CN108290220B (zh) 用于增材制造工艺控制的系统和方法
CN114144270A (zh) Am装置
EP3650141A1 (en) Melt pool monitoring system and method for detecting errors in a multi-laser additive manufacturing process
EP3560635A1 (en) Additive manufacturing system with moveable sensors
CN111093952A (zh) 用于生成式制造三维物体的装置的测量系统
EP3587006A1 (en) 3d-printing method and manufacturing device
JP2020104524A (ja) 三次元造形物製造装置
CN114450584A (zh) 层叠造形系统
US20220234285A1 (en) Am apparatus
JP2021172830A (ja) 付加製造物評価システム
US11571750B2 (en) Lamination molding apparatus and method for producing three-dimensional molded object
JP6386008B2 (ja) 積層造形装置
US20190076923A1 (en) Method for manufacturing three-dimensional shaped object
US11833746B2 (en) Method for producing three-dimensional molded object and lamination molding apparatus
WO2019052671A1 (en) METHOD FOR CALIBRATING AN APPARATUS FOR THE GENERATIVE MANUFACTURING OF A THREE-DIMENSIONAL OBJECT

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
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20220304