CN117255740A - 粉末增材造型装置和造型方法 - Google Patents

Abstract

一种粉末增材造型装置(1)，包括多个造型台(11)、台搬运机构(12)和多个升降控制机构(17)。多个造型台(11)中的每一个包括主表面，在所述主表面上可放置作为待加工对象的粉末。台搬运机构(12)在包括多个加工区的加工区域(A11)中沿加工进行方向搬运多个造型台(11)，其中所述多个造型台(11)沿加工进行方向设置。多个升降控制机构(17)分别控制多个造型台(11)在加工区域(A11)中的高度。

Description

粉末增材造型装置和造型方法

技术领域

本发明涉及一种粉末增材造型装置和一种造型方法。

背景技术

在粉末增材造型装置中，通过将材料粉末(例如金属粉末或树脂粉末)散布在粉末床上，对散布有粉末的粉末床施加激光，从而熔化和固化所述粉末(即，熔化粉末，然后将熔化的粉末固化)，并逐一堆叠固化的粉末，获得3D(三维)造型物。

例如，作为3D金属打印机中的制造工序，专利文献1公开了重复下述步骤(a)、(b)、(c)和(d)的技术。(a)将由母材金属粉末及其相应的异质核颗粒组成的混合粉末装入粉末供给槽，然后对腔室抽真空。(b)将造型台降低一个叠层间距，并将粉末供给层升高一个叠层间距后，使用叶片将混合粉末散布在造型台上。(c)对应于一层的一定量的混合粉末通过向其施加激光而被预热、熔化和固化。由于只有母材金属粉末熔化和固化，异质核颗粒在异质核生成过程中用作用于固化的核，使得等轴晶体结晶并且晶粒变得更精细。(d)将对应于一个叠层间距的一定量的混合粉末层压(即，沉积)在造型物上，然后通过对其施加激光对层压(即，沉积)的混合粉末进行预热、熔化和固化。

引用清单

专利文献

专利文献1:日本未审查专利申请公开号2017-222899

技术问题

在粉末增材造型装置中，采用分批法，其中通过在一个装置中相继进行多个不同的工序(如上述工序)来制造期望的产品。然而，期望一种提高粉末增材造型方法的生产率的技术。

发明内容

本公开旨在解决上述问题，其目的之一是提供一种能够有效制造期望的产品的粉末增材造型装置等。

问题的解决方案

根据本公开的粉末增材造型装置包括多个造型台、台搬运机构和多个升降控制机构。每个所述造型台包括主表面，在所述主表面上可放置作为待加工对象的粉末。所述台搬运机构构造为在包括多个加工区的加工区域中沿加工进行方向搬运所述多个造型台，其中所述多个造型台沿加工进行方向设置。所述多个升降控制机构分别控制所述加工区域中的所述多个造型台的高度。

根据本公开的造型方法是一种由粉末增材造型装置执行的造型方法，所述粉末增材造型装置包括多个造型台，每个所述造型台包括主表面，在所述主表面上可放置作为待加工对象的粉末，并且所述粉末增材造型装置构造为在加工区域中连续造型造型物，所述多个造型台沿加工进行方向设置在所述加工区域中。

作为步骤(a)，粉末增材造型装置在所述加工进行方向上搬运沿所述加工进行方向设置的多个造型台；

作为步骤(b)，粉末增材造型装置降低所述多个造型台中的每一个造型台；

作为步骤(c)，粉末增材造型装置将粉末散布于所述多个造型台中的每一个造型台；

作为步骤(d)，对散布于多个造型台中的每一个造型台的粉末施加激光；和

作为步骤(e)，重复步骤(a)至(d)。

发明的有益效果

根据本公开，可以提供能够有效制造期望的产品的粉末增材造型装置和造型方法。

附图说明

图1是根据一种实施例的粉末增材造型装置的侧视图；

图2是根据一种实施例的粉末增材造型装置的俯视图；

图3是示出粉末增材造型装置1中的光学模块的构造的示例的侧视图；

图4是加工区域中水平引导部的布局图；

图5是用于说明连接部和升降控制机构的构造的图；

图6是用于说明造型台的构造的图；

图7是隔板控制模块的透视图；

图8是示出由粉末增材造型装置执行的造型方法的流程图；

图9是用于说明由粉末增材造型装置执行的操作的第一图；

图10是用于说明由粉末增材造型装置执行的操作的第二图；

图11是用于说明由粉末增材造型装置执行的操作的第三图；

图12是用于说明由粉末增材造型装置执行的操作的第四图；

图13是用于说明由粉末增材造型装置执行的操作的第五图；

图14是用于说明由粉末增材造型装置执行的操作的第六图；

图15是用于说明由粉末增材造型装置执行的操作的第七图；

图16是用于说明由粉末增材造型装置执行的操作的第八图；和

图17是用于说明由粉末增材造型装置执行的操作的第九图。

具体实施方式

下文将通过根据本发明的实施例描述本发明，但是由权利要求书限定的本发明不限于下文所示的实施例。此外，实施例中描述的所有组件/结构不一定是解决问题的必要手段。为明确解释，以下描述和附图被部分省略并适当简化。请注意，在所有附图中，相同的参考数字(或符号)被分配给相同的元件，并且在适当时省略了对其的冗余说明。

<实施例>

首先，将参照图1和图2描述根据一种实施例的粉末增材造型装置的概要。图1是根据一种实施例的粉末增材造型装置的侧视图。图2是根据一种实施例的粉末增材造型装置的俯视图。根据本实施例的粉末增材造型装置1是一种所谓的3D(三维)打印机，并且通过基于3D设计数据一层接一层地形成和堆叠多个薄切片的2D(二维)层来制造具有期望3D形状的待制造产品(以下简称为制造品)。此外，根据本实施例的粉末增材造型装置1是连续式造型装置，其通过在多个加工区域中彼此平行并行地执行多个不同过程(即多个不同工序)来连续制造制造品。注意，在图1和图2中，为了便于理解，省略了一些组件/结构。

粉末增材造型装置1包括预热区域A10、加工区域A11和排出区域A12。在预热区域A10中，在加工区域A11之前对散布粉末的各个造型台进行预热。

加工区域A11是通过使上述部件/结构中的每一个执行其各自的功能来处理粉末并制造具有期望3D形状的物体的区域。加工区域A11包括四个加工区(第一加工区A111、第二加工区A112、第三加工区A113和第四加工区A114)，如图2所示。在四个加工区的每一个中设置造型台，并对设置的造型台执行不同的工序(单独的工序)。更具体地，在四个加工区的每一个中，粉末增材造型装置1形成粉末床，并向形成的粉末床施加激光。随着造型台通过四个加工区，在造型台上产生包含制造品的造型块。排出区域A12是已经通过加工区域A11的造型块被搬运到并且从其排出的区域。

下文将描述粉末增材造型装置1的各个部件/结构。粉末增材造型装置1包括作为主要部件的造型模块10、隔板控制模块20、粉末供给模块30和光源模块40。

注意，在图1中示出了用于说明组件之间的位置关系的右手正交坐标系。此外，在图2和随后的附图中，当示出正交坐标系时，正交坐标系中的X轴、Y轴和Z轴方向分别与图1所示的X轴、Y轴和Z轴方向一致。

(造型模块10)

造型模块10包括作为主要部件的造型台11、台搬运机构12、连接部13、水平引导部16、升降控制机构17和侧板18。

造型台11包括矩形的主表面，在该主表面上可以放置作为待加工对象的粉末。造型台11通过连接部13与台搬运机构12接合，并由台搬运机构12搬运。造型台11构造为使得其主表面在加工区域A11中面朝上方。

台搬运机构12通过连接部13支撑多个造型台11，并在加工进行方向上连续搬运这些造型台11。加工进行方向是图1和图2中从X轴负侧到X轴正侧的方向。平台搬运机构12包括作为主要部件的搬运部121和搬运驱动部122。

搬运部121构成为环状的，并沿着环支撑造型台11。此外，搬运部121由搬运驱动部122驱动。以这种方式，搬运部121通过使造型台11沿着环循环来搬运造型台11。搬运部121例如是构成为环状的链条或带。

每个搬运驱动部122包括用于驱动搬运部121的马达，与搬运部121接合，并使搬运部121沿着环循环。可以仅设置一个搬运驱动部122，或者可以设置两个或更多个搬运驱动部122。图1所示的台搬运机构12包括位于搬运部121的左右两端的搬运驱动部122。此外，如图1所示，每个搬运驱动部122构造为绕平行于X轴的轴线向右(即，顺时针)转动。这样，搬运驱动部122从左向右搬运搬运部121的上部。此外，搬运驱动部122从右向左搬运搬运部121的下部。注意，除了上述结构之外，台搬运机构12可包括用于调节搬运部121的移动或辅助搬运驱动部122的移动的引导部件。图中所示的搬运驱动部122之一可以是驱动搬运驱动部，另一搬运驱动部122可以是从动搬运驱动部。

本实施例中的搬运部121构造为沿竖直平面循环。更具体而言，图1所示的搬运部121沿对应于竖直平面的YZ平面循环。此外，搬运部121大致呈椭圆形，在其左右两端具有圆形部分。此外，台搬运机构12设置成使得加工区域A11中的搬运部121的高度从工序的上游侧向其下游侧降低。在图1所示的示例中，搬运部121在加工区域A11中由搬运驱动部122从左向右搬运。因此，加工区域A11中的工序的上游侧是图中的左侧，工序的下游侧是图中的右侧。因此，图1所示的搬运部121的高度从左上方至右下方减小。

每个水平引导部16在加工区域A11中沿进行方向延伸跨过两个相邻工序，并沿水平方向引导与其接合的造型台11。每个水平引导部16可由例如线性引导部形成。造型模块10在加工区域A11中包括多个水平引导部16。所述多个水平引导部16以级联方式或阶梯方式沿搬运部121设置，所述搬运部沿倾斜方向延伸。

各升降控制机构17在加工区域A11中设置在其各自的工序中，并支撑搬运至该工序的造型台11。此外，每个升降控制机构17控制由该升降控制机构17支撑的造型台11的高度，以使其各自的粉末供给模块30在造型台11上形成粉末床。此外，在将激光施加到散布于造型台11的粉末后，升降控制机构17将造型台11降低至使得造型台11和位于造型台11下方的水平引导部16能够彼此接合的位置。

每个侧板18包括在加工区域A11中沿进行方向抵靠(即接触)造型台11的侧部的表面。侧板18通过抵靠造型台11的侧部支撑散布于造型台11的粉末。本实施例中的每个侧板18延伸跨过多个相邻的加工区，并且其上端部水平地形成并固定，使得其位置不变。因此，从由台搬运机构12搬运并设置在各个加工区中的四个造型台11的主表面到侧板18的上端部的高度彼此不同。也就是说，侧板18在加工区域A11中沿进行方向抵靠造型台11的侧部，并且以从造型台11的主表面到其上端部的高度可改变的方式竖直设置。此外，侧板18在其上端部支撑粉末供给模块30。

(隔板控制模块20)

隔板控制模块20通过以与造型模块10的移动联动的方式移动来控制多个隔板21的布置。隔板控制模块20包括隔板21、隔板搬运机构22、隔板搬运带23和线性引导部24。

每个隔板21是板状部件，其被设置为在竖直方向上延伸，并且在加工区域A11中沿着垂直于造型台11进行方向的方向竖直设置，并且设置为使得隔板抵靠(即，接触)造型台11的侧部。此外，每个隔板21在加工区域A11中被置于与其相邻的造型台11之间，并且以与这些造型台11的移动联动的方式移动。以这种方式，隔板21支撑散布于造型台11的粉末。即，在每个造型台11的主表面上，其四个侧部由上述侧板18和隔板21支撑。换言之，侧板18和隔板21在造型台11的主表面上形成框架。

此外，隔板21由线性引导部24支撑，使得所述隔板能够在竖直方向上线性移动。以这种方式，隔板21阶梯状地设置在加工区域A11中，并跟随造型台11的移动，所述造型台在被加工的同时在进行方向上被搬运。

隔板搬运机构22由圆筒形转动部件组成，每个所述转动部件具有沿竖直方向延伸的中心轴线。隔板搬运机构22与隔板搬运带23接合，并支持隔板搬运带23的移动。具体而言，图2所示的隔板搬运机构22与具有椭圆形形状的隔板搬运带23的两端的圆形部分的内侧接合。隔板搬运机构22可包括用于使隔板搬运带23主动循环的驱动部。或者，隔板搬运机构22可以不包括驱动部，并且可以构造为与造型模块10联动并由造型模块10驱动。

隔板搬运带23沿水平平面(XY平面)形成环，并由隔板搬运机构22支撑，使得隔板搬运带23能够沿着环循环(即，转动)。多个线性引导部24固定在隔板搬运带23的外周上。图2所示的隔板搬运带23具有沿左右方向延伸的椭圆形形状，并且隔板搬运机构22在左右端部与圆形部分的内侧接合。注意，隔板搬运带23的形状不限于图2所示的椭圆形。

每个线性引导部24包括轨道部和可动部。轨道部以平行于竖直方向的方式固定至隔板搬运带23。可动部以隔板能沿竖直方向移动的方式保持隔板21。

隔板控制模块20已在上文中进行了描述。如上所述，隔板控制模块20支撑多个隔板21，使得它们能够彼此独立地在竖直方向上线性移动。此外，隔板控制模块20包括隔板搬运机构22，该隔板搬运机构搬运隔板21，使得隔板沿水平平面在环中循环。

此外，隔板搬运机构22在加工区域A11中沿进行方向搬运隔板21，并且在隔板21离开加工区域A11后，沿与进行方向不同的方向搬运隔板21。此外，隔板搬运机构22以与加工区域A11中的造型台11的移动联动的方式移动隔板21。

(粉末供给模块30)

粉末供给模块30包括作为主要部件的再涂布器31和供给的粉末32。每个再涂布器31是用于将供给的粉末32散布在相应的造型台11上的部件。再涂布器31通常具有叶片状或辊状的形状。如图2所示，再涂布器31设置在造型台11侧的侧板18的上表面上，并在垂直于造型台11的进行方向(即，垂直于X轴方向)的方向(Y方向)上往复移动。

供给的粉末32是通过再涂布器31散布于造型台11的粉末。供给的粉末32通过特定的供给粉末装置供给到再涂布器31和造型台11之间。特定的供给粉末装置例如是如下装置，该装置从存储在其下部的粉末中提升预定量的粉末以使得再涂布器31能够移动提升的粉末。或者，特定的供给粉末装置可以是例如如下装置，该装置通过将预定量的粉末从其上部掉落到再涂布器31与造型台11之间的表面上来供给该预定量的粉末。

如上所述，多个再涂布器31在加工区域A11中彼此平行(例如彼此同时)地将供给的粉末32分别散步在多个造型台11上。此外，再涂布器31在垂直于进行方向的方向(即图2中的Y方向)上以往复方式移动。通过这种方式，再涂布器31将供给的粉末32散布于造型台11。

(光源模块40)

图1所示的光源模块40将激光施加到由再涂布器31在加工区域A11的每个加工区中涂布的粉末上。这样，光源模块40将粉末熔化并固化成期望的形状(即，熔化粉末，然后让熔化的粉末固化成期望的形状)。

上文已经描述了粉末增材造型装置1的概况。注意，在上述示例中，粉末增材造型装置1在加工区域A11中包括四个加工区(第一至第四加工区A111至A114)。然而，加工区域A11中包括的加工区的数量不限于四个。加工区域A11需要包括至少两个加工区。

接下来，将参考图3描述光源模块40的构造示例。图3是示出粉末增材造型装置1中的光学模块的构造示例的侧视图。图3示出粉末床90被散布于设置在加工区域A11中的各个加工区中的各个造型台11的状态。此外，图3示出了通过使光源模块40向多个粉末床90施加激光来制造产品91的情况。

图3所示的光源模块40包括作为主要部件的激光振荡单元41、半反射镜42、全反射镜43和振镜单元44。每个激光振荡单元41例如是输出二氧化碳激光的激光振荡器。每个半反射镜42反射一部分输入激光，并让其余部分的激光通过。每个全反射镜43反射输入激光。

每个振镜单元44包括以预定角度反射输入激光的镜和驱动该镜的振镜马达。通过上述构造，通过使振镜单元44将输入激光施加到散布于各个造型台11的主表面的各个粉末床90，从而将粉末熔化并固化成期望形状，从而形成产品91。

通过组合多个半反射镜42和多个全反射镜43，光源模块40将由一个激光振荡单元41产生的激光分成多个激光束，并将多个激光束提供给设置在各个加工区中的振镜单元44。通过上述构造，光源模块40可以减少施加到多个不同加工区的激光功率的变化。

接下来，将参照图4描述水平引导部的构造。图4是加工区域中水平引导部的布局图。图4示出了一些搬运部121和固定在搬运部121上方的多个水平引导部16。注意，在图4中，搬运部121从左向右被搬运。即，图4中的左侧是工序的上游侧，图4中的右侧是工序的下游侧。

如图所示，每个水平引导部16在加工区域A11中沿进行方向延伸跨过两个相邻加工区。此外，每个水平引导部16包括水平引导槽160。造型台11与水平引导部16的水平引导槽160可拆地接合。当造型台11与水平引导槽160接合时，水平引导部16将与之接合的造型台11引导至相邻的加工区(即，下一个加工区)。

此外，水平引导部16以这样的方式设置，使得设置于工序下游侧的第二水平引导部的上游部分设置在设置于工序上游侧的第一水平引导部的下游部分下方。具体而言，例如，第一水平引导部161和第二水平引导部162设置在第一加工区A111中。第一水平引导部161的右侧(下游部分)设置在第一加工区A111中。此外，第二水平引导部162的左侧(上游部分)在第一加工区A111中设置在第一水平引导部161下方。注意，第一水平引导部161和第二水平引导部162之间的距离由H10表示。

接下来，将参照图5描述连接部13和升降控制机构17。图5是用于说明连接部和升降控制机构的构造的图。图5的左侧示出了包括折叠的第二连接部15的连接部13将造型台11与搬运部121连接的状态。图5的中央部分示出了当搬运部121在加工区域A11中沿倾斜方向延伸时，连接部13将造型台11与搬运部121连接的状态。图5的右侧示出了造型台11在被升降控制机构17支撑的同时下降的状态。

首先，将描述连接部13。连接搬运部121和造型台11的连接部13包括第一连接部14和第二连接部15。第一连接部14通过使其一端在造型台11的上游侧与造型台11接合并且使其另一端与搬运部121接合而将造型台11与搬运部121连接。第一连接部14包括作为主要部件的第一连接轴141和第一引导槽142。第一连接轴141与搬运部121接合。第一连接部14由搬运部121绕第一连接轴141可转动地支撑。第一引导槽142是引导槽，并且以引导轴112能够线性移动的方式支撑向造型台11侧突出的引导轴112。

第二连接部15通过使其一端在造型台11的下游侧与造型台11接合并且使其另一端与搬运部121接合而将造型台11与搬运部121连接。第二连接部15包括作为主要部件的第二连接轴151、第二引导槽152和关节部153。第二连接轴151与搬运部121接合。

第二连接部15由搬运部121绕第二连接轴151可转动地支撑。第二引导槽152是引导槽，并且以引导轴112能够线性移动的方式支撑向造型台11侧突出的引导轴112。关节部153是设置在第二连接轴151和第二引导槽152之间的关节，并且构造为使得第二连接部15的形状能够改变为折叠状态或直线状态。第二连接部15可包括用于保持所述折叠状态或直线状态的锁定机构。

如图左侧所示，当搬运部121沿水平方向延伸时，连接部13折叠第二连接部15的关节部153。此外，如附图的中央部分所示，当搬运部121沿倾斜方向延伸时，连接部13变为关节部153不折叠的展开状态。通过如上所述根据搬运部121的延伸方向改变第二连接部15的状态，连接部13可以保持造型台11的姿态平行于水平平面，而不论搬运部121是水平延伸还是倾斜延伸。此外，如图右侧所示，连接部13构造为使得造型台11能够降低对应于高度H10的距离，同时保持造型台11平行于水平平面的姿态。通过上述构造，连接部13以如下方式连接至加工区域A11中的搬运部121和造型台11中的每一个，使得能够改变他们之间在竖直方向上的相对位置关系。

接下来，将描述升降控制机构17。升降控制机构17包括作为主要部件的升降马达171、驱动轴172和升降模块173。升降马达171使形成有螺旋槽的驱动轴172沿期望方向转动。驱动轴172是由升降马达171转动并与驱动轴172接合的轴。升降模块173与驱动轴172接合，并支撑造型台11的下部。

例如，升降控制机构17通过使升降马达171顺时针转动驱动轴172来升高升降模块173。此外，升降控制机构17通过使升降马达171逆时针转动驱动轴172来降低升降模块173。如上所述，当升降模块173支撑造型台11时，升降控制机构17根据上述动作来控制造型台11的高度。

通过上述构造，升降控制机构17设置为使得其能够在设置于加工区中工序的上游侧的第一水平引导部16(例如，图4中的第一水平引导部161)与设置于其下游侧的第二水平引导部16(例如，图4中的第二水平引导部162)之间执行升降操作。这样，升降控制机构17降低已经离开(已经脱离)第一水平引导部16的造型台11，使得该造型台11能够与第二水平引导部16接合。

接下来，将参照图6描述造型台11的构造。图6是用于说明造型台的构造的图。在图6中，在右侧和左侧分别示出了两个造型台11，其中每个造型台11处于两个相对的水平引导部16之间。为了便于理解，以透视的方式示出了每个造型台11的一部分。造型台11包括柱塞111和引导轴112。

每个柱塞111通过驱动引导轴112在轴向上伸出或收回相应的引导轴112。造型台11包括在造型台11的每一侧(Y方向的两侧中的每一侧)沿前/后方向间隔开的两个柱塞111。即，造型台11总共包括四个柱塞111。此外，由相应的柱塞111驱动的引导轴112分别与第一和第二连接部14和15接合。

图6左侧所示的造型台11处于四个柱塞111中的每一个均已伸出相应的引导轴112的状态。当引导轴112通过柱塞111伸出时，其与水平引导部16中形成的水平引导槽160接合。在这种情况下，造型台11由水平引导部16引导，使得其能够在水平方向上移动，同时保持主表面平行于水平平面的姿态。然而，在这种情况下，造型台11不能在竖直方向上移动，因为其受到水平引导槽160的限制。

图6右侧所示的造型台11处于四个柱塞111中的每一个均已收回相应的引导轴112的状态。当引导轴112被收回柱塞111时，其离开(即脱离)水平引导槽160。在这种情况下，造型台11可以在被第一连接部14和第二连接部15引导的同时上下移动。注意，在这种情况下，如图6右侧的虚线所示，造型台11由升降控制机构17从下方支撑，从而其在竖直方向上移动。

造型台11的构造已在上文中描述。如上所述，本实施例中的造型台11与水平引导部16可拆地接合。这样，粉末增材造型装置1控制多个造型台11的位置和姿态。

接下来，将参照图7描述隔板控制模块。图7是隔板控制模块的透视图。在图7所示的隔板控制模块20中，从上方观察，隔板搬运带23在环中逆时针循环(即，转动)。在隔板搬运带23的外周上，多个线性引导部24沿竖直方向固定。每个线性引导部24包括能够在竖直方向上线性移动的隔板21。隔板搬运带23根据造型台11的移动在环中循环。这样，隔板21以与造型台11联动的方式移动。

每个造型台11在两个相对的侧板18之间穿过。注意，两个侧板18之间的距离被定义为距离W18。此外，穿过具有距离W18的空间的造型台11具有宽度W11。注意，宽度W11是这样的宽度，使得造型台11可以穿过具有距离W18的空间而不会发生晃动。此外，隔板21具有宽度W21作为抵靠造型台11的部分的尺寸。注意，造型台11的宽度W11和隔板21的宽度W21大致相等。因此，在加工区域A11中形成的粉末床90在保持由侧板18和隔板21包围和支撑的状态的同时沿加工进行方向被连续搬运。

在加工区域A11中加工过的粉末形成具有四棱柱形状的粉末块92。在通过加工区域A11后，粉末块92被搬运至排出区域A12。在排出区域A12中，粉末块92离开造型台11，因为侧板18不再存在，并且工序下游侧的隔板21沿着隔板搬运带23移动。因此，在排出区域A12中，尽管粉末块92抵靠位于工序上游侧的隔板21，但是粉末块92的其他外周表面未被支撑。然后，当造型台11和隔板21从该状态进一步沿进行方向移动时，隔板21在转动的同时沿隔板搬运带23沿箭头A21所示方向移动。结果是，粉末块92被转动的隔板21沿与造型台11的进行方向不同的方向推出。如上所述，隔板21具有将加工过的粉末块92排出(即推出)到排出区域A12中的功能。

接下来，将参照图9描述由粉末增材造型装置1执行的处理。图9是示出由粉末增材造型装置执行的造型方法的流程图。图9所示的流程图示出了由粉末增材造型装置1在加工区域A11中执行的处理。根据本公开的造型方法是由粉末增材造型装置执行的造型方法，该粉末增材造型装置包括多个造型台，每个所述造型台包括主表面，在所述主表面上可放置作为待加工对象的粉末，并且所述粉末增材造型装置构造为在加工区域中连续造型造型物，在所述加工区域中所述多个造型台沿加工进行方向设置。

首先，作为步骤(a)，粉末增材造型装置1沿加工进行方向搬运沿加工进行方向设置的多个造型台11(步骤S11)。

接下来，作为步骤(b)，粉末增材造型装置1降低多个造型台11中的每一个造型台(步骤S12)。

接下来，作为步骤(c)，粉末增材造型装置1将粉末散布于多个造型台11的每一个造型台(步骤S13)。

接下来，作为步骤(d)，粉末增材造型装置1对散布于多个造型台11中的每一个造型台的粉末施加激光(步骤S14)。

接下来，粉末增材造型装置1确定步骤(b)至(d)是否已经执行了预定次数(步骤S15)。即，粉末增材造型装置1执行步骤(b)至(d)所述预定次数。预定次数可以是一次、两次或更多次。当确定步骤(b)至(d)未被执行预定次数时(步骤S15:否)，粉末增材造型装置1返回步骤S12并执行步骤(b)。另一方面，当确定步骤(b)至(d)已经执行了预定次数时(步骤S15:是)，粉末增材造型装置1行进至步骤S16。

接下来，粉末增材造型装置1确定是否结束一系列处理(步骤S16)。换言之，当粉末增材造型装置1未确定该系列处理应当结束时(步骤S16:否)，其重复步骤(a)至(d)。然后，当粉末增材造型装置1已经确定该系列处理应当结束时(步骤S16:是)，粉末增材造型装置1结束该系列处理。例如，当从用户处接收到停止该处理的指令时，或者当未提供要散布于粉末床的粉末时，该系列处理结束。

上文已经描述了由粉末增材造型装置1执行的处理。根据上述粉末增材造型方法，可以有效地造型期望的产品。

接下来，将通过使用具体示例描述上述粉末增材造型方法。图9是用于说明由粉末增材造型装置执行的操作的第一图。在图9中，由实线表示的造型台11位于预热区域A10。在以下描述中，为了着眼于由一个造型台11执行的操作，关注的一个造型台11由实线表示，而其他造型台11等由虚线表示。此外，为了便于理解，图中省略了一些结构和类似物。

图9中实线所示的造型台11由台搬运机构12从预热区域A10搬运至加工区域A11(步骤(a))。此时，引导轴112与水平引导槽160接合。因此，造型台11被搬运至第一加工区A111，同时保持主表面处于水平状态。注意，此时，与造型台11接合的第二连接部15的关节部153处于折叠状态。

图10是用于说明由粉末增材造型装置执行的操作的第二图。在图10中，造型台11已经到达第一加工区A111。此时，引导轴112与水平引导槽160接合。此外，第二连接部15已经从折叠状态变为展开状态。

当造型台11到达第一加工区A111时，设置在第一加工区A111中的升降控制机构17升高升降模块173以支撑造型台11。注意，升降控制机构17可以在造型台11到达第一加工区A111之前开始升高升降模块173。

图11是用于说明由粉末增材造型装置执行的操作的第三图。在图11中，造型台11由升降控制机构17支撑。此外，引导轴112已经离开(即，已经脱离)水平引导部16。因此，造型台11处于其能够在竖直方向上移动的状态。从该状态，升降模块173下降。结果是，造型台11与提升块173一起沿着第一和第二引导槽142和152下降。

图12是用于说明由粉末增材造型装置执行的操作的第四图。在图12中，造型台11已经从图11所示的位置下降了对应于高度H11的距离(步骤(b))。高度H11对应于该操作后产生的粉末床的厚度。

图13是用于说明由粉末增材造型装置执行的操作的第五图。在图13中，粉末床90已经散布于造型台11的主表面(步骤(c))，并且从振镜单元44施加激光(步骤(d))。当激光对粉末床的处理完成时，升降控制机构17再次将其降低对应于高度H11的距离(步骤(b))。然后，振镜单元44向粉末床施加激光(步骤(c)和(d))。粉末增材造型装置1重复上述一系列处理预定次数。

图14是用于说明由粉末增材造型装置执行的操作的第六图。图14所示的造型台11处于步骤(b)至(d)已经执行预定次数的状态。在该状态之后，升降控制机构17将造型台11移动至引导轴112可与水平引导槽160接合的位置，以便将造型台11与位于工序下游侧的水平引导部16接合。

图15是用于说明由粉末增材造型装置执行的操作的第七图。在图15中，造型台11处于引导轴112与水平引导槽160接合的状态。因此，在该状态之后，台搬运机构12通过驱动搬运部121将造型台11从第一加工区A111搬运至第二加工区A112，以使造型台11经历下一步骤(步骤(a))。

图16是用于说明由粉末增材造型装置执行的操作的第八图。在图16中，造型台11处于其已经被搬运至第二加工区A112的状态。在该状态之后，造型台11脱离与水平引导部16的接合。此外，通过升降控制机构17降低造型台11(步骤(b))。然后，粉末供给模块30在造型台11的主表面上产生粉末床(步骤(c))。然后，振镜单元44向粉末床施加激光(步骤(d))。

图17是用于说明由粉末增材造型装置执行的操作的第九图。在图17中，造型台11处于在第二加工区A112中已经执行了预定处理的状态。因此，在第二加工区A112中，另一粉末床已经放置到在第一加工区A111中在造型台11上形成的造型物上，并且通过激光进一步形成造型物(即，在原始造型物上形成另一层)。当第二加工区A112中的处理完成时，造型台11被搬运至第三加工区A113，并且重复与上述一系列处理类似的一系列处理。此外，如图17所示，多个加工区中的处理彼此并行执行。因此，粉末增材造型装置1可以连续制造期望的产品。

尽管上文已经描述了粉末增材造型装置1，但是根据本实施例的粉末增材造型装置1的构造不限于上述构造。例如，设置在台搬运机构12中的搬运部121不一定必须沿竖直平面循环，而是可以沿水平平面循环。此外，升降控制机构17可以不固定到相应的加工区，并且能以与造型台11联动的方式在进行方向上移动。此外，搬运部121可以搬运升降控制机构17。

侧板18可以不固定到加工区域A11，而是可以构造为使得它们可以上下移动，从而跟随各个造型台11的移动。隔板21可以不受隔板控制模块20控制，而是可以与造型台11接合，并且可以与造型台11一起被搬运。光源模块40可以不通过分割从一个激光源发出的激光来产生多个激光光束，而是可以具有用于每个加工区的专用光源。

如上所述，根据该实施例，可以提供能够有效制造期望的产品的粉末增材造型装置和造型方法。

注意，本发明不限于上述示例性实施例，并且可以在不脱离本发明的范围和精神的情况下对其进行适当修改。

本申请基于2021年4月22日提交的日本专利申请第2021-072291号并要求其优先权，该申请的公开内容通过引用整体结合于此。

附图标记列表

1粉末增材造型装置

10造型模块

11造型台

12台搬运机构

13连接部

14第一连接部

15第二连接部

16水平引导部

17升降控制机构

18侧板

20隔板控制模块

21隔板

22隔板搬运机构

23隔板搬运带

24线性引导部

30粉末供给模块

31再涂布器

32供给的粉末

40光源模块

41激光振荡单元

42半反射镜

43全反射镜

44振镜单元

90粉末床

91产品

92粉末块

111 柱塞

112 引导轴

121 搬运部

122 搬运驱动部

141 第一连接轴

142 第一引导槽

151 第二连接轴

152 第二引导槽

153 关节部

160 水平引导槽

171 升降用马达

172 驱动轴

173 升降模块

A11 加工区域

Claims (20)

1.一种粉末增材造型装置，包括:

多个造型台，每个所述造型台包括主表面，在所述主表面上可放置作为待加工对象的粉末；

台搬运机构，所述台搬运机构构造为在包括多个加工区的加工区域中沿加工进行方向搬运所述多个造型台，其中，所述多个造型台沿加工进行方向设置在所述加工区域中；和

多个升降控制机构，所述多个升降控制机构构造为分别控制所述加工区域中的所述多个造型台的高度。

2.根据权利要求1所述的粉末增材造型装置，其中，所述台搬运机构包括:

搬运部，所述搬运部构成为环状，并且构造为循环搬运所述造型台；以及

构造为驱动所述搬运部的搬运驱动部。

3.根据权利要求2所述的粉末增材造型装置，其中，所述台搬运机构构造为使得所述搬运部沿着竖直平面循环。

4.根据权利要求2或3所述的粉末增材造型装置，其中，所述台搬运机构设置成使得所述搬运部的高度在所述加工区域中从工序的上游侧向其下游侧降低。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的粉末增材造型装置，其中，所述粉末增材造型装置还包括连接部，所述连接部构造为连接至所述搬运部和所述造型台中的每一者，使得所述搬运部和所述造型台在所述加工区域中以联动的方式沿加工进行方向移动。

6.根据权利要求5所述的粉末增材造型装置，其中，所述连接部连接至所述搬运部和所述造型台中的每一者，使得在所述加工区域中所述搬运部和所述造型台之间在竖直方向上的相对位置关系能够被改变。

7.根据权利要求5或6所述的粉末增材造型装置，其中，所述连接部包括关节部，所述关节部构造为在连接至所述搬运部的部分与连接至所述造型台的部分之间折叠。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的粉末增材造型装置，其中，所述粉末增材造型装置还包括多个水平引导部，所述多个水平引导部中的每一者在所述加工区域中沿加工进行方向延伸跨过两个相邻的加工区，并且构造为沿水平方向引导所述多个造型台之一。

9.根据权利要求8所述的粉末增材造型装置，其中，所述水平引导部设置成，使得设置于工序下游侧的第二水平引导部的上游部分设置在设置于工序上游侧的第一水平引导部的下游部分的下方。

10.根据权利要求8或9所述的粉末增材造型装置，其中，所述造型台与所述水平引导部可拆地接合。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的粉末增材造型装置，其中，所述升降控制机构设置为使得所述升降控制机构能够在设置于所述加工区域中的工序的上游侧的第一水平引导部和设置于所述加工区域中的工序的下游侧的第二水平引导部之间执行升降操作，并且构造为降低已经离开所述第一水平引导部的造型台，使得所述造型台能够与所述第二水平引导部接合。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的粉末增材造型装置，其中，所述粉末增材造型装置还包括:

侧板，所述侧板构造为在所述加工区域中沿所述加工进行方向抵靠所述造型台的一侧，所述侧板竖直设置，使得从所述造型台的主表面到所述侧板的上端部的高度能够被改变；和

隔板，所述隔板在所述加工区域中沿垂直于所述加工进行方向的方向竖直设置，并且设置成使得所述隔板抵靠所述造型台的一侧，其中，

所述侧板和所述隔板形成框架，所述框架支撑散布于所述造型台的粉末。

13.根据权利要求12所述的粉末增材造型装置，其中，所述侧板延伸跨过多个相邻的工序，并且所述侧板的上端部水平地形成。

14.根据权利要求12或13所述的粉末增材造型装置，其中，所述粉末增材造型装置还包括隔板搬运机构，所述隔板搬运机构构造为以使得多个隔板能够彼此独立地沿竖直方向移动的方式支撑所述多个隔板，并且所述隔板搬运机构搬运所述隔板，使得所述隔板沿水平平面以环状循环。

15.根据权利要求14所述的粉末增材造型装置，其中，所述隔板搬运机构在所述加工区域中沿所述加工进行方向搬运所述隔板，并且在所述隔板离开所述加工区域后沿不同于所述加工进行方向的方向搬运所述隔板。

16.根据权利要求14或15所述的粉末增材造型装置，其中，所述隔板搬运机构在所述加工区域中以与所述造型台的移动联动的方式移动所述隔板。

17.根据权利要求1至16中任一项所述的粉末增材造型装置，其中，所述粉末增材造型装置还包括多个再涂布器，所述多个再涂布器构造为在所述加工区域中彼此平行地分别将粉末散布于所述多个造型台。

18.根据权利要求17所述的粉末增材造型装置，其中，所述再涂布器通过在垂直于所述加工进行方向的方向上往复移动的方式将粉末散布于所述造型台。

19.一种由粉末增材造型装置执行的造型方法，所述粉末增材造型装置包括多个造型台，每个所述造型台包括主表面，在所述主表面上可放置作为待加工对象的粉末，并且所述粉末增材造型装置构造为在加工区域中连续造型造型物，所述多个造型台沿加工进行方向设置在所述加工区域中，

所述造型方法包括以下步骤:

(a)沿所述加工进行方向搬运沿所述加工进行方向设置的多个造型台；

(b)降低所述多个造型台中的每一个造型台；

(c)将粉末散布于所述多个造型台中的每一个造型台；

(d)对散布于多个造型台中的每一个造型台的粉末施加激光；和

(e)重复步骤(a)至(d)。

20.根据权利要求19所述的造型方法，其中，将步骤(b)至(d)重复预定次数。