DE102017123464A1

DE102017123464A1 - Schichtungs- und Formungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102017123464A1
Application number: DE102017123464.0A
Authority: DE
Inventors: Shuichi Kawada; Shuji Okazaki
Original assignee: Sodick Co Ltd
Current assignee: Sodick Co Ltd
Priority date: 2016-11-16
Filing date: 2017-10-10
Publication date: 2018-05-17
Also published as: CN108067616A; JP2018080365A; US20180133796A1; CN108067616B; JP6188103B1; US10434574B2

Abstract

Bereitgestellt ist eine Schichtungs- und Formungsvorrichtung, die in der Lage ist ein kontaminiertes gas effizienter aus einer Kammer abzuführen.
Ein Gassammelmechanismus ist in der Schichtungs- und Formungsvorrichtung installiert, der aufweist einen Trennabschnitt, der sich entlang der zweiten Wandoberfläche mit einem vorbestimmten Abstand dazwischen von einem Deckenabschnitt erstreckt, einen ersten Gassammelanschluss, der in dem Trennabschnitt gebildet ist, eine Ansaugvorrichtung, die in dem ersten Gassammelanschluss installiert ist, einen ersten Gasleitraumabschnitt, der zwischen dem Trennabschnitt und der zweiten Wandoberfläche gebildet ist, eine erste Leitung, die mit dem ersten Gasleitraumabschnitt in Verbindung steht und die an dem Deckenabschnitt installiert ist, einen zweiten Gassammelanschluss, der an dem Deckenabschnitt benachbart zu der zweiten Wandoberfläche installiert ist, und eine zweite Leitung, die mit dem zweiten Gassammelanschluss in Verbindung steht.

Description

Querverweis auf eine verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung beansprucht die Vorzüge der Priorität der Japanischen Anmeldung mit Nummer 2016-222919 , eingereicht am 16. November 2016. Die Gesamtheit der oben erwähnten Patentanmeldung ist hiermit unter Bezugnahme hierin aufgenommen und wird zu einem Teil dieser Beschreibung gemacht.
Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schichtungs- und Formungsvorrichtung für die Herstellung eines geschichteten und geformten Artikels aus einem Metall.
Beschreibung des Standes der Technik
Als eine Vorrichtung für die Herstellung eines geschichteten und geformten Artikels aus einem Metall offenbart Patentdokument 1 eine Schichtungs- und Formungsvorrichtung. Bei der Schichtungs- und Formungsvorrichtung wird eine gesinterte Schicht gebildet durch Bewegen eines Neubeschichtungskopfes in einer horizontalen, einzelnen Achsrichtung, Zuführen eines Pulvermaterials aus einem Metall unter Verwendung einer Materialvorratsbox und einer Klinge, die in einem Neubeschichtungskopf installiert ist, und Bilden einer Pulverschicht auf einem Tisch durch Glätten bzw. Einebnen und Einstrahlen bzw. Strahlen eines Lasers auf einen vorbestimmten Bereich der Pulverschicht unter Verwendung einer Laserstrahlvorrichtung. Dann wird ein geschichteter und geformter Artikel aus einem Metall hergestellt durch wiederholtes Bilden einer neuen Pulverschicht auf der gesinterten Schicht, Strahlen eines Lasers auf die Pulverschicht und Bilden einer gesinterten Schicht.
Zusätzlich, wenn das Pulvermaterial durch den Laser gesintert wird, muss eine Umgebung um eine vorbestimmte Einstrahlungsregion eine Atmosphäre sein, in der so gut wie möglich kein Sauerstoff präsent ist, so dass ein Laser mit einer benötigten Energie immer stabil strahlen kann während das Pulvermaterial vor Änderungen geschützt wird. Zu diesem Zweck ist ein Verfahren zum Sintern eines Pulvermaterials unter einer Atmosphäre, in der eine Sauerstoffkonzentration ausreichend gering ist, durch Beherbergen eines Tischs, auf dem eine Pulverschicht gebildet wird, und eines Neubeschichtungskopfes, der konfiguriert ist, um das Pulvermaterial in einer Kammer, die so gut wie möglich abgedichtet ist, zu verteilen, und Einspeisen bzw. Zuführen eines Schutzgases in die Kammer bekannt.
Zusätzlich, wenn die Pulvermaterialschicht durch den Laser gesintert wird, wird ein spezifischer Dampf erzeugt, der als metallurgische Dämpfe bezeichnet wird, einschließlich eines Metalls, das durch Hitze sublimiert wird. Die Dämpfe werden als schwarzer Rauch erzeugt, steigen auf und verteilen sich. Wenn die Kammer vollständig mit Dämpfen gefüllt ist, da ein Teil des strahlenden Lasers, der das Innere der Kammer längs durchkreuzt, unterbrochen wird, kann ein Laser mit einer gewünschten Energie nicht in der Lage sein auf die Pulverschicht gestrahlt zu werden und es kann ein Sinterfehler in einem Sinterschichtbildungsprozess auftreten. Zusätzlich können schwebende feine Metallpartikel fallen und auf der Pulverschicht festkleben und die Qualität der gesinterten Schicht nach dem Sintern kann abnehmen.
Hier, in einer Schichtungs- und Formungsvorrichtung, wie sie in Patentdokument 2 offenbart ist, ist ein Einspeise- bzw. Zufuhranschluss für Schutzgas auf bzw. an einer ersten Wandoberfläche einer rechteckigen Parallelepiped-Kammer mit einem Neubeschichtungskopf, ist ein Hauptabfuhranschluss an einer zweiten Wandoberfläche gegenüber der ersten Wandoberfläche installiert und ist ein ergänzender bzw. Sekundärabfuhranschluss an einem Deckenbereich bzw. -Abschnitt der Kammer benachbart zu der zweiten Wandoberfläche installiert. Weiterhin ist eine Absaugvorrichtung an einer Rückseite des Hauptabfuhranschlusses der zweiten Wandoberfläche installiert und die Absaugvorrichtung und ein Dampfsammler sind direkt gekoppelt. Dementsprechend, da ein Fluss eines Schutzgases, der eine vorbestimmte Einstrahlungsregion einschließlich einer Strahlungsposition, die als Dampfquelle dient, kreuzt, entlang einer Bodenoberfläche der Kammer gebildet wird, werden die Dämpfe, die durch das Lasersintern erzeugt werden, davon abgehalten aufzusteigen und sich in der Kammer zu verteilen und die Dämpfe werden auf dem auf dem Fluss des Schutzgases von der ersten Wandoberfläche zu der zweiten Wandoberfläche getragen. Dann, da das Schutzgas (im Folgenden als kontaminiertes bezeichnet), das die Dämpfe enthält, zwangsweise von einem Hauptzufuhranschluss durch die Absaugvorrichtung in einer horizontalen Richtung abgesaugt wird und an den direkt gekoppelten Dampfsammler gesendet wird, wird das kontaminierte Gas nach außerhalb der Kammer abgeführt. Weiterhin wird das kontaminierte Gas von dem Sekundärabfuhranschluss nach außerhalb der Kammer abgeführt insofern, dass es keinen Einfluss auf das Sintern durch sammeln des kontaminierten Gases ausübt, das entweicht ohne von dem Hauptabfuhranschluss gesammelt zu werden.
Dokumente des Standes der Technik
Patentdokumente

[Patentdokument 1] Veröffentlichte Japanische Übersetzung Nummer H01-502890 der Internationalen PCT Veröffentlichung
[Patentdokument 2] Japanisches Patent Nummer 5960330

Zusammenfassung der Erfindung
Jedoch ist es seit neustem möglich an einer Vielzahl von Stellen gleichzeitig zu sintern oder einen Laser mit einer hohen Energie und einer hohen Geschwindigkeit einzustrahlen. Aus diesem Grund, wenn die Menge an Dämpfen, die erzeugt wird, größer ist oder wenn eine Kapazität der Kammer größer ist, als die bei der Formung des Standes der Technik, sind weitere Verbesserungen die Abführung eines kontaminierten Gases betreffend wünschenswert, um einem fortdauernden Betrieb für eine lange Zeit zu widerstehen.
Angesichts der obigen Umstände ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Schichtungs- und Formungsvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist kontaminiertes Gas aus der Kammer abzuführen.
Eine Schichtungs- und Formungsvorrichtung einer ersten Erfindung enthält einen Tisch, auf dem ein Pulvermaterial eines Metalls abgelegt ist; einen Neubeschichtungskopf, der sich in einer horizontalen einzelnen Achse hin und her bewegt, um das Pulvermaterial auf den Tisch zuzuführen und das Pulvermaterial zu glätten bzw. einzuebnen, um eine Pulverschicht zu bilden; eine Kammer, die konfiguriert ist, um einen abgedichteten Raum zu bilden und um den Tisch und den Neubeschichtungskopf in dem abgedichteten Raum zu beherbergen; eine Laserstrahlvorrichtung, die konfiguriert ist, um einen Laser auf eine vorbestimmte Region der Pulverschicht zu strahlen und die Pulverschicht zu sintern, um eine gesinterte Schicht zu bilden; eine Schutzgaszufuhrvorrichtung, die konfiguriert ist, um ein Schutzgas in die Kammer zuzuführen; einen Schutzgaszufuhranschluss, der mit der Schutzgaszufuhrvorrichtung verbunden ist und an einer ersten Wandoberfläche der Kammer installiert ist; einen Gassammelmechanismus, der von einer zweiten Wandoberfläche der Kammer gegenüber der ersten Wandoberfläche zu einem Deckenabschnitt installiert ist; und eine Gassammelvorrichtung, die konfiguriert ist, um Gas zu sammeln, das durch den Gassammelmechanismus gesammelt wurde, wobei der Gassammelmechanismus aufweist: einen Teilungs- bzw. Trennabschnitt, der sich entlang der zweiten Wandoberfläche mit einem vorbestimmten Abstand dazwischen zu einem Deckenabschnitt erstreckt; einen ersten Gassammelanschluss, der in dem Trennabschnitt gebildet ist; eine Ansaugvorrichtung, die in dem ersten Gassammelanschluss installiert ist; einen ersten Gasleitraumabschnitt, der zwischen dem Trennabschnitt und der zweiten Wandoberfläche gebildet ist; eine erste Leitung, die mit dem ersten Gasleitraumabschnitt in Verbindung steht und die an dem Deckenabschnitt installiert ist; einen zweiten Gassammelanschluss, der an dem Deckenabschnitt benachbart zu der zweiten Wandoberfläche installiert ist; und eine zweite Leitung, die mit dem zweiten Gassammelanschluss kommuniziert bzw. in Verbindung steht.
Hier wird ein Fluss eines Gases entlang einer Wandoberfläche der Kammer gebildet. Insbesondere bildet das Gas, das von dem Schutzgaszufuhranschluss, installiert an der ersten Wandoberfläche der Kammer in Richtung der zweiten Wandfläche gegenüber der ersten Wandfläche, einen Fluss entlang der Bodenoberfläche der Kammer und das Gas, das die zweite Wandoberfläche erreicht, steigt entlang der zweiten Wandoberfläche auf zu dem Deckenabschnitt.
In der vorliegenden Erfindung weist der Gassammelmechanismus auf den Trennabschnitt, der sich entlang der zweiten Wandoberfläche mit einem vorbestimmten Abstand dazwischen zu einem Deckenabschnitt erstreckt, die Ansaugvorrichtung, die in dem ersten Gassammelanschluss installiert ist, den ersten Gasleitraumabschnitt, der zwischen dem Trennabschnitt und der zweiten Wandoberfläche gebildet ist, und die erste Leitung, die mit dem ersten Gasleitraumabschnitt in Verbindung steht und an dem Deckenabschnitt installiert ist. Demgemäß kann das kontaminierte Gas von dem ersten Gassammelanschluss, der an dem Trennabschnitt installiert ist, in den ersten Gasleitraumabschnitt gesaugt werden, kann entlang der zweiten Wandoberfläche in Richtung oben geführt werden, indem es durch den ursprünglichen Fluss des kontaminierten Gases getragen wird, und kann von der ersten Leitung, die an dem Deckenabschnitt installiert ist, zu der Gassammelvorrichtung gesendet werden, während eine Richtungsvariation des Flusses des kontaminierten Gases, das entlang des Trennabschnitts aufsteigt, auf ein minimales Ausmaß begrenzt werden. Dementsprechend, gemäß der vorliegenden Erfindung, kann das kontaminierte Gas effizienter nach außerhalb der Kammer abgeführt werden, durch Ausnutzen des Flusses des kontaminierten Gases, das ursprünglich in der Kammer gebildet wurde.
Zusätzlich kann, durch Bilden eines Flusses des kontaminierten Gases zur effektiven Sammlung von dem ersten Gassammelanschluss, der zu dem ersten Gasleitraumabschnitt und der ersten Leitung führt, eine Menge von kontaminierten Gas, das entweicht ohne von dem ersten Gassammelanschluss gesammelt zu werden, reduziert werden. Entsprechend kann das kontaminierte Gas, das entweicht ohne von dem ersten Gassammelanschluss gesammelt zu werden, von dem zweiten Gassammelanschluss gesammelt werden ohne Entweichen, ohne etwas zu der Konfiguration der Schichtungs- und Formungsvorrichtung hinzuzufügen, zum Beispiel, einen Ansaugvorrichtung in dem zweiten Gassammelanschluss zu installieren. Entsprechend, gemäß der vorliegenden Erfindung, kann das kontaminierte Gas nach außerhalb der Kammer abgeführt werden, ohne dass es entweicht.
In der Schichtungs- und Formungsvorrichtung einer zweiten Erfindung können in der ersten Erfindung der ersten Gassammelanschluss, der erste Gasleitraumabschnitt und die erste Leitung einen ersten Gassammelflussweg bilden, können der zweite Gassammelanschluss und die zweite Leitung einen zweiten Gassammelflussweg bilden und in dem ersten Gassammelflussweg und dem zweiten Gassammelflussweg können wenigstens ein Abschnitt von dem ersten Gassammelanschluss zu einem Stromaufwärtsteil der ersten Leitung und ein Abschnitt von dem zweiten Gassammelanschluss zu einem Stromaufwärtsteil der zweiten Leitung getrennt sein.
Da hier die Ansaugvorrichtung in dem ersten Gassammelanschluss installiert ist, bezüglich einer Menge von kontaminiertem Gas, die von dem ersten Gassammelflusspfad pro Zeiteinheit zu der Gassammelvorrichtung gesendet wird, und einer Menge von kontaminiertem Gas, die von dem zweiten Gassammelflusspfad pro Zeiteinheit zu der Gassammelvorrichtung gesendet wird, ist die Menge von kontaminiertem Gas, die von dem ersten Gassammelflusspfad pro Zeiteinheit zu der Gassammelvorrichtung gesendet wird wesentlich größer. Das heißt, zwischen dem ersten Gassammelflusspfad und dem zweiten Gassammelflusspfad tritt ein Unterschied des Momentums des Flusses von kontaminiertem Gas in diesem auf. Entsprechend, wenn der Abschnitt von dem ersten Gassammelanschluss zu dem Stromaufwärtsteil der ersten Leitung mit dem Abschnitt von dem zweiten Gassammelanschluss zu dem Stromaufwärtsteil der zweiten Leitung in Verbindung steht, kann das kontaminierte Gas, das von dem ersten Gassammelflusspfad gesendet wird, in einem Teil bleiben, der mit dem zweiten Gassammelflusspfad in Verbindung steht, oder rückwärts strömen zu dem zweiten Gassammelflusspfad, um in das Innere der Kammer zurückgeführt zu werden.
In der vorliegenden Erfindung sind, in dem ersten Gassammelflusspfad und dem zweiten Gassammelflusspfad, wenigstens der Abschnitt von dem ersten Gassammelanschluss zu dem Stromaufwärtsteil der ersten Leitung und der Abschnitt von dem zweiten Gassammelanschluss zu dem Stromaufwärtsteil der zweiten Leitung getrennt. Entsprechend kann das kontaminierte Gas, das von dem ersten Gassammelflusspfad gesendet wird, davon abgehalten werden in dem Teil zu bleiben, der mit dem zweiten Gassammelflusspfad in Verbindung steht, oder rückwärts zu strömen zu dem zweiten Gassammelflusspfad und von dem Gassammelanschluss in das Innere der Kammer zurückzukehren.
In der Schichtungs- und Formungsvorrichtung einer dritten Erfindung können in der ersten Erfindung Ausrichtplatten an beiden Seiten der Ansaugvorrichtung installiert sein, die konfiguriert sind, um einen Fluss eines Gases anzupassen, das zu dem ersten Gasleitraumabschnitt in einer Richtung nach oben gesendet wird.
In der vorliegenden Erfindung sind Ausrichtplatten an beiden Seiten der Ansaugvorrichtung installiert, die konfiguriert sind, um einen Fluss eines Gases anzupassen, das zu dem ersten Gasleitraumabschnitt in einer Richtung nach oben gesendet wird. Entsprechend kann das kontaminierte Gas davon abgehalten werden in dem ersten Gasleitraumabschnitt zu bleiben und kann effizienter zu der ersten Leitung geführt werden.
In der der Schichtungs- und Formungsvorrichtung einer vierten Erfindung kann in der ersten Erfindung eine Gasleitabschnittsöffnung an der zweiten Wandoberflächenseite in dem zweiten Gassammelanschluss installiert sein und konfiguriert sein, um ein Gas, das zu dem Deckenabschnitt entlang dem Trennabschnitt aufsteigt, ohne von dem ersten Gassammelanschluss gesammelt zu werden, zu dem zweiten Gassammelanschluss zu führen bzw. zu leiten.
In der vorliegenden Erfindung ist die Gasleitabschnittsöffnung an der zweiten Wandoberflächenseite in dem zweiten Gassammelanschluss installiert und konfiguriert, um ein Gas, das zu dem Deckenabschnitt entlang dem Trennabschnitt aufsteigt, ohne von dem ersten Gassammelanschluss gesammelt zu werden, zu dem zweiten Gassammelanschluss zu führen. Entsprechend kann das kontaminierte Gas, das den Deckenabschnitt erreicht, verlässlich zu dem zweiten Gassammelanschluss geführt werden ohne von dem ersten Gassammelanschluss gesammelt zu werden und kann durch die zweite Leitung zu der Gassammelvorrichtung gesendet werden.
In der der Schichtungs- und Formungsvorrichtung einer fünften Erfindung kann in der ersten Erfindung der Trennabschnitt gebildet sein, um sich von dem ersten Gassammelanschluss entlang einer Innenwand der zweiten Wandoberfläche zu einer nahen Seite einer Bodenoberfläche der Kammer zu erstrecken und der Gassammelmechanismus kann weiterhin einen zweiten Gasleitraumabschnitt aufweisen, der zwischen dem Trennabschnitt unterhalb des ersten Gaszufuhranschlusses und der zweiten Wandoberfläche gebildet ist.
In der vorliegenden Erfindung ist der Trennabschnitt gebildet, um sich von dem ersten Gassammelanschluss entlang einer Innenwand der zweiten Wandoberfläche zu einer nahen Seite einer Bodenoberfläche der Kammer zu erstrecken und weist der Gassammelmechanismus weiterhin einen zweiten Gasleitraumabschnitt auf, der zwischen dem Trennabschnitt unterhalb des ersten Gaszufuhranschlusses und der zweiten Wandoberfläche gebildet ist. Entsprechend kann das kontaminierte Gas, das zu einem Platz getragen wird, der von dem ersten Gassammelanschluss getrennt ist, an dem die Saugkraft der Ansaugvorrichtung reduziert ist, d.h. benachbart zu der Bodenoberfläche der Kammer, entlang der zweiten Wandoberfläche in eine Richtung nach oben geleitet werden, indem es von dem ursprünglichen Fluss von kontaminierten Gas getragen wird. Entsprechend kann das Gas, das zu dem Platz getragen wird, an dem die Saugkraft der Ansaugvorrichtung reduziert ist, verlässlich zu dem ersten Gasleitraumabschnitt geleitet werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das kontaminierte Gas effizienter nach außerhalb der Kammer abgeführt werden.
Figurenliste

1 ist eine Frontalansicht einer Schichtungs- und Formungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
2 ist eine Seitenansicht einer Schichtungs- und Formungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform.
3 ist eine Perspektivansicht eines Neubeschichtungskopfes der Schichtungs- und Formungsvorrichtung, die in 1 gezeigt ist, wenn sie von einer diagonal aufwärts gerichteten Richtung betrachtet wird.
4 ist eine Perspektivansicht des Neubeschichtungskopfes der Schichtungs- und Formungsvorrichtung, die in 1 gezeigt ist, wenn sie von einer diagonal abwärts gerichteten Richtung betrachtet wird.
5 ist eine Perspektivansicht einer Formungsbasis der Schichtungs- und Formungsvorrichtung, die in 1 gezeigt ist.
6 ist eine vergrößerte Seitenansicht des Inneren einer Kammer der Schichtungs- und Formungsvorrichtung, die in 1 gezeigt ist.
7 ist eine Querschnittsperspektivansicht eines Trennelements der Schichtungs- und Formungsvorrichtung und eines Trennelements einer rechten Wandoberfläche der Kammer, die in 1 gezeigt ist.

Beschreibung der Ausführungsformen
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Eine Schichtungs- und Formungsvorrichtung ist eine Vorrichtung zur Erzeugung eines dreidimensional gebildeten Objekts, das durch eine Metallpulversintern, Schichten und Formverfahren unter Verwendung eines Lasers aus einem Metall gebildet wird. Die Schichtungs- und Formungsvorrichtung wird dargestellt durch einen Maschinenhauptkörper, eine Pulverzufuhrvorrichtung und ein Steuerungsgerät, das in dem Maschinenhauptkörper beherbergt ist, ein Bedienungspanel, das an einer Vorderseite des Maschinenhauptkörpers installiert ist, Peripherievorrichtungen wie etwa ein Dampfsammlerset an einer Rückseite des Maschinenhauptkörpers und so weiter. Im Folgenden wird in der Zeichnung der 1 eine vordere Seite als eine Vorderseite definiert, eine hintere Seite als eine Rückseite definiert, eine linke Seite als linke Seite definiert, eine rechte Seite als rechte Seite definiert, eine obere Seite als obere Seite definiert und eine untere Seite als untere Seite definiert und diese werden geeigneter Weise unter Verwendung von Richtungsworten beschrieben, wie etwa „vorne“, „hinten“, „links“, „rechts“, „oben“ und „unten“.
Wie in 1 und 2 gezeigt wird, enthält die Schichtungs- und Formungsvorrichtung eine Kammer 1, die konfiguriert ist, um einen abgedichteten Raum zu bilden und eine vorbestimmte Bestrahlungsregion eines Lasers L in dem abgedichteten Raum zu beherbergen, einen Neubeschichtungskopf 3, der konfiguriert ist, um sich an einer Formungsbasis 6A (wird weiter unten beschrieben) in der Kammer in eine vorwärts/rückwärts Richtung hin und her zu bewegen, um eine Pulverschicht wenigstens in einer vorbestimmten Bestrahlungsregion zu bilden und eine Schutzgaszufuhr/Abfuhrvorrichtung 4, die konfiguriert ist, um ein Schutzgas in die Kammer 1 zu speisen und zu zirkulieren.
Die Kammer 1 ist ein Mittel, das konfiguriert ist, um eine Umgebung zu bilden, die zum Sintern eines Pulvermaterials geeignet ist, die eine Sauerstoffkonzentration aufweist, die geringer ist, als ein vorbestimmter Wert. Wie in 2 gezeigt wird, ist die Kammer 1 durch einen Faltbalg 1A, der als Trennung dient und der ausfahrbar und zusammenziehbar in der vorwärts/rückwärts Richtung des Maschinenhauptkörpers ist, in eine Formungskammer 1B, die als ein abgedichteter Raum an einer hinteren Seite dient, und eine Antriebskammer 1C unterteilt, die als ein abgedichteter Raum an einer vorderen Seite dient. Eine kleine Lücke, durch die ein Schutzgas passieren kann, liegt zwischen der Formungskammer 1B und der Antriebskammer 1C vor. Eine Schneidevorrichtung 5 zur Endbearbeitung einer Oberfläche eines gesinterten Körpers, der durch geeignete Strahlung des Lasers L erzeugt wird, ist in der Antriebskammer 1C beherbergt.
Eine Formungsregion, die eine vorbestimmte Bestrahlungsregion des Lasers L enthält, ist in der Formungskammer 1B gebildet. Die Formungsregion ist eine Arbeitsregion, in der das Formen als ein Ganzes durchgeführt wird, und entspricht der gesamten oberen Oberfläche eines Formungstisches 2. Die vorbestimmte Bestrahlungsregion liegt in der der Formungsregion vor und fällt näherungsweise mit einer Region zusammen, die durch eine Umrissform eines gewünschten dreidimensional gebildeten Objekts umgeben ist. Entsprechend weist die vorbestimmte Bestrahlungsregion unterschiedliche Flächen auf für jede getrennte Schicht, in die ein dreidimensional gebildetes Objekt mit einer beliebigen Form gemäß vorbestimmter Höhen unterteilt ist.
Die Formungsbasis 6A, die eine flache Plattenform aufweist und als ein Arbeitstisch dient, ist an einem Bett 6 befestigt, das als ein Basisrahmen des Maschinenhauptkörpers dient. Wie in 1, 2 und 5 gezeigt wird, ist in einem zentralen Abschnitt der Formungsbasis 6A ein Trog- bzw. Durchgangsabschnitt gebildet, der von oben betrachtet eine quadratischen Form aufweist. Der Formungstisch 2, bei dem eine Umrissform einer oberen Oberfläche ähnlich einem Innenraum des Durchgangsabschnitts ist, ist in einen zentralen Raum eines Innenraums des Betts 6, das mit dem Durchgangsabschnitt der Formungsbasis in Verbindung steht, eingepasst, um frei nach oben und unten bewegbar zu sein, unter Verwendung der oberen Oberfläche der Formungsbasis 6A als eine obere Grenze. In der Schichtungs- und Formungsvorrichtung der Ausführungsform, wenn der Neubeschichtungskopf 3 sich an der Formungsbasis 6A einschließlich der oberen Oberfläche des Formungstischs 2 bewegt und das Pulvermaterial verteilt wird, wird eine Formungsregion an der oberen Oberfläche der Formungstisches 2 gebildet.
Ein zentraler bzw. mittlerer Raum ist zwischen der Formungsbasis 6A und dem Formungstisch 2 gebildet, um den Formungstisch 2 zu umgeben, und eine Materialhaltewand 6B, die konfiguriert ist, um ein Pulvermaterial anzuhäufen bzw. anzusammeln, ist in dem zentralen Raum installiert. Eine ringförmige Dichtung oder Versiegelung ist an einem umlaufenden Rand des Formungstisches 2 installiert und der zentrale Raum, in dem das Pulvermaterial abgelegt wird, ist abgedichtet. Die Dichtung oder Versiegelung ist aus einem Material gebildet, dass bezüglich der Wandoberfläche der Materialhaltewand 6B verschiebbar ist, so dass der Formungstisch 2 sich in dem zentralen Raum, der durch die Materialhaltewand 6B umgeben ist, in eine Richtung nach oben und nach unten bewegen kann.
Ein Antriebsmechanismus 2W, der konfiguriert ist, um den Formungstisch 2 in dem zentralen Raum in Richtung nach oben/unten hin und her zu bewegen, ist in dem inneren Raum des Betts 6 installiert. Zusätzlich ist ein Eimer 6C, der konfiguriert ist, um das Pulvermaterial, das auf der Formungsbasis 6A einschließlich der oberen Oberfläche der Formungstisches 2 verteilt ist, frei abzusenken bzw. fallenzulassen, an einer unteren Seite des geschlossenen zentralen Raums in dem inneren Raum des Betts 6 angeordnet.
Der Neubeschichtungskopf 3 ist ein Mittel, das konfiguriert ist, um das Pulvermaterial wenigstens in einer vorbestimmten Bestrahlungsregion auf der Formungsbasis 6A auf eine vorbestimmte, gleichmäßige Dicke zu verteilen. Der Neubeschichtungskopf 3 wird in der Formungskammer 1B der Kammer 1 durch einen Antriebsmechanismus (nicht gezeigt) in der links/rechts Richtung abwechselnd und hin und her bewegt.
Wie in 3 und 4 gezeigt wird, enthält der Neubeschichtungskopf 3 eine Materialspeicherbox 3A, die konfiguriert ist, um das Pulvermaterial zu speichern, eine Klinge 3B, die konfiguriert ist, um das Pulvermaterial, das in der Materialspeicherbox 3A gespeichert ist, auf der Formungsbasis 6A zu verteilen und das Pulvermaterial zu einer gleichmäßigen Dicke zu verstreichen, und eine Leiteinheit 3C, die konfiguriert ist, um die hin-und-her-Bewegung des Neubeschichtungskopfes 3 zu führen.
Die Materialspeicherbox 3A bildet im Wesentlichen einen Hauptkörper des Neubeschichtungskopfes 3. Wie in 2 gezeigt wird, weist die Materialspeicherbox 3A eine Gesamtlänge auf, die größer ist, als die Tiefe der Formungsregion in der vorwärts/rückwärts Richtung des Maschinenhauptkörpers.
Die Klinge 3B weist im Wesentlichen die gleiche Klingenlänge auf, wie die Tiefe der Formungsregion in der vorwärts/rückwärts Richtung des Maschinenhauptkörpers. Die Klinge 3B ist an einer unteren Seite der Materialspeicherbox 3A angebracht, so dass eine Entfernung zwischen dem Klingenrand und der oberen Oberfläche der Formungsbasis 6A gleich der Dicke der Pulverschicht ist. Zwei Klingen 3B, die die gleiche Form aufweisen, sind in der Materialspeicherbox 3A installiert, um bezüglich einer zentralen Achse in einer Richtung senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Neubeschichtungskopfes 3 symmetrisch zu sein.
in dem Paar von Klingen 3B drückt die Klinge 3B, die an dem Neubeschichtungskopf 3 an einer vorderen Seite in der Bewegungsrichtung ist, Hindernisse, wie etwa Späne aus Schneidevorgängen, die in dem Sinterprozess zur Behinderung werden, aus der Formungsregion hinaus und eliminiert diese während der Bewegung des Neubeschichtungskopfes 3. Die Klinge 3B, die sich an der hinteren Seite befindet, verteilt das Pulvermaterial auf eine vorbestimmte Dicke, indem sie das Pulvermaterial, dass aus der Materialspeicherbox 3A fällt und aus dieser zugeführt wird und deren Mitte einer unteren Oberfläche offen ist, dazu bewegt von einer Lücke zu fließen, die zwischen dem Klingenrand und der Formungsbasis 6A gebildet ist, während der Bewegung des Neubeschichtungskopfes 3. Wenn die Bewegungsrichtung des Neubeschichtungskopfes 3 umgekehrt wird, werden die Klingen 3B an der vorderen und der hinteren Seite miteinander vertauscht.
Eine Dampfdiffusionsvorrichtung 8 ist ein Mittel, das konfiguriert ist, um Ruß, der feine Metallpartikel enthält, die in der vorbestimmten Bestrahlungsregion erzeugt werden, davon abzuhalten sich an einem Fenster 1E abzusetzen bzw. anzukleben. Die Dampfdiffusionsvorrichtung 8 enthält ein scheibenförmiges Gehäuse 8A und eine zylindrische Trennplatte 8B, die installiert ist, um das Fenster 1E in dem Gehäuse 8A zu umgeben und konfiguriert, um einen Schutzgaszufuhrraum in dem Gehäuse 8A zu bilden.
Ein kreisförmiger Anschluss 8C, der konfiguriert ist, um dem Laser L zu ermöglichen nach unten durch das Fenster 1E zu strahlen, um bis zu der vorbestimmten Bestrahlungsregion vorzudringen, ist an einer Mitte einer unteren Oberfläche des Gehäuses 8A der Dampfdiffusionsvorrichtung 8 installiert. Eine Vielzahl von Poren ist in die Trennplatte 8B gestanzt, und ein Reinigungs- bzw. Säuberungsraum ist mit einem sauberen Schutzgas gefüllt, das von einer ersten Zufuhrvorrichtung 40A einer Schutzgaszufuhrvorrichtung 4A (wird weiter unten beschrieben) durch die Poren zugeführt wird. Das Schutzgas, mit dem der Säuberungsraum gefüllt ist, fließt von dem kreisförmigen Anschluss 8C nach unten, näherungsweise in der gleichen Richtung wie der Strahlpfad des Lasers L.
Die Dampfdiffusionsvorrichtung 8 eliminiert die Dämpfe, die zu einer Decke der Kammer 1 aufsteigen und den Strahlpfad des Lasers L kreuzen, aus dem Strahlpfad durch ausstoßen des Schutzgases von dem kreisförmigen Anschluss 8C.
Eine Laserstrahlvorrichtung 9 ist zumindest in der Formungsregion installiert, so dass der Laser L in Richtungen in zwei Dimensionen gescannt werden bzw. abtasten kann. Wie in 5 gezeigt wird, enthält die Laserstrahlvorrichtung 9 eine Laserquelle 9A, die konfiguriert ist, um den Laser zu erzeugen, und einen Galvano-Scanner 9B, der den Laser L scannt. Die Art des Lasers L ist nicht eingeschränkt solange ein Pulvermaterial gesintert werden kann und kann zum Beispiel ein CO₂-Laser, ein Faser-Laser oder ein YAG-Laser sein. Das Fenster 1E ist aus einem Material gebildet, das die Energie des Lasers L so wenig wie möglich verringert und das ohne Ablenkung einer Ausbreitungsrichtung durchlässig ist. Zum Beispiel, wenn der Typ des Lasers L ein Faser-Laser oder eine YAG-Laser ist, kann das Fenster 1E aus Quarzglas hergestellt sein.
Wie in 1 und 2 gezeigt wird, passiert der Laser L, der von der Laserstrahlvorrichtung 9 oszilliert wird, durch das Fenster 1E und kreuzt die Formungskammer 1B indem er längs ausgestrahlt wird. Die Laserstrahlvorrichtung 9 strahlt den Laser L mit einer benötigten Energie auf die vorbestimmte Bestrahlungsregion auf der Pulverschicht, die durch geleichmäßiges verteilen des Pulvermaterials auf eine vorbestimmte Höhe gebildet wird, für jede getrennte Schicht der Vielzahl von getrennten Schichten, die durch Teilen eines dreidimensional gebildeten Objekts mit einer gewünschten Form auf eine vorbestimmte Höhe erhalten werden und bildet eine gesinterte Schicht.
Eine Schneidevorrichtung 5 weist auf eine Antriebsvorrichtung 5X, die konfiguriert ist, um einen Bewegungskörper in die links/rechts-Richtungen hin und her zu bewegen, eine Antriebsvorrichtung 5Y, die konfiguriert ist, um den Bewegungskörper in die vorne/hinten-Richtungen hin und her zu bewegen und Antriebsvorrichtung 5Z, die konfiguriert ist, um einen Bearbeitungskopf in die oben/unten-Richtungen hin und her zu bewegen, um ein Schneidewerkzeug, das an einer Spindel angebracht ist, in einer beliebigen Richtung in drei Dimensionen zu bewegen. In der Schichtungs- und Formungsvorrichtung der Ausführungsform ist die Antriebsvorrichtung 5Y an der Antriebsvorrichtung 5X angebracht und ist die Antriebsvorrichtung 5Z in einem Bereich der Spitze der Antriebsvorrichtung 5Y installiert.
Die Schutzgaszufuhr/Abfuhrvorrichtung 4 ist ein Mittel, das konfiguriert ist, um ein Schutzgas von einer Schutzgaszufuhrvorrichtung 4A in die Kammer 1 zuzuführen, die als eine Zufuhrquelle für frisches Schutzgas dient und eine Sauerstoffkonzentration der Formungskammer 1B auf weniger als einen vorbestimmten Wert gegrenzt. Zusätzlich ist die Schutzgaszufuhr/Abfuhrvorrichtung 4 ist ein Mittel, das konfiguriert ist, um kontaminiertes Gas zu sammeln, das in der Formungskammer 1B erzeugt wird, Verunreinigungen davon zu entfernen und es in die Formungskammer 1B zurückzuführen.
Die Schutzgaszufuhr/Abfuhrvorrichtung 4 enthält die Schutzgaszufuhrvorrichtung 4A und einen Dampfsammler 4B, der als ein Staubsammler dient, der konfiguriert ist, um das kontaminierte Gas zu reinigen, das von der Kammer 1 gesammelt wird. Das Schutzgas ist ein Gas, das im Wesentlichen nicht mit dem Pulvermaterial reagiert, zum Beispiel Stickstoffgas. Die Schutzgaszufuhrvorrichtung 4A der Ausführungsform kann eine Zufuhrquelle für ein hochreines Schutzgas sein, insbesondere ein Flüssigstickstoffbehälter, der ein Ventil enthält. Zusätzlich zu Stickstoffgas kann zum Beispiel Argon-Gas oder Heliumgas als das Schutzgas angewendet werden. Die Schutzgaszufuhrvorrichtung 4A wird gebildet durch die erste Zufuhrvorrichtung 40A, die konfiguriert ist, um ein Schutzgas in die Formungskammer 1B zuzuführen, und eine zweite Zufuhrvorrichtung 40B, die konfiguriert ist, um ein Schutzgas in die Antriebskammer 1C zuzuführen.
Wie in 1 und 2 gezeigt wird, sind ein erster Schutzgaszufuhranschluss F1, der konfiguriert ist, um ein Schutzgas, von dem Verunreinigungen durch den Dampfsammler 4B entfernt wurden, in die Formungskammer 1B zuzuführen, und ein zweiter und ein dritter Schutzgaszufuhranschluss F2 und F3, die konfiguriert sind, um das Schutzgas, das von der ersten Zufuhrvorrichtung 40A zugeführt wird in die Formungskammer 1B zu senden, sind in der Schichtungs- und Formungsvorrichtung installiert.
Der erste Schutzgaszufuhranschluss F1 ist an einer linken Wandoberfläche der Kammer 1 installiert. Der erste Schutzgaszufuhranschluss F1 ist an einer Höhe installiert, die geringer ist, als die Mitte zwischen der Bodenoberfläche und der Decke der Kammer 1. Der zweite Schutzgaszufuhranschluss F2 ist an einer rechten Seitenoberfläche des Neubeschichtungskopfes 3 installiert. Der dritte Schutzgaszufuhranschluss F3 ist in einer Pipeline installiert, die gleich über ein linkes Ende der Formungsbasis 6A gelegt ist. Der dritte Schutzgaszufuhranschluss F3 wird wahlweise von dem zweiten Schutzgaszufuhranschluss F2 zu dem dritten Schutzgaszufuhranschluss F3 geschaltet und gelöst, wenn der Neubeschichtungskopf 3 durch die vorbestimmte Bestrahlungsregion passiert und der zweite Schutzgaszufuhranschluss F2 an einer Position ist, in der er einen ersten Gassammelanschluss V1 zugewandt ist, ohne dass sich die vorbestimmte Bestrahlungsregion dazwischen befindet. Hier führt der dritte Schutzgaszufuhranschluss F3 ein Schutzgas zu, das gleiche vorbestimmte Druck und Flussrate aufweist, wie das Schutzgas, das von dem zweiten Schutzgaszufuhranschluss F2 in die Kammer 1 zugeführt wird.
Ein vierter Schutzgaszufuhranschluss F4, der konfiguriert ist, um das Schutzgas, das von der zweiten Zufuhrvorrichtung 40B zugeführt wird, in die Antriebskammer 1C zu senden, ist in der Schichtungs- und Formungsvorrichtung installiert. Der vierte Schutzgaszufuhranschluss F4 ist an einem oberen Endteil der vorderen Seite der linken Wandoberfläche der Kammer 1 installiert.
Zusätzlich sind erste bis fünfte Gassammelanschlüsse V1 bis V5, die konfiguriert sind, um das kontaminierte Gas zu sammeln, in der Schichtungs- und Formungsvorrichtung installiert.
Der erste Gassammelanschluss V1 ist an einer Höhe des Gassammelmechanismus 10 installiert, die niedriger ist als eine Mitte zwischen der Bodenoberfläche und der Decke der Kammer 1. Der zweite Gassammelanschluss V2 ist nahe einer rechten Wandoberfläche des Deckenabschnitts der Kammer 1 installiert. Der dritte Gassammelanschluss V3 ist an einer linken Seitenoberfläche des Neubeschichtungskopfes 3 installiert. Der vierte Gassammelanschluss V4 ist in der Abfuhrleitung gebildet, so dass die Abfuhrleitung entlang einer Führungsschiene installiert ist, die konfiguriert ist, um den Neubeschichtungskopf 3 zu führen. und benachbart zu der Formungsregion und offen in Richtung der Formungsregion. Der fünfte Gassammelanschluss V5 ist so installiert, dass er dem vierten Gassammelanschluss V4 zugewandt ist, wobei sich die Formungsregion dazwischen angeordnet befindet. Weiterhin werden der erste Gassammelanschluss V1 und der zweite Gassammelanschluss V2 im Folgenden im Detail beschrieben.
Als nächstes wird der Gassammelmechanismus 10 beschrieben, der konfiguriert ist, um das kontaminierte Gas zu sammeln. Wie in 6 gezeigt wird, ist der Gassammelmechanismus 10 von der rechten Wandoberfläche an dem Deckenabschnitt der Kammer 1 installiert. Der Gassammelmechanismus 10 weist ein Trennelement 14, den ersten Gassammelanschluss V1, einen Gasansaugventilator 11, einen ersten Gasleitraumbereich S1, eine erste Leitung 12, den zweiten Gassammelanschluss V2, eine zweite Leitung 13, einen zweiten Gasleitraumbereich S2, und so weiter auf.
Der erste Gassammelanschluss V1 ist zwischen dem plattenförmigen Trennelement 14, das sich entlang der Innenwand der rechten Wandoberfläche der Kammer 1 von der unteren Seite der rechten Wandoberfläche zu dem Deckenabschnitt erstreckt, und der rechten Wandoberfläche gebildet, um im Wesentlichen die gesamte Oberfläche der rechten Wandoberfläche der Kammer 1 abzudecken. Der erste Gassammelanschluss V1 weist eine rechteckige Parallelepiped- bzw. Spatform auf, die in die vorwärts/rückwärts- bzw. vorne/hinten-Richtungen verlängert ist. Eine Breite des ersten Gassammelanschlusses V1 in die vorne/hinten-Richtungen ist im Wesentlichen gleich einer Breite der Innenwand der rechten Wandoberfläche der Kammer 1 in die vorne/hinten-Richtungen. Die Vielzahl von Gasansaugventilatoren 11 ist in dem ersten Gassammelanschluss V1 installiert.
Wie in 7 gezeigt wird, ist die Vielzahl von Gasansaugventilatoren 11 parallel zueinander in den vorne/hinten Richtungen in vorbestimmten Intervallen angeordnet. In der Ausführungsform sind drei Gasansaugventilatoren 11 in dem ersten Gassammelanschluss V1 installiert. Begradigende Platten bzw. Ausrichtplatten 15, die sich in eine Richtung nach oben erstrecken, sind an beiden Endteilen des Gasansaugventilators 11 in der vorne/hinten-Richtung installiert.
Der erste Gasleitraumbereich S1 ist konfiguriert, um das kontaminierte Gas, das in den ersten Gassammelanschluss V1 geleitet wird, zu der ersten Leitung 12 zu führen, die an dem Deckenabschnitt der Kammer 1 installiert ist. Der erste Gasleitraumbereich S1 ist zwischen dem Trennelement 14, höher als der erste Gassammelanschluss V1, und der rechten Wandoberfläche der Kammer 1 gebildet. Ein oberer Abschnitt des ersten Gasleitraumbereichs S1 ist so gebildet, dass eine Breite davon sich in die vorne/hinten-Richtung verengt, wenn sie sich dem oberen Ende davon nähert. Der erste Gasleitraumbereich S1 steht mit der ersten Leitung 12 in Verbindung.
Die erste Leitung 12 weist eine im Wesentlichen röhrenförmige Form auf. Wie in 6 gezeigt wird, ist die erste Leitung in einem Deckenabschnitt benachbart zu einem oberen Ende der rechten Wandoberfläche der Kammer 1 installiert. Die erste Leitung 12 ist an einer Erweiterungslinie einer Mittellinie der rechten Wandoberfläche der Kammer 1 in der vorne/hinten Richtung angeordnet, wenn in der links/rechts Richtung betrachtet. Das heißt, die erste Leitung 12 ist an einem oberen Endteil des ersten Gasleitraumbereichs S1, d.h. eine obere Seite eines Teils an dem die Breite in die vorne/hinten Richtung am engsten ist, installiert. Die erste Leitung 12 ist mit dem Dampfsammler 4B über eine Pipeline verbunden. Ein erster Gassammelflusspfad P1 wird durch den ersten Gassammelanschluss V1, den ersten Gasleitraumbereich S1 und die erste Leitung 12 gebildet.
Der zweite Gassammelanschluss V2 ist in dem Deckenabschnitt benachbart zu der rechten Wandoberfläche der Kammer 1 installiert. Der zweite Gassammelanschluss V2 weist eine rechteckige Spatform auf, die in die vorwärts/rückwärts- bzw. vorne/hinten-Richtungen verlängert ist. Eine Breite des zweiten Gassammelanschlusses V2 in die vorne/hinten-Richtungen ist im Wesentlichen gleich einer Breite der Innenwand der rechten Wandoberfläche der Kammer 1 in die vorne/hinten-Richtungen. Der zweite Gassammelanschluss V2 weist eine Gasleitplatte 16 auf, die darin installiert ist, im Wesentlichen eine Plattenform aufweist und in einer L-Form von einer linken Seite eines Öffnungsabschnitts davon in Richtung der rechten Wandoberfläche erstreckt, wenn in der vorne/hinten Richtung betrachtet. Eine Breite der Gasleitplatte 16 in der vorne/hinten Richtung ist gleich einer Breite einer Innenwand der rechten Wandoberfläche der Kammer 1 in der vorne/hinten Richtung. Der zweite Gassammelanschluss V2 kommt mit der zweiten Leitung 13 in Kontakt.
Die zweite Leitung 13 weist eine im Wesentlichen röhrenförmige Form auf. Die zweite Leitung 13 ist benachbart zu einer linken Seite der ersten Leitung 12 in dem Deckenabschnitt der Kammer 1 installiert in einem Zustand, in dem die zweite Leitung 13 von der ersten Leitung 12 getrennt ist. Die zweite Leitung 13 ist mit dem Dampfsammler 4B über eine Pipeline verbunden. Die Pipeline, die die zweite Leitung 13 mit dem Dampfsammler 4B verbindet ist unabhängig von der Pipeline, die die erste Leitung 12 mit dem Dampfsammler 4B verbindet. Ein zweiter Gassammelflusspfad P2 wird durch den zweiten Gassammelanschluss V2 und die zweite Leitung 13 gebildet.
Wie in 6 gezeigt wird, bezüglich dem ersten Gassammelflusspfad P1 und dem zweiten Gassammelflusspfad P2, sind ein Abschnitt von dem ersten Gassammelanschluss V1 zu der ersten Leitung 12 in dem ersten Gassammelflusspfad P1 und ein Abschnitt von dem zweiten Gassammelanschluss V2 zu der zweiten Leitung 13 in dem zweiten Gassammelflusspfad P2 durch das Trennelement 14 getrennt.
Der zweite Gasleitraumbereich S2 ist konfiguriert, um das kontaminierte Gas, das zu einer Position getragen wird, die von dem ersten Gassammelanschluss V1 getrennt ist, an dem eine Saugkraft des Gasansaugventilators 11 geschwächt ist, insbesondere nahe der Bodenoberfläche der Kamme 1, zu dem ersten Gassammelanschluss V1 zu führen. Der zweite Gasleitraumbereich S2 ist zwischen dem Trennelement 14, niedriger als der erste Gassammelanschluss V1, und der rechten Wandoberfläche der Kammer 1 gebildet. Zusätzlich ist eine Gasleitplatte 17, die eine im Wesentlichen eine Plattenform aufweist und sich von dem unteren Ende des Trennelements 14 in eine Richtung nach links und unten erstreckt, an dem unteren Ende des Trennelements 14 installiert, wenn in einer vorne/hinten Richtung betrachtet. Eine Breite der Gasleitplatte 17 in der vorne/hinten-Richtung ist im Wesentlichen gleich einer Breite der Innenwand der rechten Wandoberfläche der Kammer 1 in der vorne/hinten-Richtung.
Als nächstes werden Flüsse des Schutzgases und des Kontaminierten Gases, die in die Formungskammer 1B zugeführt werden, und ein Sammelpfad, der den Dampfsammler 4B erreicht, mit Bezug auf 6 und 7 beschrieben. Weiterhin, in 6, wird die Beschreibung des Neubeschichtungskopfes 3 zum Zwecke der Klarstellung der Flüsse des Schutzgases und des Kontaminierten Gases ausgelassen und es wird der Fall beschrieben, in dem das Schutzgas von dem dritten Schutzgaszufuhranschluss F3 zugeführt wird. Zusätzlich, in 6 und 7, werden die Flüsse des Schutzgases und des Kontaminierten Gases durch gepunktete unterbrochene Pfeile gezeigt.
Wie in 6 gezeigt wird, bilden das Schutzgas, das von dem ersten Schutzgaszufuhranschluss F1 und dem dritten Schutzgaszufuhranschluss F3 zugeführt wird, einen Fluss entlang der unteren Oberfläche der Kammer 1, um eine vorbestimmte Formungsregion einschließlich einer Bestrahlungsposition, die als Dampfquelle dient, zu kreuzen. Hier werden die Dämpfe, die in der Formungsregion aufgrund des Sinterns des Lasers gebildet werden, von den dritten bis fünften Gassammelanschlüssen V3 bis V5 gesammelt. Dann werden die Dämpfe, die nicht von den dritten bis fünften Gassammelanschlüssen V3 bis V5 gesammelt werden, als ein kontaminiertes Gas zusammen mit dem Schutzgas zu der rechten Wandoberfläche der Kammer 1 getragen.
Das kontaminierte Gas wird von dem ersten Gassammelanschluss V1 durch eine Saugkraft des Gasansaugventilators 11 angesaugt und zu dem ersten Gasleitraumabschnitt S1 gesendet, wenn das kontaminierte Gas sich der rechten Wandoberfläche der Kammer 1 nähert. Zusätzlich wird das kontaminierte Gas, das nahe zu der unteren Oberfläche der Kammer 1 getragen wird, durch die Gasleitplatte 17 geführt, um in den zweiten Gasleitraumabschnitt S2 geführt zu werden. Dann steigt das kontaminierte Gas in dem zweiten Gasleitraumabschnitt S2 entlang der rechten Wandoberfläche der Kammer 1 auf, indem es auf dem ursprünglichen Fluss getragen wird und wird zu dem ersten Gasleitraumabschnitt S1 gesendet.
Dann, wie in 7 gezeigt wird, wird eine Richtung des kontaminierten Gases, das von dem ersten Gassammelanschluss V1 und dem zweiten Gasleitraumabschnitt S2 zu dem ersten Gasleitraumabschnitt S1 gesendet wird, in eine nach oben gerichtete Richtung eingestellt, während eine Breite des Gasflusses in der vorne/hinten Richtung durch die zwei Ausrichtplatten 15 definiert wird, die an beiden der vorderen und hinteren Abschnitte des Gasansaugventilators 11 installiert sind. Insbesondere, wenn die drei Gasansaugventilatoren 11 in dem ersten Gassammelanschluss V1 installiert sind, wie in der Ausführungsform, werden in dem ersten Gasleitraumabschnitt S1 drei Flüsse von kontaminierte Gas in Richtung nach oben erzeugt und sie verbinden sich an dem oberen Endteil, an dem sich die Breite des ersten Gasleitraumabschnitts S1 verengt, und werden zu der ersten Leitung 12 gesendet.
Zusätzlich, wie in 6 gezeigt wird, steigt das kontaminierte Gas, das nicht von dem ersten Gassammelanschluss V1 gesammelt wird, zu dem Deckenabschnitt der Kammer 1 entlang dem Trennelement 14 auf. Dann, da das kontaminierte Gas durch die Gasleitplatte 16 geführt wird, wird das kontaminierte Gas von dem zweiten Gassammelanschluss V2 in die zweite Leitung 13 eingeführt.
Die Gase, die die erste Leitung 12 und die zweite Leitung 13 erreichen, werden durch die Pipelines, die unabhängig voneinander sind, zu dem Dampfsammler 4B gesendet.
(Effekte)
In der Ausführungsform wird der erste Gassammelanschluss V1 in dem Trennelement 14 gebildet, das eine Plattenform aufweist und sich entlang einer Innenwand der rechten Wandoberfläche der Kammer 1 von der unteren Seite der rechten Wandoberfläche zu dem Deckenabschnitt erstreckt, um im Wesentlichen die gesamte Oberfläche der rechten Wandoberfläche der Kammer 1 zu bedecken, und der erste Gasleitraumabschnitt S1 ist zwischen dem Trennelement 14, höher als der ersten Gassammelanschluss V1 und der rechten Wandoberfläche der Kammer 1 gebildet. Zusätzlich sind drei Gasansaugventilatoren 11 in dem ersten Gassammelanschluss V1 installiert. Zusätzlich steht der erste Gasleitraumabschnitt S1 mit der ersten Leitung 12 in Verbindung, die an einem Deckenabschnitt benachbart zu dem oberen Ende der rechten Wandoberfläche der Kammer 1 installiert ist. Entsprechend kann das kontaminierte Gas von dem ersten Gassammelanschluss V1, der an dem Trennelement 14 installiert ist, in den ersten Gasleitraumabschnitt S1 gesaugt werden und entlang der rechten Wandoberfläche der Kammer 1 in eine Richtung nach oben geführt werden indem es auf dem Fluss des ursprünglichen kontaminierten Gases getragen wird, und zu dem Dampfsammler 4B von der ersten Leitung gesendet wird während eine Variation der Richtung des Flusses von kontaminierten Gas, das entlang des Trennelements 14 aufsteigt, auf ein Minimum eingeschränkt wird. Entsprechend kann das kontaminierte Gas effizienter aus der Kammer 1 abgeführt werden durch Nutzen des Flusses des kontaminierten Gases, das ursprünglich in der Kammer 1 gebildet wurde.
Zusätzlich kann eine Menge des kontaminierten Gases, das entweicht ohne von dem ersten Gassammelanschluss V1 gesammelt zu werden, reduziert werden, durch Erzeugen eines Flusses zur effektiven Sammlung des kontaminierten Gases, der von dem ersten Gassammelanschluss V1, der zu dem ersten Gasleitraumabschnitt S1 und der ersten Leitung führt. Entsprechend kann das kontaminierte Gas, das entweicht ohne von dem ersten Gassammelanschluss V1 gesammelt zu werden, von dem zweiten Gassammelanschluss V2 gesammelt werden ohne zu entweichen, ohne etwas zu der Konfiguration der Schichtungs- und Formungsvorrichtung hinzuzufügen, zum Beispiel, die Ansaugvorrichtung 11 in dem zweiten Gassammelanschluss V2 zu installieren oder dergleichen. Wie oben beschrieben wurde, gemäß der vorliegenden Erfindung, kann das kontaminierte Gas nach außerhalb der Kammer abgeführt werden, ohne dass es entweicht.
Zusätzlich, bezüglich des ersten Gassammelflusspfads P1 und des zweiten Gassammelflusspfads P2, sind ein Abschnitt von dem ersten Gassammelanschluss V1 zu der ersten Leitung 12 in dem ersten Gassammelflusspfad P1 und ein Abschnitt von dem zweiten Gassammelanschluss V2 zu der zweiten Leitung 13 in dem zweiten Gassammelflusspfad P2 durch das Trennelement 14 getrennt. Entsprechend kann das kontaminierte Gas, das von dem ersten Gassammelflusspfad P1 gesendet wird, davon abgehalten werden rückwärts zu strömen zu dem zweiten Gassammelflusspfad P2 und von dem zweiten Gassammelanschluss V2 in die Kammer 1 zurückzukehren.
Zusätzlich sind zwei Ausrichtplatten 15, die sich in eine nach oben gerichtete Richtung erstrecken, an beiden Endteilen des Gasansaugventilators 11 in der vorne/hinten Richtung installiert. Entsprechend ist die Breite des Flusses des kontaminierten Gases in der vorne/hinten Richtung definiert und eine Richtung des Flusses wird in die nach oben gerichtete Richtung eingestellt. Entsprechend kann das kontaminierte Gas davon abgehalten werden in dem ersten Gasleitraumabschnitt D1 zu verweilen und kann effizienter in die erste Leitung 12 geführt werden.
Zusätzlich weist der zweite Gassammelanschluss V2 die Gasleitplatte 16 auf, die darin installiert ist, im Wesentlichen eine Plattenform aufweist und in einer L-Form von einer linken Seite des Öffnungsabschnitts davon in Richtung der rechten Wandoberfläche erstreckt, wenn in der vorne/hinten Richtung betrachtet. Entsprechend kann ein kleiner Anteil des kontaminierten Gases, der den Deckenabschnitt der Kammer 1 erreicht, ohne von dem ersten Gassammelanschluss V1 gesammelt zu werden, verlässlich zu dem zweiten Gassammelanschluss V2 geführt werden und kann von der zweiten Leitung 13 zu dem Dampfsammler 4B gesendet werden.
Zusätzlich ist die Gasleitplatte 17, die eine im Wesentlichen eine Plattenform aufweist und sich von dem unteren Ende des Trennelements 14 in eine Richtung nach links und unten erstreckt, an dem unteren Ende des Trennelements 14 installiert, wenn in einer vorne/hinten Richtung betrachtet. Entsprechend kann das kontaminierte Gas, das zu einem Platz getragen wird, der von dem ersten Gassammelanschluss V1 getrennt ist, an dem die Saugkraft des Gasansaugventilators 11 reduziert ist, d.h. benachbart zu der Bodenoberfläche der Kammer 1, in den zweiten Gasleitraumabschnitt S2 geführt werden, indem es von dem ursprünglichen Fluss getragen wird. Dann, da das kontaminierte Gas entlang der rechten Wandoberfläche der Kammer 1 in Richtung nach oben geführt wird, kann das kontaminierte Gas, das zu dem Platz getragen wird, an dem die Saugkraft des Gasansaugventilators 11 reduziert ist, verlässlich in den ersten Gasleitraumabschnitt S1 geführt werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform oder Beispiele und beschränkt, auch wenn oben eine geeignete Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, und es können unterschiedliche Designänderungen vorgenommen werden, ohne vom Grundgedanken der folgenden Ansprüche abzuweichen.
In der Ausführungsform, während die Pipeline, die den ersten Gassammelflusspfad P1 und den Dampfsammler 4B verbindet, und die Pipeline, die den zweiten Gassammelflusspfad P2 und den Dampfsammler 4B verbindet, als getrennt und unabhängig beschrieben wurden, kann die Pipeline, die mit einem Teil stromabwärts von der ersten Leitung 12 und der zweiten Leitung 13, d.h. dem Dampfsammler 4B, verbunden ist, mit dem Dampfsammler 4B verbunden sein durch Zusammenfügen an einem Mittelteil davon.
Zusätzlich, in der Ausführungsform, während die drei Gasansaugventilatoren 11 als installiert beschrieben wurden, ist die Anzahl an Gasansaugventilatoren 11 nicht auf eine spezifische Anzahl begrenzt und es können einige Gasansaugventilatoren 11 installiert sein.
Zusätzlich, in der Ausführungsform, während der erste Gassammelanschluss V1 so beschrieben wurde, dass er eine rechteckige Spatform aufweist, die zum Beispiel in der vorne/hinten Richtung verlängert ist, kann eine Form des ersten Gassammelanschlusses V1 irgendeine Form sein, wie etwa eine Ovalform, die in der vorne/hinten Richtung verlängert ist.
Zusätzlich, in der Ausführungsform, während die Breite des ersten Gassammelanschlusses V1 in der vorne/hinten Richtung beschreiben wurde als im Wesentlichen gleich der Breite der Innenwand der rechten Wandoberfläche der Kammer 1 in der vorne/hinten Richtung, kann die die Breite des ersten Gassammelanschlusses V1 in der vorne/hinten Richtung kleiner sein als die Breite der Innenwand der rechten Wandoberfläche der Kammer 1 in der vorne/hinten Richtung. Zum Beispiel kann die Breite des ersten Gassammelanschlusses V1 in der vorne/hinten Richtung im Wesentlichen gleich sein mit der Breite der Formungsregion, die auf dem Formungstisch 2 in der vorne/hinten Richtung gebildet ist.
Zusätzlich, in der Ausführungsform, während der zweite Gassammelanschluss V2 so beschrieben wurde, dass er eine rechteckige Spatform aufweist, die zum Beispiel in der vorne/hinten Richtung verlängert ist, kann eine Form des zweiten Gassammelanschlusses V2 irgendeine Form sein, wie etwa eine Ovalform, die in der vorne/hinten Richtung verlängert ist.
Zusätzlich, in der Ausführungsform, während die Breite des zweiten Gassammelanschlusses V2 in der vorne/hinten Richtung beschrieben wurde als im Wesentlichen gleich der Breite der Innenwand der rechten Wandoberfläche der Kammer 1 in der vorne/hinten Richtung, kann die die Breite des zweiten Gassammelanschlusses V2 in der vorne/hinten Richtung kleiner sein als die Breite der Innenwand der rechten Wandoberfläche der Kammer 1 in der vorne/hinten Richtung. Zum Beispiel kann die Breite des zweiten Gassammelanschlusses V2 in der vorne/hinten Richtung im Wesentlichen gleich sein mit der Breite der Formungsregion, die auf dem Formungstisch 2 in der vorne/hinten Richtung gebildet ist.
Zusätzlich, in der Ausführungsform, ist die Breite der Gasleitplatte 16 in der vorne/hinten Richtung im Wesentlichen gleich der Breite der Innenwand der rechten Wandoberfläche der Kammer 1 in der vorne/hinten Richtung. Die Breite der Gasleitplatte 16 in der vorne/hinten Richtung kann kleiner sein, als die Breite der Innenwand der rechten Wandoberfläche der Kammer 1 in der vorne/hinten Richtung. Zum Beispiel kann die Breite der Gasleitplatte 16 in der vorne/hinten Richtung im Wesentlichen gleich sein mit der Breite der Formungsregion, die auf dem Formungstisch 2 in der vorne/hinten Richtung gebildet ist.
Zusätzlich, in der Ausführungsform, während die Gasleitplatte 16 beschrieben wurde als ein im Wesentlichen plattenförmiges Element, das sich in L-Form von der linken Seite des Öffnungsabschnitts des zweiten Gassammelanschlusses V2 in Richtung der rechten Wandoberfläche erstreckt, kann die Form der Gasleitplatte 16 irgendeine Form sein, so lange die Gasleitplatte 16 an einer rechten Wandoberflächenseite der Kammer 1 öffnet und das kontaminierte Gas zu dem zweiten Gassammelanschluss V2 geführt werden kann.
Zusätzlich, in der Ausführungsform, während die Breite der Gasleitplatte 17 in der vorne/hinten Richtung beschrieben wurde als im Wesentlichen gleich der Breite der Innenwand der rechten Wandoberfläche der Kammer 1 in der vorne/hinten Richtung, kann die die Breite der Gasleitplatte 17 in der vorne/hinten Richtung kleiner sein als die Breite der Innenwand der rechten Wandoberfläche der Kammer 1 in der vorne/hinten Richtung. Zum Beispiel kann die Breite der Gasleitplatte 17 in der vorne/hinten Richtung im Wesentlichen gleich sein mit der Breite der Formungsregion, die auf dem Formungstisch 2 in der vorne/hinten Richtung gebildet ist.
Zusätzlich, obwohl die Gasleitplatte 17 in der Ausführungsform beschrieben wurde als ein im Wesentlichen plattenförmiges Element, das sich von dem unteren Ende des Trennelement 14 in Richtung links und unten erstreckt, wenn in der vorne/hinten Richtung betrachtet, kann die Form der Gasleitplatte 17 irgendeine Form sein, so lange die Gasleitplatte 17 an einer linken Wandoberflächenseite der Kammer 1 öffnet und das kontaminierte Gas zu dem zweiten Gasleitraumabschnitt S2 geführt werden kann.
Zusätzlich, in der Ausführungsform, während die erste Leitung 12 und die zweite Leitung 13 so beschrieben wurden, dass sie im Wesentlichen Röhrenform aufweisen, können die erste Leitung 12 und die zweite Leitung 13 irgendeine Form aufweisen solange sie mit einer Pipeline an der Stromabwärtsseite in Verbindung stehen. Zusätzlich können mehrere der ersten Leitung 12 und der zweiten Leitung 13 bereitgestellt sein.
Zusätzlich, in der Ausführungsform, während das Gehäuse so beschrieben wurde, dass das Trennelement 14 und die rechte Wandoberfläche der Kammer 1 durch getrennte Elemente errichtet sind, können das Trennelement 14 und die rechte Wandoberfläche der Kammer 1 auch nicht getrennte Elemente sein. Zum Beispiel kann der Trennbereich integral mit der rechten Wandoberfläche der Kammer 1 ausgebildet sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2016222919 [0001]
JP 5960330 B [0006]

Claims

Schichtungs- und Formungsvorrichtung, umfassend: einen Tisch (2), auf dem ein Pulvermaterial eines Metalls abgelegt ist; einen Neubeschichtungskopf (3), der sich in einer horizontalen einzelnen Achsrichtung hin und her bewegt, um das Pulvermaterial auf den Tisch (2) zuzuführen und das Pulvermaterial einzuebnen, um eine Pulverschicht zu bilden; eine Kammer (1), die konfiguriert ist, um einen abgedichteten Raum zu bilden und um den Tisch (2) und den Neubeschichtungskopf (3) in dem abgedichteten Raum zu beherbergen; eine Laserstrahlvorrichtung (9), die konfiguriert ist, um einen Laser auf eine vorbestimmte Region der Pulverschicht zu strahlen und die Pulverschicht zu sintern, um eine gesinterte Schicht zu bilden; eine Schutzgaszufuhrvorrichtung (4A), die konfiguriert ist, um ein Schutzgas in die Kammer zuzuführen; einen Schutzgaszufuhranschluss (F1), der mit der Schutzgaszufuhrvorrichtung (4A) verbunden ist und an einer ersten Wandoberfläche der Kammer (1) installiert ist; einen Gassammelmechanismus (10), der von einer zweiten Wandoberfläche der Kammer gegenüber der ersten Wandoberfläche an einem Deckenabschnitt installiert ist; und eine Gassammelvorrichtung, die konfiguriert ist, um Gas zu sammeln, das durch den Gassammelmechanismus (10) gesammelt wurde, wobei der Gassammelmechanismus (10) aufweist: einen Trennabschnitt, der sich entlang der zweiten Wandoberfläche mit einem vorbestimmten Abstand dazwischen zu einem Deckenabschnitt erstreckt; einen ersten Gassammelanschluss (V1), der in dem Trennabschnitt gebildet ist; eine Ansaugvorrichtung, die in dem ersten Gassammelanschluss (V1) installiert ist; einen ersten Gasleitraumabschnitt (S1), der zwischen dem Trennabschnitt und der zweiten Wandoberfläche gebildet ist; eine erste Leitung (12), die mit dem ersten Gasleitraumabschnitt (S1) in Verbindung steht und die an dem Deckenabschnitt installiert ist; einen zweiten Gassammelanschluss (V2), der an dem Deckenabschnitt benachbart zu der zweiten Wandoberfläche installiert ist; und eine zweite Leitung (13), die mit dem zweiten Gassammelanschluss (V2) in Verbindung steht.
Schichtungs- und Formungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der erste Gassammelanschluss (V1), der erste Gasleitraumabschnitt (S1) und die erste Leitung (12) einen ersten Gassammelflusspfad (P1) bilden, der zweite Gassammelanschluss (V2) und die zweite Leitung (13) einen zweiten Gassammelflusspfad (P2) bilden, und in dem ersten Gassammelflusspfad (P1) und dem zweiten Gassammelflusspfad (P2) wenigstens ein Bereich von dem ersten Gassammelanschluss (V1) zu einem Stromaufwärtsteil der ersten Leitung (12) und ein Bereich von dem zweiten Gassammelanschluss (V2) zu einem Stromaufwärtsteil der zweiten Leitung (13) getrennt sind.
Schichtungs- und Formungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei Ausrichtplatten (15) an beiden Seiten der Ansaugvorrichtung installiert sind, die konfiguriert sind, um einen Fluss eines Gases anzupassen, das zu dem ersten Gasleitraumabschnitt (S1) in einer Richtung nach oben gesendet wird.
Schichtungs- und Formungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei eine Gasleitabschnittsöffnung an der zweiten Wandoberflächenseite in dem zweiten Gassammelanschluss (V2) installiert ist und konfiguriert ist, um ein Gas, das zu dem Deckenabschnitt entlang dem Trennabschnitt aufsteigt, ohne von dem ersten Gassammelanschluss (V1) gesammelt zu werden, zu dem zweiten Gassammelanschluss zu führen.
Schichtungs- und Formungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Trennabschnitt gebildet ist, um sich von dem ersten Gassammelanschluss (V1) entlang einer Innenwand der zweiten Wandoberfläche zu einer nahen Seite einer Bodenoberfläche der Kammer zu erstrecken und wobei der Gassammelmechanismus (10) weiterhin einen zweiten Gasleitraumabschnitt aufweist, der zwischen dem Trennabschnitt unterhalb des ersten Gassammelanschlusses (V1) und der zweiten Wandoberfläche gebildet ist.