DE102018128543A1

DE102018128543A1 - Dreidimensionaler Drucker

Info

Publication number: DE102018128543A1
Application number: DE102018128543.4A
Authority: DE
Inventors: Shuji Okazaki
Original assignee: Sodick Co Ltd
Current assignee: Sodick Co Ltd
Priority date: 2017-11-17
Filing date: 2018-11-14
Publication date: 2019-05-23
Also published as: JP6405028B1; US10744565B2; JP2019094515A; US20190151945A1

Abstract

Bereitgestellt ist eine Laminierformvorrichtung mit einem Formtisch, beinhaltend: einen Galvanometerscanner, der ausgestaltet ist, einen vorgegebenen kleinen Bestrahlungsbereich auf dem Formtisch mit einem Laserstrahl zu bestrahlen; eine Inertgas-Zuführungsdüse mit einer Inertgas-Zuführungsöffnung zum Zuführen eines Inertgases; einen Rauchabsaugkanal mit einer Rauchabsaugöffnung zum Absaugen des Inertgases, das bei Bestrahlung mit dem Laserstrahl entstandenen Rauch enthält; eine Integrationseinheit, die den Galvanometerscanner, die Inertgas-Zuführungsdüse und den Rauchabsaugkanal integral beinhaltet; und eine Bewegungsvorrichtung, die ausgestaltet ist, die Integrationseinheit zu bewegen, sodass der Galvanometerscanner den Laserstrahl scannt und auf einen vorgegebenen großen Bestrahlungsbereich strahlt, der größer als der vorgegebene kleine Bestrahlungsbereich auf dem Formtisch ist; wobei die Inertgas-Zuführungsöffnung und die Rauchabsaugöffnung einander gegenüberliegend vorgesehen sind, sodass ein Bestrahlungsweg des Laserstrahls dazwischen angeordnet ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laminierformvorrichtung.
Bisheriger Stand der Technik
In einem einen Laserstrahl verwendenden Laminierformverfahren ist ein Formtisch, der zu einer vertikalen Bewegung fähig ist, in einer mit Inertgas gefüllten Kammer angeordnet. Anschließend wird eine sehr dünne Werkstoffpulverschicht auf dem Formtisch ausgebildet. Als Nächstes werden vorgegebene Abschnitte dieser Werkstoffpulverschicht mit dem Laserstrahl bestrahlt, um das Werkstoffpulver in der Bestrahlungsposition zu sintern, wodurch eine gesinterte Schicht ausgebildet wird. Diese Arbeitsabläufe werden wiederholt, um eine gewünschte dreidimensionale Gestalt auszubilden, die aus einem gesinterten Körper besteht, der durch Laminieren einer Mehrzahl gesinterter Schichten integral ausgebildet wird. Dieses Laminierformverfahren wird von einer Laminierformvorrichtung ausgeführt. Heutzutage ist eine vergrößerte Ausführung einer derartigen Laminierformvorrichtung erforderlich, damit ein größeres geformtes Objekt ausgebildet werden kann.
In der in Patentliteratur 1 offenbarten herkömmlichen Laminierformvorrichtung ist der Galvanometerscanner auf der oberen Platte der Kammer direkt oberhalb der Mitte des Formtischs angeordnet. Eine Kondensorlinse ist zwischen dem Galvanometerscanner und der Laserquelle vorgesehen, und ein Fenster ist zwischen dem Galvanometerscanner und dem Formtisch vorgesehen. Der Galvanometerscanner hat ein Paar (zweiachsige) Galvanometerspiegel und ist ausgestaltet, Laserstrahlen auf der X- und Y-Achse zu scannen. Wenn keine Interferenz mit dem Rahmen des Fensters vorliegt, besteht keine physische Einschränkung des Bestrahlungsbereichs des Laserstrahls. Mit zunehmendem Bestrahlungswinkel des Laserstrahls mit Bezug auf die vertikale Achse, mit zunehmender Verformung der Gestalt des Bestrahlungsflecks oder bei variierender Bestrahlungsenergie, nimmt die Genauigkeit des Sinterns des Werkstoffpulvers jedoch stetig ab. Wenn der Galvanometerscanner außerdem in einer hohen Position angeordnet ist, kann der Bestrahlungsbereich des Laserstrahls expandiert werden. Bei einer geringfügigen Veränderung der Befestigungsposition des Galvanometerscanners aufgrund von thermischer Verformung der Kammer verändert der mit einer langen Bestrahlungsdistanz unter einem großen Bestrahlungswinkel ausgestrahlte Laserstrahl jedoch die Position des Bestrahlungsflecks wesentlich. Das eigentliche Problem besteht darin, dass die maximale Bestrahlungsreichweite in gewissem Maße eingeschränkt ist.
Außerdem sorgt die herkömmliche Laminierformvorrichtung hauptsächlich für die Zuführung von Inertgas oder dessen Ableitung aus der Seitenwand und der Oberplatte der Kammer und den Abzug von Rauch, der entsteht, wenn das Werkstoffpulver durch Bestrahlung mit dem Laserstrahl gesintert wird. Zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe der Vergrößerung des Bestrahlungsbereichs wird der Abstand zwischen dem Bestrahlungsfleck und der Inertgas-Zuführungsöffnung oder der RauchAbleitungsöffnung bei der herkömmlichen Laminierformvorrichtung vergrößert. Der Rauchentzug kann dann nicht rechtzeitig abgeschlossen werden, wenn der Laserstrahl mit der Scangeschwindigkeit gescannt und die Bestrahlungsenergie aus der aktuellen standardmäßigen Formzeit errechnet wird. Infolgedessen ist es unmöglich, eine saubere Umgebung insoweit aufrechtzuerhalten, dass das Formen in der Kammer möglich ist, wodurch das Formen erschwert werden kann. Zur Durchführung des ordnungsgemäßen Formens ist es notwendig, die Scangeschwindigkeit ausreichend zu verlangsamen, die Bestrahlungsenergie zu reduzieren und Rauch zu entziehen, während intermittierend eine Pausenzeit vorgesehen ist, in der der Laserstrahl nicht ausgestrahlt wird, sodass eine geeignete Umgebung aufrechterhalten wird. Da der Formbereich jedoch größer wird, ist die Effizienz beim Formen erheblich niedriger, und es besteht die Sorge, dass die Formzeit unannehmbar lang wird.
Dokumente zum Stand der Technik
Patentliteratur
PLT1: JP2016-006214A
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung dieser Umstände gemacht. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Laminierformvorrichtung bereitzustellen, die ein größeres geformtes Objekt formen kann.
Lösung des Problems
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Laminierformvorrichtung mit einem Formtisch bereitgestellt, beinhaltend: einen Galvanometerscanner, der ausgestaltet ist, einen vorgegebenen kleinen Bestrahlungsbereich auf dem Formtisch mit einem Laserstrahl bestrahlen zu können; eine Inertgas-Zuführungsdüse mit einer Inertgas-Zuführungsöffnung zum Zuführen eines Inertgases; einen Rauchabsaugkanal mit einer Rauchabsaugöffnung zum Absaugen des Inertgases, das bei Bestrahlung mit dem Laserstrahl entstandenen Rauch enthält; eine Integrationseinheit, die den Galvanometerscanner, die Inertgas-Zuführungsdüse und den Rauchabsaugkanal integral beinhaltet; und eine Bewegungsvorrichtung, die ausgestaltet ist, die Integrationseinheit zu bewegen, sodass der Galvanometerscanner den Laserstrahl scannt und auf einen vorgegebenen großen Bestrahlungsbereich strahlt, der größer als der vorgegebene kleine Bestrahlungsbereich auf dem Formtisch ist; wobei die Inertgas-Zuführungsöffnung und die Rauchabsaugöffnung einander gegenüberliegend vorgesehen sind, sodass ein Bestrahlungsweg des Laserstrahls dazwischen angeordnet ist.
Wirkung der Erfindung
In der vorliegenden Erfindung werden der Galvanometerscanner, die Inertgas-Zuführungsdüse und der Rauchabsaugkanal integral bewegt und die Inertgas-Zuführungsöffnung der Inertgas-Zuführungsdüse und die Rauchabsaugöffnung des Rauchabsaugkanals sind einander gegenüberliegend vorgesehen, sodass ein Bestrahlungsweg des Laserstrahls dazwischen angeordnet ist. Bei derartigen Konfigurationen ist es möglich, den Fluss des Inertgases nahe der Bestrahlungsposition des Laserstrahls zu realisieren; das Ergebnis ist eine - bislang schwierige - Vergrößerung der Kammer zur Herstellung großer Formobjekte.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm einer Laminierformvorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein schematisches Diagramm des Recoater-Kopfes 11 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist ein schematisches Diagramm, das den Laserstrahlemitter 13 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist ein schematisches Diagramm, das die Integrationseinheit 60 und einen peripheren Abschnitt davon nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist eine Perspektivansicht, die die Integrationseinheit 60 und einen peripheren Abschnitt davon nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist eine Perspektivansicht der Integrationseinheit 60 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 ist eine Perspektivansicht der Integrationseinheit 60 nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei Betrachtung aus einem anderen Winkel.
8 ist ein schematisches Diagramm, das den vorgegebenen ersten kleinen Bestrahlungsbereich R1 und den vorgegebenen ersten großen Bestrahlungsbereich S1 zeigt.
9 ist ein schematisches Diagramm, das den vorgegebenen zweiten kleinen Bestrahlungsbereich R2 und den vorgegebenen zweiten großen Bestrahlungsbereich S2 zeigt.
10 zeigt den Bestrahlungsbereich S3, den vorgegebenen ersten kleinen Bestrahlungsbereich R1 und den vorgegebenen zweiten kleinen Bestrahlungsbereich R2 unter Darstellung eines Bereichs, wo der vorgegebene erste große Bestrahlungsbereich S1 und der vorgegebene zweite große Bestrahlungsbereich S2 überlappen.
11 bis 21 sind erläuternde Diagramme eines Laminierformverfahrens, das eine Laminierformvorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet. 22 ist ein erläuterndes Diagramm eines Laminierformverfahrens, das eine Laminierformvorrichtung nach einem modifizierten Beispiel der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet.
23 ist ein erläuterndes Diagramm eines Laminierformverfahrens, das eine Laminierformvorrichtung nach einem modifizierten Beispiel der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet.
24 ist eine Perspektivansicht, die eine Integrationseinheit 60 und einen peripheren Abschnitt davon nach einem modifizierten Beispiel zeigt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Hier können die in den Ausführungsformen gezeigten Besonderheiten miteinander kombiniert werden.
Die Vorrichtung im Überblick
Zuerst wird eine Laminierformvorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm einer Laminierformvorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 gezeigt ist eine Laminierformvorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einer Pulverschichtbildungs-vorrichtung 3 in einer mit Inertgas gefüllten Kammer 1 versehen.
Die Pulverschichtbildungsvorrichtung 3 beinhaltet einen Basistisch 4 mit einem Formbereich R und einem Recoater-Kopf 11, der auf dem Basistisch 4 angeordnet und ausgestaltet ist, in einer horizontalen uniaxialen Richtung (Richtung des Pfeils X) bewegbar zu sein. Der Formtisch 5, der in der vertikalen Richtung (Richtung des Pfeils U in 1) bewegbar ist, ist in dem Formbereich R vorgesehen. Bei Verwendung der Laminierformvorrichtung ist die Formplatte 7 auf dem Formtisch 5 platziert und wird die Werkstoffpulverschicht 8 darauf ausgebildet. Außerdem existiert der vorgegebene Bestrahlungsbereich innerhalb des Formbereichs R und entspricht in etwa dem Bereich, der von der Konturform des gewünschten dreidimensionalen geformten Objekts umgeben ist.
Die Pulverstauwand 26 ist um den Formtisch 5 herum vorgesehen. Nichtgesintertes Werkstoffpulver wird in dem Pulverstauraum, der von der Pulverstauwand 26 und dem Formtisch 5 ausgebildet ist, zurückgehalten. Obwohl nicht in 1 gezeigt kann ein Pulverableitungsabschnitt, der zum Ableiten des Werkstoffpulvers in den Pulverstauraum fähig ist, unter der Pulverstauwand 26 vorgesehen sein. In diesem Fall wird nichtgesintertes Werkstoffpulver aus dem Pulverableitungsabschnitt abgeleitet, indem der Formtisch 5 nach Abschluss des Laminierformens abgesenkt wird. Das abgeleitete Werkstoffpulver wird durch die Schüttenführung zu der Schütte geführt und wird über die Schütte in den Kübel eingebracht.
Wie in 2 gezeigt wird der Recoater-Kopf 11 von einem Führungselement wie z. B. einer Führungsschiene und einem Führungsblock in der Richtung des Pfeils X geführt und von einer Antriebsvorrichtung (nicht dargestellt) in der Richtung des Pfeils X bewegt. Wie in 1 und 2 gezeigt weist der Recoater-Kopf 11 den Werkstoffaufnahmeabschnitt 11a und den Werkstoffzuführungsabschnitt 11b und den Werkstoffabgabeabschnitt 11c auf.
Der Werkstoffaufnahmeabschnitt 11a nimmt das Werkstoffpulver auf. Das Werkstoffpulver ist beispielsweise Metallpulver (z. B. Eisenpulver) und weist beispielsweise eine Kugelform mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 20 µm auf. Der Werkstoffzuführungsabschnitt 11b ist auf der oberen Fläche des Werkstoffaufnahmeabschnitts 11a vorgesehen und dient als Aufnahme für Werkstoffpulver, das dem Werkstoffaufnahmeabschnitt 11a von einer Werkstoffzuführungsvorrichtung (nicht dargestellt) zugeführt wird. Der Werkstoffabgabeabschnitt 11c ist auf der unteren Fläche des Werkstoffaufnahmeabschnitts 11a vorgesehen und leitet Werkstoffpulver in den Werkstoffaufnahmeabschnitt 11a ab. Der Werkstoffabgabeabschnitt 11c hat eine Schlitzform, die sich in einer horizontalen uniaxialen Richtung (Richtung des Pfeils Y) erstreckt, die orthogonal zu der Bewegungsrichtung (Richtung des Pfeils X) des Recoater-Kopfes 11 ist.
Die Klingen 11fb und 11rb sind auf beiden Seiten des Recoater-Kopfes 11 vorgesehen. Die Klingen 11fb und 11rb ebnen das aus dem Werkstoffabgabeabschnitt 11c abgeleitete Werkstoffpulver, um die Werkstoffpulverschicht 8 auszubilden.
Integrationseinheit
Anschließend wird die Integrationseinheit 60 nach den technischen Merkmalen der vorliegenden Erfindung beschrieben. 3 ist ein schematisches Diagramm, das einen Laserstrahlemitter 13 zum Scannen und Emittieren des Laserstrahls L (L1 und L2) nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 4 ist ein schematisches Diagramm, das die Integrationseinheit 60 und den peripheren Abschnitt davon nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 5 bis 7 sind Perspektivansichten, die die Integrationseinheit 60 nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. Die Integrationseinheit 60 ist eine Einheit, in der der Laserstrahlemitter 13, die Inertgas-Zuführungsdüsen 45 und 55 und die Rauchabsaugkanäle 46 und 56 integriert sind. Der Laserstrahlemitter 13 beinhaltet die erste und die zweite Laserquelle 42 und 52, die erste und die zweite Galvanometerspiegeleinheit 43 und 53 und die erste und die zweite Fokussteuereinheit 44 und 54. Der erste und der zweite Laserstrahl L1 und L2 werden an vorgegebene Abschnitte der Werkstoffpulverschicht 8 emittiert, die auf dem Formbereich R ausgebildet ist, um das Werkstoffpulver in der Bestrahlungsposition zu sintern. In der vorliegenden Schrift ist „Inertgas“ ein Gas wie z. B. Stickstoffgas, Argongas oder Heliumgas, das mit dem Werkstoffpulver im Wesentlichen nicht reagiert.
Die Inertgas-Zuführungsdüsen 45 und 55 sind so angeordnet, dass sie sich nicht physikalisch störend auf den von den Galvanometerspiegeleinheiten 43 und 53 gescannten Laserstrahl L auswirken, und sind ausgestaltet, das Inertgas aus den Inertgas-Zuführungsöffnungen 45a und 55a zuführen. Insbesondere ist die erste Inertgas-Zuführungsöffnung 45a der ersten Inertgas-Zuführungsdüse 45 mit einer Inertgas-Zuführungsvorrichtung 15 (später beschrieben) verbunden. Das saubere Inertgas strömt hin zu dem Bestrahlungsweg (später beschrieben) des ersten Laserstrahls L1. Die zweite Inertgas-Zuführungsöffnung 55a der zweiten Inertgas-Zuführungsdüse 55 ist mit einer Inertgas-Zuführungsvorrichtung 15 verbunden. Das saubere Inertgas fließt hin zu dem Bestrahlungsweg (später beschrieben) des zweiten Laserstrahls L2. Die Rauchabsaugkanäle 46, 56 haben Rauchabsaugöffnungen 46a, 56a, aus denen Rauch durch Saugen des Inertgas-haltigen Rauchs abgeleitet werden. Insbesondere sind die erste Rauchabsaugöffnung 46a des ersten Rauchabsaugkanals 46 und die zweite Rauchabsaugöffnung 56a des zweiten Rauchabsaugkanals 56 mit dem Rauchsammler 19 (später beschrieben) über den Rauchabsaugkanalkasten 21 verbunden. Inertgashaltiger Rauch wird in der obigen Konfiguration an die Außenseite der Kammer 1 abgeleitet.
Die erste Laserquelle 42 strahlt den ersten Laserstrahl L1 (einen des Laserstrahls L) aus. Wie später beschrieben kann, da die erste Laserquelle 42 über die optische Faser 41 mit der ersten Fokussteuereinheit 44 verbunden ist, die erste Laserquelle 42 in die Integrationseinheit 60 einbezogen oder auf der Außenseite der Kammer 1 angeordnet sein. Hier ist der Laserstrahl L ein Laser, der zum Sintern des Werkstoffpulvers fähig ist, und ist beispielsweise ein CO₂-Laser, ein Faserlaser, ein YAG-Laser oder dergleichen.
Die erste Fokussteuereinheit 44 ist über die optische Faser 41 mit der ersten Laserquelle 42 verbunden und fokussiert den ersten Laserstrahl L1, um ihn auf einen gewünschten Fleckendurchmesser einzustellen. Die erste Galvanometerspiegeleinheit 43 besteht aus ersten Galvanometerspiegeln 43a und 43b mit zwei Achsen und steuert den aus der ersten Laserquelle 42 ausgegebenen ersten Laserstrahl L1 zweidimensional. Insbesondere scannt der erste Galvanometerspiegel 43a den ersten Laserstrahl L1 in der Richtung des Pfeils X und scannt der erste Galvanometerspiegel 43b den ersten Laserstrahl L1 in der Richtung des Pfeils Y. Der Drehwinkel der ersten Galvanometerspiegeleinheit 43 wird entsprechend der Größe des von dem Steuergerät (nicht dargestellt) eingegebenen Drehwinkel-Steuersignals gesteuert. Mithilfe derartiger Kenndaten kann der erste Laserstrahl L1 in eine gewünschte Position gestrahlt werden, indem die Größe des in jeden Aktor der ersten Galvanometerspiegeleinheit 43 eingegebenen Drehwinkel-Steuersignals geändert wird. Der erste durch die erste Galvanometerspiegeleinheit 43 gelangte Laserstrahl L1 wird auf die in dem Formbereich R gebildete Werkstoffpulverschicht 8 gestrahlt.
Die zweite Laserquelle 52 strahlt den zweiten Laserstrahl L2 (den anderen des Laserstrahls L) aus. Wie später beschrieben kann, da die zweite Laserquelle 52 über die optische Faser 51 mit der zweiten Fokussteuereinheit 54 verbunden ist, die zweite Laserquelle 52 in die Integrationseinheit 60 einbezogen oder auf der Außenseite der Kammer 1 angeordnet sein.
Die zweite Fokussteuereinheit 54 ist über die optische Faser 51 mit der zweiten Laserquelle 52 verbunden und fokussiert den zweiten Laserstrahl L2, um ihn auf einen gewünschten Fleckdurchmesser einzustellen. Die zweite Galvanometerspiegeleinheit 53 besteht aus zweiten Galvanometerspiegeln 53a und 53b mit zwei Achsen und steuert den aus der ersten Laserquelle 52 ausgegebenen ersten Laserstrahl L2 zweidimensional. Insbesondere scannt der zweite Galvanometerspiegel 53a den zweiten Laserstrahl L2 in der Richtung des Pfeils X und scannt der zweite Galvanometerspiegel 53b den zweiten Laserstrahl L1 in der Richtung des Pfeils Y. Der Drehwinkel der zweiten Galvanometerspiegeleinheit 53 wird entsprechend der Größe des von dem Steuergerät (nicht dargestellt) eingegebenen Drehwinkel-Steuersignals gesteuert. Mithilfe derartiger Kenndaten kann der zweite Laserstrahl L2 in eine gewünschte Position gestrahlt werden, indem die Größe des in jeden Aktor der zweiten Galvanometerspiegeleinheit 53 eingegebenen Drehwinkel-Steuersignals geändert wird. Der zweite durch die zweite Galvanometerspiegeleinheit 53 gelangte Laserstrahl L2 wird auf die in dem Formbereich R ausgebildete Werkstoffpulverschicht 8 gestrahlt.
Wie in 4 und 5 gezeigt ist der Bühnentisch 61 mit der X-Richtungs-Bühne 62, die ausgestaltet ist, in der Richtung des Pfeils X horizontal bewegbar zu sein, und der Y-Richtungs-Bühne 63, die ausgestaltet ist, in der Richtung des Pfeils Y horizontal bewegbar zu sein, versehen. Die Integrationseinheit 60 ist auf der Y-Richtungs-Bühne 63 vorgesehen. Die X-Richtungs-Bühne 62 und die Y-Richtungs-Bühne 63 sind Beispiele für eine Bewegungsvorrichtung zum Bewegen der Integrationseinheit 60. Bei derartigen Konfigurationen kann sich die Integrationseinheit 60 horizontal in der Pfeil-X-Richtung und der Pfeil-Y-Richtung bewegen. Insbesondere kann die Integrationseinheit 60 zu dem Formtisch 5 bewegt werden, ohne die relative positionelle Beziehung zwischen der ersten und der zweiten Galvanometerspiegeleinheit 43 und 53, der ersten und der zweiten Inertgas-Zuführungsdüse 45 und 55 und dem ersten und dem zweiten Rauchabsaugkanal 46 und 56 zu ändern. Hier sind, wie in 5 gezeigt, die erste und die zweite Galvanometerspiegeleinheit 43 und 53 parallel in der Pfeil-Y-Richtung angeordnet.
Der Bühnentisch 61 wird zum Beispiel durch vier Beine 61a auf dem Basistisch 4 getragen. Die Bühnenbasis 61 hat eine zum Hindurchlassen der Integrationseinheit 60 gebildete Öffnung. Die X-Richtungs-Bühne 62 hat, über die Öffnung, eine Hauptführungsschiene, einen Hauptführungsblock, der von der Hauptführungsschiene bewegbar geführt wird, eine Nebenführungsschiene und einen Nebenführungsblock, der von der Nebenführungsschiene bewegbar geführt wird. Die Hauptführungsschiene bzw. die Nebenführungsschiene ist parallel zur Pfeil-X-Richtung. Beispielsweise beinhaltet die Hauptführungsschiene eine Kugelumlaufspindel, deren Drehachse parallel zur Pfeil-X-Richtung ist, eine Kugelumlaufspindelmutter, die an die Kugelumlaufspindel geschraubt und deren Drehung eingeschränkt ist, und einen Motor zum Bewegen der Kugelumlaufspindelmutter, deren Drehung durch Drehen der Kugelumlaufspindel um ihre Achse, vor und zurück in der Richtung der Drehachse, eingeschränkt ist. Der Hauptführungsblock ist an der Kugelumlaufspindelmutter befestigt und wird mit ihr bewegt. Die X-Richtungs-Bühne 62 trägt beide Enden der Y-Richtungs-Bühne 63 mit dem Hauptführungsblock bzw. dem Nebenführungsblock. Die X-Richtungs-Bühne 62 bewegt die Y-Richtungs-Bühne 63 in der Richtung des Pfeils X durch Bewegen des Hauptführungsblocks. Die Y-Richtungs-Bühne 63 hat eine Führungsschiene und einen Führungsblock, der von der Führungsschiene geführt wird. Die Führungsschiene ist parallel zur Pfeil-Y-Richtung. Beispielsweise beinhaltet die Führungsschiene eine Kugelumlaufspindel, deren Drehachse parallel zur Richtung des Pfeils Y ist, eine Kugelumlaufspindelmutter, die an die Kugelumlaufspindel geschraubt und deren Drehung eingeschränkt ist, und einen Motor zum Bewegen der Kugelumlaufspindelmutter, deren Drehung durch Drehen der Kugelumlaufspindel um ihre Achse, vor und zurück in der Richtung der Drehachse, eingeschränkt ist. Der Führungsblock ist an der Kugelumlaufspindelmutter befestigt und wird mit ihr bewegt. Die Y-Richtungs-Bühne 63 bewegt die Integrationseinheit 60 in der Y-Richtung: hierzu ist die Integrationseinheit 60 an dem Führungsblock befestigt und wird der Führungsblocks in der Pfeil-Y-Richtung bewegt.
Insbesondere kann, wie auch in dem oben genannten Problem beschrieben, wenn die Kammer 1 vergrößert ist, der Entzug des Rauchs normalerweise nicht rechtzeitig abgeschlossen werden, sodass eine saubere Umgebung insoweit nicht aufrechterhalten werden kann, dass das Formen in der Kammer möglich ist. Dadurch wird das Formen erschwert. Mit einer derartigen Integrationseinheit ist es jedoch möglich, stets einen Fluss von Inertgas zwischen Positionen nahe der Bestrahlungsposition des Laserstrahls L zu realisieren. Das heißt, es ist vorteilhaft, dass die im bisherigen Stand der Technik schwierige Vergrößerung der Kammer 1 realisiert werden kann. Vorzugsweise sind die Inertgas-Zuführungsöffnungen 45a, 55a und die Rauchabsaugöffnungen 46a, 56a einander zugewandt positioniert. Hier sind, wie in 5 bis 7 gezeigt, die erste Inertgas-Zuführungsöffnung 45a und die erste Rauchabsaugöffnung 46a entlang der Pfeil-X-Richtung einander gegenüberliegend vorgesehen, sodass ein Bestrahlungsweg des Laserstrahls L1 dazwischen angeordnet ist. Die zweite Inertgas-Zuführungsöffnung 55a und die zweite Rauchabsaugöffnung 56a sind entlang der Pfeil-X-Richtung einander gegenüberliegend vorgesehen, sodass ein Bestrahlungsweg des Laserstrahls L2 dazwischen angeordnet ist. Es sollte jedoch beachtet werden, dass 1 und 9 bis 23 vereinfachte schematische Diagramme sind. Auf jeden Fall können derartige Konfigurationen einen besonders effizienten Inertgas-Fluss realisieren.
Wie in 4 bis 6 gezeigt sind die erste und die zweite Galvanometerspiegeleinheit 43 und 53 in dem hermetisch verschlossenen ersten bzw. zweiten Gehäuse 43c bzw. 53c aufgenommen. Konische zylindrische erste und zweite Abdeckeinheiten, durch die die Laserstrahlen L (L1 und L2) verlaufen, sind unter dem ersten bzw. zweiten Gehäuse 43c bzw. 53c vorgesehen. Die Löcher 43d, 53d, durch die die Laserstrahlen L (L1 und L2) verlaufen, sind auf der unteren Fläche der ersten bzw. zweiten Abdeckeinheit vorgesehen. Und die Fenster (nicht dargestellt) sind auf den oberen Flächen der ersten und der zweiten Abdeckeinheit vorgesehen (ein Beispiel für einen Satz von diesen ist „Galvanometerscanner“ in den Ansprüchen). Insbesondere ist die erste Galvanometerspiegeleinheit 43 in dem hermetisch verschlossenen ersten Gehäuse 43c aufgenommen. Eine konische zylindrische erste Abdeckeinheit, durch die der Laserstrahl L1 verläuft, ist unter dem ersten Gehäuse 43c vorgesehen. Das Loch 43d, durch das der erste Laserstrahl L1 verläuft, ist auf der unteren Fläche der ersten Abdeckeinheit vorgesehen, und das erste Fenster (nicht dargestellt) ist auf der oberen Fläche vorgesehen (ein Beispiel für einen Satz von diesen ist „der erste Galvanometerscanner“ in den Ansprüchen). Die zweite Galvanometerspiegeleinheit 53 ist in dem hermetisch verschlossenen zweiten Gehäuse 53c aufgenommen. Eine konische zylindrische zweite Abdeckeinheit, durch die der Laserstrahl L2 verläuft, ist unter dem zweiten Gehäuse 53c vorgesehen. Das Loch 53d, durch das der zweite Laserstrahl L2 verläuft, ist auf der unteren Fläche der zweiten Abdeckeinheit vorgesehen, und das zweite Fenster (nicht dargestellt) ist auf der oberen Fläche vorgesehen (ein Beispiel für einen Satz von diesen ist „der zweite Galvanometerscanner“ in den Ansprüchen). Hier ist das Fenster aus einem Werkstoff gebildet, der zum Übertragen des Laserstrahls L fähig ist. Wenn der Laserstrahl L (L1 und L2) zum Beispiel ein Faserlaser oder ein YAG-Laser ist, kann das Fenster aus Quarzglas hergestellt sein.
Die Galvanometerspiegeleinheiten 43, 53 haben vorgegebene kleine Bestrahlungsbereiche R1, R2. Beispielsweise sind, wenn die Integrationseinheit 60 nicht bewegt wird, der erste und der zweite vorgegebene kleine Bestrahlungsbereich R1 und R2 maximale Flächen, in Bezug auf die die erste und die zweite Galvanometerspiegeleinheit 43 und 53 die Laserstrahlen L1 und L2 scannen und ausstrahlen können, oder eine in der maximalen Fläche enthaltene Fläche. In der Laminierformvorrichtung nach der vorliegenden Ausführungsform können diese kleinen Bestrahlungsbereiche R1 und R2 bewegt werden, indem die Integrationseinheit 60 bewegt wird. Derartige Merkmale ausnutzend, um beispielsweise ein großes geformtes Objekt zu formen, scannen die Galvanometerspiegeleinheiten 43 und 53 den Laserstrahl L (L1 und L2) in der Richtung des Pfeils X/Y und wird der Laserstrahl L auf die Werkstoffpulverschicht 8 gestrahlt. Nach der Bestrahlung der kleinen Bestrahlungsbereiche R1 und R2 mit dem Laserstrahl L (L1 und L2) werden die kleinen Bestrahlungsbereiche R1 und R2 bewegt, indem die Integrationseinheit 60 bewegt wird. Dann kann der Laserstrahl L (L1 und L2) innerhalb der neu bestimmten kleinen Bestrahlungsbereiche R1 und R2 ausgestrahlt werden. Das Bewegen der Integrationseinheit 60 ermöglicht das Scannen und Strahlen des Laserstrahls L (L1 und L2) auf die größten großen Bestrahlungsbereiche S1 und S2, die von den kleinen Bestrahlungsbereichen R1 und R2 abgedeckt werden können.
8 bis 10 sind Diagramme, die die Beziehungen zwischen dem vorgegebenen ersten kleinen Bestrahlungsbereich R1, dem vorgegebenen zweiten kleinen Bestrahlungsbereich R2, dem vorgegebenen ersten großen Bestrahlungsbereich S1, dem vorgegebenen zweiten großen Bestrahlungsbereich S2 und dem überlappenden vorgegebenen Bestrahlungsbereich S3 zeigen. Wie in 8 bis 10 gezeigt müssen die erste und die zweite Galvanometerspiegeleinheit 43 und 53 so angeordnet sein, dass eine physische Störung vermieden wird und, gleichzeitig, der erste und der zweite kleine Bestrahlungsbereich R1 und R2 einander nicht überlappen. Andererseits ist zu beachten, dass, durch Bewegen der Integrationseinheit 60, der größte erste große Bestrahlungsbereich S1 (siehe 8), der von dem ersten kleinen Bestrahlungsbereich R1 abgedeckt werden kann, und der größte zweite große Bestrahlungsbereich S2 (siehe 9), der von dem zweiten kleinen Bestrahlungsbereich R2 abgedeckt werden kann, wie der Bestrahlungsbereich S3 (siehe 10) partiell überlappt sind. Dies ist so, weil es keine Fläche zwischen dem ersten und dem zweiten großen Bestrahlungsbereich S1 und S2 geben sollte, die von dem ersten und dem zweiten Laserstrahl L1 und L2 nicht bestrahlt werden kann. Hier entspricht der Logiksummenbereich des ersten und des zweiten großen Bestrahlungsbereichs S1 und S2 dem Formbereich R.
Inertgas zuführendes und ableitendes System
Als Nächstes wird das Inertgas zuführende und ableitende System beschrieben. Das Inertgas zuführende und ableitende System beinhaltet eine Mehrzahl von Inertgas-Zuführungsöffnungen und -Ableitungsöffnungen, die in der Kammer 1 vorgesehen sind, und beinhaltet Rohre zum Verbinden der Zuführungsöffnungen und der Ableitungsöffnungen mit der Inertgas-Zuführungsvorrichtung 15 und dem Rauchsammler 19. In der vorliegenden Ausführungsform hat das Inertgas zuführende und ableitende System Zuführungsöffnungen mit der Kammerzuführungsöffnung 1b, der Zuführungsnebenöffnung 1e und Inertgas-Zuführungsöffnungen 45a und 55a und Ableitungsöffnungen mit der Kammerableitungsöffnung 1c und Rauchabsaugöffnungen 46a und 56a.
Die Kammerableitungsöffnung 1c ist auf der Seitenplatte der Kammer 1 in einem vorgegebenen Abstand zum vorgegebenen Bestrahlungsbereich vorgesehen. Vorzugsweise kann eine Saugvorrichtung (nicht dargestellt), für den Anschluss an die Kammerableitungsöffnung 1c, vorgesehen sein. Die Saugvorrichtung unterstützt die effiziente Beseitigung von Rauch aus dem Bestrahlungsweg des Laserstrahls L. Ferner kann eine größere Menge Rauch durch die Saugvorrichtung an der Kammerableitungsöffnung 1c abgeleitet werden und ist es weniger wahrscheinlich, dass Rauch in dem Formraum 1d diffundiert.
Die Kammerzuführungsöffnung 1b ist am Ende des Basistischs 4 vorgesehen, sodass sie der Kammerableitungsöffnung 1c, die über einem vorgegebenen Bestrahlungsbereich gegenüberliegend angeordnet ist, zugewandt ist. Da die Kammerzuführungsöffnung 1b das Inertgas der Kammerableitungsöffnung 1c zuführt, kann das Inertgas stets in derselben Richtung fließen und stabiles Sintern durchgeführt werden.
Ferner beinhaltet das Inertgas zuführende und ableitende System der vorliegenden Ausführungsform die Zuführungsnebenöffnung 1e, die Inertgas-Zuführungsöffnungen 45a, 55a und die Rauchabsaugöffnung 46a, 56a. Die Zuführungsnebenöffnung 1e ist auf der Seitenplatte der Kammer 1, der Kammerableitungsöffnung 1c zugewandt, vorgesehen und führt dem Formraum 1d sauberes Inertgas zu, wobei Rauch in dem Rauchsammler 19 entzogen wird. Die Inertgas-Zuführungsöffnungen 45a, 55a führen ein Inertgas dem Bestrahlungsweg des Laserstrahls L zu. Die Rauchabsaugöffnungen 46a, 56a leiten Inertgas, das eine große Menge Rauch enthält, in der Nähe des Bestrahlungswegs des Laserstrahls L ab. Vorzugsweise ist das Inertgas zuführende und ableitende System so angeordnet, dass die Richtung, in der das aus der Kammerzuführungsöffnung 1b oder der Zuführungsnebenöffnung 1e zugeführte Inertgas zu der Kammerableitungsöffnung 1c fließt, und die Richtung, in der das aus Inertgas-Zuführungsöffnungen 45a und 55a zugeführte Inertgas zu den entsprechenden Rauchabsaugöffnungen 46a und 56a fließt, identisch sind.
Die Inertgas-Zuführungsvorrichtung 15 und der Rauchsammler 19 sind mit dem System, das der Kammer 1 Inertgas zuführt, verbunden. Die Inertgas-Zuführungsvorrichtung 15 führt Inertgas zu und hat beispielsweise einen membranartigen Stickstoffabscheider zur Entnahme von Stickstoffgas aus der Umgebungsluft. In der vorliegenden Ausführungsform, wie in 1 gezeigt, ist die Inertgas-Zuführungsvorrichtung 15 mit der Kammerzuführungsöffnung 1b und den Inertgas-Zuführungsöffnungen 45a, 55a verbunden.
Der Rauchsammler 19 hat Rauchabsaugkanalkästen 21, 23 auf seiner vorgeschalteten bzw. nachgeschalteten Seite. Das aus der Kammer 1 abgeleitete Inertgas einschließlich Rauch wird über den Rauchabsaugkanalkasten 21 an den Rauchsammler 19 geschickt. Und sauberes Inertgas, dem in dem Rauchsammler 19 Rauch entzogen wurde, wird über den Rauchabsaugkanalkasten 23 an die Zuführungsnebenöffnung 1e der Kammer 1 geschickt. Bei derartigen Konfigurationen kann Inertgas wiederverwendet werden.
Wie in 1 gezeigt sind die Kammerableitungsöffnung 1c und die Rauchabsaugöffnungen 46a, 56a über den Rauchabsaugkanalkasten 21, als ein Rauch ableitendes System, mit dem Rauchsammler 19 verbunden. Das saubere Inertgas wird, nach Entzug des Rauchs in dem Rauchsammler 19, der Kammer 1 zur Wiederverwendung zugeführt.
Insbesondere ist es durch Zuführung des Inertgases aus den Inertgas-Zuführungsöffnungen 45a, 55a möglich, den Bestrahlungsweg des Laserstrahls L in einem rauchfreien und sauberen Zustand zu halten. Infolgedessen wird die Werkstoffpulverschicht 8 mit dem Laserstrahl L, ohne Unterbrechung durch den Rauch, bestrahlt.
Vorzugsweise wird das aus den Inertgas-Zuführungsöffnungen 45a, 55a zugeführte Inertgas auf einen Druck eingestellt, der geringfügig (beispielsweise 5 % oder mehr) höher als der Druck des Inertgases ist, das den anderen Zuführungsöffnungen zugeführt wird. Infolgedessen ist ein Fluss hin zu dem Formraum 1d einfach möglich. Um den Fluss sauberer zu halten, ist vorzuziehen, die Flussgeschwindigkeit hin zu den Rauchabsaugöffnungen 46a, 56a dermaßen zu erhöhen, dass das Werkstoffpulver nicht aufgerollt wird. Außerdem ist vorzuziehen, dass das Inertgas der Bestrahlungsposition des Laserstrahls L lokal zugeführt wird.
Sauberes Inertgas, dem der Rauch in dem Rauchsammler 19 entzogen wurde, kann über den Rauchabsaugkanalkasten 23 an die Kammerzuführungsöffnung 1b und die Inertgas-Zuführungsöffnungen 45a, 55a geschickt werden. Außerdem kann die Inertgas-Zuführungsvorrichtung 15 mit der Zuführungsnebenöffnung 1e verbunden sein. In dieser Ausführungsform wird das Inertgas aus dem Rauchsammler 19 jedoch vorzugsweise an die Zuführungsnebenöffnung 1e geschickt und wird das Inertgas aus der Inertgas-Zuführungsvorrichtung 15 an die Kammerzuführungsöffnung 1b und die Inertgas-Zuführungsöffnungen 45a und 55a geschickt. Der Rauch, der nicht entzogen werden konnte, kann in dem Inertgas aus dem Rauchsammler 19 verbleiben. In der vorliegenden Ausführungsform wird das Inertgas aus dem Rauchsammler 19 jedoch nicht in den Raum abgeleitet, in dem besonders hohe Reinheit erforderlich ist (der Raum um den Weg des Laserstrahls L und in der Nähe des Formbereichs R), sodass der Einfluss des restlichen Rauchs minimiert werden kann. Außerdem wird, durch Einstellen des Zuführungsdrucks des Inertgases aus der Inertgas-Zuführungsvorrichtung 15 auf einen höheren Wert als der Zuführungsdruck des Inertgases aus dem Rauchsammler 19, das Inertgas aus dem Rauchsammler 19 so zurückgehalten, dass es dem Weg des Laserstrahls L oder dem Raum nahe dem Formbereich R zufließt und der Einfluss des restlichen Rauchs wirksamer unterdrückt wird.
Laminierformverfahren
11 bis 21 sind Diagramme zur Erläuterung eines Beispiels für ein Laminierformverfahren, das die Laminierformvorrichtung nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet. In 11 bis 21 wurde ein Teil der in 1 gezeigten Bestandteile der Übersichtlichkeit halber weggelassen.
Zuerst wird die Höhe des Formtischs 5 auf eine geeignete Position eingestellt, während die Formplatte 7 auf dem Formtisch 5 platziert ist (siehe 11). In diesem Zustand, wird durch Bewegen des mit dem Werkstoffpulver in dem Werkstoffaufnahmeabschnitt 11a gefüllten Recoater-Kopfes 11 von der linken Seite zur rechten Seite des Formbereichs R in der Richtung des Pfeils X in 1, die erste Schicht der Werkstoffpulverschicht 8 ausgebreitet und eingeebnet (siehe 12).
Als Nächstes wird, wie in 13 gezeigt, ein vorgegebener Abschnitt der Werkstoffpulverschicht 8 mit Laserstrahl L (L1 und L2) bestrahlt und wird der bestrahlte Abschnitt der Werkstoffpulverschicht 8 gesintert, um die erste gesinterte Schicht 81f zu bilden.
Zuerst wird der Formbereich R in eine Mehrzahl von Zellen unterteilt, die in den Richtungen des Pfeils X bzw. Y getrennt sind. Wie beispielsweise in 3 und 13 gezeigt ist der Formbereich R in 8 Teile in der Richtung des Pfeils X unterteilt und in 8 Teile in der Richtung des Pfeils Y unterteilt. Das heißt, der Formbereich R ist in 64 kleine Bereiche (im Folgenden als Zellen bezeichnet) unterteilt. Außerdem ist, wie beispielsweise in 8 bis 10 gezeigt, jede Zelle in einem vorgegebenen großen Bestrahlungsbereich S1 bzw. S2 inbegriffen. Die Zelle kann in dem ersten kleinen Bestrahlungsbereich R1, der mit dem ersten Laserstrahl L1 bestrahlt wird, und in dem zweiten kleinen Bestrahlungsbereich R2, der mit dem zweiten Laserstrahl L2 bestrahlt wird, aufgenommen sein. Der Abstand zwischen dem ersten kleinen Bestrahlungsbereich R1 und dem zweiten kleinen Bestrahlungsbereich R2 wird stets auf einem vorgegebenen Abstand gehalten.
Wie beispielsweise in 14 gezeigt existieren stets zwei Zellen zwischen einem Paar Zellen, das mit dem ersten bzw. zweiten Laserstrahl L1 bzw. L2 bestrahlt wurde. Ferner besteht die Mehrzahl von Zellen, die die erste gesinterte Schicht 81f andeuten, aus 24 Zellen A01 bis A24 in dem ersten großen Bestrahlungsbereich S1, auf den der erste Laserstrahl L1 gestrahlt werden kann, und aus 24 Zellen B01 bis B24 in dem zweiten großen Bestrahlungsbereich S2, auf den der zweite Laserstrahl L2 gestrahlt werden kann.
Wie in 14 gezeigt hat eine Mehrzahl von Zellen, aus denen sich die erste gesinterte Schicht 81f zusammensetzt, eine Spalte mit Anordnung in der Reihenfolge der Zelle A01, der Zelle A02, der Zelle A03, der Zelle B01, der Zelle B02 und der Zelle B03, eine Spalte mit Anordnung in der Reihenfolge der Zelle A04, der Zelle A05, der Zelle A06, der Zelle B04, der Zelle B05 und der Zelle B06, eine Spalte mit Anordnung in der Reihenfolge der Zelle A07, der Zelle A08, der Zelle A09, der Zelle B07, der Zelle B08 und der Zelle B09, eine Spalte mit Anordnung in der Reihenfolge der Zelle A10, Zelle A11, Zelle A12, Zelle B10, Zelle B11 und Zelle B12, eine Spalte mit Anordnung in der Reihenfolge der Zelle A13, Zelle A14, Zelle A15, Zelle B13, Zelle B14 und Zelle B15, eine Spalte mit Anordnung in der Reihenfolge der Zelle A16, Zelle A17, der Zelle A18, der Zelle B16, der Zelle B17 und der Zelle B18, eine Spalte mit Anordnung in der Reihenfolge der Zelle A19, der Zelle A20, der Zelle A21, der Zelle B19, der Zelle B20 und der Zelle B21 und eine Spalte mit Anordnung in der Reihenfolge der Zelle A22, der Zelle A23, Zelle A24, der Zelle B22, der Zelle B23 und der Zelle B24 jeweils von der Rückseite hin zu der Vorderseite in der Richtung des Pfeils Y. In der Richtung des Pfeils X sind, von der rechten Seite zur linken Seite, eine Spalte der Zelle A01, eine Spalte der Zelle A04, eine Spalte der Zelle A07, eine Spalte der Zelle A10, eine Spalte der Zelle A13, eine Spalte der Zelle A16 und eine Spalte der Zelle A19 in dieser Reihenfolge angeordnet. Die Werkstoffpulverschicht 8 in dem von der Zelle angedeuteten Bereich kann vollständig gesintert, partiell gesintert oder nicht gesintert sein. Beispielsweise ist die Werkstoffpulverschicht 8 in der Zelle, die den Abschnitt andeutet, wo überhaupt keine gesinterte Schicht in dem Formbereich gebildet ist, nicht gesintert. Selbst wenn jedoch die Werkstoffpulverschicht 8 in einer des Paares Zellen partiell gesintert ist und die Werkstoffpulverschicht 8 in der anderen Zelle überhaupt nicht gesintert ist, bewegen sich die erste und die zweite Galvanometerspiegeleinheit 43 und 53 jeweils oberhalb des Zellenpaares.
Als Nächstes wird, wie in 13 bis 19 gezeigt, ein Verfahren zum Sintern der ersten gesinterten Schicht 81f beschrieben. Zuerst bewegt sich die Integrationseinheit 60 und bewegen sich die erste und die zweite Galvanometerspiegeleinheit 43 und 53 gleichzeitig. Die erste Galvanometerspiegeleinheit 43 bewegt sich oberhalb der Zelle A01. Gleichzeitig bewegt sich die zweite Galvanometerspiegeleinheit 53 oberhalb der Zelle B01. Der erste Laserstrahl L1 wird auf einen vorgegebenen Abschnitt der Werkstoffpulverschicht 8 in der Zelle A01 gestrahlt, um eine partiell gesinterte Schicht a01 herzustellen, die einen Teil der ersten gesinterten Schicht 81f darstellt. Der zweite Laserstrahl L2 wird auf einen vorgegebenen Abschnitt der Werkstoffpulverschicht 8 in der Zelle B02 gestrahlt, um eine partielle gesinterte Schicht b01 herzustellen, die einen Teil der ersten gesinterten Schicht 81f darstellt.
Die erste Galvanometerspiegeleinheit 43 kann ein zweidimensionales Scannen sämtlicher der Zellen A01 durchführen. Zu diesem Zeitpunkt wird, durch einem vorgegebenen Timing entsprechendes Ein- und Ausschalten der Leistung der ersten Laserquelle 42, der erste Laserstrahl L1 auf einen vorgegebenen Abschnitt der Werkstoffpulverschicht 8 gestrahlt, um eine partiell gesinterte Schicht a01 mit einer gewünschten Gestalt zu erhalten. Die erste Galvanometerspiegeleinheit 43 kann ein zweidimensionales Scannen durchführen, um somit den notwendigen Abschnitt der Zelle A01 mit dem ersten Laserstrahl L1 zu bestrahlen. Ähnlich kann die zweite Galvanometerspiegeleinheit 53 ein zweidimensionales Scannen der Gesamtheit der Zelle B01 durchführen. Zu diesem Zeitpunkt wird, durch einem vorgegebenen Timing entsprechendes Ein- und Ausschalten der Leistung der zweiten Laserquelle 52, der zweite Laserstrahl L2 auf einen vorgegebenen Abschnitt der Werkstoffpulverschicht 8 gestrahlt, um eine partiell gesinterte Schicht b01 mit einer gewünschten Gestalt herzustellen. Ferner kann die zweite Galvanometerspiegeleinheit 53 ein zweidimensionales Scannen durchführen, um somit den notwendigen Abschnitt in der Zelle B01 mit dem zweiten Laserstrahl L2 zu bestrahlen.
Beispielsweise vollführen die erste und die zweite Galvanometerspiegeleinheit 43, 53 ein zweidimensionales Scannen in den jeweiligen Zellen A01, B01 über denselben Scanweg, durch Ein- und Ausschalten der Leistung jeder der ersten und der zweiten Laserquelle 42, 52 zu verschiedenen Zeiten, wodurch partielle gesinterte Schichten mit verschiedenen Gestalten in der partiellen gesinterten Schicht a01 und der partiellen gesinterten Schicht b01 (beispielsweise der partiellen gesinterten Schicht a24 und der partiellen gesinterten Schicht b24 in 16) ausgebildet werden können. Hier kann das zweidimensionale Scannen von der ersten und der zweiten Galvanometerspiegeleinheit 43 und 53 in einer Richtung parallel zur Pfeil-X-Richtung (18), in einer Richtung parallel zur Pfeil-Y-Richtung (17), in einer Richtung, die unter einem vorgegebenen Winkel sowohl in der Pfeil-X-Richtung als auch der Pfeil-Y-Richtung geneigt ist, und parallel zur XY-Ebene (13 und 16) durchgeführt werden. Oder es können verschiedene andere Verfahren ohne Einschränkung angewandt werden.
Der während des Sinterns der partiell gesinterten Schicht a01 und der partiell gesinterten Schicht b01 entstandene Rauch wird hauptsächlich von den Rauchabsaugöffnungen 46a, 56a in den Rauchabsaugkanälen 46, 56 der Integrationseinheit 60 abgesaugt. Da die Rauchabsaugöffnungen 46a und 56a stets in der Nähe der kleinen Bestrahlungsbereiche R1 und R2 angeordnet sind und die Zellen A01 und B01 in den kleinen Bestrahlungsbereichen R1 und R2 angeordnet sind, ist es möglich, den Rauch zuverlässig zu entfernen. Außerdem sind die Inertgas-Zuführungsöffnungen 45a, 55a der Inertgas-Zuführungsdüsen 45, 55 in Positionen nahe den kleinen Bestrahlungsbereichen R1, R2 und gegenüber den Rauchabsaugöffnungen 46a, 56a über die kleinen Bestrahlungsbereiche R1, R2 angeordnet. Ein Inertgas-Fluss wird von den Inertgas-Zuführungsöffnungen 45a und 55a erzeugt und verläuft über die kleinen Bestrahlungsbereiche R1 und R2 zu den Rauchabsaugöffnungen 46a und 56a, und es ist möglich, den Rauch zuverlässig aus dem Bestrahlungsweg des Laserstrahls L (L1 und L2) auszuschließen.
Als Nächstes, nach dem Bilden der partiellen gesinterten Schicht a01 und der partiellen gesinterten Schicht b01, bewegt sich die Integrationseinheit 60 um eine Distanz, die einer Zelle von der Rückseite zur Vorderseite in der Pfeil-Y-Richtung entspricht. Die erste und die zweite Galvanometerspiegeleinheit 43 und 53 bewegen sich gleichzeitig. Die erste Galvanometerspiegeleinheit 43 bewegt sich oberhalb der Zelle A02. Gleichzeitig bewegt sich die zweite Galvanometerspiegeleinheit 53 oberhalb der Zelle B02. Der erste Laserstrahl L1 wird auf einen vorgegebenen Abschnitt der Werkstoffpulverschicht 8 in der Zelle A02 gestrahlt, sodass die partielle gesinterte Schicht a02 hergestellt wird. Die partielle gesinterte Schicht a02 stellt einen Teil der ersten gesinterten Schicht 81f dar und wird mit einer anderen angrenzenden partiellen gesinterten Schicht kombiniert. Der zweite Strahl L2 wird auf einen vorgegebenen Abschnitt der Werkstoffpulverschicht 8 in der Zelle B02 gestrahlt, sodass die partielle gesinterte Schicht b02 hergestellt wird. Die partielle gesinterte Schicht b02 stellt einen Teil der ersten gesinterten Schicht 81f dar und wird mit einer anderen angrenzenden partiellen gesinterten Schicht kombiniert.
Als Nächstes, nach dem Bilden der partiellen gesinterten Schicht a02 und der partiellen gesinterten Schicht b02, bewegt sich die Integrationseinheit 60 um eine Distanz, die einer Zelle von der Rückseite zur Vorderseite in der Pfeil-Y-Richtung entspricht. Die erste und die zweite Galvanometerspiegeleinheit 43 und 53 bewegen sich gleichzeitig. Die erste Galvanometerspiegeleinheit 43 bewegt sich oberhalb der Zelle A03. Gleichzeitig bewegt sich die zweite Galvanometerspiegeleinheit 53 oberhalb der Zelle B03. Der erste Laserstrahl L1 wird auf einen vorgegebenen Abschnitt der Werkstoffpulverschicht 8 in der Zelle A03 gestrahlt, sodass die partielle gesinterte Schicht a03 hergestellt wird. Die partielle gesinterte Schicht a03 stellt einen Teil der ersten gesinterten Schicht 81f dar und wird mit einer anderen angrenzenden partiellen gesinterten Schicht kombiniert. Der zweite Strahl L2 wird auf einen vorgegebenen Abschnitt der Werkstoffpulverschicht 8 in der Zelle B03 gestrahlt, sodass die partielle gesinterte Schicht b03 hergestellt wird. Die partielle gesinterte Schicht b03 stellt einen Teil der ersten gesinterten Schicht 81f dar und wird mit einer anderen angrenzenden partiellen gesinterten Schicht kombiniert. Auf diese Weise entsteht eine partielle gesinterte Schicht, in der die sechs partiellen gesinterten Schichten a01, a02, a03, b01, b02 und b03 kombiniert sind.
Als Nächstes, nach dem Ausbilden der partiellen gesinterten Schicht a03 und der partiellen gesinterten Schicht b03, bewegt sich die Integrationseinheit 60 um eine Distanz, die zwei Zellen von der Vorderseite zur Rückseite in der Pfeil-Y-Richtung entspricht. Und die Integrationseinheit 60 bewegt sich um eine Distanz, die einer Zelle von der rechten Seite zur linken Seite in der Pfeil-X-Richtung entspricht. Die erste und die zweite Galvanometerspiegeleinheit 43 und 53 bewegen sich gleichzeitig. Die erste Galvanometerspiegeleinheit 43 bewegt sich in eine Position oberhalb der Zelle A04. Gleichzeitig bewegt sich die zweite Galvanometerspiegeleinheit 53 in eine Position oberhalb der Zelle B04. Der erste Laserstrahl L1 wird auf einen vorgegebenen Abschnitt der Werkstoffpulverschicht 8 in der Zelle A04 gestrahlt, sodass die partielle gesinterte Schicht a04 hergestellt wird. Die partielle gesinterte Schicht a04 stellt einen Teil der ersten gesinterten Schicht 81f dar und wird mit einer anderen angrenzenden partiellen gesinterten Schicht kombiniert. Der zweite Strahl L2 wird auf einen vorgegebenen Abschnitt der Werkstoffpulverschicht 8 in der Zelle B04 gestrahlt, sodass die partielle gesinterte Schicht b04 hergestellt wird. Die partielle gesinterte Schicht b04 stellt einen Teil der ersten gesinterten Schicht 81f dar und wird mit einer anderen angrenzenden partiellen gesinterten Schicht kombiniert.
Durch Wiederholung dieser Schritte, bis partielle gesinterte Schichten a24 und b24 ausgebildet sind, werden partielle gesinterte Schichten von a01 bis a24 und partielle gesinterte Schichten von b01 bis b24 miteinander kombiniert, um die erste gesinterte Schicht 81f herzustellen (13 und 19).
Als Nächstes wird, wie in 20 gezeigt, durch Absenken der Höhe des Formtischs 5 um eine Schicht der Werkstoffpulverschicht 8 und durch Bewegen des Recoater-Kopfes 11 von der rechten Seite zur linken Seite des Formbereichs R die zweite Schicht von Werkstoffpulverschicht 8 auf der ersten gesinterten Schicht 81f ausgebildet.
Ähnlich werden der erste und der zweite Laserstrahl L1, L2 auf vorgegebene Abschnitte der Werkstoffpulverschicht 8 gestrahlt, wobei sich dies auf jedes Zellenpaar bezieht, das die gesinterte Schicht 82f der zweiten Schicht aufweist, um somit eine Mehrzahl von partiellen gesinterten Schichten herzustellen. Infolgedessen wird die zweite gesinterte Schicht 82f, mit einer Mehrzahl von partiellen gesinterten Schichten kombiniert, hergestellt (siehe 21).
Durch Wiederholung dieser Schritte werden die dritte gesinterte Schicht und nachfolgende Schichten ausgebildet. Hier werden angrenzende partielle gesinterte Schichten und gesinterte Schichten zuverlässig aneinander befestigt.
Nachdem die notwendige Anzahl gesinterter Schichten ausgebildet ist, kann der gesinterte Körper durch Entfernen des nichtgesinterten Werkstoffpulvers hergestellt werden. Dieser gesinterte Körper kann beispielsweise als eine Form zum Harzformen verwendet werden.
Modifiziertes Beispiel
Die Laminierformvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise auch auf folgende Weise implementiert werden.
Zuerst bewegt sich, in der oben beschriebenen Ausführungsform, die Integrationseinheit 60 in eine Position oberhalb eines vorgegebenen Zellenpaares, stoppt vorübergehend, strahlt den ersten und den zweiten Laserstrahl L1 und L2 auf die Werkstoffpulverschicht 8 in dem Zellenpaar, erstellt eine partiell gesinterte Schicht und wiederholt dies dann erneut und bewegt sich in eine Position oberhalb des anderen Zellenpaares. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt. Wie in 22 und 23 gezeigt ist es auch möglich, die partiell gesinterte Schicht durch Bestrahlen der Werkstoffpulverschicht 8 mit dem ersten und dem zweiten Laserstrahl L1 und L2 herzustellen, während sich die Integrationseinheit 60 in einer vorgegebenen Richtung bewegt. Der sich von der obigen Ausführungsform unterscheidende Punkt wird nachstehend beschrieben.
Wie in 22 gezeigt kann, falls die in der Integrationseinheit 60 enthaltenen ersten und zweiten Galvanometerspiegeleinheiten 43 und 53 in der Pfeil-Y-Richtung angeordnet sind, der Formbereich R zum Beispiel in eine Mehrzahl von Zellen unterteilt werden, die in der Pfeil-X-Richtung angeordnet sind. Die Länge jeder Zelle ist länger als die Länge des ersten und des zweiten kleinen Bestrahlungsbereichs R1 und R2 in der Pfeil-X-Richtung. Die Länge jeder Zelle ist gleich der oder weniger als die Länge des ersten und des zweiten kleinen Bestrahlungsbereichs R1 und R2 in der Pfeil-Y-Richtung. Beispielsweise ist eine Mehrzahl von Zellen, die die erste gesinterte Schicht 81f aufzeigen, von Zellen D01, D02, D03, C01, C02 und C03 angedeutet, die der Reihe nach von der Vorderseite zur Rückseite in der Pfeil-Y-Richtung angeordnet sind. Die Zellen C01 bis C03 und die Zelle D03 sind in dem ersten großen Bestrahlungsbereich S1 inbegriffen. Die Zellen D01 bis D03 und die Zelle C01 sind in dem zweiten großen Bestrahlungsbereich S2 inbegriffen. Die Zellen C01 und D03 sind in einem vorgegebenen Bestrahlungsbereich S3 inbegriffen, in dem der erste große Bestrahlungsbereich S1 sich mit dem zweiten großen Bestrahlungsbereich S2 überlappt. Die erste und die zweite Galvanometerspiegeleinheit 43 und 53 führen ein eindimensionales Scannen, in der Pfeil-Y-Richtung pendelnd, durch. Der erste und der zweite Laserstrahl L1 und L2 werden ausgestrahlt, wenn sie entweder von der Vorderseite oder der Rückseite in der Pfeil-Y-Richtung zur anderen Seite gescannt werden, und werden nicht ausgestrahlt, wenn das Scannen von der anderen Seite zu der einen Seite durchgeführt wird.
In der Integrationseinheit 60 ist die erste Galvanometerspiegeleinheit 43 oberhalb der linken Seite der Zelle C01 angeordnet und ist die zweite Galvanometerspiegeleinheit 53 oberhalb der linken Seite der Zelle D01 angeordnet. Die Integrationseinheit 60 bewegt sich von der linken Seite zur rechten Seite in der Pfeil-X-Richtung. Während die erste und die zweite Galvanometerspiegeleinheit 43 und 53 ein pendelndes eindimensionales Scannen einmal in der Pfeil-Y-Richtung ausführen, bewegt sich die Integrationseinheit 60 um eine Distanz, die gleich dem oder kleiner als der Fleckdurchmesser (Durchmesser) des ersten und des zweiten Laserstrahls L1 und L2 ist. Nachdem die partielle gesinterte Schicht durch Sintern eines vorgegebenen Abschnitts der Werkstoffpulverschicht 8 in der Zelle C01 und der Zelle D01 hergestellt wurde, beendet die Integrationseinheit 60 das Ausstrahlen des ersten und des zweiten Laserstrahls L1 und L2 und bewegt sich die erste Galvanometerspiegeleinheit 43 oberhalb der linken Seite der Zelle C02 und die zweite Galvanometerspiegeleinheit 53 oberhalb der linken Seite der Zelle D02. Durch Wiederholung dieser Schritte wird die erste gesinterte Schicht 81f hergestellt.
Außerdem kann wie in 23 gezeigt, falls die in der Integrationseinheit 60 inbegriffenen ersten und zweiten Galvanometerspiegeleinheiten 43 und 53 in der Pfeil-Y-Richtung angeordnet sind, der Formbereich R zum Beispiel in eine Mehrzahl von Zellen wie z. B. zwei in der Pfeil-X-Richtung und eine Mehrzahl Teile in der Y-Richtung unterteilt werden. Die Länge jeder Zelle ist gleich der oder weniger als die Länge des ersten und des zweiten kleinen Bestrahlungsbereichs R1 und R2 in der Pfeil-X-Richtung. Die Länge jeder Zelle ist größer als die Länge des ersten und des zweiten kleinen Bestrahlungsbereichs R1 und R2 in der Pfeil-Y-Richtung. Beispielsweise ist eine Mehrzahl von Zellen, die die erste gesinterte Schicht 81f anzeigen, von der Rückseite zur Vorderseite in der Pfeil-Y-Richtung von der Zelle C01 und der Zelle D01, der Zelle C02 und der Zelle D02... zu der Zelle C08 und der Zelle D08 angeordnet und von der rechten Seite zur linken Seite in der Pfeil-X-Richtung von der Zelle C01 zu der Zelle C08 und der Zelle D01 zu der Zelle D08 in dieser Reihenfolge angeordnet. Die Zellen C01 bis C08 sind in dem ersten großen Bestrahlungsbereich S1 inbegriffen. Die Zellen D01 bis D08 sind in dem zweiten großen Bestrahlungsbereich S2 inbegriffen. Ein Teil der Zellen C01 bis C08 und ein Teil der Zellen D01 bis D08 sind in dem Bestrahlungsbereich S3 inbegriffen, wobei der erste große Bestrahlungsbereich S1 mit dem zweiten großen Bestrahlungsbereich S2 überlappt ist. Die erste und die zweite Galvanometerspiegeleinheit 43 und 53 führen eindimensionales Scannen, in der Pfeil-X-Richtung pendelnd, durch. Der erste und der zweite Laserstrahl L1 und L2 werden ausgestrahlt, wenn sie entweder von der linken Seite oder der rechten Seite in der Pfeil-X-Richtung zur anderen Seite gescannt werden, und werden nicht ausgestrahlt, wenn das Scannen von der anderen Seite zu der einen Seite durchgeführt wird.
In der Integrationseinheit 60 ist die erste Galvanometerspiegeleinheit 43 oberhalb der Rückseite der Zelle C01 angeordnet und ist die zweite Galvanometerspiegeleinheit 53 oberhalb der Rückseite der Zelle D01 angeordnet. Die Integrationseinheit 60 bewegt sich von der Rückseite zur Vorderseite in der Pfeil-Y-Richtung. Während die erste und die zweite Galvanometerspiegeleinheit 43 und 53 ein pendelndes eindimensionales Scannen einmal in der Pfeil-X-Richtung ausführen, bewegt sich die Integrationseinheit 60 um eine Distanz, die gleich dem oder kleiner als der Fleckdurchmesser (Durchmesser) des ersten und des zweiten Laserstrahls L1 und L2 ist. Nachdem die partielle gesinterte Schicht durch Sintern eines vorgegebenen Abschnitts der Werkstoffpulverschicht 8 in der Zelle C01 und der Zelle D01 hergestellt wurde, beendet die Integrationseinheit 60 das Ausstrahlen des ersten und des zweiten Laserstrahls L1 und L2 und bewegt sich die zweite Galvanometerspiegeleinheit 53 oberhalb der Rückseite der Zelle D02 und die zweite Galvanometerspiegeleinheit 53 oberhalb der Rückseite der Zelle D02. Durch Wiederholung dieser Schritte wird die erste gesinterte Schicht 81f hergestellt.
Zu beachten ist, dass gesinterte Markierungen, die von dem ersten und dem zweiten, bei sich bewegender Integrationseinheit 60 eindimensional gescannten Laserstrahl L1 und L2 gesintert werden, sich geringfügig in der Bewegungsrichtung der Integrationseinheit 60 neigen. Die geringfügige Neigung der gesinterten Markierungen wird durch Absenken der Bewegungsgeschwindigkeit der Integrationseinheit 60 oder durch Erhöhen der Scangeschwindigkeit bei Ausstrahlung des ersten und des zweiten Laserstrahls L1 und L2 unterdrückt. Im Falle einer Erhöhung der Scangeschwindigkeit bei Ausstrahlung des ersten und des zweiten Laserstrahls L1 und L2 ist vorzuziehen, die Geschwindigkeit des Rückwärtsscannens, wobei Bestrahlung mit dem ersten und dem zweiten Laserstrahl L1 und L2 nicht durchgeführt wird, zu verringern, die Standby-Zeit dem Beginn des Rückwärtsscannens, wobei Bestrahlung mit dem ersten und zweiten Laserstrahl L1 und L2 nicht durchgeführt wird, vorausgehend einzustellen oder die Standby-Zeit dem Beginn des Vorwärtsscannens, wobei Bestrahlung mit dem ersten und dem zweiten Laserstrahl L1 und L2 durchgeführt wird, vorausgehend einzustellen. Das eindimensionale Scannen kann in einer Richtung durchgeführt werden, die sowohl in der Pfeil-X-Richtung als auch der Pfeil-Y-Richtung geneigt und in einer Richtung parallel zur XY-Ebene ist. Der erste und der zweite Laserstrahl L1 und L2 werden parallel zur X-Richtung oder zur Y-Richtung gescannt, beispielsweise während der Bewegung der Integrationseinheit 60 mit dem ersten und dem zweiten Laserstrahl L1 und L2, die zweidimensional gescannt werden. Ferner können der erste und der zweite Laserstrahl L1 und L2 zweidimensional gescannt werden, währen die Integrationseinheit 60 bewegt wird, um eine gewünschte gesinterte Schicht herzustellen.
Zweitens gilt, obwohl die erste Galvanometerspiegeleinheit 43 mit einem Paar der ersten Galvanometerspiegel 43a, 43b und die zweite Galvanometerspiegeleinheit 53 mit einem Paar der zweiten Galvanometerspiegel 53a, 53b in der obigen Ausführungsform versehen sind, sie nicht darauf beschränkt ist. Beispielsweise kann die Galvanometerspiegeleinheit allein oder zu dritt oder mehr angeordnet sein. Hier ist es vorteilhaft, über zwei oder mehr Galvanometerspiegeleinheiten zu verfügen, um die Prozesszeit zu verkürzen.
Drittens gilt, obwohl die erste und die zweite Galvanometerspiegeleinheit 43 und 53 nebeneinander entlang der Pfeil-Y-Richtung in der obigen Ausführungsform vorgesehen sind, dass die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Beispielsweise können sie nebeneinander entlang der Pfeil-X-Richtung vorgesehen sein, wie in 24 gezeigt. In derartigen Fällen ist zu beachten, dass die Inertgas-Zuführungsöffnungen 45a, 55a und die Rauchabsaugöffnungen 46a, 56a (siehe 7) entlang der Pfeil-Y-Richtung (der horizontalen uniaxialen Richtung orthogonal zu der Richtung, in der sich der Recoater-Kopf 11 horizontal bewegt) einander zugewandt angeordnet sind. Und die Kammerzuführungsöffnung 1b, die Zuführungsnebenöffnung 1e und die Kammerableitungsöffnung 1c sind in der Kammer 1 angeordnet, sodass die Richtung, in der das aus den Inertgas-Zuführungsöffnungen 45a und 55a zugeführte Inertgas zu den Rauchabsaugöffnungen 46a und 56a entlang zur Pfeil-Y-Richtung fließt, dieselbe wie die Flussrichtung des anderen Inertgases in Kammer 1 ist.
Viertens gilt, obwohl die Inertgas-Zuführungsöffnungen 45a, 55a und die Rauchabsaugöffnungen 46a und 56a einander zugewandt entlang der horizontalen uniaxialen Richtung orthogonal zu der horizontalen uniaxialen Richtung angeordnet sind, in der die erste und die zweite Galvanometerspiegeleinheit 43, 53 in der oben beschriebenen Ausführungsform angeordnet sind, dass die vorliegende Erfindung aber nicht darauf beschränkt ist. Beispielsweise sind die Inertgas-Zuführungsöffnungen 45a, 55a und die Rauchabsaugöffnungen 46a, 56a so angeordnet, dass sie entlang derselben Richtung wie die horizontale uniaxiale Richtung, in der die erste und die zweite Galvanometerspiegeleinheit 43, 53 angeordnet sind, einander zugewandt sind.
Fünftens sind in der oben beschriebenen Ausführungsform, da sie annehmbar ist, solange es keinen Bereich gibt, in dem ein Laser nicht zwischen dem ersten großen Bestrahlungsbereich S1 und dem zweiten großen Bestrahlungsbereich S2 ausgestrahlt werden kann, der erste große Bestrahlungsbereich S1 und der zweite große Bestrahlungsbereich S2 aneinandergrenzend angeordnet (um keinen überlappten vorgegebenen Bestrahlungsbereich S3 aufzuweisen). Der erste große Bestrahlungsbereich S1 und der zweite große Bestrahlungsbereich S2 können jedoch einander überlappen (um den überlappten vorgegebenen Bestrahlungsbereich S3 aufzuweisen).
Sechstens kann die Laminierformvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung einen Verarbeitungskopf mit einer Spindel umfassen, an der ein Schneidwerkzeug befestigt sein kann. In diesem Fall können jedes Mal, wenn gesinterte Schichten ausgebildet werden, die vorgegebene Anzahlen (z. B. 10 Schichten) aufweisen, Schneidarbeiten an dem geformten Objekt durchgeführt werden.
Siebtens sind, in der Laminierformvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung, die erste und die zweite Laserquelle 42, 52 und die erste und die zweite Fokussteuereinheit 44, 54 über die optischen Fasern 41, 51 verbunden. Einschließlich der ersten und der zweiten Laserquelle 42, 52 in der Integrationseinheit 60 kann das optische System jedoch ohne die erste und die zweite optische Faser 41, 51 eingerichtet werden.
Schlussbemerkung
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und Modifikationen davon sind oben beschrieben; sie wurden lediglich als Beispiele dargeboten und sollen den Geltungsbereich der Erfindung nicht einschränken. Diese neuartigen Ausführungsformen können in verschiedenen anderen Formen umgesetzt werden und verschiedene Auslassungen, Substitutionen und Änderungen können vorgenommen werden, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen. Diese Ausführungsformen und Modifikationen davon sind im Geltungsbereich und Kern der Erfindung inbegriffen und sind in der in den Ansprüchen beschriebenen Erfindung und dem äquivalenten Geltungsbereich davon inbegriffen.
Bezugszeichenliste

1:: Kammer
1b:: Kammerzuführungsöffnung
1c:: Kammerableitungsöffnung
1d:: Formraum
1e:: Zuführungsnebenöffnung
3:: Pulverschichtbildungsvorrichtung
4:: Basistisch
5:: Formtisch
7:: Formplatte
8:: Werkstoffpulverschicht
11:: Recoater-Kopf
11a:: Werkstoffaufnahmeabschnitt
11b:: Werkstoffzuführungsabschnitt
11c:: Werkstoffabgabeabschnitt
11fb:: Klinge
11fs:: Recoater-Kopf-Zuführungsöffnung
11rb:: Klinge
11rs:: Recoater-Kopf-Auslass
13:: Laserstrahlemitter
15:: Inertgas-Zuführungsvorrichtung
19:: Rauchsammler
21:: Rauchabsaugkanalkasten
23:: Rauchabsaugkanalkasten
26:: Pulverstauwand
41:: erste optische Faser
42:: erste Laserquelle
43:: erste Galvanometerspiegeleinheit
43a:: erster Galvanometerspiegel
43b:: erster Galvanometerspiegel
43c:: erstes Gehäuse
43d:: ein Loch, durch das der erste Laserstrahl verläuft
44:: erste Fokussteuereinheit
45:: erste Inertgas-Zuführungsdüse
45a:: erste Inertgas-Zuführungsöffnung
46:: erster Rauchabsaugkanal
46a:: erste Rauchabsaugöffnung
51:: zweite optische Faser
52:: zweite Laserquelle
53:: zweite Galvanometerspiegeleinheit
53a:: zweiter Galvanometerspiegel
53b:: zweiter Galvanometerspiegel
53c:: zweites Gehäuse
53d:: ein Loch, durch das der zweite Laserstrahl verläuft
54:: zweite Fokussteuereinheit
55:: zweite Inertgas-Zuführungsdüse
55a:: zweite Inertgas-Zuführungsöffnung
56:: zweiter Rauchabsaugkanal
56a:: zweite Rauchabsaugöffnung
60:: Integrationseinheit
61:: Bühnentisch
81f, 82f:: gesinterte Schicht
81fa, 82fa:: partielle gesinterte Schicht
1:: Laserstrahl
11:: erster Laserstrahl
12:: zweiter Laserstrahl
r:: Formbereich
r1:: erster kleiner Bestrahlungsbereich
r2:: zweiter kleiner Bestrahlungsbereich
s1:: erste große Bestrahlungsfläche
s2:: zweite große Bestrahlungsfläche
s3:: ein vorgegebener Bestrahlungsbereich, wo der erste große Bestrahlungsbereich und der zweite große Bestrahlungsbereich überlappen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2016006214 A [0005]

Claims

Laminierformvorrichtung mit einem Formtisch, umfassend: einen Galvanometerscanner, der ausgestaltet ist, einen vorgegebenen kleinen Bestrahlungsbereich auf dem Formtisch mit einem Laserstrahl zu bestrahlen; eine Inertgas-Zuführungsdüse mit einer Inertgas-Zuführungsöffnung zum Zuführen eines Inertgases; einen Rauchabsaugkanal mit einer Rauchabsaugöffnung zum Absaugen des Inertgases, das bei Bestrahlung mit dem Laserstrahl entstandenen Rauch enthält; eine Integrationseinheit, die den Galvanometerscanner, die Inertgas-Zuführungsdüse und den Rauchabsaugkanal integral beinhaltet; und eine Bewegungsvorrichtung, die ausgestaltet ist, die Integrationseinheit zu bewegen, sodass der Galvanometerscanner den Laserstrahl scannt und auf einen vorgegebenen großen Bestrahlungsbereich strahlt, der größer als der vorgegebene kleine Bestrahlungsbereich auf dem Formtisch ist; wobei die Inertgas-Zuführungsöffnung und die Rauchabsaugöffnung einander gegenüberliegend vorgesehen sind, sodass ein Strahlungsweg des Laserstrahls dazwischen angeordnet ist.
Laminierformvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Inertgas-Zuführungsdüse und der Rauchabsaugkanal so angeordnet sind, dass sie sich nicht störend auf den von dem Galvanometerscanner gescannten Laserstrahl auswirken.
Laminierformvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Inertgas-Zuführungsöffnung und die Rauchabsaugöffnung an den Galvanometerscanner angrenzend angeordnet sind.
Laminierformvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der vorgegebene kleine Bestrahlungsbereich eine maximale Fläche ist, in Bezug auf die der Galvanometerscanner den Laserstrahl scannen und einstrahlen kann, wenn die Bewegungsvorrichtung die Integrationseinheit nicht bewegt, oder eine in der maximalen Fläche enthaltene Fläche ist.
Laminierformvorrichtung nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem Galvanometerscanner um mehrere Galvanometerscanner handelt, umfassend einen ersten Galvanometerscanner und einen zweiten Galvanometerscanner, und es sich bei dem Laserstrahl um mehrere Laserstrahlen handelt, umfassend einen ersten Laserstrahl, der von dem ersten Galvanometerscanner gescannt und ausgestrahlt wird, und einen zweiten Laserstrahl, der von dem zweiten Galvanometerscanner gescannt und ausgestrahlt wird; es sich bei dem vorgegebenen kleinen Bestrahlungsbereich um mehrere Bestrahlungsbereiche handelt, umfassend einen vorgegebenen ersten Bestrahlungsbereich, in dem der erste Galvanometerscanner den ersten Laserstrahl scannt und ausstrahlt, und einen vorgegebenen zweiten Bestrahlungsbereich, in dem der zweite Galvanometerscanner den zweiten Laserstrahl scannt und ausstrahlt; es sich bei der Inertgas-Zuführungsdüse um mehrere Inertgas-Zuführungsdüsen handelt, umfassend eine erste Inertgas-Zuführungsdüse und eine zweite Inertgas-Zuführungsdüse; es sich bei der Inertgas-Zuführungsöffnung um mehrere Inertgas-Zuführungsöffnungen handelt, umfassend eine erste Inertgas-Zuführungsöffnung, die an der ersten Inertgas-Zuführungsdüse vorgesehen ist, und eine zweite Inertgas-Zuführungsöffnung, die an der zweiten Inertgas-Zuführungsdüse vorgesehen ist; es sich bei dem Rauchabsaugkanal um mehrere Rauchabsaugkanäle handelt, umfassend einen ersten Rauchabsaugkanal und einen zweiten Rauchabsaugkanal; es sich bei der Rauchabsaugöffnung um mehrere Rauchabsaugöffnungen handelt, umfassend eine erste Rauchabsaugöffnung in dem ersten Rauchabsaugkanal und eine zweite Rauchabsaugöffnung in dem zweiten Rauchabsaugkanal; die Integrationseinheit mindestens den ersten Galvanometerscanner, den zweiten Galvanometerscanner, die erste Inertgas-Zuführungsdüse, die zweite Inertgas-Zuführungsdüse, den ersten Rauchabsaugkanal und den zweiten Rauchabsaugkanal integral beinhaltet; die Bewegungsvorrichtung ausgestaltet ist, die Integrationseinheit zu bewegen, sodass der erste Galvanometerscanner den ersten Laserstrahl innerhalb eines vorgegebenen großen Bestrahlungsbereichs scannt, der größer als der vorgegebene erste kleine Bestrahlungsbereich ist, und der zweite Galvanometerscanner den zweiten Laserstrahl innerhalb des vorgegebenen zweiten großen Bestrahlungsbereichs scannt, der größer als der vorgegebene erste kleine Bestrahlungsbereich ist; die erste Inertgas-Zuführungsöffnung und die erste Rauchabsaugöffnung einander gegenüberliegend vorgesehen sind, sodass ein Strahlungsweg des ersten Laserstrahls dazwischen angeordnet ist; die zweite Inertgas-Zuführungsöffnung und die zweite Rauchabsaugöffnung einander gegenüberliegend vorgesehen sind, sodass ein Strahlungsweg des zweiten Laserstrahls dazwischen angeordnet ist.
Laminierformvorrichtung nach Anspruch 5, wobei der vorgegebene erste große Bestrahlungsbereich und der vorgegebene zweite große Bestrahlungsbereich überlappen oder aneinandergrenzen.
Laminierformvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Recoater-Kopf, der sich in einer horizontalen uniaxialen Richtung hin- und herbewegt und Pulver eines Werkstoffs beim Ausbreiten des Werkstoffpulvers einebnet, wobei die Inertgas-Zuführungsöffnung so angeordnet ist, dass das Inertgas dem vorgegebenen kleinen Bestrahlungsbereich entlang der horizontalen uniaxialen Richtung oder einer dazu senkrechten Richtung zugeführt wird, die Rauchableitungsöffnung so angeordnet ist, dass der Rauch aus dem vorgegebenen kleinen Bestrahlungsbereich entlang der horizontal uniaxialen Richtung oder einer dazu senkrechten Richtung abgeleitet wird.
Laminierformvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Bewegungsvorrichtung die Integrationseinheit jedes Mal bewegt, nachdem der Galvanometerscanner den Laserstrahl innerhalb des vorgegebenen kleinen Bestrahlungsbereichs scannte und ausstrahlte, sodass der Galvanometerscanner den Laserstrahl innerhalb des vorgegebenen großen Bestrahlungsbereichs scannt und ausstrahlt.
Laminierformvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Bewegungsvorrichtung die Integrationseinheit bewegt, während der Galvanometerscanner den Laserstrahl innerhalb des vorgegebenen kleinen Bestrahlungsbereichs scannt und ausstrahlt, sodass der Galvanometerscanner den Laserstrahl innerhalb des vorgegebenen großen Bestrahlungsbereichs scannt und ausstrahlt.
Laminierformvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Kammer, die den Formtisch umgibt und mit einem Inertgas gefüllt ist; eine Kammerzuführungsöffnung, die der Kammer das Inertgas zuführt; und eine Kammerableitungsöffnung, die das Inertgas einschließlich des Rauchs aus der Kammer ableitet; wobei die Inertgas-Zuführungsöffnung und die Rauchabsaugöffnung in eine Richtung gerichtet sind, die identisch mit einer Durchflussrichtung des von der Inertgas-Zuführungsöffnung hin zu der Rauchabsaugöffnung fließenden Inertgases ist.