DE102021114322A1

DE102021114322A1 - Additivfertigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102021114322A1
Application number: DE102021114322.5A
Authority: DE
Inventors: Takashi Mizoguchi; Takaya NAGAHAMA; Koichi SHIIBA; Makoto Tano; Kohei Kato; Sho Hasegawa
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2020-06-04
Filing date: 2021-06-02
Publication date: 2021-12-09
Also published as: US20210379668A1; JP2021188111A

Abstract

Es ist eine Additivfertigungsvorrichtung geschaffen worden, die eine Steuervorrichtung aufweist zum Steuern einer Relativstellung einer Wärmehaltelichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung gegenüber einer Schmelzlichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung in einem Zustand, bei dem ein Wärmehaltelichtbestrahlungsbereich eines Wärmehaltelichtstrahlbündels, der größer ist als ein Schmelzlichtbestrahlungsbereich eines Schmelzlichtstrahlbündels, mit dem Schmelzlichtbestrahlungsbereich überlappt, und so, dass eine Größe des Wärmehaltelichtbestrahlungsbereiches in Bezug auf eine Größe des Schmelzlichtbestrahlungsbereiches änderbar ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Additivfertigungsvorrichtung (Vorrichtung zur additiven Fertigung).
Hintergrund des Standes der Technik.
Es ist bekannt, dass eine additive Fertigung beispielsweise ein Direktenergieauftragverfahren (directed energy deposition), ein Pulverbettschmelzverfahren und dergleichen umfasst. Bei dem Direktenergieauftragverfahren (Direktenergiedepositionsverfahren) wird die additive Fertigung ausgeführt, indem eine Position eines Prozesskopfes zum Ausführen einer Abstrahlung eines Lichtstrahlbündels (ein Laserstrahlbündel, ein Elektronenstrahlbündel und dergleichen) und eine Zufuhr eines Materials gesteuert wird. Das Direktenergieauftragverfahren umfasst ein Lasermetallauftragen (LMD; laser metal deposition), ein Direktmetalldrucken (DMP; direct metal printing) und dergleichen. Bei dem Pulverbettschmelzverfahren wird die additive Fertigung ausgeführt, indem ein Pulvermaterial, das flach ausgebreitet wird, mit einem Lichtstrahlbündel bestrahlt wird. Das Pulverbettschmelzverfahren umfasst ein selektives Laserschmelzen (SLM; selective laser melting), ein Elektronenstrahlbündelschmelzen (EBM; electron beam melting) und dergleichen.
Beispielsweise werden bei dem LMD des Direktenergieauftragverfahrens ein Pulvermaterial und dergleichen, das ein hartes Material enthält, mit einem Lichtstrahlbündel bestrahlt, während es ausgespritzt (ausgegeben) wird, und dadurch kann das Pulvermaterial und dergleichen nach dem Schmelzen verfestigt werden. Demgemäß wird das LMD beispielsweise als eine Überlagerungstechnik (overlay technique) zum teilweisen Hinzugeben eines additiv hergestellten Objektes, das aus einem harten Material ausgebildet ist, zu einem Substrat verwendet.
Beispielsweise offenbart die JP 2015-196265 A eine Additivfertigungsvorrichtung mit einem Laminierkopf, der ein Pulvermaterial ausgibt (ausspritzt) und das Pulvermaterial mit einem Laserstrahlbündel bestrahlt, und einem Erwärmungskopf, der ein geschmolzenes Pulvermaterial erwärmt und der so fixiert ist, dass er sich einstückig mit dem Laminierkopf bewegt. Bei der Additivfertigungsvorrichtung des zugehörigen Standes der Technik unterdrückt der Erwärmungskopf einen schnellen Temperaturabfall des geschmolzenen Pulvermaterials und bildet eine Atmosphäre aus, in der das Pulvermaterial mit Leichtigkeit schmilzt.
Bei der additiven Fertigung sind ein geeignetes Vorerwärmen des Substrates und des gelieferten Pulvermaterials und ein Halten der Wärme eines Schmelzpools, der durch Schmelzen des Pulvermaterials ausgebildet wird, für die Verbesserung der Qualität des additiv hergestellten Objektes außerordentlich wichtig. In dieser Hinsicht bewegt, bei der in JP 2015-196265 A offenbarten Additivfertigungsvorrichtung der Erwärmungskopf sich einstückig mit dem Laminierkopf d.h., heißt der Erwärmungskopf kann sich nicht relativ zu dem Laminierkopf bewegen. Daher ist es selbst dann, wenn der Erwärmungskopf verwendet wird, außerordentlich schwierig, das Vorerwärmen (Erwärmen) des Substrates oder des Pulvermaterials, das sich jeden Augenblick ändert, und das Halten der Wärme des Schmelzpools fein einzustellen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft eine Additivfertigungsvorrichtung, die dazu in der Lage ist, ein Vorerwärmen und ein Halten der Wärme eines Substrates, eines Pulvermaterials und eines Schmelzpools und ein Additivherstellen (Additivfertigen) eines additiv hergestellten Objektes in hoher Qualität mit Leichtigkeit durchzuführen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung hat eine Additivfertigungsvorrichtung: eine Pulvermaterialzufuhrvorrichtung, die so aufgebaut ist, dass sie ein Pulvermaterial zu einem Substrat liefert, wobei das Pulvermaterial ein hartes Material und ein Hartmetallbindemittel umfasst; eine Schmelzlichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung, die so aufgebaut ist, dass sie einen Schmelzlichtstrahlbündel strahlt, wobei das Schmelzlichtstrahlbündel das zu dem Substrat gelieferte Pulvermaterial auf eine Temperatur erwärmt, die gleich wie oder höher als ein Schmelzpunkt des Pulvermaterials ist, um das Pulvermaterial zu schmelzen; eine Wärmehaltelichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung, die so aufgebaut ist, dass sie einen Wärmehaltelichtstrahlbündel strahlt, wobei das Wärmehaltelichtstrahlbündel das Pulvermaterial auf eine Temperatur erwärmt, die niedriger als der Schmelzpunkt ist, um die Temperatur an einer Außenseite des Schmelzlichtbestrahlungsbereiches zu halten, der ein Bestrahlungsbereich ist, der mit dem Schmelzlichtstrahlbündel bestrahlt wird; und eine Steuervorrichtung, die so aufgebaut ist, dass sie unabhängig sowohl die Schmelzlichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung als auch die Wärmehaltelichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung steuert in Bezug auf eine Bestrahlung des Schmelzlichtstrahlbündels und des Wärmehaltelichtstrahlbündels, und eine Relativbewegung des Schmelzlichtstrahlbündels und des Wärmehaltelichtstrahlbündels zu dem Substrat steuert, wobei die Steuervorrichtung so aufgebaut ist, dass sie eine Relativstellung der Wärmehaltelichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung zu der Schmelzlichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung in einem Zustand steuert, bei dem ein Wärmehaltelichtbestrahlungsbereich mit dem Schmelzlichtbestrahlungsbereich überlappt, wobei der Wärmehaltelichtbestrahlungsbereich ein Bestrahlungsbereich ist, der mit dem Wärmehaltelichtstrahlbündel bestrahlt wird und größer als der Schmelzlichtbestrahlungsbereich ist, und so, dass eine Größe des Wärmehaltelichtbestrahlungsbereiches in Bezug auf eine Größe des Schmelzlichtbestrahlungsbereiches änderbar ist.
Gemäß dem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die wärmehaltende Lichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung, die das wärmehaltende Lichtstrahlbündel abstrahlt, unabhängig die Stellung ändern, indem sie sich relativ zu der Schmelzlichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung bewegt, die das Schmelzlichtstrahlbündel abstrahlt. Die Größe des Wärmehaltelichtbestrahlungsbereiches des wärmehaltenden Lichtstrahlbündels kann unabhängig geändert werden, ohne die Größe des Schmelzlichtstrahlbereiches des Schmelzlichtstrahlbündels zu ändern. Daher kann, da ein freies Ändern des Bereiches möglich ist, der durch das Wärmehaltelichtstrahlbündel erwärmt wird, beispielsweise ein Vorerwärmen (Erwärmen) gemäß einer Temperatur des Substrates oder einer Temperatur des Pulvermaterials eingestellt werden, die sich jeden Augenblick ändert, oder ein Wärmehalten des Schmelzpools kann gehalten werden, der durch Schmelzen des Pulvermaterials ausgebildet wird. Daher kann die Additivfertigungsvorrichtung in additiver Weise das additiv hergestellte Objekt in hoher Qualität fertigen.
Figurenliste

1 zeigt eine Darstellung einer Additivfertigungsvorrichtung.
2 zeigt eine Darstellung einer Bewegungsvorrichtung der Additivfertigungsvorrichtung von 1.
3 zeigt eine Darstellung eines Schmelzlichtbestrahlungsbereiches eines Schmelzlichtstrahlbündels und einen Wärmehaltelichtbestrahlungsbereich eines Wärmehaltelichtstrahlbündels.
4 zeigt ein Strahlbündelprofil, wobei eine Beziehung zwischen einer Pulverdichte und einem Lichtbestrahlungsbereich in einem Fall einer additiven Fertigung eines additiv hergestellten Objekts auf einem Substrat bei der Additivfertigungsvorrichtung von 1 gezeigt ist.
5 zeigt eine Querschnittsansicht eines Anfangszustandes des additiv hergestellten Objektes, das zu dem Substrat hinzugefügt wird, wenn das durch die Additivfertigungsvorrichtung von 1 hergestellte additiv hergestellte Objekt additiv hergestellt wird.
6 zeigt eine Querschnittsansicht eines Zwischenzustandes und eines zusätzlichen Zustandes des auf dem Substrat additiv hergestellten Objektes, wenn eine Bewegung aus dem Zustand von 5 voranschreitet.
7 zeigt eine grafische Darstellung einer Kühlrate eines Gefrierpunktes (Verfestigungspunkt) von Kobalt (Co), das ein Hartmetallbindemittel ist.
8 zeigt ein Flussdiagramm eines Steuerprogramms der Additivfertigungsvorrichtung.
9 zeigt ein Strahlbündelprofil, wobei eine Änderung der Pulverdichte des Erwärmungshaltelichtbestrahlungsbündels gezeigt ist.
10 zeigt eine Darstellung einer Änderung des Wärmehaltelichtbestrahlungsbereiches des wärmehaltenden Lichtstrahlbündels, wenn ein Vorerwärmen unterdrückt wird.
11 zeigt eine Darstellung einer Änderung des Wärmehaltelichtbestrahlungsbereiches des wärmehaltenden Lichtstrahlbündels, wenn das Vorerwärmen verstärkt wird.
12 zeigt eine Darstellung einer Abwandlung einer Bestrahlungsform des wärmehaltenden Lichtstrahlbündels.
13 zeigt eine Darstellung einer Abwandlung der Bestrahlungsform des wärmehaltenden Lichtstrahlbündels.
14 zeigt eine Darstellung einer Überlagerung des Schmelzlichtbestrahlungsbereiches und des Wärmehaltelichtbestrahlungsbereiches.
15 zeigt eine Darstellung einer Überlagerung des Schmelzlichtbestrahlungsbereiches und dessen Wärmehaltelichtbestrahlungsbereiches.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1. Überblick über die Additivfertigungsvorrichtung
Eine Additivfertigungsvorrichtung des vorliegenden Beispiels greift beispielsweise ein LMD-Verfahren auf, das ein Direktenergieauftragverfahren ist. Im vorliegenden Beispiel führt die Additivfertigungsvorrichtung eine additive Fertigung eines harten additiv herstellten Objektes auf einem Substrat durch, indem ein Lichtstrahlbündel abgestrahlt wird, während auf das Substrat ein Pulvermaterial ausgegeben (ausgespritzt) wird, das erlangt wird, indem ein gebondetes Pulvermaterial mit einem harten Pulvermaterial, das ein hartes Material ist, vermischt wird. Das Pulvermaterial, insbesondere das harte Pulvermaterial, und das Substrat können aus verschiedenen Materialien ausgebildet sein oder sie können aus dem gleichen Material ausgebildet sein. Des Weiteren kann das Pulvermaterial ein granuliertes Pulver sein, das durch Verfestigen des harten Pulvermaterials und des gebondeten Pulvermaterials erlangt wird.
Im vorliegenden Beispiel wird ein Fall beschrieben, bei dem ein harter additiv hergestellter Objekt, der unter Verwendung eines harten Pulvermaterials aus Wolframkarbid (WC), das ein hartes Material ist, und dergleichen geformt wird, auf dem Substrat, das unter Verwendung von Kohlenstoffstahl (S45C) ausgebildet ist, additiv hergestellt wird (additive Fertigung). Im vorliegenden Beispiel wird Kobalt (Co), das als Hartmetallbindemittel (cemented carbide binder)wirkt, um Wolframkarbid (WC) miteinander zu bonden, als das gebondete Pulvermaterial verwendet. Hierbei beträgt ein Schmelzpunkt (Gefrierpunkt, Verfestigungspunkt) von Wolframkarbid (WC) 2870°C, das eine höhere Temperatur als ein Schmelzpunkt (Gefrierpunkt) von Kobalt (Co) als ein Hartmetallbindemittel von 1495°C ist. Im vorliegenden Beispiel wird Kobalt (Co) als das Hartmetallbindemittel verwendet. Jedoch ist das Hartmetallbindemittel nicht auf Kobalt (Co) beschränkt, und beispielsweise Nickel (Ni) kann ebenfalls als das Hartmetallbindemittel angewendet werden.
2. Aufbau der Additivfertigungsvorrichtung 100
Wie dies in 1 gezeigt ist, hat die Additivfertigungsvorrichtung 100 hauptsächlich eine Pulvermaterialzufuhrvorrichtung 110, eine Lichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 120 und eine Steuervorrichtung 130. Ein grundsätzlicher Aufbau und ein Betrieb der Additivfertigungsvorrichtung 100 des vorliegenden Beispiels sind der gleiche wie bei einer bekannten Additivfertigungsvorrichtung der LMD-Art. Daher unterbleibt eine detaillierte Beschreibung des Aufbaus und des Betriebs der Additivfertigungsvorrichtung 100.
Die Pulvermaterialzufuhrvorrichtung 110 umfasst einen Trichter 111, ein Ventil 112, einen Gaszylinder 113 und eine Ausspritzdüse 114. Der Trichter 111 speichert ein hartes Pulvermaterial P1, das mit einem gebondeten Pulvermaterial P2 vermischt ist. In der nachfolgenden Beschreibung ist das Pulvermaterial, das erlangt wird, indem das harte Pulvermaterial P1 und das gebondete Pulvermaterial P2 vermischt werden, als ein „Pulvermaterial P“ bezeichnet.
Das Ventil 112 umfasst ein Pulvereinleitventil 112a, ein Pulverlieferventil 112b und ein Gaseinleitventil 112c. Das Pulvereinleitventil 112a ist mit dem Trichter 111 über ein Rohr 111a verbunden. Das Pulverlieferventil 112b ist mit der Ausspritzdüse 114 über Rohre 114a verbunden. Das Gaseinleitventil 112c ist mit dem Gaszylinder 113 über ein Rohr 113a verbunden.
Die Ausspritzdüse 114 und die Rohre 114a sind in einem rohrartigen Behältnis 115 untergebracht, das einen geneigten Abschnitt an einer Seite der Ausspritzdüse 114 hat. Die Ausspritzdüse 114 ist an einem Endstückende des geneigten Abschnittes des Behältnisses 115 angeordnet. Dann gibt (spritzt) die Ausspritzdüse 114 das Pulvermaterial P zu dem Substrat B aus, genauer gesagt zu einer Formfläche B1 zum Formen des additiv hergestellten Objektes FF, indem beispielsweise Hochdruckstickstoff verwendet wird, das von dem Gaszylinder 113 über die Rohre 114a geliefert wird. Das Gas zum Ausspritzen des Pulvermaterials P ist nicht auf Stickstoff beschränkt und kann ein Inertgas wie beispielsweise Argon sein.
Die Lichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 120 umfasst hauptsächlich eine Schmelzlichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 121, eine Wärmehaltelichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 122 (wärmehaltende Lichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung) und eine Bewegungsvorrichtung 123, die unabhängig sowohl die Schmelzlichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 121 als auch die Wärmehaltelichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 122 bewegt. Hierbei sind, wie dies in den 1 und 2 gezeigt ist, die Schmelzlichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 121 und die Wärmehaltelichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 122 so angeordnet, dass Bestrahlungsrichtungen (optische Achsen) der lichtbestrahlten Lichtstrahlbündel durch die Bewegungsvorrichtung 123 sich schneiden oder eine verdrehte Positionsbeziehung haben. Das heißt, wie dies in 3 gezeigt ist, die Schmelzlichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 121 und die Wärmehaltelichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 122 sind so angeordnet, dass ein Bestrahlungsbereich eines Schmelzlichtstrahlbündels MBM, der durch die Schmelzlichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 121 gestrahlt wird, auf einem Bestrahlungsbereich des Wärmehaltelichtstrahlbündels KBM, der durch die Wärmehaltelichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 122 gestrahlt wird, überlagert wird (übereinander angeordnet / überlappen).
Die Schmelzlichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 121 umfasst eine Schmelzlichtstrahlbündelbestrahlungseinheit 121b, die das Schmelzlichtstrahlbündel MBM, das durch eine Schmelzlichtstrahlbündelerzeugungseinheit 121a erzeugt und geliefert wird, so strahlt, dass es senkrecht zu der Formfläche B1 des Substrates B ist. Die Schmelzlichtstrahlbündelerzeugungseinheit 121a wird durch die Steuervorrichtung 130 so gesteuert, dass das Schmelzlichtstrahlbündel MBM erzeugt wird.
Die Schmelzlichtstrahlbündelbestrahlungseinheit 121b ist in der Nähe der Ausspritzdüse 114 im Inneren des Behältnisses 115 angeordnet. Genauer gesagt ist der Schmelzlichtstrahlbündelbestrahlungsabschnitt 121b an dem Endstückende des geneigten Abschnittes des Behältnisses 115 so angeordnet, dass das Schmelzlichtstrahlbündel MBM zu einer Lieferposition des von der Ausspritzdüse 114 ausgespritzten Pulvermaterials P gestrahlt werden kann.
Der Schmelzlichtstrahlbündelbestrahlungsabschnitt 121b strahlt das Schmelzlichtstrahlbündel MBM durch ein optisches System wie beispielsweise eine Kollimatorlinse oder eine Kondenserlinse (Sammellinse) (die nicht dargestellt sind), die im Inneren des Behältnisses 115 angeordnet sind. Dann bildet, wie dies in 1 gezeigt ist, das Schmelzlichtstrahlbündel MBM einen Schmelzpool MP aus durch Schmelzen des von der Pulvermaterialzufuhrvorrichtung 110 gelieferten Pulvermaterials P auf dem Substrat B. Der „Prozesskopf“ umfasst die Ausspritzdüse 114, die Schmelzlichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 121 und das Behältnis 115 und bewegt sich einstückig mit dem Pulvermaterial P und dem Schmelzlichtstrahlbündel MBM.
Die Lichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 122 umfasst eine Wärmehaltelichtstrahlbündelbestrahlungseinheit 122b, die die Formfläche B1 des Substrates B mit dem Wärmehaltelichtstrahlbündel KBM bestrahlt, das durch eine Wärmehaltelichtstrahlbündelerzeugungseinheit 122 erzeugt und geliefert wird. Die Wärmehaltelichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 122 ist so angeordnet, dass die Bestrahlungsrichtung (optische Achse) des Wärmehaltelichtstrahlbündels eine Neigung in Bezug auf die Bestrahlungsrichtung (optische Achse) des Schmelzlichtstrahlbündels MBM hat, das durch die Schmelzlichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 121 gestrahlt wird. Die Wärmehaltelichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 122 erwärmt und hält die Wärme des Substrates B oder des Pulvermaterials P, das auf das Substrat B geliefert wird, d.h. in einem nicht geschmolzenen Zustand.
Die Wärmehaltelichtstrahlbündelerzeugungseinheit 122a wird durch die Steuervorrichtung 130 so gesteuert, dass das Wärmehaltelichtstrahlbündel KBM erzeugt wird. Die Wärmehaltelichtstrahlbündelbestrahlungseinheit 122b ist an einem Endstückende, das dem Substrat B zugewandt ist, in dem zylindrischen Behältnis 122c angeordnet. Genauer gesagt ist die Wärmehaltelichtstrahlbündelbestrahlungseinheit 122b an dem Endstückende des Behältnisses 122c so angeordnet, dass das Wärmehaltelichtstrahlbündel KBM so gestrahlt werden kann, dass der Bestrahlungsbereich des Schmelzlichtstrahlbündels MBM überlagert wird (überlappt), das von der Schmelzlichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 121 gestrahlt wird. Die Wärmehaltelichtstrahlbündelbestrahlungseinheit 122b ist an dem Endstückende des Behältnisses 122c so angeordnet, dass das Wärmehaltelichtstrahlbündel KBM zu einer vorderen Seite und einer hinteren Seite, insbesondere zumindest zu der hinteren Seite in einer Bewegungsrichtung der Schmelzlichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 121 in Bezug auf den ausgebildeten Schmelzpool MP gestrahlt werden kann.
Die Wärmehaltelichtstrahlbündelbestrahlungseinheit 122b strahlt das Wärmehaltelichtstrahlbündel KBM durch das optische System wie beispielsweise die Kollimatorlinse oder die Kondensorlinse (Sammellinse) (nicht dargestellt), die im Inneren des Behältnisses 122c angeordnet sind. Dann führt das Wärmehaltelichtstrahlbündel KBM eine Vorerwärmung (eine Erwärmung) der Formfläche B1 des Substrates B und des gelieferten nicht geschmolzenen Pulvermaterials P aus und hält die Wärme des Schmelzpools MP, der durch das Schmelzlichtstrahlbündel MBM ausgebildet wird.
Wie dies in 2 gezeigt ist, umfasst die Bewegungsvorrichtung 123 hauptsächlich einen ersten Roboterarm 123a und einen zweiten Roboterarm 123b. Der erste Roboterarm 123a stützt die Schmelzlichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 121 (d.h., ein Bearbeitungskopf). Der erste Roboterarm 123a versetzt relativ die Schmelzlichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 121 in einem Zustand, bei dem die Bestrahlungsrichtung des Schmelzlichtstrahlbündels MBM (d.h., die optische Achse des Schmelzlichtstrahlbündels MBM) senkrecht zu der Formfläche B1 des Substrates B ist.
Der zweite Roboterarm 123b stützt die Wärmehaltelichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 122. Genauer gesagt stützt der zweite Roboterarm 123b die Wärmehaltelichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 122 in einer Stellung, bei der die Bestrahlungsrichtung des Wärmehaltelichtstrahlbündels KBM (die optische Achse des Wärmehaltelichtstrahlbündels KBM) in Bezug auf die Bestrahlungsrichtung des Schmelzlichtstrahlbündels MBM (die optische Achse des Schmelzlichtstrahlbündels MBM) geneigt ist, anders ausgedrückt, in einer Stellung, bei der die Bestrahlungsrichtung des Wärmehaltelichtstrahlbündels KBM (die optische Achse des Wärmehaltelichtstrahlbündels KBM) in Bezug auf die Formfläche B1 geneigt ist. Dann bewirkt der zweite Roboterarm 123b, dass die Wärmehaltelichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 122 der Schmelzlichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 121 folgt und die Wärmehaltelichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 122 in Bezug auf das Substrat B relativ versetzt.
Im vorliegenden Beispiel strahlt, wie dies in 3 gezeigt ist, die Schmelzlichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 121 das Schmelzlichtstrahlbündel MBM, das eine kreisartige Bestrahlungsform hat. Des Weiteren strahlt die Wärmehaltelichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 122 einen Wärmehaltelichtstrahlbündel KBM, das eine viereckige Bestrahlungsform hat, die auf dem Bestrahlungsbereich des Schmelzlichtstrahlbündels MBM überlagert (übereinander angeordnet) ist und eine Außenseite des Bestrahlungsbereiches des Schmelzlichtstrahlbündels MBM umgibt. Eine Länge (lange Seite oder lange Achse) des Bestrahlungsbereiches des Wärmehaltelichtstrahlbündels KBM in einer Bewegungsrichtung des Wärmehaltelichtstrahlbündels KBM ist auf das 1,5-fache oder mehr, vorzugsweise das 2-fache oder mehr, wobei noch eher das 3-fache oder mehr bevorzugt wird, einer Länge des Bestrahlungsbereiches des Schmelzlichtstrahlbündels MBM in der Bewegungsrichtung des Schmelzlichtstrahlbündels MBM festgelegt.
Demgemäß schmelzt das Schmelzlichtstrahlbündel MBM hauptsächlich das Pulvermaterial P an der Formfläche B1 des Substrates B, wodurch das additiv hergestellte (gefertigte) Objekt) FF durch eine Vielzahl an Wülsten (sogenannte beads) N additiv hergestellt wird, wie dies in 1 gezeigt ist. Das Wärmehaltelichtstrahlbündel KBM führt hauptsächlich eine Vorerwärmung der Formfläche B1 des Substrates B aus. Darüber hinaus hält das Wärmehaltelichtstrahlbündel KBM die Wärme des Substrates B hauptsächlich durch Unterdrücken einer Temperaturabnahme des additiv hergestellten Objektes FF (genauer gesagt des Schmelzpools MP, in dem das Pulvermaterial B geschmolzen ist), das auf der Formfläche B1 des Substrates B additiv hergestellt wird.
Im vorliegenden Beispiel wird Laserlicht als das Schmelzlichtstrahlbündel MBM und das Wärmehaltelichtstrahlbündel KBM angewendet. Jedoch sind das Schmelzlichtstrahlbündel MBM und das Wärmehaltelichtstrahlbündel KBM nicht auf Laserlicht beschränkt, und beispielsweise kann ein Elektronenstrahlbündel ebenfalls angewendet werden, solange es eine elektromagnetische Welle ist. Des Weiteren wird im vorliegenden Beispiel das viereckige Wärmehaltelichtstrahlbündel KBM so gestrahlt, dass es auf dem kreisartigen Schmelzlichtstrahlbündel MBM überlagert (übereinander angeordnet) wird, jedoch ist die Bestrahlungsform nicht darauf beschränkt.
Die Steuervorrichtung 130 ist eine Computervorrichtung, die eine CPU, einen ROM, einen RAM, eine Schnittstelle und dergleichen als Hauptkomponenten umfasst. Die Steuervorrichtung 130 steuert die Pulverzufuhr (Pulverlieferung) der Pulvermaterialzufuhrvorrichtung 110. Genauer gesagt steuert die Steuervorrichtung 130 die Ausspritzlieferung des Pulvermaterials P aus der Ausspritzdüse 114 zu der Formfläche B1 des Substrates B, indem das Öffnen und Schließen des Pulverlieferventils 112b und des Gaseinheitsventils 112c gesteuert wird.
Die Steuervorrichtung 130 steuert die Lichtbestrahlung der Lichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 120, d.h. die Schmelzlichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 121, die Wärmehaltelichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 122 und die Bewegungsvorrichtung 123. Genauer gesagt steuert die Steuervorrichtung 130 die Betriebsvorgänge der Schmelzlichtstrahlbündelerzeugungseinheit 121a der Schmelzlichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 121 und der Wärmehaltelichtstrahlbündelerzeugungseinheit 122a der Wärmehaltelichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 122. Demgemäß steuert die Steuervorrichtung 130 unabhängig die Abgabebedingungen des Schmelzlichtstrahlbündels MBM und des Wärmehaltelichtstrahlbündels KBM. Hierbei umfassen Beispiele der Abgabebedingungen einer Verteilungsform einer Pulverdichte, die eine Laserabgabeleistung von sowohl dem Schmelzlichtstrahlbündel MBM als auch dem Wärmehaltelichtstrahlbündel KBM ist, oder eine Laserabgabeleistung (W) pro Flächeneinheit des Schmelzlichtstrahlungsbereiches MS, der der Bestrahlungsbereich des Schmelzlichtstrahlbündels MBM ist, und eines Wärmehaltelichtstrahlungsbereiches KS, der der Bestrahlungsbereich des Wärmehaltelichtstrahlbündels KBM ist, wie dies in 3 gezeigt ist, d.h., ein Strahlbündelprofil.
Hierbei führt, wie dies in 4 gezeigt ist, die Steuervorrichtung 130 eine Steuerung aus zum Erhöhen einer Spitze MBP1 in dem Strahlbündelprofil der Leistungsdichte (Energiedichte) des Schmelzlichtstrahlbündels MBM von einer Spitze KBP1 in dem Strahlbündelprofil der Leistungsdichte des Wärmehaltelichtstrahlbündels KBM. Die Laserabgabeleistung des Schmelzlichtstrahlbündels MBM wird so gesteuert, dass eine Temperatur, bei der das harte Pulvermaterial P1 und das gebondete Pulvermaterial P2 geschmolzen werden und der Schmelzpool MP ausgebildet werden kann, erreicht wird. Des Weiteren wird die Laserabgabeleistung des Wärmehaltelichtstrahlbündels KBM so gesteuert, dass eine vorbestimmte Temperatur erreicht wird, bei der das harte Pulvermaterial P1 und das gebondete Pulvermaterial P2 nicht schmelzen.
Des Weiteren betätigt die Steuervorrichtung 130 den ersten Roboterarm 123a und den zweiten Roboterarm 123b der Bewegungsvorrichtung 123, um zu bewirken, dass das Wärmehaltelichtstrahlbündel KBM einer Trajektorie (Bewegungsbahn) des Schmelzlichtstrahlbündels MBM folgt. In diesem Fall kann die Steuervorrichtung 130 eine Größe des Bestrahlungsbereiches des Wärmehaltelichtstrahlbündels KBM, einen Winkel der optischen Achse des Wärmehaltelichtstrahlbündels KBM in Bezug auf die optische Achse des Schmelzlichtstrahlbündels MBM und dergleichen durch Betätigen des zweiten Roboterarms 123b steuern. Demgemäß kann die Steuervorrichtung 130 eine Relativstellung der Wärmehaltelichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 122 in Bezug auf die Schmelzlichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 121 so steuern, dass die Größe des Bestrahlungsbereiches des Wärmehaltelichtstrahlbündels KBM (Wärmehaltelichtbestrahlungsbereich) in Bezug auf die Größe des Bestrahlungsbereiches des Schmelzlichtstrahlbündels MBM (Schmelzlichtbestrahlungsbereich) änderbar ist.
Des Weiteren steuert die Steuervorrichtung 130 eine Relativbewegung des Schmelzlichtstrahlbündels MBM und des Wärmehaltelichtstrahlbündels KBM in Bezug auf die Formfläche B1 des Substrates B. Genauer gesagt steuert im vorliegenden Beispiel die Steuervorrichtung 130 eine Drehung eines Motors M1 zum Drehen des Substrates B um eine Mittelachse C, und sie steuert eine Drehung eines Motors M2 zum Bewegen des Substrates B in einer Richtung der Mittelachse C. Demgemäß wird die Relativbewegung des Schmelzlichtstrahlbündels MBM und des Wärmehaltelichtstrahlbündels KBM in Bezug auf eine Umfangsfläche des Substrates B gesteuert.
Im vorliegenden Beispiel dreht und bewegt die Steuervorrichtung 130 das Substrat B. Jedoch muss nicht gesagt werden, dass die Steuervorrichtung 130 die Schmelzlichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 121 und die Wärmehaltelichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 122 in Bezug auf die Formfläche B1 des Substrates B durch Steuern der Bewegungsvorrichtung 123 relativ bewegen kann.
Des Weiteren ist die Steuervorrichtung 130 mit einer Abbildungsvorrichtung 140 verbunden. Die Abbildungsvorrichtung 140 ist an der Schmelzlichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 121 angebaut und bildet einen Zustand des additiv hergestellten Objektes FF (Wülste N) ab, das auf der Formfläche B1 des Substrates B ausgebildet wird. Die Abbildungsvorrichtung 140 kann beispielsweise eine Infrarotkamera, ein Bildsensor und dergleichen sein.
3. Überblick über das Additivherstellverfahren (Additivfertigungsverfahren) des additiv hergestellten Produktes FF
Nachstehend ist ein Additivherstellverfahren des additiv hergestellten Objektes FF (Wülste N) beschrieben. In dem Additivherstellverfahren des additiv hergestellten Objektes FF (Wülste N) wird als eine erste Stufe ein Vorerwärmungsprozess, der ein Vorprozess des Additivherstellprozesses des additiv hergestellten Objektes FF (Wülste N) ist, durch den Wärmehaltelichtstrahlbündel KBM ausgeführt.
Im Allgemeinen entweicht in einem Zustand, bei dem die Temperatur der Formfläche B1 des Substrates B niedrig ist, durch Strahlung des Schmelzlichtstrahlbündels MBM erzeugte thermische Energie mit Leichtigkeit zu dem Substrat B. Demgemäß wird die Formfläche B1 des Substrates B unter Verwendung des Wärmehaltelichtstrahlbündels KBM in der ersten Stufe vorerwärmt (erwärmt), wenn das additiv hergestellte Objekt FF (Wülste N) auf der Formfläche B1 des Substrates B in einer zweiten Stufe additiv hergestellt wird (Additivfertigung), da das Auftreten eines unzureichenden Schmelzens und dergleichen dazu neigt, ein schlechtes Schmelzen zu bewirken.
Zu diesem Zeitpunkt überlappt der Wärmehaltelichtstrahlungsbereich KS des Wärmehaltelichtstrahlbündels KBM in dem Vorerwärmungsprozess mit dem Schmelzlichtbestrahlungsbereich MS des Schmelzlichtstrahlbündels MBM (er schneidet die optische Achse des Schmelzlichtstrahlbündels MBM) und bestrahlt einen Wärmehaltelichtbestrahlungsbereich KSF vor dem Schmelzlichtstrahlbündel MBM in einer Bewegungsrichtung SD (siehe 5). Des Weiteren wird die Laserabgabeleistung des Wärmehaltelichtstrahlbündels KBM in dem Vorerwärmungsprozess so gesteuert, dass die Formfläche B1 des Substrates B nicht schmilzt und eine vorbestimmte Temperatur erreicht.
Andererseits kann beispielsweise dann, wenn die Temperatur der Formfläche B1 des Substrates B aufgrund des Ausbildens der Vielzahl an Wülsten N ansteigt und hoch ist, die thermische Energie, die durch die Bestrahlung mit dem Schmelzlichtstrahlbündel MBM erzeugt wird, übermäßig hoch werden. Demgemäß verbreitert sich, wenn das additiv hergestellte Objekt FF (Wülste N) auf der Formfläche B1 des Substrates B in der zweiten Stufe additiv hergestellt wird, eine Wulstbreite der Wülste N (sie wird erweitert) oder eine Wulsthöhe wird geändert, was einen Fehlerfaktor des Additivherstellens bewirken kann. Daher wird das Vorerwärmen der Formfläche B1 des Substrates B unter Verwendung des Wärmehaltelichtstrahlbündels KBM in der ersten Stufe unterdrückt.
Zu diesem Zeitpunkt überlappt der Wärmehaltelichtbestrahlungsbereich KS des Wärmehaltelichtstrahlbündels KBM in dem Vorerwärmungsprozess mit dem Schmelzlichtbestrahlungsbereich MS (er schneidet die optische Achse des Schmelzlichtstrahlbündels MBM). Hierbei ist die Leistungsdichte des Wärmehaltelichtstrahlbündels KBM geringer als die Leistungsdichte des Schmelzlichtstrahlbündels MBM. Daher ist der Einfluss des Schmelzlichtstrahlbündels MBM auf das Schmelzen des Pulvermaterials P gering.
Als Nächstes wird als die zweite Stufe, wie dies in den 5 und 6 gezeigt ist, ein Schmelzprozess zum Ausbilden des Schmelzpools MP durch Schmelzen eines Teils der Formfläche B1 des Substrates B und des Pulvermaterials P in dem Schmelzlichtbestrahlungsbereich MS durch Strahlen des Schmelzlichtstrahlbündels MBM ausgeführt. In dem Schmelzprozess wird ein Vorerwärmungsprozess als ein Vorprozess des Prozesses zum Ausbilden des Schmelzpools MP ausgeführt durch einen Teil des Wärmehaltelichtstrahlbündels KBM in dem Wärmehaltelichtbestrahlungsbereich KSF vor dem Schmelzlichtstrahlbündel MBM in der Bewegungsrichtung SD des Schmelzlichtstrahlbündels MBM inmitten dem Wärmehaltelichtbestrahlungsbereich KS des Wärmehaltelichtstrahlbündels KBM.
Dann wird, wie dies in 6 gezeigt ist, der Schmelzpool MP vergrößert durch Ausführen einer Bewegung mit dem Schmelzlichtstrahlbündel MBM in der Bewegungsrichtung SD (eine Bewegung wird ausgeführt durch Drehen des Substrates B im vorliegenden Beispiel, jedoch wird dies der Einfachheit halber als eine Bewegung beschrieben, die mit dem Schmelzlichtstrahlbündel MBM in 6 ausgeführt wird), so dass das additiv hergestellte Objekt FF (Wülste N) additiv hergestellt wird. Hierbei wird das additiv hergestellte Objekt FF (Wülste N) des vorliegenden Beispiels ausgebildet durch Bonden von Wolframkarbid (WC) des harten Pulvermaterials P1 mit Kobalt (Co) des gebondeten Pulvermaterials P2, das als ein Hartmetallbindemittel wirkt. Das additiv hergestellte Objekt FF des vorliegenden Beispiels wird durch die Vielzahl an Wülsten N gebildet, die in einer Streifenform entlang einer Umfangsrichtung des Substrates B ausgebildet sind (siehe 1).
Das Schmelzlichtstrahlbündel MBM wird in Aufeinanderfolge in der Bewegungsrichtung SD nach dem Schmelzen des Pulvermaterials P2 so bewegt, dass der Schmelzpool MP vergrößert wird. Daher bestrahlt ein Teil des Wärmehaltelichtstrahlbündels KBM den Schmelzpool MP in einem Wärmehaltelichtbestrahlungsbereich KSB hinter dem Schmelzlichtstrahlbündel MBM in der Bewegungsrichtung SD des Schmelzlichtstrahlbündels MBM inmitten dem Wärmehaltelichtbestrahlungsbereich KS des Wärmehaltelichtstrahlbündels KBM. Demgemäß führt das Wärmehaltelichtstrahlbündel einen Wärmehalteprozess als einen Nachprozess des Additivherstellens des additiv hergestellten Objektes FF aus.
Im Übrigen kann, wie dies vorstehend beschrieben ist, die durch die Strahlung des Schmelzlichtstrahlbündels MBM erzeugte thermische Energie zunehmen, wenn die Temperatur der Formfläche B1 des Substrates B aufgrund des Ausbildens der Vielzahl an Wülsten N hoch ist. In diesem Fall reduziert die Steuervorrichtung 130 den Wärmehaltelichtbestrahlungsbereich KS. Jedoch bewirkt, um den Wärmehalteprozess fortzusetzen, die Steuerungsvorrichtung 130, dass der Wärmehaltelichtbestrahlungsbereich KS des Wärmehaltelichtstrahlbündels KBM mit dem Schmelzlichtbestrahlungsbereich MS überlappt (d.h., die optische Achse des Schmelzlichtstrahlbündels MBM schneidet), und sie bestrahlt den Wärmehaltelichtbestrahlungsbereich KSB an der hinteren Seite mit dem Wärmehaltelichtstrahlbündel KBM.
Nachstehend sind die Effekte des Vorerwärmens (und des Wärmehaltens) beschrieben. Wie dies in 7 gezeigt ist, in der eine Darstellung einer Änderung der Temperatur mit dem Ablauf der Zeit des additiv hergestellten Objektes FF gezeigt ist, nimmt in einem Fall, bei dem das Vorerwärmen des Substrates B nicht ausgeführt wird (gezeigt durch eine gestrichelte Linie in 7), die Temperatur des additiv hergestellten Objektes FF schnell ab, nachdem es erwärmt worden ist, um den Gefrierpunkt zu überschreiten, d.h., den Schmelzpunkt von Kobalt (Co). Das heißt in dem Fall, bei dem das Vorerwärmen nicht ausgeführt wird, ist die zuvor aufgebrachte thermische Energie nach der Verfestigung relativ gering. Daher nimmt, wie dies durch eine dicke Strichpunktlinie mit zwei Punkten in 7 gezeigt ist, eine Kühlrate (°C/s) an dem Gefrierpunkt (Verfestigungspunkt) von Kobalt (Co), die einen Temperaturabfall pro Zeiteinheit repräsentiert, d.h., eine Neigung einer Tangente an dem Gefrierpunkt von Kobalt (Co) zu, was zu einem schnellen Abkühlen führt.
Andererseits nimmt in einem Fall, bei dem das Substrat B vorerwärmt wird und die Vorerwärmungstemperatur (Erwärmungstemperatur) 600°C oder höher ist (wie dies durch eine durchgehende Linie in 7 gezeigt ist), die Temperatur des additiv hergestellten Objektes FF allmählich ab, nachdem es erwärmt worden ist, um den Gefrierpunkt, d.h., den Schmelzpunkt von Kobalt (Co) zu überschreiten. Das heißt in einem Fall, bei dem das Vorerwärmen ausgeführt wird, wird die thermische Energie, die zuvor aufgebracht worden ist, nach dem Verfestigen relativ hoch. Daher ist, wie dies durch eine dicke Strichpunktlinie mit zwei Punkten in 7 gezeigt ist, die Kühlrate (°C/s) an dem Gefrierpunkt von Kobalt (Co) geringer als die Kühlrate in dem Fall, bei dem das Vorerwärmen nicht ausgeführt wird.
Daher kann ein Reißen (Rissbildung) des additiv hergestellten Objektes FF unterdrückt werden, indem die Kühlrate (°C/s) an dem Gefrierpunkt von Kobalt (Co) des gebondeten Pulvermaterials P2 geeignet festgelegt wird. Genauer gesagt wurde herausgefunden, dass in dem Fall, bei dem das Substrat B so vorerwärmt wird (und seine Wärme gehalten wird), dass die Kühlrate (°C/s) an dem Gefrierpunkt von Kobalt (Co) bei 540°C/s oder weniger ist, das schnelle Abkühlen des additiv hergestellten Objektes FF verhindert wird, und die Rissbildung des additiv hergestellten Objektes FF kann unterdrückt werden.
Daher legt die Steuervorrichtung 130 das Strahlbündelprofil der Leistungsdichte des Wärmehaltelichtstrahlbündels KBM so fest, dass die Kühlrate 540°C/s oder weniger beträgt, und sie steuert den Betrieb der Wärmehaltelichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 122. Demgemäß wird in dem Wärmehaltelichtbestrahlungsbereich KS, der mit dem Wärmehaltelichtstrahlbündel KBM bestrahlt wird, die Kühlrate von 540°C/s oder weniger erreicht, anders ausgedrückt, wird ein Wärmehalten bei 600°C oder höher ausgeführt, und das schnelle Abkühlen wird verhindert. Als ein Ergebnis kann eine Rissbildung des additiv hergestellten Objektes FF unterdrückt werden.
4. Details des Additivherstellverfahrens des additiv hergestellten Produktes FF
Nachstehend sind die Einzelheiten eines Additivherstellverfahrens des additiv hergestellten Objektes FF beschrieben. Die Steuervorrichtung 130 startet das Ausführen eines Steuerprogramms der in 8 gezeigten Additivfertigungsvorrichtung bei Schritt S10 und steuerte den Betrieb der Pulvermaterialzufuhrvorrichtung 110 in einem anschließenden Schritt S11. Das heißt, die Steuervorrichtung 130 steuert das Öffnen und Schließen des Ventils 112 der Pulvermaterialzufuhrvorrichtung 110, genauer gesagt des Pulverlieferventils 112b und des Gaseinleitventils 112c, und liefert eine voreingestellte Liefermenge des Pulvermaterials P aus der Ausspritzdüse 114 zu dem Substrat B. Dann führt, wenn das Pulvermaterial P zu dem Substrat B geliefert worden ist, die Steuervorrichtung 130 einen Prozess von Schritt S12 aus.
Bei Schritt S12 betätigt die Steuervorrichtung 130 die Schmelzlichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 121 und die Wärmehaltelichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 122 der Lichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 120. Das heißt, die Steuervorrichtung 130 bestrahlt das Pulvermaterial P, das zu dem Substrat B bei dem Schritt S11 geliefert wird, mit dem Schmelzlichtstrahlbündel MBM und dem Wärmehaltelichtstrahlbündel KBM, und stellt additiv die Wülste N, das heißt das additiv hergestellte Objekt FF, auf der Formfläche B1 des Substrates B her.
Bei dem Schritt S13 erlangt die Steuervorrichtung 130 Bilddaten G der Wülste N, die durch die Abbildungsvorrichtung 140 abgebildet werden. Dann führt die Steuervorrichtung 130 einen Prozess von Schritt S14 aus. Im Übrigen ist die Steuervorrichtung 130 nicht darauf beschränkt, solche Bilddaten G zu erlangen, die ein Stehbild sind, und sie kann beispielsweise Bewegungsbilddaten erlangen, die ein sich bewegendes Bild sind, das durch die Abbildungsvorrichtung 140 abgebildet wird.
Bei Schritt S14 bestimmt die Steuervorrichtung 130 als den Ausbildungszustand der ausgebildeten Wülste N, ob eine die Breite der Wülste N repräsentierende Wulstbreite W stabil ist, auf der Basis der Bilddaten G (oder der Bewegungsbilddaten), die bei Schritt S13 erlangt worden sind. Genauer gesagt ist die Wulstbreite W stabil, wenn die Wulstbreite W innerhalb eines Bereiches ist, der durch eine minimale Wulstbreite WL und eine maximale Wulstbreite WH definiert ist, die zuvor festgelegt worden sind. Andererseits ist die Wulstbreite W unstabil, wenn die Wulstbreite W außerhalb des Bereiches ist, der durch die minimale Wulstbreite WL und die maximale Wulstbreite WH definiert ist.
Daher bestimmt, wenn die Wulstbreite W gleich wie oder größer als die minimale Wulstbreite WL ist und geringer als die maximale Wulstbreite WH ist, die Steuervorrichtung 130 ein „Ja“ bei Schritt S14 und führt einen Prozess von Schritt S15 aus. Wenn andererseits die Wulstbreite W geringer als die minimale Wulstbreite WL ist oder die Wulstbreite W gleich wie oder größer als die maximale Wulstbreite WH ist, bestimmt die Steuervorrichtung 130 ein „Nein“ bei Schritt S14. Dann führt die Steuervorrichtung 130 den Prozess von Schritt S12 aus.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, gibt es, wenn die Wulstbreite W gleich wie oder größer als die maximale Wulstbreite WH ist, eine Möglichkeit dahingehend, dass die Temperatur des Substrates B aufgrund des Vorerwärmungsprozesses ansteigt und die Energie beim Strahlen des Schmelzlichtstrahlbündels MBM übermäßig wird. Das heißt, wenn die Energie übermäßig wird, wird der Schmelzpool MP größer, da das gelieferte Pulvermaterial P außerordentlich schmilzt, und als ein Ergebnis wird die Wulstbreite W gleich wie oder größer als die maximale Wulstbreite WH. Wenn andererseits die Wulstbreite W geringer als die minimale Wulstbreite WL ist, gibt es eine Möglichkeit dahingehend, dass die Temperatur des Substrates B aufgrund des Vorerwärmungsprozesses gering ist und ein unzureichendes Schmelzen auftritt. Das heißt, wenn ein unzureichendes Schmelzen auftritt, wird die Größe des Schmelzpools MP reduziert, und als ein Ergebnis wird die Wulstbreite W geringer als die minimale Wulstbreite WL.
Daher stellt, wenn der Prozess von Schritt S12 gemäß dem Vorbestimmungsprozess von „Nein“ bei Schritt S14 ausgeführt wird, die Steuervorrichtung 130 einen Betriebsinhalt der Lichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 120 gemäß dem Fall, bei dem die Wulstbreite W gleich wie oder größer als die maximale Wulstbreite WH ist, und gemäß dem Fall ein, bei dem die Wulstbreite W geringer als die minimale Wulstbreite WL ist. Dies ist nachstehend detailliert beschrieben.
Wenn die Wulstbreite W gleich wie oder größer als die maximale Wulstbreite WH ist, wie dies vorstehend beschrieben ist, ist überschüssige Energie eine Hauptursache, die durch die Lichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 120 erzeugt wird. Daher reduziert die Steuervorrichtung 130 die Leistungsdichte des Wärmehaltelichtstrahlbündels KBM, um die Leistung (Energie) zu reduzieren, die durch das Vorerwärmen des Substrates B erzeugt wird. Des Weiteren wird die Leistungsdichte des Schmelzlichtstrahlbündels MBM gemäß Bedarf reduziert, um die Größe des Schmelzpools MP zu reduzieren. In diesem Fall reduziert, wie dies in 9 gezeigt ist, die Steuervorrichtung 130 die Spitze KBP1 in dem Strahlbündelprofil der Leistungsdichte des Wärmehaltelichtstrahlbündels KBM.
Alternativ betätigt die Steuervorrichtung 130 den zweiten Roboterarm 123b der Bewegungsvorrichtung 123, um die durch das Vorerwärmen des Substrates B erzeugte Leistung (Energie) zu reduzieren, wodurch der Wärmehaltelichtbestrahlungsbereich KS reduziert wird (was bewirkt, dass der Wärmehaltelichtbestrahlungsbereich KSF an der Vorderseite relativ klein wird), wie dies in 10 gezeigt ist. In diesem Fall betätigt die Steuervorrichtung 130 den zweiten Roboterarm 123b, um eine Neigung der optischen Achse des Wärmehaltelichtstrahlbündels KBM in Bezug auf die optische Achse des Schmelzlichtstrahlbündels MBM zu reduzieren (der Winkel wird verkleinert). Demgemäß kann der Wärmehaltelichtbestrahlungsbereich KS reduziert werden.
Auch in diesem Fall behält die Steuervorrichtung 130 die Wärme des Schmelzpools MP bei durch den Wärmehaltelichtbestrahlungsbereich KSB hinter dem Wärmehaltelichtstrahlbündel KBM. Demgemäß wird ein schnelles Abkühlen des ausgebildeten Schmelzpools MP vermieden, und das Auftreten einer Rissbildung in dem ausgebildeten additiv hergestellten Objekt FF (Wülste N) kann verhindert werden.
Wenn andererseits die Wulstbreite W kleiner als die minimale Wulstbreite WL ist, ist, wie vorstehend beschrieben, ein unzureichendes Vorerwärmen eine Hauptursache. Daher erhöht die Steuervorrichtung 130 die Abgabeleistung des Wärmehaltelichtstrahlbündels KBM, um die durch ein Vorerwärmen des Substrates B erzeugte Leistung (Energie) zu erhöhen. In diesem Fall erhöht, wie dies in 9 gezeigt ist, die Steuervorrichtung 130 die Spitze KBP1 in dem Strahlbündelprofil der Leistungsdichte des Wärmehaltelichtstrahlbündels KBM.
Alternativ betätigt die Steuervorrichtung 130 den zweiten Roboterarm 123b der Bewegungsvorrichtung 123, um die durch das Vorerwärmen des Substrates B erzeugte Leistung (Energie) zu erhöhen, wodurch der Wärmehaltelichtbestrahlungsbereich KS vergrößert wird (bewirkt wird, dass der Wärmehaltelichtbestrahlungsbereich KSF an der Vorderseite relativ groß wird), wie dies in 11 gezeigt ist. In diesem Fall betätigt die Steuervorrichtung 130 den zweiten Roboterarm 123b, um die Neigung der optischen Achse des Wärmehaltelichtstrahlbündels KBM in Bezug auf die optische Achse des Schmelzlichtstrahlbündels MBM zu erhöhen (den Winkel zu erhöhen). Demgemäß kann der Wärmehaltelichtstrahlungsbereich KS vergrößert werden, und die Formfläche B1 des Substrates B kann angemessen vorerwärmt werden.
Des Weiteren betätigt in diesem Fall die Steuervorrichtung 130 den zweiten Roboterarm 123b, um die Wärmehaltelichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 122 in einer Richtung weg von dem Substrat B relativ zu bewegen und die Abgabeleistung des Wärmehaltelichtstrahlbündels KBM zu erhöhen. Demgemäß wird der Wärmehaltelichtbestrahlungsbereich KS gemäß der Relativbewegung der Wärmehaltelichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 122 in der weg von dem Substrat B weisenden Richtung erhöht (vergrößert). Wenn der Wärmehaltelichtbestrahlungsbereich KS vergrößert wird, nimmt die Leistungsdichte relativ ab, und somit nimmt die Abgabeleistung des Wärmehaltelichtstrahlbündels KBM zu. Demgemäß kann der Wärmehaltelichtbestrahlungsbereich KSF an der Vorderseite relativ groß gestaltet werden, und das Substrat B kann durch das Wärmehaltelichtstrahlbündel KBM in dem Wärmehaltelichtbestrahlungsbereich KSF angemessen vorerwärmt werden.
Auch in diesem Fall behält die Steuervorrichtung 130 die Wärme des Schmelzpools MP bei durch den Wärmehaltelichtbestrahlungsbereich KSB hinter dem Wärmehaltelichtstrahlbündel KBM. Demgemäß wird das schnelle Abkühlen des ausgebildeten Schmelzpools MP unterdrückt, und das Auftreten einer Rissbildung in dem ausgebildeten additiv hergestellten Objekt FF (Wülste N) kann verhindert werden.
Wenn die Steuervorrichtung 130 die Betätigungsinhalte (Betriebsinhalte) der Lichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 120 und der Bewegungsvorrichtung 123 gemäß der Wulstbreite W einstellt, betätigt die Steuervorrichtung 130 die Lichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 120 gemäß dem eingestellten Betriebsinhalt. Dann wird der Prozess der Schritte nach dem Schritt S13 erneut ausgeführt.
Wenn andererseits „Ja“ bei dem in 8 gezeigten Schritt S14 bestimmt wird, führt die Steuervorrichtung 130 den Prozess von Schritt S15 aus. Das heißt bei Schritt S15 bestimmt die Steuervorrichtung 130 als der Ausbildungszustand der ausgebildeten Wülste N, ob eine die Höhe der Wülste N repräsentierende Wulsthöhe H stabil ist, auf der Basis der Bilddaten G (oder der Bewegungsbilddaten), die bei Schritt S13 erlangt werden. Genauer gesagt ist die Wulsthöhe H stabil, wenn die Wulsthöhe H innerhalb eines Bereiches ist, der durch eine minimale Wulsthöhe HL und eine maximale Wulsthöhe HH definiert ist, die zuvor eingestellt worden sind. Andererseits ist die Wulsthöhe H unstabil, wenn die Wulsthöhe H außerhalb des Bereiches ist, der durch die minimale Wulsthöhe HL und die maximale Wulsthöhe HH definiert ist.
Daher wird, wenn die Wulsthöhe H gleich wie oder größer als die minimale Wulsthöhe HL ist und kleiner als die maximale Wulsthöhe HH ist, bei Schritt S15 „Ja“ bestimmt, wobei die Steuervorrichtung 130 das Ausbilden der Wülste N, d.h. des additiv hergestellten Objektes FF fortsetzt und das Ausführen des Programms bei Schritt S19 beendet, wenn das Ausbilden des additiv hergestellten Objektes FF vollendet ist. Andererseits bestimmt die Steuervorrichtung 130 bei Schritt S15 „Nein“, wenn die Wulsthöhe H kleiner als die minimale Wulsthöhe HL ist oder die Wulsthöhe H gleich wie oder größer als die maximale Wulsthöhe WH ist. Dann führt die Steuervorrichtung 130 den Prozess von Schritt S11 aus.
Wenn die Wulsthöhe H gleich wie oder größer als die maximale Wulsthöhe HH ist, besteht eine Möglichkeit dahingehend, dass die Liefermenge des zu dem Substrat B gelieferten Pulvermaterials P übermäßig wird. Das heißt, wenn die Liefermenge des Pulvermaterials B übermäßig ist und das gelieferte Pulvermaterial P schmilzt, wird die Wulsthöhe H gleich wie oder größer als die maximale Wulsthöhe HH. Wenn andererseits die Wulsthöhe H geringer als die minimale Wulsthöhe HL ist, besteht eine Möglichkeit dahingehend, dass die Liefermenge des zu dem Substrat B gelieferten Pulvermaterials P außerordentlich gering wird. Das heißt, selbst wenn die Liefermenge des Pulvermaterials P außerordentlich gering ist und sämtliches geliefertes Pulvermaterial P geschmolzen ist, wird die Wulsthöhe H geringer als die minimale Wulsthöhe HL.
Daher stellt, wenn der Prozess bei Schritt S11 gemäß dem Bestimmungsprozess „Nein“ bei Schritt S15 ausgeführt wird, die Steuervorrichtung 130 die von der Pulvermaterialzufuhrvorrichtung 110 gelieferte Liefermenge des Pulvermaterials P gemäß dem Fall ein, bei dem die Wulsthöhe H gleich wie oder größer als die maximale Wulsthöhe HH ist, und gemäß dem Fall ein, bei dem die Wulsthöhe H geringer als die minimale Wulsthöhe HL ist. Dies ist nachstehend detailliert beschrieben.
Wenn die Wulsthöhe H gleich wie oder größer als die maximale Wulsthöhe HH ist, wie dies vorstehend beschrieben ist, ist die übermäßige Liefermenge des Pulvermaterials P, das von der Pulvermaterialzufuhrvorrichtung 110 geliefert wird, eine Hauptursache. Daher verringert die Steuervorrichtung 130 die Liefermenge des zu dem Substrat B gelieferten Pulvermaterials P. Das heißt, die Steuervorrichtung 130 reduziert einen Öffnungsgrad des Ventils 112 der Pulvermaterialzufuhrvorrichtung 110, genauer gesagt der Öffnungsgrade des Pulverlieferventils 112b und des Gaseinleitventils 112c. In diesem Fall kann die Steuervorrichtung 130 eine Bewegungsgeschwindigkeit des Bearbeitungskopfes erhöhen, ohne die Liefermenge des Pulvermaterials P zu ändern, so dass die Liefermenge der Wülste N pro Längeneinheit reduziert wird.
Wenn die Wulsthöhe H geringer als die minimale Wulsthöhe HL ist, wie dies vorstehend beschrieben ist, ist die unzureichende Liefermenge des von der Pulvermaterialzufuhrvorrichtung 110 gelieferten Pulvermaterials P eine Hauptursache. Daher erhöht die Steuervorrichtung 130 die Liefermenge des zu dem Substrat B gelieferten Pulvermaterials P. Das heißt, die Steuervorrichtung 130 erhöht den Öffnungsgrad des Ventils 112 der Pulvermaterialzufuhrvorrichtung 110, genauer gesagt die Öffnungsgrade des Pulverlieferventils 112b und des Gaseinleitventils 112c. In diesem Fall kann die Steuervorrichtung 130 eine Bewegungsgeschwindigkeit des Bearbeitungskopfes verringern, ohne die Liefermenge des Pulvermaterials P zu ändern, so dass die Liefermenge der Wülste N pro Längeneinheit erhöht wird.
Wenn der Betriebsinhalt der Pulvermaterialzufuhrvorrichtung 110, gemäß der Wulsthöhe H eingestellt wird, betätigt die Steuervorrichtung 130 die Pulvermaterialzufuhrvorrichtung 110, genauer gesagt das Ventil 112, gemäß dem eingestellten Betriebsinhalt. Dann wird der Prozess der Schritte nach dem Schritt S12 erneut ausgeführt.
Wie dies aus der vorstehend dargelegten Beschreibung hervorgeht, kann gemäß der Additivfertigungsvorrichtung 100 die Wärmehaltelichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 122, die das Wärmehaltelichtstrahlbündel KBM strahlt, in unabhängiger Weise die Stellung ändern durch eine Bewegung relativ zu der Schmelzlichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 121, die das Schmelzlichtstrahlbündel MBM strahlt. Demgemäß kann die Größe des Wärmehaltelichtbestrahlungsbereiches KS des Wärmehaltelichtstrahlbündels KBM unabhängig geändert werden ohne Ändern der Größe des Schmelzlichtbestrahlungsbereiches MS des Schmelzlichtstrahlbündels MBM. Da es möglich ist, einen Bereich frei zu ändern, der beispielsweise durch das Wärmehaltelichtstrahlbündel KBM erwärmt wird, kann daher ein Vorerwärmen (Erwärmen) gemäß der Temperatur der Formfläche B1 des Substrates B eingestellt werden, die sich jeden Augenblick ändert, oder ein Wärmehalten des Schmelzpools MP, der durch ein Schmelzen des Pulvermaterials P ausgebildet wird, kann eingestellt werden. Daher kann die Additivfertigungsvorrichtung 100 das additiv hergestellte Objekt FF in hoher Qualität additiv herstellen.
5. Weiteres
In dem vorstehend beschriebenen vorliegenden Beispiel ist die Bestrahlungsform des Schmelzlichtstrahlbündels MBM eine kreisartige Form. Jedoch kann die Bestrahlungsform des Schmelzlichtstrahlbündels MBM beispielsweise eine polygonale Form sein. Des Weiteren ist im vorstehend beschriebenen vorliegenden Beispiel die Bestrahlungsform des Wärmehaltelichtstrahlbündels KBM eine viereckige Form. Jedoch kann die Bestrahlungsform des Wärmehaltelichtstrahlbündels KBM beispielsweise eine elliptische Form (eine kreisartige Form) gemäß der Darstellung von 12, eine ringartige Form (oder eine viereckige, ringartige Form und dergleichen) so, dass das Schmelzlichtstrahlbündel MBM gemäß der Darstellung von 13 umfasst ist, oder eine polygonale Form außer eine rechtwinklige Form sein. Des Weiteren kann, wie dies in den 14 und 15 gezeigt ist, das Schmelzlichtstrahlbündel MBM und das Wärmehaltelichtstrahlbündel KBM zumindest teilweise überlappen. Auch in diesen Fällen können ähnliche Effekte erwartet werden wie bei dem vorstehend beschriebenen vorliegenden Beispiel.
In dem vorstehend beschriebenen vorliegenden Beispiel wird das Pulvermaterial P, das aus dem harten Pulvermaterial P1 und dem gebondeten Pulvermaterial P2 ausgebildet ist, ausgespritzt und zu der Formfläche B1 des Substrates B durch die Pulvermaterialzufuhrvorrichtung 110 in der Additivfertigungsvorrichtung 100 geliefert. Jedoch ist im Hinblick auf die Materiallieferung zu der Formfläche B1 das Material nicht auf das Pulvermaterial P beschränkt, und beispielsweise ein Draht oder dergleichen, der aus linearen aus Metall hergestellten Materialien ausgebildet ist, kann ebenfalls durch eine Materialzufuhrvorrichtung geliefert werden. In diesem Fall wird das gelieferte lineare Material durch das von der Lichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung 120 gestrahlte Schmelzlichtstrahlbündel MBM geschmolzen und dessen Wärme wird durch das Wärmehaltelichtstrahlbündel KBM gehalten, so dass das additiv hergestellte Objekt FF auf der Formfläche B1 des Substrates B additiv hergestellt werden kann. Daher können ähnliche Effekte wie bei dem vorliegenden Beispiel erwartet werden.
Das vorstehend beschriebene vorliegende Beispiel etc. beschreibt einen Fall, bei dem die Additivfertigungsvorrichtung 100 das LMD-Verfahren aufgreift. Stattdessen kann sogar dann, wenn die Additivfertigungsvorrichtung ein SLM-Verfahren aufgreift, das Wärmehaltelichtstrahlbündel die Wärme des Schmelzpools (additiv hergestelltes Objekt) halten. Jedoch ist in einem Fall, bei dem das SLM-Verfahren aufgegriffen wird, eine Bewegungsgeschwindigkeit eines Lichtstrahlbündels im Allgemeinen höher als eine Bewegungsgeschwindigkeit eines Lichtstrahlbündels bei dem LMD-Verfahren. Daher sind in einem Fall, bei dem die Additivfertigungsvorrichtung das SLM-Verfahren aufgreift, eine Bewegungsgeschwindigkeit des Schmelzlichtstrahlbündels und eine Bewegungsgeschwindigkeit des Wärmehaltelichtstrahlbündels vorzugsweise niedriger als beispielsweise jene während des allgemeinen Additivherstellens. Wenn die Bewegungsgeschwindigkeit geringer ist, werden Wärmehalteeffekte des Wärmehaltelichtstrahlbündels KMB noch besser aufgezeigt.
Die Additivfertigungsvorrichtung weist eine Steuervorrichtung auf zum Steuern einer Relativstellung einer Wärmehaltelichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung gegenüber einer Schmelzlichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung in einem Zustand, bei dem ein Wärmehaltelichtbestrahlungsbereich eines Wärmehaltelichtstrahlbündels, der größer ist als ein Schmelzlichtbestrahlungsbereich eines Schmelzlichtstrahlbündels, mit dem Schmelzlichtbestrahlungsbereich überlappt, und so, dass eine Größe des Wärmehaltelichtbestrahlungsbereiches in Bezug auf eine Größe des Schmelzlichtbestrahlungsbereiches änderbar ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2015196265 A [0004, 0005]

Claims

Additivfertigungsvorrichtung mit: einer Pulvermaterialzufuhrvorrichtung, die so aufgebaut ist, dass sie ein Pulvermaterial zu einem Substrat liefert, wobei das Pulvermaterial ein hartes Material und ein Hartmetallbindemittel umfasst; einer Schmelzlichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung, die so aufgebaut ist, dass sie ein Schmelzlichtstrahlbündel strahlt, wobei das Schmelzlichtstrahlbündel das zu dem Substrat gelieferte Pulvermaterial auf eine Temperatur erwärmt, die gleich wie oder höher als ein Schmelzpunkt des Pulvermaterials ist, um das Pulvermaterial zu schmelzen; einer Wärmehaltelichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung, die so aufgebaut ist, dass sie ein Wärmehaltelichtstrahlbündel strahlt, wobei das Wärmehaltelichtstrahlbündel das Pulvermaterial auf eine Temperatur erwärmt, die niedriger als der Schmelzpunkt ist, um die Temperatur an einer Außenseite des Schmelzlichtbestrahlungsbereiches zu halten, der ein Bestrahlungsbereich ist, der mit dem Schmelzlichtstrahlbündel bestrahlt wird; und einer Steuervorrichtung, die so aufgebaut ist, dass sie unabhängig sowohl die Schmelzlichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung als auch die Wärmehaltelichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung steuert in Bezug auf eine Bestrahlung des Schmelzlichtstrahlbündels und des Wärmehaltelichtstrahlbündels, und eine Relativbewegung des Schmelzlichtstrahlbündels und des Wärmehaltelichtstrahlbündels zu dem Substrat steuert, wobei die Steuervorrichtung so aufgebaut ist, dass sie eine Relativstellung der Wärmehaltelichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung zu der Schmelzlichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung in einem Zustand steuert, bei dem ein Wärmehaltelichtbestrahlungsbereich mit dem Schmelzlichtbestrahlungsbereich überlappt, wobei der Wärmehaltelichtbestrahlungsbereich ein Bestrahlungsbereich ist, der mit dem Wärmehaltelichtstrahlbündel bestrahlt wird und größer als der Schmelzlichtbestrahlungsbereich ist, und so, dass eine Größe des Wärmehaltelichtbestrahlungsbereiches in Bezug auf eine Größe des Schmelzlichtbestrahlungsbereiches änderbar ist.
Additivfertigungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung so aufgebaut ist, dass sie die Stellung der Wärmehaltelichtstrahlbestrahlungsvorrichtung in einem Zustand steuert, bei dem eine Bestrahlungsrichtung des Wärmehaltelichtstrahlbündels in Bezug auf eine Bestrahlungsrichtung des Schmelzlichtstrahlbündels geneigt ist.
Additivfertigungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Bestrahlungsrichtung des Schmelzlichtstrahlbündels eine Richtung ist, die senkrecht zu einer Formfläche des Substrates ist, auf der das additiv hergestellte Objekt geformt wird.
Additivfertigungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Wärmehaltelichtbestrahlungsbereich eine viereckige Form umfasst, die eine lange Seite entlang einer Bewegungsrichtung des Wärmehaltelichtstrahlbündels hat.
Additivfertigungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Wärmehaltelichtbestrahlungsbereich eine elliptische Form umfasst, die eine lange Achse entlang einer Bewegungsrichtung des Wärmehaltelichtstrahlbündels hat.
Additivfertigungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Wärmehaltelichtbestrahlungsbereich eine ringartige Form ist, die den Schmelzlichtbestrahlungsbereich mit einer kreisartigen Form im Inneren des Wärmehaltelichtbestrahlungsbereichs unterbringt.
Additivfertigungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Wärmehaltelichtbestrahlungsbereich an einer hinteren Seite länger ist als an einer vorderen Seite in einer Bewegungsrichtung des Schmelzlichtstrahlbündels in Bezug auf den Schmelzlichtbestrahlungsbereich.
Additivfertigungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei, wenn ein Schmelzpool mit dem Wärmehaltelichtstrahlbündel bestrahlt wird, der Schmelzpool ausgebildet wird durch Bestrahlen des Substrates mit dem Schmelzlichtstrahlbündel, um das Pulvermaterial zu schmelzen, wobei die Steuervorrichtung so aufgebaut ist, dass sie eine Leistungsdichte des Wärmehaltelichtstrahlbündels, die eine Abgabeleistung pro Flächeneinheit repräsentiert, so steuert, dass eine Abkühlrate bei dem Schmelzpool, die einen Temperaturabfall pro Zeiteinheit repräsentiert, 540°C/s oder weniger bei einem Gefrierpunkt des Hartmetallbindemittels ist, das in dem Schmelzpool umfasst ist.
Additivfertigungsvorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei die Steuervorrichtung so aufgebaut ist, dass sie zumindest die Leistungsdichte des Wärmehaltelichtstrahlbündels auf der Basis einer Temperatur des Pulvermaterials auf dem Substrat ändert.
Additivfertigungsvorrichtung gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei das Wärmehaltelichtstrahlbündel so aufgebaut ist, dass es das Substrat auf 600°C oder höher erwärmt.
Additivfertigungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Steuervorrichtung so aufgebaut ist, dass sie zumindest die Leistungsdichte des Wärmehaltelichtstrahlbündels an einer hinteren Seite in einer Bewegungsrichtung des Schmelzlichtstrahlbündels steuert.
Additivfertigungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Pulvermaterialzufuhrvorrichtung so aufgebaut ist, dass sie das Pulvermaterial ausspritzt, um das Pulvermaterial auf das Substrat zu liefern, und so vorgesehen ist, dass sie einstückig mit der Schmelzlichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung bewegbar ist.
Additivfertigungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Steuervorrichtung so aufgebaut ist, dass sie die Bewegung des Wärmehaltelichtstrahlbündels, das durch die Wärmehaltelichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung gestrahlt wird, so steuert, dass es einer Trajektorie der Bewegung des Schmelzlichtstrahlbündels folgt, das durch die Schmelzlichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung gestrahlt wird.
Additivfertigungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Wärmehaltelichtstrahlbündelbestrahlungsvorrichtung so aufgebaut ist, dass sie das Substrat erwärmt, um eine Temperatur des Substrates beizubehalten.
Additivfertigungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei ein Schmelzpunkt des harten Materials höher ist als ein Schmelzpunkt des Hartmetallbindemittels.
Additivfertigungsvorrichtung gemäß Anspruch 15, wobei das harte Material Wolframkarbid ist.
Additivfertigungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei das Hartmetallbindemittel Kobalt oder Nickel ist.