DE112013003063T5

DE112013003063T5 - Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen geformten Objekts

Info

Publication number: DE112013003063T5
Application number: DE112013003063.2T
Authority: DE
Inventors: c/o Panasonic Corporation Abe Satoshi; c/o Panasonic Corporation Yoshida Norio; c/o Panasonic Corporation Higashi Yoshikazu
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2012-03-09
Filing date: 2013-03-06
Publication date: 2015-03-19
Also published as: KR20140116496A; US9687911B2; KR101648442B1; US20150017055A1; WO2013132840A1; CN104159724B; JP5599957B2; JPWO2013132840A1; CN104159724A

Abstract

Es wird ein Herstellverfahren für das dreidimensionale geformte Objekt geschaffen, wobei mit dem Verfahren auf geeignete Weise eine verfestigte Schicht im Hinblick auf die anschließende Ausbildung einer Pulverschicht ausgebildet wird. Das Herstellverfahren nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird durch Wiederholen einer Ausbildung einer Pulverschicht und einer Ausbildung einer verfestigten Schicht durchgeführt, wobei die Wiederholung die folgenden Schritte umfasst: (i) Ausbilden einer verfestigten Schicht durch Bestrahlen eines vorbestimmten Abschnitts einer Pulverschicht mit einem Lichtstrahl, wodurch ein Sintern des Pulvers in dem vorbestimmten Abschnitt oder ein Schmelzen und anschließendes Verfestigen desselben ermöglicht wird; und (ii) Ausbilden einer weiteren verfestigten Schicht durch erneutes Ausbilden einer Pulverschicht auf der entstandenen verfestigten Schicht, gefolgt von der Bestrahlung eines vorbestimmten Abschnitts der Pulverschicht mit dem Lichtstrahl, wobei sich die Lichtstrahlbedingung für einen Bestrahlungsweg mit einem unbestrahlten Abschnitt auf beiden angrenzenden Seiten desselben von derjenigen für einen anderen Bestrahlungsweg mit einem bestrahlten Abschnitt in einem an diesen angrenzenden Bereich unterscheidet.

Description

TECHNISCHES SACHGEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen geformten Objekts. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen geformten Objekts mit einer Vielzahl von einstückig gestapelten verfestigten Schichten durch Wiederholen des Schritts des Ausbildens der verfestigten Schicht durch Bestrahlen eines vorbestimmten Abschnitts einer Pulverschicht mit einem Lichtstrahl.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bisher war ein Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen geformten Objekts durch Bestrahlen eines Pulvers mit einem Lichtstrahl bekannt (ein solches Verfahren kann generell als „Verfahren zum selektiven Lasersintern” bezeichnet werden). Mit einem solchen Verfahren kann das dreidimensionale geformte Objekt mit einer Vielzahl von einstückig gestapelten verfestigten Schichten produziert werden durch Wiederholen des Schritts (i) zum Ausbilden der verfestigten Schicht durch Bestrahlen eines vorbestimmten Abschnitts einer Pulverschicht mit einem Lichtstrahl, wodurch ein Sintern des vorbestimmten Abschnitts des Pulvers oder Schmelzen und anschließendes Verfestigen desselben ermöglicht wird, und des Schritts (ii) zum Ausbilden einer weiteren verfestigten Schicht durch erneutes Ausbilden einer Pulverschicht auf der entstandenen verfestigten Schicht, gefolgt von einer im Wesentlichen gleichen Bestrahlung der Pulverschicht mit dem Lichtstrahl (siehe JP-T-01-502890 oder JP-A-2000-73108 ). Das dreidimensionale geformte Objekt kann als eine Metallform verwendet werden in einem Fall, in dem anorganische Pulvermaterialien, wie z. B. ein Metallpulver und ein Keramikpulver, als das Pulvermaterial verwendet werden. Andererseits kann das dreidimensionale geformte Objekt als ein Modell oder ein Abdruck verwendet werden in einem Fall, in dem organische Pulvermaterialien, wie z. B. ein Harzpulver oder ein Kunststoffpulver, als das Pulvermaterial verwendet werden. Diese Art von Technologie ermöglicht das Produzieren des dreidimensionalen geformten Objekts mit einer komplizierten Konturform in einem kurzen Zeitraum.
Anhand des Falls, bei dem das Metallpulver als das Pulvermaterial verwendet wird und das dreidimensionale geformte Objekt als die Metallform verwendet wird, wird das Verfahren zum selektiven Lasersintern beschrieben. Wie in 1A und 1B gezeigt ist, wird zuerst eine Pulverschicht 22 mit einer vorbestimmten Dicke „t1” auf einer Basisplatte 21 ausgebildet (siehe 1A), und dann wird ein vorbestimmter Abschnitt der Pulverschicht 22 mit einem Lichtstrahl bestrahlt, um eine verfestigte Schicht 24 auszubilden. Dann wird erneut eine weitere Pulverschicht 22 auf die so ausgebildete verfestigten Schicht 24 aufgebracht und wird wieder mit dem Lichtstrahl bestrahlt, um eine weitere verfestigte Schicht zu bilden. Auf diese Weise werden die verfestigten Schichten wiederholt ausgebildet, wodurch ermöglicht wird, ein dreidimensionales geformtes Objekt mit einer Vielzahl der verfestigten Schichten 24, die einstückig gestapelt sind, zu produzieren (siehe 1B). Die unterste verfestigte Schicht kann in einem Zustand ausgebildet werden, in dem sie an der Fläche der Grundplatte haftet. Daher sind das dreidimensionale geformte Objekt und die Basisplatte ineinander integriert. Das „dreidimensionale geformte Objekt” und die „Basisplatte”, die ineinander integriert sind, können so wie sie sind als die Metallform verwendet werden.
PATENTSCHRIFTEN (PATENTSCHRIFTEN ZUM STAND DER TECHNIK)

PATENTSCHRIFT 1: Ungeprüfte Japanische Patentveröffentlichung Nr. H01-502890
PATENTSCHRIFT 2: Ungeprüfte Japanische Patentveröffentlichung Nr. 2000-73108

OFFENLEGUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
Hinsichtlich des Verfahrens zum selektiven Lasersintern haben die Erfinder der vorliegenden Anmeldung herausgefunden, dass dann, wenn ein Pulverbereich mit einem unbestrahlten Abschnitt auf beiden angrenzenden Seiten desselben mit dem Lichtstrahl bestrahlt wird, sich der Pulverbereich in einem vergleichsweise großem Maß vorwölben kann, was zu einem lokal erhabenen Abschnitt der verfestigten Schicht führt (siehe 14). Obwohl keine Festlegung auf eine spezifische Theorie vorliegen darf, besteht einer der angenommenen Gründe für das Auftreten des lokal erhabenen Abschnitts darin, dass der mit dem Lichtstrahl bestrahlte Abschnitt schmilzt, was das Einschließen des Pulvers auf beiden angrenzenden Seiten des bestrahlten Abschnitts in den geschmolzenen Abschnitt begleitet, wodurch eine lokale Agglomeration des geschmolzenen Abschnitts aufgrund der Oberflächenspannung desselben bewirkt wird.
Mit anderen Worten haben die Erfinder der vorliegenden Anmeldung herausgefunden, dass die wiederholten Ausbildungen der verfestigten Schichten durch sequenzielle Abtastungen mittels des Lichtstrahls mit der gleichen Lichtstrahlbedingung eine Erzeugung des lokal erhabenen Abschnitts bewirken können, wobei ein Teil der verfestigten Schicht sich in einem vergleichsweise großem Maß vorgewölbt hat (wie z. B. der lokal erhabene Abschnitt, der auch als „erhabener verfestigter Abschnitt” bezeichnet wird). Der erhabene verfestigte Abschnitt kann einen nachteiligen Effekt haben. Zum Beispiel kann ein Rakelblatt beim nachfolgenden Zuführen von Pulver mit dem erhabenen verfestigten Abschnitt kollidieren, wodurch es unmöglich wird, die gewünschte Pulverschicht auszubilden. Selbst wenn die Pulverschicht ausgebildet wird, kann es aufgrund des Vorhandenseins des erhabenen verfestigten Abschnitts Abweichungen bei der Dicke der Pulverschicht geben.
Aufgrund dieser Umstände ist die vorliegende Erfindung erdacht worden. Das heißt, dass der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrundeliegt, ein Herstellverfahren für das dreidimensionale geformte Objekt zu schaffen, wobei mit dem Verfahren die verfestigte Schicht im Hinblick auf die nachfolgende Ausbildung der Pulverschicht auf geeignete Weise ausgebildet werden kann.
MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
Zum Lösen der oben genannten Aufgabe wird bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen geformten Objekts geschaffen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

(i) Ausbilden einer verfestigten Schicht durch Bestrahlen eines vorbestimmten Abschnitts einer Pulverschicht mit einem Lichtstrahl, wodurch ein Sintern des Pulvers in dem vorbestimmten Abschnitt oder ein Schmelzen und anschließendes Verfestigen desselben ermöglicht wird; und
(ii) Ausbilden einer weiteren verfestigten Schicht durch erneutes Ausbilden einer Pulverschicht auf der entstandenen verfestigten Schicht, gefolgt von der Bestrahlung eines vorbestimmten Abschnitts der Pulverschicht mit dem Lichtstrahl, wobei der Schritt (ii) wiederholt durchgeführt wird,

Zum Beispiel kann eine Lichtstrahl-Bestrahlungsenergie für den „Bestrahlungsweg mit dem unbestrahlten Abschnitt auf den beiden angrenzenden Seiten desselben” niedriger sein als diejenige für den „anderen Bestrahlungsweg mit dem bestrahlten Abschnitt an dem an diesen angrenzenden Bereich”. Eine Lichtstrahl-Bestrahlungsstärke für den „Bestrahlungsweg mit dem unbestrahlten Abschnitt auf den beiden angrenzenden Seiten desselben” kann ebenfalls niedriger sein als diejenige für den „anderen Bestrahlungsweg mit dem bestrahlten Abschnitt an dem an diesen angrenzenden Bereich”.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform unterscheidet sich die Lichtstrahlbedingung zumindest für einen anfänglichen Bestrahlungsweg für jede der Pulverschichten von derjenigen für die anderen Bestrahlungswege für jede der Pulverschichten.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist jeder Bestrahlungsweg für jede der Pulverschichten in einen Teil-Bestrahlungsweg „A” mit dem unbestrahlten Abschnitt auf den beiden angrenzenden Seiten desselben und einen Teil-Bestrahlungsweg „B” mit dem bestrahlten Abschnitt an einem an diesen angrenzenden Bereich unterteilt, und
die Lichtstrahlbedingung für den Teil-Bestrahlungsweg „A” unterscheidet sich von derjenigen für den Teil-Bestrahlungsweg „B”.
Bei noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist ein anfänglicher Weg ein „Weg entlang einer Kontur eines Geformt-Objekt-Ausbildungsbereichs”, während nachfolgende Wege „Wege innerhalb der Kontur sind, wobei jeder der nachfolgenden Wege an einen diesem vorangehenden Weg angrenzt”, und in diesem Fall ist die Lichtstrahl-Bestrahlungsenergie für den anfänglichen Weg niedriger als diejenige für jeden der nachfolgenden Wege, und alternativ ist die Bestrahlungsstärke für den anfänglichen Weg niedriger als diejenige für jeden der nachfolgenden Wege.
EFFEKT DER ERFINDUNG
Die unterschiedliche Lichtstrahlbedingung zwischen dem „Bestrahlungsweg mit dem unbestrahlten Abschnitt auf beiden angrenzenden Seiten desselben” und dem „anderen Bestrahlungsweg mit dem bestrahlten Abschnitt in einem an diesen angrenzenden Bereich” ermöglicht es, das Auftreten des „lokal erhabenen Abschnitts” zu verringern. Dies bedeutet, dass der beim Stand der Technik auftretende Nachteil, der dem „lokal erhabenen Abschnitt” zugeschrieben wird, bei dem Herstellverfahren nach der vorliegenden Erfindung vermieden werden kann. Zum Beispiel kann mit dem Herstellverfahren nach der vorliegenden Erfindung der Nachteil vermieden werden, dass beim anschließenden Zuführen des Pulvers das Rakelblatt mit dem erhabenen verfestigten Abschnitt kollidiert, wobei es die Kollision des Rakelblatts unmöglich macht, die gewünschte Pulverschicht auszubilden. Mit dem Herstellverfahren nach der vorliegenden Erfindung kann ferner ein Nachteil vermieden werden, dass die Abweichung bei der Dicke der Pulverschicht bewirkt wird, wobei die Abweichung dem Vorhandensein des erhabenen verfestigten Abschnitt zugeschrieben wird.
Mit anderen Worten kann selbst im Fall wiederholter Ausbildungen der verfestigten Schichten durch sequenzielle Abtastungen mittels des Lichts eine nahezu gleichförmige Dicke für jeden der lokal erhabenen Abschnitte erhalten werden, die durch solche sequenzielle Abtastungen erzeugt werden. Dies führt zu einer insgesamt gleichförmigeren verfestigten Schicht (siehe 8). Die gleichförmigere verfestigte Schicht ermöglicht es, eine nachfolgende Ausbildung der Pulverschicht durch die gleitende Bewegung des Rakelblatts auf geeignete Weise durchzuführen, was zu einer nahezu gleichförmigen Dicke der Pulverschicht führt. Die nahezu gleichförmige Dicke der Pulverschicht kann dazu beitragen, dass eine Gleichförmigkeit der verfestigten Dichte der verfestigten Schicht, die aus einer solchen Pulverschicht entsteht, sichergestellt wird.
Somit ermöglicht es die Ausbildung der verfestigten Schicht nach der vorliegenden Erfindung, die nachfolgende Ausbildung der Pulverschicht auf geeignete Weise durchzuführen, was schließlich zu einer effektiven Produktion des dreidimensionalen geformten Objekts mit einer gewünschten Qualität führt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A und 1B sind Schnittansichten, die schematisch Operationen einer Lasersinter-/Bearbeitungs-Hybridmaschine zeigt.
2A und 2B sind perspektivische Ansichten, die schematisch eine Vorrichtung zum Durchführen eines Lasersinterns (d. h. Verfahren zum selektiven Lasersintern) darstellen, wobei 2A insbesondere eine Hybridvorrichtung mit einem Bearbeitungsmechanismus zeigt und 2B insbesondere eine Vorrichtung ohne Bearbeitungsmechanismus zeigt.
3 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Ausführungsform zeigt, bei der ein Verfahren zum selektiven Lasersintern durchgeführt wird.
4 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch einen Aufbau einer Lasersinter-/Bearbeitungs-Hybridmaschine zeigt, mit der ein Verfahren zum selektiven Lasersintern durchgeführt wird.
5 ist ein Ablaufdiagramm von Operationen einer Lasersinter-/Bearbeitungs-Hybridmaschine.
6 ist eine schematische Ansicht, die einen Lasersinter-/Bearbeitungsprozess über die Zeit zeigt.
7A und 7B sind schematische Ansichten, die ein allgemeines Konzept nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen, wobei 7A eine Lichtstrahlbestrahlung für einen „Bestrahlungsweg mit einem unbestrahlten Abschnitt auf beiden angrenzenden Seiten desselben” darstellt, und 7B eine Lichtstrahlbestrahlung für einen „Bestrahlungsweg mit einem bestrahlten Abschnitt an einem an diesen angrenzenden Bereich” darstellt.
8 ist eine schematische Ansicht zum Erläutern einer „insgesamt nahezu gleichförmigen Dicke der verfestigten Schicht”, die nach der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist.
9 ist eine schematische Ansicht, die eine Ausführungsform zeigt, bei der zum Ausbilden einer verfestigten Schicht Abtastungen mittels des Lichtstrahls sequenziell durchgeführt werden, so dass eine Vielzahl der Bestrahlungswege einander angrenzen.
10 ist eine schematische Ansicht, die eine Ausführungsform zeigt, bei der eine Bestrahlungsenergie E₁ für einen anfänglichen Bestrahlungsweg niedriger ist als eine Bestrahlungsenergie E_2,3,4,... für jeden nachfolgenden Bestrahlungsweg.
11 ist ein Diagramm zum Erläutern, dass „ein erhabener verfestigter Abschnitt” durch Verringern einer Bestrahlungsstärke „P” bei Beibehaltung einer Bestrahlungsenergie „E” unterdrückt werden kann.
12 ist eine Darstellung zum Erläutern, dass jeder Bestrahlungsweg für jede der Pulverschichten in einen Teil-Bestrahlungsweg mit einem unbestrahlten Abschnitt auf beiden angrenzenden Seiten desselben und einen anderen Teil-Bestrahlungsweg mit einen bestrahlten Abschnitt an einem an diesen angrenzenden Bereich unterteilt ist.
13 ist eine Darstellung zum Erläutern einer Ausführungsform von Abtastungen, wobei ein anfänglicher Weg ein Weg entlang einer Kontur eines Geformt-Objekt-Ausbildungsbereichs ist, während sich nachfolgende Wege innerhalb der Kontur befinden, wobei jeder der nachfolgenden Wege an einen diesem vorangehenden Weg angrenzt.
14 ist eine Darstellung zum Erläutern einer Ausführungsform, wobei dann, wenn ein Pulverbereich mit einem unbestrahlten Abschnitt auf beiden angrenzenden Seiten desselben mit dem Lichtstrahl bestrahlt wird, ein Vorwölben einer solchen Pulverbereich in einem relativ großen Maß auftritt, was zu einem lokal erhabenen Abschnitt führt (Stand der Technik).
15 ist eine Darstellung zum Erläutern einer Ausführungsform, wobei eine Ausbildung einer verfestigten Schicht durch sequenzielle Abtastungen mittels des Lichtstrahls bei der gleichen Lichtstrahlbedingung eine lokale Erzeugung eines „erhabenen verfestigten Abschnitts” bewirken kann (Stand der Technik).
METHODEN ZUM DURCHFÜHREN DER ERFINDUNG
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen genauer beschrieben. Es sei darauf hingewiesen, dass die Abmessungsverhältnisse in den Zeichnungen nur zu Veranschaulichungszwecken dienen und somit nicht die gleichen sind wie diejenigen der tatsächlichen Teile oder Elemente.
Der Ausdruck „Pulverschicht”, wie er in dieser Beschreibung und in den Patentansprüchen verwendet wird, bedeutet zum Beispiel eine „Metallpulverschicht aus einem Metallpulver” oder „eine Harzpulverschicht aus einem Harzpulver”. Ferner bedeutet der Ausdruck „vorbestimmter Abschnitt einer Pulverschicht” im Wesentlichen einen Abschnitt eines herzustellenden dreidimensionalen geformten Objekts. Daher wird ein Pulver, das in einem solchen vorbestimmten Abschnitt vorhanden ist, mit einem Lichtstrahl bestrahlt, wodurch das Pulver einem Sintern oder Schmelzen und anschließenden Verfestigen unterzogen wird, um eine Form eines dreidimensionalen geformten Objekts zu bilden. Ferner bedeutet der Ausdruck „verfestigte Schicht” im Wesentlichen eine „gesinterte Schicht”, wenn die Pulverschicht eine Metallpulverschicht ist, während der Ausdruck „verfestigte Schicht” im Wesentlichen eine „ausgehärtete Schicht” bedeutet, wenn die Pulverschicht eine Harzpulverschicht ist.
[Verfahren zum selektiven Lasersintern]
Zuerst wird ein Verfahren zum selektiven Lasersintern, auf dem eine Ausführungsform des Herstellverfahrens nach der vorliegenden Erfindung basiert, beschrieben. Der Einfachheit halber ist das Verfahren zum selektiven Lasersintern, das beschrieben wird, eines, bei dem ein Pulvermaterial aus einem Vorratsbehälter für dasselbe zugeführt wird, gefolgt von einem Glätten mittels eines Rakelblatts, um daraus eine Pulverschicht zu bilden. Ferner wird beispielhaft das Verfahren zum selektiven Lasersintern beschrieben, wobei ein Bearbeitungsprozess zusätzlich mit Bezug auf das geformte Objekt durchgeführt wird (d. h. die Ausführungsform des Verfahrens, das in 2A, nicht in 2B gezeigt ist). 1A, 1B, 3 und 4 zeigen mit Bezug auf eine Metall-Lasersinter-Hybridfräsmaschine Funktionen und den Aufbau, die eine Ausführung des Verfahrens zum selektiven Lasersintern ermöglichen. Die Lasersinter-/Fräs-Hybridmaschine 1 ist hauptsächlich versehen mit einem „Pulverschicht-Ausbildungsmittel 2 zum Ausbilden einer Pulverschicht durch Aufbringen eines Pulvers, wie z. B. eines Metallpulvers oder eines Harzpulvers, mit einer vorbestimmten Dicke”; einem „Ausbildungstisch 20, der in der Lage ist, von einem Zylinderantrieb in einem Ausbildungsbehälter 29, dessen Außenumfang mit einer Wand 27 umgeben ist, vertikal angehoben/abgesenkt zu werden”; einer Basisplatte 21 für ein geformtes Objekt, das auf dem Ausbildungstisch 20 angeordnet ist und als eine Plattform des geformten Objekts dient”; einem „Lichtstrahl-Bestrahlungsmittel 3 zum Bestrahlen einer gewünschten Position mit einem emittierten Lichtstrahl L”; und einem „Bearbeitungsmittel 4 zum Fräsen des Umfangs eines geformten Objekts”. Wie in 1A und 1B gezeigt ist, ist das Pulverschicht-Ausbildungsmittel 2 hauptsächlich gebildet aus einem „Pulvertisch 25, der in der Lage ist, von einem Zylinderantrieb in einem Vorratsbehälter für das Pulvermaterial 28, dessen Außenumfang mit einer Wand 26 umgeben ist, vertikal angehoben/abgesenkt zu werden” und einem „Rakelblatt 23 zum Ausbilden einer Pulverschicht 22 auf der Basisplatte für ein geformtes Objekt oder einem Ausbildungstisch”. Wie in 3 und 4 gezeigt ist, ist das Lichtstrahl-Bestrahlungsmittel 3 hauptsächlich gebildet aus einem „Lichtstrahlgenerator 30 zum Emittieren eines Lichtstrahls L” und einem Galvanometerspiegel 31 (d. h. optischen Abtastsystem) zum Abtasten einer Pulverschicht 22 mittels eines Laserstrahls L”. Wahlweise ist das Lichtstrahl-Bestrahlungsmittel 3 mit einem Strahlform-Korrekturmittel zum Korrigieren einer Form eines Lichtstrahlflecks (z. B. einem Mittel, das aus einem Paar von zylindrischen Linsen und einem Drehantriebsmechanismus zum Drehen der Linse um eine Strahllinie des Lichtstrahls gebildet ist) und einer fθ-Linse ausgestattet. Das Bearbeitungsmittel 4 ist hauptsächlich aus einem „Fräskopf 40 zum Fräsen des Umfangs eines geformten Objekts” und einem „X-Y-Aktuator 41 (41a, 41b) zum Antreiben des Fräskopfs 40 zwecks Bewegens desselben in Richtung der zu fräsenden Position gebildet (siehe 3 und 4).
Operationen der Metall-Lasersinter-Hybridfräsmaschine 1 werden mit Bezug auf 1A, 1B, 5 und 6 genauer beschrieben. 5 zeigt einen allgemeinen Operationsablauf einer Metall-Lasers inter-Hybridfräsmaschine. 6 zeigt schematisch und vereinfacht einen Lasersinter-/Bearbeitungs-Hybridprozess.
Die Operationen der Metall-Lasersinter-Hybridfräsmaschine bestehen hauptsächlich aus einem Pulverschicht-Ausbildungsschritt (S1) zum Ausbilden einer Pulverschicht 22; einem Verfestigungsschicht-Ausbildungsschritt (S2) zum Bestrahlen der Pulverschicht 22 mit einem Lichtstrahl L zum Ausbilden einer verfestigten Schicht 24; und einem Bearbeitungsschritt (S3) zum Fräsen einer Fläche des geformten Objekts. Beim Pulverschicht-Ausbildungsschritt (S1) wird zuerst der Ausbildungstisch 20 um Δt1 abgesenkt (S11). Anschließend wird ein Pulvertisch 25 um Δt1 angehoben, und danach wird das Rakelblatt 23 so angetrieben, dass es sich in der Richtung von Pfeil „A” bewegt, wie in 1A gezeigt ist. Dadurch wird ermöglicht, dass ein Pulver (z. B. ein „Eisenpulver mit einem mittleren Partikeldurchmesser von ungefähr 5 μm bis 100 μm” oder ein „Pulver mit einem mittleren Partikeldurchmesser von ungefähr 30 μm bis 100 μm, wie z. B. ein Pulver aus Nylon, Polypropylen oder ABS”), das auf dem Pulvertisch 25 platziert ist, so verstrichen wird, dass es eine Pulverschicht 22 mit einer vorbestimmten Dicke Δt1 bildet (S13), während es auf die Basisplatte 21 übertragen wird (S12). Im Anschluss an diesen Schritt wird der Verfestigungsschicht-Ausbildungsschritt (S2) durchgeführt. Beim Verfestigungsschicht-Ausbildungsschritt wird ein Lichtstrahl L (z. B. Kohlendioxidgaslaser (ungefähr 500 W), Nd:YAG-Laser (ungefähr 500 W), Faserlaser (ungefähr 500 W) oder ultraviolettes Licht) aus dem Lichtstrahlgenerator 30 emittiert (S21), und dann tastet ein Lichtstrahl L eine gewünschte Position der Pulverschicht 22 mittels des Galvanometerspiegels 31 ab (S22). Der abtastende Lichtstrahl kann bewirken, dass das Pulver schmilzt und sich dann verfestigt, was zu einer Ausbildung der verfestigten Schicht 24 führt, die in die Basisplatte 21 integriert ist (S23). Es gibt keine Beschränkung hinsichtlich der Übertragung des Lichtstrahls in der Luft, und der Lichtstrahl kann auch durch eine optische Faser oder dergleichen übertragen werden.
Der Pulverschicht-Ausbildungsschritt (S1) und der Verfestigungsschicht-Ausbildungsschritt (S2) werden wiederholt durchgeführt, bis die Dicke der gestapelten Schichten 24 einen solchen vorbestimmten Wert erreicht, der auf der Basis einer Werkzeuglänge des Fräskopfs 40 festgelegt wird (siehe 1B). Bei einem Sintern des Pulvers oder einem Schmelzen und anschließenden Verfestigen des Pulvers wird die neu gestapelte verfestigte Schicht in die verfestigte Schicht integriert, die bereits ausgebildet worden ist und sich darunter befindet.
Wenn die Dicke der gestapelten verfestigten Schichten 24 eine vorbestimmte Dicke erreicht, wird der Bearbeitungsschritt (S3) initiiert. Bei der in 1A und 6 gezeigten Ausführungsform wird der Fräskopf 40 betätigt, um die Ausführung des Bearbeitungsschritts (S31) zu initiieren. Zum Beispiel kann in einem Fall, in dem das Werkzeug (Kugelkopffräser) des Fräskopfs 40 einen Durchmesser von 1 mm und eine effektive Fräslänge von 3 mm aufweist, ein Fräsen mit einer Frästiefe von 3 mm durchgeführt werden. Daher wird dann, wenn Δt1 0,05 mm beträgt, der Fräskopf 40 betätigt, wenn sechzig verfestigte Schichten ausgebildet werden. Der Fräskopf 40 wird mittels des X-Y-Aktuators 41 (41a, 41b) in X- und Y-Richtungen bewegt, und das geformte Objekt, das aus gestapelten verfestigten Schichten 24 gebildet ist, wird der Oberflächenbearbeitung (S32) unterzogen. Wenn das gesamte dreidimensionale geformte Objekt noch nicht hergestellt worden ist, kehrt der Schritt zu dem Pulverschicht-Ausbildungsschritt (S1) zurück. Danach werden die Schritte S1 bis S3 wiederholt durchgeführt, um die verfestigten Schichten 24 weiter zu stapeln, was zu einer Herstellung des gewünschten dreidimensionalen geformten Objekts führt (siehe 6).
Ein Bestrahlungsweg des Lichtstrahls L beim Verfestigungsschicht-Ausbildungsschritt (S2) und ein Fräsweg beim Bearbeitungsschritt (S3) werden im Voraus unter Verwendung von 3-D-CAD-Daten festgelegt. In diesem Fall wird der Bearbeitungsweg durch Anwenden einer Konturlinienverarbeitung festgelegt. Zum Beispiel werden beim Verfestigungsschicht-Ausbildungsschritt (S2) die Konturformdaten jedes der geschnittenen Abschnitte verwendet, die geschnittene Abschnitte mit einer regelmäßigen Teilung (z. B. 0,05 mm Teilung, wenn Δt1 0,05 mm beträgt) aus STL-Daten sind, welche aus einem 3-D-CAD-Modell erzeugt werden.
[Herstellverfahren nach der vorliegenden Erfindung]
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist durch den Verfestigungsschicht-Ausbildungsschritt gekennzeichnet, der bei dem oben beschriebenen Verfahren zum selektiven Lasersintern durchgeführt wird. Sie ist insbesondere durch eine Bestrahlungsbedingung des Lichtstrahls gekennzeichnet. Insbesondere wird mit dem Herstellverfahren nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Ausbilden einer verfestigten Schicht so durchgeführt, dass sich eine Lichtstrahlbedingung für einen Bestrahlungsweg mit einem unbestrahlten Abschnitt auf beiden angrenzenden Seiten desselben (7A) von derjenigen für einen anderen Bestrahlungsweg mit einem bestrahlten Abschnitt an einem an diesen angrenzenden Bereich unterscheidet (7B).
Der Ausdruck „Bestrahlungsweg mit einem unbestrahlten Abschnitt auf beiden angrenzenden Seiten desselben”, wie hier verwendet, bedeutet einen Abtastweg des Lichtstrahls mit einem Pulverbereich auf beiden angrenzenden Seiten des Abtastwegs, wobei der Pulverbereich kein mit dem Lichtstrahl bestrahlter Bereich ist. Mit anderen Worten bedeutet der Ausdruck „Bestrahlungsweg mit einem unbestrahlten Abschnitt auf beiden angrenzenden Seiten desselben” einen solchen Abtastweg, der einen Pulverzustand auf den zwei angrenzenden Seiten des Abtastwegs (d. h. an links und rechts angrenzenden Bereichen des Abtastwegs) aufweist. Siehe 7A bezüglich „Bestrahlungsweg mit einem unbestrahlten Abschnitt auf beiden angrenzenden Seiten desselben”. Andererseits bedeutet der Ausdruck „ein anderer Bestrahlungsweg mit einem bestrahlten Abschnitt an einem an diesen angrenzenden Bereich”, wie hier verwendet, einen Abtastweg des Lichtstrahls mit einem verfestigten Abschnitt auf mindestens einer angrenzenden Seite des Abtastwegs, wobei der verfestigte Abschnitt ein bestrahlter Abschnitt ist, der bereits mit dem Lichtstrahl bestrahlt worden ist. Mit anderen Worten bedeutet der Ausdruck „ein anderer Bestrahlungsweg mit einem bestrahlten Abschnitt an einem an diesen angrenzenden Bereich” einen solchen Abtastweg, der den verfestigten Abschnitt aufweist, welcher durch die Lichtstrahlbestrahlung auf der einen angrenzenden Seite oder den zwei angrenzenden Seiten des Abtastwegs ausgebildet worden ist. Siehe 7B bezüglich „ein anderer Bestrahlungsweg mit einem bestrahlten Abschnitt in einem an diesen angrenzenden Bereich”.
Somit wird bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei den Abtastwegen des Lichtstrahls zwischen dem „Bestrahlungsweg mit einem unbestrahlten Abschnitt auf beiden angrenzenden Seiten desselben” und „einem anderen Bestrahlungsweg mit einem bestrahlten Abschnitt in einem an diesen angrenzenden Bereich” unterschieden.
Insbesondere wird bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bevorzugt, dass eine Lichtstrahl-Bestrahlungsenergie für den Bestrahlungsweg „L” mit dem unbestrahlten Abschnitt auf den beiden angrenzenden Seiten desselben niedriger ist als bei dem Bestrahlungsweg „L” mit dem bestrahlten Abschnitt an dem an diesen angrenzenden Bereich. Dies ermöglicht ein Unterdrücken des Auftretens eines „lokal erhabenen Abschnitts”, wobei ein solches Auftreten in 14 und 15 dargestellt ist. Das Unterdrücken des Auftretens eines „lokal erhabenen Abschnitts” ermöglicht es, dass die entstandene verfestigte Schicht insgesamt eine nahezu gleichförmige Dicke aufweist, wie in 8 gezeigt ist.
Die Bestrahlungsenergie „E” kann durch die folgende Gleichung 1 definiert werden.
[Gleichung 1]

E = P/(V·ϕ)
E(J/mm²): Bestrahlungsenergie (Bestrahlungsenergiedichte)
P(W): Bestrahlungsstärke (Laserausgangsleistung)
V(mm/s): Abtastrate
ϕ(mm): Kondensordurchmesser des Lichtstrahls

Nach der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Bestrahlungsenergie „E” für den Bestrahlungsweg „L” niedriger als die Bestrahlungsenergie „E'” für den Bestrahlungsweg „L'”. Nur beispielhaft kann die Bestrahlungsenergie „E” (J/mm²) für den Bestrahlungsweg „L” niedriger sein als die Bestrahlungsenergie „E'” (J/mm²) für den Bestrahlungsweg „L'”, und zwar bevorzugt um ungefähr 10% bis ungefähr 50%, stärker bevorzugt um ungefähr 20% bis ungefähr 40%.
Unter allen Umständen kann ein anfänglicher Bestrahlungsweg für jede der Pulverschichten dem „Bestrahlungsweg mit einem unbestrahlten Abschnitt auf beiden angrenzenden Seiten desselben” entsprechen. Es wird somit bevorzugt, dass sich die Lichtstrahlbedingung für den anfänglichen Bestrahlungsweg für jede der Pulverschichten von derjenigen für die anderen Bestrahlungswege für jede solcher Pulverschichten unterscheidet. Zum Beispiel wird in einem Fall, in dem die Ausbildung der verfestigten Schichten durch Wiederholen der sequenziellen Abtastungen so durchgeführt wird, dass eine Vielzahl der Bestrahlungswege einander angrenzen (siehe 9), bevorzugt, dass die sich Lichtstrahlbedingung für den anfänglichen Bestrahlungsweg von derjenigen für jeden der anderen nachfolgenden Bestrahlungswege unterscheidet. Der vorstehende Fall kann einem Fall entsprechen, in dem ein verfestigter Abschnitt, der mittels eines Abtastwegs ausgebildet wird, in einen weiteren verfestigten Abschnitt integriert wird, der mittels des unmittelbar vorangehenden Abtastwegs ausgebildet worden ist, was zu einer Ausbildung der verfestigten Schicht führt. Insbesondere wird bevorzugt, dass sich die Bestrahlungsenergie „E₁” für den anfänglichen Bestrahlungsweg von der Bestrahlungsenergie „E_2,3,4,...” für die anderen nachfolgenden Bestrahlungswege unterscheidet (siehe 10).
Die unterschiedliche Lichtstrahlbedingung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann zusätzlich durch (a) Einstellen der Bestrahlungsenergie, (b) Einstellen einer Abtastrate des Lichtstrahls und (c) Einstellen eines Kondensordurchmessers des Lichtstrahl ausgeführt werden. Zum Beispiel wird bezüglich des Bestrahlungswegs „L” mit dem unbestrahlten Abschnitt auf den beiden angrenzenden Seiten desselben (a) die Bestrahlungsenergie des Lichtstrahls verringert, ist (b) die Abtastrate des Lichtstrahls höher oder wird (c) der Kondensordurchmesser des Lichtstrahls vergrößert im Vergleich zu dem anderen Bestrahlungsweg „L'” mit dem bestrahlten Abschnitt an dem an diesen angrenzenden Bereich. Dadurch wird es möglich, die verfestigte Schicht mit einer insgesamt nahezu gleichförmigen Dicke auszubilden, wie in 8 gezeigt ist. Die vorstehend beschriebenen Operationen (a) bis (c) können allein oder in Kombination miteinander durchgeführt werden.
Bezüglich der unterschiedlichen Lichtstrahlbedingung kann die Bestrahlungsstärke „P” (d. h. „P” in der vorstehenden Gleichung 1) eingestellt werden. Dabei haben die Erfinder der vorliegenden Anmeldung herausgefunden, dass der „erhabene verfestigte Abschnitt” durch Einstellen der Bestrahlungsstärke „P” unterdrückt werden kann, selbst wenn die Bestrahlungsenergie „E” die gleiche bleibt (siehe 11). Wie aus dem Diagramm von 11 ersichtlich ist, ist trotz der gleichen Bestrahlungsenergie „E” der Effekt des Unterdrückens des „erhabenen verfestigten Abschnitts” bezüglich eines Falls „A” größer als derjenige eines Falls „B”, wobei die Bestrahlungsstärke „P” des Falls „A” niedriger ist als diejenige des Falls „B”. Nur als Beispiel kann bei der gleichen Bedingung der Strahlungsenergie „E” die Bestrahlungsstärke „P'” (W) für den Bestrahlungsweg „L” um ungefähr 30% bis ungefähr 80%, vorzugsweise um ungefähr 50% bis ungefähr 75% niedriger sein als die Bestrahlungsstärke „P'” (W) für den Bestrahlungsweg „L'”.
Somit wird bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bevorzugt, dass die Bestrahlungsstärke „P” für den Bestrahlungsweg „L” mit dem unbestrahlten Abschnitt auf den beiden angrenzenden Seiten desselben niedriger ist als die Bestrahlungsstärke „P'” für den Bestrahlungsweg „L'” mit dem bestrahlen Abschnitt an dem an diesen angrenzenden Bereich. Auf im Wesentlichen gleiche Weise wird bevorzugt, dass sich die Bestrahlungsstärke „P₁” für zumindest einen anfänglichen Bestrahlungsweg für jede der Pulverschichten von den Bestrahlungsstärken „P_2,3,4,...” für die anderen Bestrahlungswege für jede der Pulverschichten unterscheidet. Nur beispielhaft kann die Bestrahlungsstärke „P₁” niedriger sein als jede der Bestrahlungsstärken „P_2,3,4,...” unter einer solchen Bedingung, dass die Bestrahlungsenergie für erstere die gleiche ist wie für letztere.
Bezüglich der Unterscheidung zwischen „Bestrahlungsweg mit einem unbestrahlten Abschnitt auf beiden angrenzenden Seiten desselben” und „einem anderen Bestrahlungsweg mit einem bestrahlten Abschnitt an einem an diesen angrenzenden Bereich” können verschiedene Ausführungsformen möglich sein.
Zum Beispiel kann in Abhängigkeit von der Form des dreidimensionalen geformten Objekts jeder Bestrahlungsweg für jede der Pulverschichten in einen Teil-Bestrahlungsweg mit dem unbestrahlten Abschnitt auf den beiden angrenzenden Seiten desselben und einen anderen Teil-Bestrahlungsweg mit dem bestrahlten Abschnitt an dem an diesen angrenzenden Bereich unterteilt werden. Mit anderen Worten kann dann, wenn ein durchgehender und übergangsloser Weg als ein einzelner Abtastweg betrachtet wird und es eine Vielzahl der einzelnen Abtastwege gibt, jeder dieser einzelnen Abtastwege in den Teil-Bestrahlungsweg mit dem unbestrahlten Abschnitt auf den beiden angrenzenden Seiten desselben und den anderen Teil-Bestrahlungsweg mit dem bestrahlten Abschnitt an einem an diesen angrenzenden Bereich unterteilt werden. Insbesondere kann zum Beispiel in einem Fall, in dem der Bestrahlungsbereich (d. h. ein Bereich für die Ausbildung der verfestigten Schicht) ein solcher ist, wie in 12 gezeigt ist, jeder der einzelnen Abtastwege in einen Teil-Bestrahlungsweg „A” mit dem unbestrahlten Abschnitt auf den beiden angrenzenden Seiten desselben und einen Teil-Bestrahlungsweg „B” mit dem bestrahlten Abschnitt an dem an diesen angrenzenden Bereich unterteilt werden, und dadurch kann sich die Lichtstrahlbedingung für den Teil-Bestrahlungsweg „A” von derjenigen für den Teil-Bestrahlungsweg „B” unterscheiden. Dabei kann die Bestrahlungsenergie „E_A” für den Teil-Bestrahlungsweg „A” niedriger sein als die Bestrahlungsenergie „E_B” für den Teil-Bestrahlungsweg „B”. Alternativ kann die Bestrahlungsstärke „P_A” für den Teil-Bestrahlungsweg „A” niedriger sein als die Bestrahlungsstärke „P_B” für den Teil-Bestrahlungsweg „B”. Nur beispielhaft kann die Bestrahlungsstärke „P_A” niedriger sein als die Bestrahlungsstärke „P_B” unter einer solchen Bedingung, dass die Bestrahlungsenergien für die Teil-Bestrahlungswege „A” und „B” einander gleich sind.
Eine weitere Ausführungsform kann möglich sein, bei der ein anfänglicher Weg ein Weg entlang einer Kontur eines Geformt-Objekt-Ausbildungsbereichs ist, während sich nachfolgende Wege innerhalb der Kontur befinden, wobei jeder der nachfolgenden Wege an einen diesem vorangehenden Weg angrenzt (siehe 13). Bei dieser Ausführungsform wird bevorzugt, dass die Lichtstrahlbedingung für den anfänglichen Weg entlang der Kontur des Geformt-Objekt-Ausbildungsbereichs niedriger ist als diejenige für jeden der nachfolgenden Wege, die sich innerhalb der Kontur befinden, wobei jeder der nachfolgenden Wege an den diesem vorangehenden Weg angrenzt. Zum Beispiel wird bevorzugt, dass die Bestrahlungsenergie „E_Kontur” für den anfänglichen Weg entlang der Kontur des Geformt-Objekt-Ausbildungsbereichs niedriger ist als die Bestrahlungsenergie „E_innerhalb” für jeden der nachfolgenden Wege, die sich innerhalb der Kontur befinden, wobei jeder der nachfolgenden Wege an den diesem vorangehenden Weg angrenzt. Alternativ kann der Kondensordurchmesser des Lichtstrahls für den anfänglichen Weg entlang der Kontur des Geformt-Objekt-Ausbildungsbereichs größer sein als derjenige für jeden der nachfolgenden Wege, die sich innerhalb der Kontur befinden, wobei jeder der nachfolgenden Wege an den diesem vorangehenden Weg angrenzt. Ferner kann die Bestrahlungsstärke „P_Kontur” für den anfänglichen Weg entlang der Kontur des Geformt-Objekt-Ausbildungsbereichs niedriger ist als die Bestrahlungsstärke „P_innerhalb” für jeden der nachfolgenden Wege, die sich innerhalb der Kontur befinden, wobei jeder der nachfolgenden Wege an den diesem vorangehenden Weg angrenzt. Nur beispielhaft kann die Bestrahlungsstärke „P_Kontur” niedriger sein als die Bestrahlungsstärke „P_innerhalb” unter einer solchen Bedingung, dass die Bestrahlungsenergie für den anfänglichen Weg entlang der Kontur des Geformt-Objekt-Ausbildungsbereichs die gleiche ist wie diejenige für jeden der nachfolgenden Wege, die sich innerhalb der Kontur befinden.
Obwohl einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorstehend beschrieben worden sind, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Es ist für Fachleute auf dem Sachgebiet offensichtlich, dass verschiedene Modifikationen möglich sind, ohne dass dadurch vom Umfang der vorliegenden Erfindung abgewichen wird.
Es sei darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung, wie sie oben beschrieben ist, die folgenden Aspekte aufweist:
Der erste Aspekt: Ein Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen geformten Objekts durch wiederholtes Ausbilden einer Pulverschicht und Ausbilden einer verfestigten Schicht, wobei die Wiederholung die folgenden Schritte umfasst:

(i) Ausbilden einer verfestigten Schicht durch Bestrahlen eines vorbestimmten Abschnitts einer Pulverschicht mit einem Lichtstrahl, wodurch ein Sintern des Pulvers in dem vorbestimmten Abschnitt oder ein Schmelzen und anschließendes Verfestigen derselben ermöglicht wird; und
(ii) Ausbilden einer weiteren verfestigten Schicht durch erneutes Ausbilden einer Pulverschicht auf der entstandenen verfestigten Schicht, gefolgt von der Bestrahlung eines vorbestimmten Abschnitts der Pulverschicht mit dem Lichtstrahl,

Der zweite Aspekt: Das Verfahren nach dem ersten Aspekt, wobei sich die Lichtstrahlbedingung zumindest für einen anfänglichen Bestrahlungsweg für jede der Pulverschichten von derjenigen für die anderen Bestrahlungswege für jede der Pulverschichten unterscheidet.
Der dritte Aspekt: Das Verfahren nach dem ersten oder zweiten Aspekt, wobei eine Lichtstrahl-Bestrahlungsenergie für den Bestrahlungsweg mit dem unbestrahlten Abschnitt auf den beiden angrenzenden Seiten desselben niedriger ist als diejenige für den anderen Bestrahlungsweg mit dem bestrahlten Abschnitt an dem an diesen angrenzenden Bereich.
Der vierte Aspekt: Das Verfahren nach einem der ersten bis dritten Aspekte, wobei eine Lichtstrahl-Bestrahlungsstärke für den Bestrahlungsweg mit dem unbestrahlten Abschnitt auf den beiden angrenzenden Seiten desselben niedriger ist als diejenige für den anderen Bestrahlungsweg mit dem bestrahlten Abschnitt an dem an diesen angrenzenden Bereich. Zum Beispiel ist die Lichtstrahl-Bestrahlungsstärke für den Bestrahlungsweg mit dem unbestrahlten Abschnitt auf den beiden angrenzenden Seiten desselben niedriger ist als diejenige für den anderen Bestrahlungsweg mit dem bestrahlten Abschnitt an dem an diesen angrenzenden Bereich unter einer solchen Bedingung, dass die Bestrahlungsenergie für den Bestrahlungsweg mit dem unbestrahlten Abschnitt auf den beiden angrenzenden Seiten desselben die gleiche ist wie diejenige für den anderen Bestrahlungsweg mit dem bestrahlten Abschnitt an dem an diesen angrenzenden Bereich.
Der fünfte Aspekt: Das Verfahren nach einem der ersten bis vierten Aspekte, wobei der anfängliche Weg ein Weg entlang einer Kontur eines Geformt-Objekt-Ausbildungsbereichs ist, während sich nachfolgende Wege innerhalb der Kontur befinden, wobei jeder der nachfolgenden Wege an einen diesem vorangehenden Weg angrenzt, und in diesem Fall ist die Lichtstrahl-Bestrahlungsenergie E₁ für den anfänglichen Weg niedriger als diejenige für die nachfolgenden Wege E_2,3,4,..., und alternativ ist die Lichtstrahl-Bestrahlungsstärke P₁ für den anfänglichen Weg niedriger als diejenige für die nachfolgenden Wege P_2,3,4,....
Der sechste Aspekt: Das Verfahren nach einem der ersten bis fünften Aspekte, wobei jeder Bestrahlungsweg für jede der Pulverschichten in einen Teil-Bestrahlungsweg „A” mit dem unbestrahlten Abschnitt auf den beiden angrenzenden Seiten desselben und einen Teil-Bestrahlungsweg „B” mit dem bestrahlten Abschnitt in dem an diesen angrenzenden Bereich unterteilt, und
sich die Lichtbedingung für den Teil-Bestrahlungsweg „A” von derjenigen für den Teil-Bestrahlungsweg „B” unterscheidet.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Das dreidimensionale geformte Objekt, das mittels des Herstellverfahrens nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erhalten wird, kann als verschiedene industrielle Artikel verwendet werden. Zum Beispiel kann in einem Fall, in dem die Pulverschicht ein Metallpulver (d. h. eine anorganische Pulverschicht) ist und somit die verfestigte Schicht der gesinterten Schicht entspricht, das dreidimensionale geformte Objekt als eine Metallform für ein Kunststoff-Spritzgießen, Pressformen, Druckgießen, Gießen oder Schmieden verwendet werden. Andererseits kann in einem Fall, in dem die Pulverschicht eine Harzpulverschicht (d. h. eine organische Pulverschicht) ist und somit die verfestigte Schicht der ausgehärteten Schicht entspricht, das dreidimensionale geformte Objekt als ein aus Harz geformter Artikel verwendet werden.
QUERVERWEIS AUF VERWANDTE PATENTANMELDUNG
Die vorliegende Anmeldung beansprucht das Prioritätsrecht der Japanischen Patentanmeldung Nr. 2012-52503 (eingereicht am 9. März 2012, Titel der Erfindung „METHOD FOR MANUFACTURING THREE-DIMENSIONAL SHAPED OBJECT [VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINES DREIDIMENSIONALEN GEFORMTEN OBJEKTS], dessen Offenlegung hier durch Verweis einbezogen ist.
Bezugszeichenliste

1: Lasersinter-/Bearbeitungs-Hybridmaschine
2: Pulverschicht-Ausbildungsmittel
3: Lichtstrahl-Bestrahlungsmittel
4: Bearbeitungsmittel
19: Pulver/Pulverschicht (z. B. Metallpulver/Metallpulverschicht oder Harzpulver/Harzpulverschicht)
20: Ausbildungstisch (d. h. Haltetisch)
21: Basisplatte für geformtes Objekt
22: Pulverschicht (z. B. Metallpulverschicht oder Harzpulverschicht)
23: Rakelblatt
24: Verfestigte Schicht (z. B. gesinterte Schicht oder ausgehärtete Schicht) oder daraus erhaltenes dreidimensionales geformtes Objekt
25: Pulvertisch
26: Wand von Vorratsbehälter für Pulvermaterial
27: Wand von Ausbildungsbehälter
28: Vorratsbehälter für Pulvermaterial
29: Ausbildungsbehälter
30: Lichtstrahlgenerator
31: Galvanometerspiegel
32: Reflexionsspiegel
33: Sammellinse
40: Fräskopf
41: X-Y-Aktuator
41a: X-Achsen-Aktuator
41b: Y-Achsen-Aktuator
42: Werkzeugmagazin
50: Kammer
52: Fenster zum Durchlassen von Licht
L: Lichtstrahl

Claims

Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen geformten Objekts durch Wiederholen einer Ausbildung einer Pulverschicht und einer Ausbildung einer verfestigten Schicht, wobei die Wiederholung die folgenden Schritte umfasst: (i) Ausbilden einer verfestigten Schicht durch Bestrahlen eines vorbestimmten Abschnitts einer Pulverschicht mit einem Lichtstrahl, wodurch ein Sintern des Pulvers in dem vorbestimmten Abschnitt oder ein Schmelzen und anschließendes Verfestigen derselben ermöglicht wird; und (ii) Ausbilden einer weiteren verfestigten Schicht durch erneutes Ausbilden einer Pulverschicht auf der entstandenen verfestigten Schicht, gefolgt von der Bestrahlung eines vorbestimmten Abschnitts der Pulverschicht mit dem Lichtstrahl, wobei sich die Lichtstrahlbedingung für einen Bestrahlungsweg mit einem unbestrahlten Abschnitt auf beiden angrenzenden Seiten desselben von derjenigen für einen anderen Bestrahlungsweg mit einem bestrahlten Abschnitt an einem an diesen angrenzenden Bereich unterscheidet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Lichtstrahl-Bestrahlungsenergie für den Bestrahlungsweg mit dem unbestrahlten Abschnitt auf den beiden angrenzenden Seiten desselben niedriger ist als diejenige für den anderen Bestrahlungsweg mit dem bestrahlten Abschnitt an dem an diesen angrenzenden Bereich.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Lichtstrahl-Bestrahlungsstärke für den Bestrahlungsweg mit dem unbestrahlten Abschnitt auf den beiden angrenzenden Seiten desselben niedriger ist als diejenige für den anderen Bestrahlungsweg mit dem bestrahlten Abschnitt an dem an diesen angrenzenden Bereich.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei sich die Lichtstrahl-Bestrahlungsstärke für zumindest einen anfänglichen Bestrahlungsweg für jede der Pulverschichten von derjenigen für die anderen Bestrahlungswege für jede der Pulverschichten unterscheidet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein anfänglicher Weg ein Weg entlang einer Kontur eines Geformt-Objekt-Ausbildungsbereichs ist, während sich nachfolgende Wege innerhalb der Kontur befinden, wobei jeder der nachfolgenden Wege an einen diesem vorangehenden Weg angrenzt, und in diesem Fall ist die Lichtstrahl-Bestrahlungsenergie oder -stärke für den anfänglichen Weg niedriger als diejenige für jeden der nachfolgenden Wege.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei jeder Bestrahlungsweg für jede der Pulverschichten in einen Teil-Bestrahlungsweg „A” mit dem unbestrahlten Abschnitt auf den beiden angrenzenden Seiten desselben und einen Teil-Bestrahlungsweg „B” mit dem bestrahlten Abschnitt an dem an diesen angrenzenden Bereich unterteilt ist, und sich die Lichtstrahlbedingung für den Teil-Bestrahlungsweg „A” von derjenigen für den Teil-Bestrahlungsweg „B” unterscheidet.