DE112014006475T5

DE112014006475T5 - Stapelbildendes Gerät und Herstellungsverfahren für eine Stapelformation

Info

Publication number: DE112014006475T5
Application number: DE112014006475.0T
Authority: DE
Inventors: Naotada Okada
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2014-03-18
Filing date: 2014-09-12
Publication date: 2016-12-22
Anticipated expiration: 2034-09-13
Also published as: JP5869182B1; CN106068165B; DE112014006475B4; CN106068165A; US20170014950A1; JPWO2015141032A1; JP2016113701A; US10759002B2; WO2015141032A1

Abstract

Ein stapelbildendes Gerät entsprechend einer Ausführungsform enthält eine Düsenvorrichtung, ein optisches System und eine Steuerung. Die Düsenvorrichtung enthält eine Düse, die ausgestaltet ist, um Pulver zu einem Ziel zuzuführen, und die ausgestaltet ist, um das Ziel mit einem Energiestrahl zu bestrahlen, und eine Zuführvorrichtung, die selektiv der Düse ein pulverförmiges Form-Material zur Ausbildung von Formschichten, die eine Formation bilden, und eines pulverförmigen Trägermaterials, zum Ausbilden einer Trägerschicht, zuführt, die es den Schichten, die durch das Form-Material gebildet sind, ermöglicht, auf ihrer oberen Oberfläche gebildet zu werden. Das optische System gibt an die Düse den Energiestrahl aus, der ausgestaltet ist, um das Form-Material zu schmelzen, das dem Ziel zugeführt wurde, und um das Trägermaterial, das dem Ziel zugeführt wurde, teilweise zu schmelzen. Die Steuerung steuert die Zuführmenge des Form-Materials und die Zuführmenge des Trägermaterials und stapelt die Schichten, die durch das Form-Material und das Träger-Material gebildet sind, auf dem Ziel.

Description

Technisches Gebiet
Ausführungsformen der Erfindung beziehen sich auf ein stapelbildendes Gerät und ein Herstellungsverfahren einer Stapelformation.
Hintergrund
Bisher war als ein Verfahren zur Herstellung einer Stapelformation eine Technik bekannt, die gerichtete Energieablagerung (directed energy deposition) genannt wird, die ein pulverförmiges Form-Material mit einem metallischen Material einsprüht, eine Schicht durch Bestrahlen des Form-Materials mit Laserlicht zum Schmelzen des Form-Materials bildet und solch einen Prozess wiederholt, wodurch Schichten gestapelt werden, um eine Stapelformation mit einer dreidimensionalen Form herzustellen.
Zitierungsliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Offengelegte japanische Patentveröffentlichung mit der Nummer 2006-200030

Zusammenfassung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösendes Problem
Ein durch die Erfindung zu lösendes Problem liegt in der Bereitstellung eines stapelbildenden Gerätes und eines Herstellungsverfahrens für eine Stapelformation, die eine teilweise hervorspringende Stapelformation bilden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein erläuterndes Diagramm, das schematisch die Konfiguration eines stapelbildenden Gerätes entsprechend der ersten Ausführungsform zeigt;
2 ist ein erläuterndes Diagramm, das schematisch die Konfiguration von wesentlichen Teilen dieses stapelbildenden Gerätes zeigt;
3 ist eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration von wesentlichen Teilen dieses stapelbildenden Gerätes zeigt;
4 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel der Herstellung einer Stapelformation unter Verwendung dieses stapelbildenden Gerätes zeigt;
5 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel der Herstellung der Trägerformation zeigt, welche das gleich stapelbildende Gerät verwendet;
6 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel der Herstellung dieser Stapelformation zeigt;
7 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel der Konfigurationen dieser Stapelformation und der Trägerformation zeigt;
8 ist ein erläuterndes Diagramm, das schematisch die Konfiguration des stapelbildenden Gerätes entsprechend der zweiten Ausführungsform zeigt;
9 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel der Herstellung der Trägerformation unter Verwendung dieses stapelbildenden Gerätes zeigt;
10 ist ein erläuterndes Diagramm, das die Konfiguration des Hauptmaterials und des Bindematerials eines Trägermaterials zeigt, die in diesem stapelbildenden Gerät verwendet werden;
11 ist ein erläuterndes Diagramm, das die Konfiguration des Hauptmaterials und des Bindematerials zeigt, die in dem stapelbildenden Gerät entsprechend der dritten Ausführungsform verwendet werden;
12 ist ein erläuterndes Diagramm, das die Konfiguration des Hauptmaterials zeigt, das in dem stapelbildenden Gerät entsprechend der vierten Ausführungsform verwendet wird; und
13 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel der Herstellung einer Trägerformation zeigt, die das stapelbildende Gerät entsprechend der fünften Ausführungsform und der sechsten Ausführungsform verwendet.
Detaillierte Beschreibung
Ein stapelbildendes Gerät entsprechend einer Ausführungsform umfasst eine Düsenvorrichtung, ein optisches System und eine Steuerung. Die Düsenvorrichtung umfasst eine Düse, die ausgestaltet ist, um Pulver an ein Ziel zuzuführen, und die ausgestaltet ist, um das Ziel mit einem Energiestrahl zu bestrahlen, und mit einer Zuführvorrichtung, die selektiv der Düse ein pulverförmiges Form-Material, um Schichten zu bilden, die eine Formation bilden, und ein pulverförmiges Trägermaterial zuführt, um eine Trägerschicht zu bilden, die es ermöglicht, Schichten, die aus Form-Material gebildet sind, auf ihrer Oberfläche auszubilden. Das optische System gibt zu der Düse den Energiestrahl aus, der ausgestaltet ist, um das dem Ziel zugeführte Form-Material zu schmelzen, und der teilweise das dem Ziel zugeführte Trägermaterial aufschmilzt. Die Steuerung treibt die Düse, ist zur Steuerung der Zuführmenge des der Düse zuzuführenden Form-Materials und der Zuführmenge des Trägermaterials ausgestaltet, und stapelt die Schichten, die durch das Form-Material und das Trägermaterial gebildet werden, auf dem Ziel.
Erste Ausführungsform
Im folgende wird ein stapelbildendes Gerät 1 und ein Herstellungsverfahren einer Stapelformation 100 entsprechend der ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 1 bis 7 beschrieben.
1 ist ein erläuterndes Diagramm, das schematisch die Konfiguration des stapelbildenden Gerätes 1 entsprechend der ersten Ausführungsform zeigt. 2 ist eine Schnittansicht, die die Konfiguration der Düsen 33 und 43 zeigt, die in dem stapelbildenden Gerät 1 verwendet werden. 3 ist eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration eines Galvano-Scanners 65 der optischen Vorrichtung 15 zeigt, der in dem stapelbildenden Gerät 1 verwendet wird. 4 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel der Herstellung der Stapelformation 100 mit dem stapelbildenden Gerät 1 zeigt. 5 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel der Herstellung einer Trägerformation 101 mit dem stapelbildenden Gerät 1 zeigt. 6 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel der Herstellung der Stapelformation 100 zeigt. 7 ist ein erläuterndes Diagramm, das die Konfiguration einer Schicht 110b und einer Trägerschicht 110c als Beispiele der Konfiguration der Stapelformation 100 und der Trägerformation 101 zeigt.
Wie es in 1 gezeigt ist, umfasst das stapelbildende Gerät 1 einen Behandlungstank 11, eine Bühne 12, eine Bewegungsvorrichtung 13, eine Düsenvorrichtung 14, eine optische Vorrichtung 15, eine Messvorrichtung 16, eine Entfernungsvorrichtung 17 und eine Steuerung 18. Das stapelbildende Gerät 1 ist ausgestaltet, um in der Lage zu sein, die Stapelformation 100 mit einer vorgegebenen Form durch Stapeln von Schichten aus Form-Materialien 121 und 122 zu bilden, die von der Düsenvorrichtung 14 an ein Ziel 110 zugeführt werden, das auf der Bühne 12 vorgesehen ist. Zusätzlich ist die Stapelformation 100 mit einer sogenannten Overhang-Form ausgebildet, die teilweise hervorragt/hervorspringt und Vorsprünge 100a hat, wie dies in 6 gezeigt ist.
Darüber hinaus ist das stapelbildende Gerät 1 ausgebildet, um Schichten eines Trägermaterials 131 zu stapeln, das von der Düsenvorrichtung 14 an das Ziel 110 zugeführt werden, sodass die Trägerformation 101 zum Tragen der Vorsprünge 110a in einem Bereich, in dem zumindest die Vorsprünge 100a vorgesehen sind, unter den Vorsprüngen 100a der Stapelformation 100 gebildet werden kann.
Das Ziel 110 ist beispielsweise eine Basis 110a mit einer oberen Oberfläche, auf der die Stapelformation 100, die Schicht 110b, die einen Teil der Stapelformation 100 bildet, oder die Trägerschicht 110c, die ein Teil der Trägerformation 101 bildet, auszubilden ist. Das Ziel 110 ist ein Ziel, zu dem die Form-Materialien 121 und 122 und das Trägermaterial 131 durch die Düsenvorrichtung 14 geliefert werden.
Die Form-Materialien 121 und 122 sind pulverförmige metallische Materialien, und ein einzelnes metallisches Material oder mehrere unterschiedliche metallische Materialien, wie das erste Form-Material 121 und das zweite Form-Material 122, werden verwendet. In der Ausführungsform ist eine Konfiguration beschrieben, in der die Stapelformation 100 durch Verwendung von zwei Form-Materialien gebildet ist, nämlich dem ersten Form-Material 121 und dem zweiten Form-Material 122. Das Trägermaterial 131 ist beispielsweise ein pulverförmiges metallisches Material.
Der Behandlungstank 11 umfasst eine Hauptkammer 21, eine Hilfskammer 22, die angrenzend an die Hauptkammer 21 gebildet ist, und eine Tür 23, die die Hauptkammer 21 öffnen und schließen kann und die die Hauptkammer luftdicht schließt. Die Hauptkammer 21 ist so gebildet, dass die Bühne 12, die Bewegungsvorrichtung 13, ein Teil der Düsenvorrichtung 14 und die Messvorrichtung 16 darin aufgenommen sein können.
Die Hauptkammer 21 umfasst einen Zuführloch 21a zum Zuführen von Inertgas, wie etwa Stickstoff oder Argon, und ein Entladeloch 21b zum Entladen der Gase in der Hauptkammer 21. Das Zuführloch 21a der Hauptkammer 21 ist mit einer Zuführvorrichtung verbunden, die das Inertgas zuführt. Das Entladeloch 21b ist mit einer Entladevorrichtung verbunden, die die Gase in der Hauptkammer 21 entlädt.
Die Hilfskammer 22 ist so ausgebildet, dass die Hauptkammer 21 und der Raum über die Tür 23 kontinuierlich sein können. Beispielsweise wird die Stapelformation 100, die in der Hauptkammer 21 behandelt wird, zu der Hilfskammer 22 gefördert.
Die Hilfskammer 22 umfasst eine Transfervorrichtung (Transfer Device), die beispielsweise die hergestellte Stapelformation 100 trägt und die Stapelformation 100 aus der Hauptkammer 21 fördert, und eine Fördervorrichtung 24, wie etwa einen Förderarm, der sich an der Stapelformation 100 beispielsweise mit einem Vakuumkopf festsaugt und die Stapelformation 100 fördert. Die Hilfskammer 22 umfasst außerdem die Entfernungsvorrichtung 17, die die Trägerformation 101 von der Stapelformation 100 entfernt. Die Hilfskammer 22 ist von der Hauptkammer 21 durch das Schließen der Tür 23 isoliert, wenn die Stapelformation 100 ausgebildet wird.
Die Bühne 12 ist so gebildet, dass das Ziel 110 darauf getragen sein kann. Die Bewegungsvorrichtung 13 ist ausgestaltet, um in der Lage zu sein, die Bühne 12 in drei Axialrichtungen zu bewegen.
Die Düsenvorrichtung 14 ist ausgestaltet, um in der Lage zu sein, selektiv vorgegebene Mengen mehrerer Arten von Form-Material 121 und 122 zu dem Ziel 110 auf der Bühne 12 zuzuführen, und um in der Lage zu sein, Laserlicht 200 als einen Energiestrahl zu emittieren, um die Form-Materialien 121 und 122 zu schmelzen. Genauer gesagt, umfasst die Düsenvorrichtung 14 eine erste Düsenvorrichtung 14a, die die Form-Materialen 121 und 122 zur Ausbildung der Stapelformation 100 liefert, und eine zweite Düsenvorrichtung 14b, die das Trägermaterial 131 zum Tragen der Stapelformation 100 liefert. In der ersten Düsenvorrichtung 14a und in der zweiten Düsenvorrichtung 14b werden ähnliche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen beschrieben, und deren detaillierte Beschreibung wird weggelassen.
Die erste Düsenvorrichtung 14a umfasst eine erste Zuführvorrichtung 31, die das erste Form-Material 121 zuführen kann, eine zweite Zuführvorrichtung 32, die das zweite Form-Material 122 zuführen kann, die Düse 33, die mit der ersten Zuführvorrichtung 31, der zweiten Zuführvorrichtung 32 und der optischen Vorrichtung 15 verbunden ist, und Zuführrohre 34, die die erste Zuführvorrichtung 31 und die Düse 33 sowie die zweite Zuführvorrichtung 32 und die Düse 33 verbinden.
Das erste Form-Material 121 ist ein pulverförmiges metallisches Material. Das zweite Form-Material 122 ist ein pulverförmiges metallisches Material, das sich von dem ersten Form-Material unterscheidet.
Die erste Zuführvorrichtung 31 umfasst einen Tank 31a zum Speichern des ersten Form-Materials 121 und Zuführmittel 31b zum Zuführen einer vorgegebenen Menge des ersten Form-Materials 121 an die Düse 33 aus dem Tank 31a. Das Zuführmittel 31b ist ausgestaltet, um in der Lage zu sein, das erste Form-Material 121 in dem Tank 31a zu der Düse 33 mittels des Inertgases aus Stickstoff oder Argon als Träger zuzuführen. Das Zuführmittel 31b ist ebenfalls ausgestaltet, um in der Lage zu sein, die Zuführmenge des ersten Form-Materials 121, das zuzuführen ist, einzustellen, und um die Sprühgeschwindigkeit (Zuführgeschwindigkeit) des ersten Form-Materials 121, das von der Düse 33 einzusprühen ist, einzustellen.
Die zweite Zuführvorrichtung 32 umfasst einen Tank 32a zum Speichern des zweiten Form-Materials 122, und Zuführmittel 32b zum Zuführen einer vorgegebenen Menge des zweiten Form-Materials 122 zu der Düse 33 aus dem Tank 32a. Das Zuführmittel 32b ist ausgestaltet, um in der Lage zu sein, das zweite Form-Material 122 in dem Tank 32a zu der Düse 33 mittels des Inertgases aus Stickstoff oder Argon als Träger zu liefern. Das Zuführmittel 32b ist auch ausgestaltet, um in der Lage sein, die Zuführmenge des zuzuführenden zweiten Form-Materials 122 und die Sprühgeschwindigkeit (Zuführgeschwindigkeit) des zweiten Form-Materials 122, das von der Düse 33 eingesprüht wird, einzustellen.
Die Düse 33 ist mit der ersten Zuführvorrichtung 31 und der zweiten Zuführvorrichtung 32 über die Zuführrohre 34 verbunden. Die Düse 33 ist mit der optischen Vorrichtung 15 über ein Kabel 210 verbunden, das Laserlicht 200 übertragen kann. Die Düse 33 ist ausgestaltet, um in der Lage zu sein, sich relativ zu der Bühne 12 zu bewegen.
Die Düse 33 umfasst eine zylindrische äußere Umhüllung 36, ein Einsprühloch 37, das in der äußeren Umhüllung 36 vorgesehen ist und das erste Form-Material 121 und das zweite Form-Material 122 von seinem entfernten bzw. distalen Ende einsprüht, und eine Lichtpassage 38, welche das Laserlicht 200 durchlässt, und optische Linsen 39, die in der Lichtpassage 38 vorgesehen sind. Die Düse 33 ist ausgestaltet, um in der Lage zu sein, das erste Form-Material 121 und das zweite Form-Material 122 in Pulverform zu mischen, die von der ersten Zuführvorrichtung 31 und der zweiten Zuführvorrichtung 32 zugeführt werden.
Beispielsweise ist die Düse 33 ausgestaltet, um in der Lage zu sein, das erste Form-Material 121 und das zweite Form-Material 122 in Pulverform, die von der ersten Zuführvorrichtung 31 und der zweiten Zuführvorrichtung 32 zugeführt wurden, zu mischen, oder um in der Lage zu sein, jeweils das erste Form-Material 121 und das zweite Form-Material 122 von den Einsprühlöchern 37 einzusprühen und das erste Form-Material 121 und das zweite Form-Material 122 nach dem Einsprühen zu mischen.
Bei der oben beschriebenen Ausgestaltung entsprechend der Ausführungsform ist mehr als ein Einsprühloch 37 vorgesehen, und eines der Einsprühlöcher 37 ist ein erstes Einsprühloch 37a, das mit der ersten Zuführvorrichtung 31 verbunden ist, und das andere ist ein zweites Einsprühloch 37b, das mit der zweiten Zuführvorrichtung 32 verbunden ist.
Wie es in 2 beispielsweise gezeigt ist, sind die Einsprühlöcher 37 quer in Bezug auf die axiale Mitte der äußeren Umhüllung 36 und der optischen Mitte des Laserlichts 200, das zu emittieren ist, ausgebildet, sodass das erste Form-Material 121 und das Form-Material 122, die von Gasen gefördert werden, welche von der ersten Zuführvorrichtung 31 und der zweiten Zuführvorrichtung 32 zugeführt werden, einander in einem vorgegebenen Abstand von den Einsprühlöchern 37 kreuzen.
Der Lichtdurchgang bzw. die Lichtpassage 38 ist entlang der axialen Mitte der äußeren Umhüllung 36 gebildet. Die optischen Linsen 39 sind beispielsweise in der Lichtpassage 38 vorgesehen. Zwei optische Linsen 39 sind so vorgesehen, dass das Laserlicht 200 von dem Kabel 210 in paralleles Licht umgewandelt werden und das parallele Licht gebündelt werden kann. Die optischen Linsen 39 sind ausgestaltet, um am stärksten an einer vorgegeben Position zu konvergieren, genauer gesagt an dem Kreuzungspunkt des ersten Form-Materials 121 und des zweiten Form-Materials 122, die von den Einsprühlochern 37 eingesprüht werden.
Die zweite Düsenvorrichtung 14b umfasst eine dritte Zuführvorrichtung 41, die das Trägermaterial 131 zuführen kann, wobei die Düse 43 mit der dritten Zuführvorrichtung 41 und der optischen Vorrichtung 15 verbunden ist, und wobei die Zuführrohre 34 die dritte Zuführvorrichtung 41 und die Düse 43 verbinden.
Die dritte Zuführvorrichtung 41 umfasst einen Tank 41a zum Speichern des Trägermaterials 131 und Zuführmittel 41b zum Zuführen einer vorgegebenen Menge des Zuführmaterials 131 zu der Düse 43 von dem Tank 41a. Das Zuführmittel 41b ist ausgestaltet, um in der Lage zu sein, das Trägermaterial 131 in dem Tank 41a zu der Düse 43 mittels des Inertgases, etwa Stickstoff oder Argon, als Träger zuzuführen. Das Zuführmittel 41b ist ebenfalls ausgestaltet, um in der Lage zu sein, die Zuführmenge des Trägermaterials 131, das zuzuführen ist, und die Sprühgeschwindigkeit (Zuführgeschwindigkeit) des Trägermaterials 131, das von der Düse 43 einzusprühen ist, einzustellen.
Das Trägermaterial 131 ist ein pulverförmiges metallisches Material und aus einem Material mit einem Schmelzpunkt höher als jenem des ersten Form-Materials 121 und des zweiten Form-Materials 122 zur Ausbildung der Stapelformation 100 gebildet.
Die Düse 43 ist mit der dritten Zuführvorrichtung 41 über die Zuführrohre 34 verbunden. Die Düse 43 ist mit der optischen Vorrichtung 15 über ein Kabel 210 verbunden, das Laserlicht durchlassen kann. Die Düse 43 ist ausgestaltet, um in der Lage zu sein, sich relativ zu Bühne 12 zu bewegen.
Die Düse 43 umfasst eine zylindrische äußere Umhüllung 36, Einsprühlöcher 37, die in der äußeren Umhüllung 36 vorgesehen sind und die das Trägermaterial 131 von ihrem distalen Ende einsprühen, eine Lichtpassage 38, die Laserlicht 200 durchlässt, und optische Linsen 39, die in der Lichtpassage 38 vorgesehen sind.
Wie es in den 1 und 3 gezeigt ist, umfasst die optische Vorrichtung 15 eine Lichtquelle 51 und ein optisches System 52, das mit der Lichtquelle 51 über das Kabel 210 verbunden ist. Die Lichtquelle 51 hat ein Übertragungselement und ist eine Zuführquelle des Laserlichtes 200, die ausgestaltet ist, um das Laserlicht 200 von dem Übertragungselement abzustrahlen. Die Lichtquelle 51 ist ausgestaltet, um in der Lage zu sein, die Leistungsdichte des abzustrahlenden Laserlichts zu ändern.
Das optische System 52 ist ausgestaltet, um in der Lage zu sein, das Laserlicht 200, das von der Lichtquelle 51 zu den Düsen 33 und 43 abgestrahlt wird, zuzuführen, um die Basis 110a, die Schicht 110b und die Trägerschicht 110c zu bestrahlen, die die Ziele 110 des Laserlichts 200 sind.
Genauer gesagt, umfasst das optische System 52 eine erste Linse 61, eine zweite Linse 62, eine dritte Linse 63, eine vierte Linse 64 und den Galvano-Scanner 65. Die erste Linse 61, die zweite Linse 62, die dritte Linse 63 und die vierte Linse 64 sind mit dem optischen System 52 fest verbunden. Das optische System 52 kann ausgestaltet sein, um eine Einstellvorrichtung zu umfassen, die die erste Linse 61, die zweite Linse 62, die dritte Linse 63 und die vierte Linse 64 in zwei axialen Richtungen bewegt, genauer gesagt in Richtungen, die sich mit einem rechten Winkel schneiden, oder die einen optischen Weg schneiden.
Die erste Linse 61 ist ausgestaltet, um in der Lage zu sein, das Laserlicht 200, das über das Kabel 210 gebracht wurde, in paralleles Licht umzuwandeln, und um das gewandelte Laserlicht 200 zu dem Galvano-Scanner 65 zu bringen. Es sind genauso viele zweiten Linsen 62 wie Düsen 33 und 43 vorgesehen. Bei der Ausführungsform sind drei zweite Linsen 62 vorgesehen. Die zweite Linse 62 ist ausgestaltet, um in der Lage zu sein, das Laserlicht 200, das von dem Galvano-Scanner emittiert wurde, zu bündeln, und um das Laserlicht 200 zu der Düse 33 über das Kabel 210 abzustrahlen.
Die dritte Linse 63 ist ausgestaltet, um in der Lage zu sein, das Laserlicht 200, das von dem Galvano-Scanner 66 abgestrahlt wurde, zu bündeln, und um das Laserlicht 200 auf das Ziel 110 abzustrahlen. Die vierte Linse 64 ist ausgestaltet, um in der Lage zu sein, das Laserlicht 200, das von dem Galvano-Scanner abgestrahlt wurde, zu bündeln, und um das Laserlicht 200 auf das Ziel 110 abzustrahlen. Der Galvano-Scanner 65 ist ausgestaltet, um in der Lage zu sein, das durch die erste Linse 61 gewandelte parallele Licht in die zweite Linse 62, die dritte Linse 63 und die vierte Linse 64 zu splitten. Der Galvano-Scanner 65 umfasst einen ersten Galvano-Spiegel 67, einen zweiten Galvano-Spiegel 68 und einen Abzweigspiegel 69. Jeder der Galvano-Spiegel 67 und 68 ist ausgestaltet, um in der Lage zu sein, den Neigungswinkel zu ändern und das Laserlicht 200 aufzuspalten. Der Abzweigspiegel 69 ist ausgestaltet, um in der Lage zu sein das Laserlicht 200 zu teilen.
Der erste Galvano-Spiegel 67 überträgt einen Teil des Laserlichts 200, das durch die erste Linse 61 durchlaufen ist, und strahlt auf diese Art das Laserlicht 200 zu dem zweiten Galvano-Spiel 68 und reflektiert den Rest des Laserlichts 200 und dadurch strahlt das Laserlicht 200 zu der vierten Linse 64. Der erste Galvano-Spiegel 67 ist ausgestaltet, um in der Lage zu sein, durch seinen Neigungswinkel die Anwendungsposition des Laserlichts 200 einzustellen, das durch die vierte Linse 64 gelaufen ist.
Der zweite Galvano-Spiegel 68 strahlt einen Teil des Laserlichts 200 zu dem Abzweigspiegel 69 und reflektiert und strahlt den Rest des Laserlichts 200 zu der dritten Linse 63. Der zweite Galvano-Spiegle 68 ist ausgestaltet, um in der Lage zu sein, durch seinen Neigungswinkel die Anwendungsposition des Laserlichts 200 einzustellen, das durch die dritte Linse 63 läuft.
Der Abzweigspiegel 69 strahlt das Laserlicht 200 zu der zweiten Linse 62 ab. Der Abzweigspiegel 69 ist ausgestaltet, um das Laserlicht 200 zu reflektieren und dann zu der zweiten Linse 62 abzustrahlen, oder ist ausgestaltet, um selektiv den Laserstrahl 200 zu einer der zweiten Linsen 62 abzustrahlen.
Das optische System 52 bildet eine Schmelzvorrichtung 55, die das erste Form-Material 121 (123) und das zweite Form-Material 122 (123), die dem Ziel 110 zugeführt werden, mittels des ersten Galvano-Spiegel 67, des zweiten Galvano-Spiegels 68 und der dritten Linse 63, oder das Trägermaterial 131 zum Ausbilden und zum Tempern der Schicht 110b oder der Trägerschicht 110c aufheizt.
Die Schmelzvorrichtung 55 verwendet das Laserlicht 200 zum Schmelzen des ersten Form-Materials 121 und des zweiten Form-Materials 122, die auf die Basis 110a oder auf die gebildete Schicht 110b von der Düse 33 zugeführt wurde, und bildet die Schicht 110b. Die Schmelzvorrichtung 55 verwendet auch das Laserlicht 200 zum Schmelzen eines Teils des Trägermaterials 131, das auf die Basis 110a, auf die Schicht 110b oder auf die Trägerschicht 110c von der Düse 43 zugeführt wurde und die Trägerschicht 110c bildet.
Das optische System 52 bildet auch eine Trimmvorrichtung 56, die das Laserlicht 200, das von dem ersten Galvano-Spiegel 67 zu der vierten Linse 64 zugeführt wurden, zum Entfernen unnötiger Teile, die auf der Basis 110a, der Schicht 110b und der Trägerschicht 110c durch das erste Form-Material 121, das zweite Form-Material 122 und das Trägermaterial 133 gebildet wurden, verwendet.
Die Trimmvorrichtung 56 ist ausgestaltet, um in der Lage zu sein, beispielsweise Material, das auf die Basis 110a während des Zuführens des ersten Form-Materials 121, des zweiten Form-Materials 122 und des Trägermaterials 123 von den Düsen 33 und 43 gesprüht wurde, oder unnötige Teile, die während der Ausbildung der Schicht 110b und der Trägerschicht 110c gebildet wurden, zu entfernen. Unnötige Teile unterscheiden sich von der vorgegebenen Form der Stapelformation 100 und der vorgegebenen Form der Trägerformation 101. Die Trimmvorrichtung 56 ist ausgestaltet, um das Laserlicht 200 mit einer Leistungsdichte abzustrahlen, die die oben beschriebenen Teile entfernen kann.
Die Messvorrichtung 16 ist ausgestaltet, um in der Lage zu sein, die Form der Schicht 110b und der Trägerschicht 110c und die Form der gebildeten Stapelformation 100 und der Trägerformation 101 zu messen, die die Formen der verfestigten Materialien 121, 122 und 131 auf der Basis 110a sind. Die Messvorrichtung 16 ist ausgestaltet, um in der Lage zu sein, die Information bezüglich der gemessenen Formen an die Steuerung 18 zu senden.
Beispielsweise umfasst die Messvorrichtung 16 eine Kamera 71 und einen Bildprozessor 72, der eine Bildverarbeitung auf der Grundlage der Information durchführt, die durch die Kamera 71 gemessen wird. Die Messvorrichtung 16 ist ausgestaltet, um in der Lage zu sein, beispielsweise mittels Interferenzverfahren oder Schnitt-Verfahren die Formen der Schicht 110b, der Trägerschicht 110c, der Stapelformation 100 und der Trägerformation 101 zu messen.
Die Entfernungsvorrichtung 17 ist ausgestaltet, um in der Lage zu sein, mechanisch die Trägerformation 101 zu entfernen, beispielsweise durch ein Sandstrahlen, zu entfernen. Die Entfernungsvorrichtung 17 kann ausgestaltet sein, um die Trägerformation 101 beispielsweise durch Schneiden zu entfernen.
Die Steuerung 18 ist elektrisch mit der Bewegungsvorrichtung 13, der Entfernungsvorrichtung 17, der Fördervorrichtung 24, der ersten Zuführvorrichtung 31 der zweiten Zuführvorrichtung 32, der dritten Zuführvorrichtung 41 der Lichtquelle 51, dem Galvano-Scanner 65 und dem Bildprozessor 72 über Signalleitungen 220 verbunden.
Die Steuerung 18 ist ausgestaltet, um in der Lage zu sein, die Form 12 in drei Axialrichtungen durch Steuerung der Bewegungsvorrichtung 13 zu bewegen. Die Steuerung 18 ist ausgestaltet, um in der Lage zu sein, die gebildete Stapelformation 100 zu der Hilfskammer 22 durch Steuerung der Fördervorrichtung 24 zu fördern, und in der Lage zu sein, die in die Hilfskammer 22 geförderte Trägerformation 101 von der Stapelformation 100 durch die Steuerung der Entfernungsvorrichtung 17 zu entfernen. Die Steuerung 18 ist ausgestaltet, um in der Lage zu sein, das Zuführen des ersten Form-Material 121 und die Zuführmenge und die Zuführgeschwindigkeit des ersten Form-Materials 121 durch Steuerung des Zuführmittels 31b zu steuern.
Die Steuerung 18 ist ausgestaltet, um in der Lage zu sein, das Zuführen des zweiten Form-Materials 122 und die Zuführmenge und die Zuführgeschwindigkeit des zweiten Form-Materials 122 durch Steuerung des Zuführmittels 32b zu steuern. Die Steuerung 18 ist ausgestaltet, um in der Lage zu sein, das Zuführen des Trägermaterials 131 und die Zuführmenge und die Zuführgeschwindigkeit des Trägermaterials 131 durch Steuerung des Zuführmittels 41b einzustellen.
Die Steuerung 18 ist ausgestaltet, um in der Lage zu sein, die Leistungsdichte des Laserlichts 200, das von der Lichtquelle 51 abgestrahlt wird, durch Steuerung der Lichtquelle 51 einzustellen. Die Steuerung 18 ist ausgestaltet, um in der Lage zu sein, den Neigungswinkel des ersten Galvano-Spiegels 67, des zweiten Galvano-Spiegels 68, und des Abzweigspiegels 69 durch Steuerung des Galvano-Scanners 65 einzustellen. Die Steuerung 18 ist ausgestaltet, um in der Lage zu sein, die Düse 33 zu bewegen.
Die Steuerung 18 umfasst einen Speicher 18a. Die Form der zu bildenden Stapelformation 100 und die Form der Trägerformation 101 sind in dem Speicher 18a als Schwellwerte gespeichert. Das Verhältnis zwischen den Form-Materialien 121 und 122 in jeder Schicht 110b der zu bildenden Stapelformation 100 ist ebenfalls in dem Speicher 18a gespeichert. Somit, wenn die Form der zu bildenden Stapelformation 100 einen Vorsprung 100a einer sogenannten Überhangstruktur hat, die in einer Oberflächenrichtung vorsteht, wie es in 6 gezeigt ist, wird die Trägerformation 101 eingestellt, um die gleiche Form zu haben, wie die Form des Vorsprung 100a in der Vorsprungsrichtung, d. h. die Form der Schicht 110b in der Oberflächenrichtung, die die Stapelformation 100 bildet, oder wird auf eine Form eingestellt, die in der Schicht unteren dem Vorsprung 100a größer als die Form des Vorsprungs 100a in der Oberflächenrichtung ist. Zusätzlich kann die Trägerformation 100 eine Form haben, die kleiner als die Form des Vorsprungs 100a in der Oberflächenrichtung ist, solange der Vorsprung 100a ausgebildet werden kann.
Die Steuerung 18 hat die folgenden Funktionen (1) bis (4).

(1) Eine Funktion zum selektieren Sprühen des ersten Form-Materials 121 und des zweiten Form-Materials 122 von der Düse 33.
(2) Eine Funktion zum Sprühen des Trägermaterials 131 von der Düse 43.
(3) Eine Funktion zum Beurteilen der Formen der Schicht 110b und der Trägerschicht 110c, die auf der Basis 110a gebildet sind.
(4) Eine Funktion zum Trimmen der Materialien 121, 122 und 131 auf der Basis 110a und der Stapelformation 100.

Nun werden diese Fusion (1) bis (4) beschrieben.
Die Funktion (1) ist eine Funktion zum selektiven Sprühen des ersten Form-Materials 121 und des zweiten Form-Materials 122 von der Düse 33 beruhend auf einem voreingestellten Verhältnis zwischen dem ersten Form-Material 121 und dem zweiten Form-Material 122 in jeder Schicht 110b der Stapelformation 100, die in dem Speicher 18a gespeichert ist, und zum Ausbildende Schicht 110b.
Genauer gesagt, wird die Düse 33 in Bezug auf das Ziel 110 bewegt, und die Zuführmittel 31b und 32b der ersten Zuführvorrichtung 31 und der zweiten Zuführvorrichtung 32 werden gesteuert, wenn die vorgegebene Schicht 110b der Stapelformation 100 gebildet wird. Somit wird das Verhältnis zwischen dem ersten Form-Material 121 in dem zweiten Form-Material, das in der Schicht 110b vorgegeben ist, eingestellt, um das erste Form-Material 121 und das zweite Form-Material 122 zu dem Ziel 110 von der Düse 33 in der vorgegebenen Zuführmenge mit der vorgegebenen Zuführgeschwindigkeit einzusprühen.
Darüber hinaus wird das Laserlicht 200 von der Düse 33 abgestrahlt, und das Laserlicht 200 wird dann auf das Ziel 110 und auf das erste Form-Material 121 das zweite Form-Material 121 angewandt, die gesprüht wurden, und das erste Form-Material 121 und das zweite Form-Material 122 werden geschmolzen. Beispielsweise wird das Laserlicht 200 weiterhin auf ein Aggregat der Schicht 110b auf dem Ziel 110 angewendet, und die Schicht 110b wird wieder aufgeschmolzen und somit getempert.
Wenn beispielsweise die Stapelformation 100 teilweise durch unterschiedliche Form-Materialien oder Verhältnisse gebildet ist, wird das Verhältnis zwischen dem ersten Form-Material 121 und dem zweiten Form-Material 122 geändert, um ein Übergangsmaterial zu bilden.
Genauer gesagt, wenn beispielsweise eine Endseite der Stapelformation 100 nur aus dem ersten Form-Material 121 und die andere Endseite nur aus dem zweiten Form-Material 122 gebildet ist, wird das erste Form-Material allein als erstes zum Stapeln der Schicht 110b auf die Basis 110a durch Anwendung des Laserlichts 200 zugeführt, und bildet ein Teil, welches durch das erste Form-Material 121 alleine gebildet ist. Das Verhältnis zwischen dem ersten Form-Material 121 und dem zweiten Form-Material 122 wird dann graduell bis zu dem Teil geändert, das durch das zweite Form-Material 122 alleine gebildet ist, und das Verhältnis der Form-Materialien der Schicht 110b wird geändert und dann werden das erste Form-Material 121 und das zweite Form-Material 122 zu zugeführt, so dass das Verhältnis zwischen dem ersten Form-Material und dem zweiten Form-Material bei 50% an einer Zwischenposition zwischen dem Teil, das durch das erste Form-Material 121 alleine gebildet ist, und dem Teil, das durch das zweite Form-Material 122 alleine gebildet ist. Das Laserlicht 200 mit einer Leistungsdichte, bei der das erste Form-Material 121 und das zweite Form-Material 122 schmilzt wird auf das erste Form-Material 121 und das zweite Form-Material 122, die zu geführt wurden, angewendet, und das erste Form-Material 121 und das zweite Form-Material 122 werden geschmolzen, und jede der Schicht 110b wird gebildet.
Somit ist die Funktion (1) eine Funktion zum Ausbilden der vorgegebenen Schichten 110b der Stapelformation 100 auf dem Ziel 110, so dass das Verhältnis zwischen dem ersten Form-Material 121 und dem zweiten Form-Material 122 veränderbar ist.
Die Funktion (2) ist eine Funktion zum selektiven Sprühen des Trägermaterials 131 von der Düse 43 auf die Basis jeder Trägerschicht 110c der Trägerformation 101, die voreingestellt und in dem Speicher 18a gespeichert ist, und zum Ausbilden der Trägerschicht 110c.
Genauer gesagt, wenn die vorgegebene Trägerschicht 110c der Trägerformation 101 gebildet wird, wird die Düse 43 in Bezug auf das Ziel 110 in einen Bereich bewegt, in dem die Trägerschicht 110c der Trägerformation 101, die in der gleichen Schicht wie die durch die Funktion (1) gebildete Schicht 110b der Stapelformation 100 gebildet ist, gebildet ist, und das Zuführmittel 41b der dritten Zuführvorrichtung 41 wird gesteuert. Somit wird das Trägermaterial 131 von der Düse 43 zu dem Ziel 110 mit der vorgegebenen Zuführmenge und der vorgegebenen Zufuhrgeschwindigkeit gesprüht.
Darüber hinaus wird das Laserlicht 200 mit der Leistungsdichte zum Schmelzen eines Teils des Trägermaterials 131 von der Düse 43 abgestrahlt und dann auf das Trägermaterial 131 angewendet, das von der Düse 43 eingesprüht wurde. Somit wird das Trägermaterial 131 teilweise geschmolzen, ohne vollständig zu schmelzen, und die Trägerschicht 110c, in der die Trägermaterialien 131 teilweise aneinander gebunden (bonded) sind, wird auf diese Art gebildet. Zusätzlich kann die Trägerschicht 110c gebildet werden, bevor die Schicht 110b in der gleichen Lage der Stapelformation 100 durch die Funktion (1) gebildet wird.
Somit ist die Funktion (2) eine Funktion zum Ausbilden der Trägerschicht 110c der Trägerformation 101, die voreingestellt wurde, auf dem Ziel 110.
Die Funktion (3) ist eine Funktion zum Verwenden der Messvorrichtung 16 zum Messen der Form der Schicht 110b, der Stapelformation 100, der Trägerschicht 110c oder der Trägerformation 101, die durch das erste Form-Material 121, das zweite Form-Material 122 und das Trägermaterial 131 gebildet sind, welche von den Düsen 33 und 43 auf die Basis 110a gesprüht wurden, und zum Vergleichen der Form mit dem Schwellwert in dem Speicher 18a, um zu entscheiden, ob die Schicht 110b und die Trägerschicht 110c die vorgegebenen Formen haben.
Genauer gesagt, die Materialien 121, 122 und 133 werden zu der Basis 110a von den Düsen 33 und 43 durch die Verwendung von Gasen gesprüht, und die Materialien 121, 122 und 131 werden durch das Laserlicht 200 geschmolzen. Somit, wenn die Materialien 121, 122 und 131 auf die Basis 110a zugeführt wurden, können Teile der Materialien 121, 122 und 131 gestreut werden, und ein Teil, das von der vorgegebenen Form unterschiedlich ist, kann gebildet werden. Darüber hinaus, da das erste Form-Material 121 und das zweite Form-Material 122 ausgestaltet sind, um geschmolzen zu werden, können das erste Form-Material 121 und das zweite Form-Material 122, die geschmolzen wurden, fließen, und das erste Form-Material 121 und das zweite Form-Material 122 können an Positionen fließen, die von den vorgegebenen Formen unterschiedlich sind.
Somit ist die Funktion (3) eine Funktion zum Vergleichen der Form, die von der Messvorrichtung 16 gemessen wurde, mit dem Schwellwert, der in dem Speicher 18a gespeichert ist, und zum Beurteilen, ob die Schicht 110b und die gebildete Trägerschicht 110c die vorgegebenen Formen haben. Anders gesagt, die Funktion (3) ist eine Funktion zum Beurteilen, ob die Materialien 121, 122 und 131 an dem Teil der Stapelformation, das sich von der vorgegebenen Form unterscheidet, angeheftet sind, und ob die Stapelformation 100 ein Teil hat, das von der vorgegebenen Form hervorsteht (Schwellwert). Es ist vorzuziehen, dass die Beurteilung durch die Funktion (3) ausgeführt wird, wenn immer die Schicht 110b und die Trägerschicht 110c durch die Funktion (1) und die Funktion (2) jeweils gebildet werden.
Die Funktion 4 ist eine Funktion zum Entfernen der Materialien 121, 122 und 131, die an Teilen sind, die sich von der vorgegebenen Form unterscheiden, und die von der Funktion (3) gemessen wurden, und dadurch die Materialien 121, 122 und 131, die von den Düsen 33 und 43 geliefert wurden, auf die vorgegebenen Formen zu trimmen. Genauer gesagt, wenn mittels der Funktion (3) beurteilt wird, dass die Materialien 121, 122 und 131 zu Teilen zugeführt werden, die sich von der vorgegebenen Form unterscheiden, wird die Lichtquelle 51 so gesteuert, dass das Laserlicht 200, das von der vierten Linse 64 über den ersten Galvano-Spiegel 67 abgestrahlt wird, eine Leistungsdichte hat, die die Materialien 121, 122 und 131 verdampfen kann. Der erste Galvano-Spiegel 37 wird dann gesteuert, und das Laserlicht 200 wird auf diesen Teil der zu verdampfenden Materialien 121, 122 und 131 angewendet. Somit ist die Funktion (4) eine Funktion zum Trimmen der gebildeten Schicht 110b und der Trägerschicht 110c hin zu den vorgegebenen Formen.
Nun wird das Herstellungsverfahren unter Verwendung des stapelbildenden Geräts 1 unter Bezug auf 2 und 4 bis 7 beschrieben.
Als erstes, wie es in den 2 und 4 gezeigt ist, steuert die Steuerung 18 die erste Zuführvorrichtung 31 und die zweite Zuführvorrichtung 32 zum Sprühen und dann Schmelzen (Sprayen) vorgegebener Mengen des ersten Form-Materials 121 und des zweiten Form-Materials 122 von der Düse 33 innerhalb eines vorgegebenen Bereichs des Ziels 110. Genauer gesagt, wird die erste Zuführvorrichtung 31 und die zweite Zuführvorrichtung 32 durch die Steuerung 18 gesteuert und das erste Form-Material 121 und das zweite Form-Material 122 werden von den Sprühlöchern 37 mit einem vorgegebenen Verhältnis gesprüht, um ein bestimmtes Form-Material für die zu bildende Schicht 110b herzustellen. Das Laserlicht 200 wird angewendet, um die gesprühten Form-Materialien 121 und 122 zu schmelzen.
Im Ergebnis wird eine geschmolzene Lache (Pool) in einem Bereich gebildet, in dem die Schicht 110b auf der Basis 110a gebildet ist, und das erste Form-Material 121 und das zweite Form-Material 122, die mit dem vorgegebenen Verhältnis zugeführt wurden, werden in der geschmolzenen Lache geschmolzen. Das entsprechend hergestellte, geschmolzene Form-Material 123 wird beispielsweise durch das natürliche Abkühlen verfestigt, und die Schicht 110b wird auf diese Art gebildet. Zusätzlich ist die geschmolzene Lache ein geschmolzener Teil, der durch das erste Form-Material 121, das zweite Form-Material 122 und das Ziel 110 gebildet ist, die durch Anwenden des Laserlichts 200 geschmolzen wurden.
Die Schmelzvorrichtung 55 wird dann gesteuert, um das Laserlicht 200 auf das Aggregat der Schicht 110b anzuwenden, und die Schicht 110b, die aus dem Form-Material 123 hergestellt ist, wird wieder geschmolzen und dann getempert. Die Messvorrichtung 16 misst dann die getemperte Schicht 110b (Form-Material 123) auf der Basis 110a. Die Steuerung 18 vergleich die Form der Schicht 110b auf der Basis 110a, die von der Messvorrichtung 16 gemessen wurde, mit dem Schwellwert, der in dem Speicher 18a gespeichert ist.
Wenn die Schicht 110b, die auf der Basis 110a gebildet wurde, sich von der vorgegebenen Form unterscheidet, oder wenn ein Form-Material 123a an einer Position angebracht ist, die sich von der vorgegebenen Form unterscheidet, wie es durch 123a in 4 angedeutet ist, das heißt, wenn die gemessene Form von dem Schwellwert abweicht, entscheidet die Steuerung 18, dass die Form anormal ist. Die Steuerung 18 steuert die Trimmvorrichtung 56 zum Anwenden des Lasers 200 auf das Teil, das von der vorgegebenen Form abweicht oder auf das anheftende Form-Material 123a und verdampft das unnötige Form-Material 123. Somit wendet die Steuerung 18 das Laserlicht 200 auf das Teil an, wo die Form der Schicht 110b, die durch die Messvorrichtung 16 gemessen wurde, sich von der vorgegebenen Form unterscheidet, um unnötiges Form-Material 121 zu entfernen, wodurch die Schicht 110b in eine vorgegebene Form getrimmt wird.
Wenn das Form-Material 123 auf der Basis 110a in die Schicht 110b mit der vorgegebenen Form gebildet ist, oder wenn das Trimmen der Schicht 110b beendet ist, bildet die Steuerung 18 dann die Trageschicht 110c. Genauer gesagt, wie es in 2 und 5 gezeigt ist, steuert die Steuerung 18 die Lichtquelle 41 zum Sprühen einer vorgegebenen Menge des Trägermaterials 131 auf einen bestimmten Bereich des Ziels 110 von der Düse 43 und zum Schmelzen eines Teils des Trägermaterials 131 durch das Anwenden des Laserlichts 200, so dass ein Teil des Trägermaterials 131 miteinander verbunden (bonded) wird. Im Ergebnis wird die Trägerschicht 110c gebildet, in der die Trägermaterialen 131 zusammen geschmolzen und teilweise miteinander gebunden sind.
Die Messvorrichtung 16 misst dann die gebildete Trägerschicht 110c (Trägermaterialien 131). Die Steuerung 18 vergleicht die Form der Trägerschicht 110c auf der Basis 110a, die durch die Messvorrichtung 16 gemessen wurde, mit dem Schwellwert, der in dem Speicher 18a gespeichert ist.
Wenn die Trägerschicht 110c, die auf der Basis 110a gebildet wurde, sich von der vorgegebenen Form unterscheidet, oder wenn Trägermaterial 131 an einer Position anhaftet, die sich von der vorgegebenen Form unterscheidet, steuert die Steuerung 18 die Trimmvorrichtung 56 zum Anwenden des Laserlichts 200 auf den Teil, der sich von der vorgegebenen Form unterscheidet, oder auf das anhaftende Trägermaterial 131 und verdampft das unnötige Trägermaterial 131. Somit wendet die Steuerung 18 das Laserlicht 200 auf das Teil an, bei dem die Form der Trägerschicht 110, die durch die Messvorrichtung 16 gemessen wurde, sich von der vorgegebenen Form unterscheidet, um das unnötige Trägermaterial 131 zu entfernen, wodurch die Trägerschicht 110c in eine vorgegebene Form getrimmt wird.
Nach dem Ende des Trimmens der Trägerschicht 110c steuert die Steuerung 18 wiederum die erste Zuführvorrichtung 31 und die zweite Zuführvorrichtung 32 zu einem neuen Ausbilden einer Schicht 110b auf der gebildeten Schicht 110b oder der Trägerschicht 110c, und bildet dann die Trägerschicht 110c in der gleichen Lage, wenn nötig. Die Steuerung 18 bildet wiederholt Schichten 110b und Trägerschichten 110c und stapelt Schichten 110b und Trägerschichten 110c. Durch wiederholtes Bilden der Schichten 110b und der Trägerschicht 110c bildet die Steuerung 18 die Stapelformation 100, in der der Vorsprung 110a durch die Trägerformation 101 getragen wird, wie dies in 6 gezeigt ist.
Die Steuerung 18 fördert dann die Stapelformation 100 zu der Hilfskammer 22 durch die Fördervorrichtung 24, wie es in 6 gezeigt ist. Die Steuerung 18 treibt dann die Entfernungsvorrichtung 17 und Sandstrahlt die Stapelformation 100. Da die Trägerformation 101 ausgestaltet ist, so dass ein Teil des Trägermaterials 131 gebunden ist (bonded), werden die gebundenen Abschnitte, die aneinander gebunden sind, durch das Ssandstrahlen aufgebrochen, und die Trägerformation 101 wird von der Stapelformation 100 entfernt. Die Stapelformation 100 wird dann durch diese Verfahrensschritte gebildet.
Das stapelbildende Gerät 1 mit der oben beschriebenen Konfiguration kann die Stapelformation 100 durch die Trägerformation 101 stützen, auch wenn die zu bildende Stapelformation 100 Vorsprünge 100a hat. Anders gesagt kann entsprechend dem stapelbildenden Gerät 1 die Schicht 110b auf der gebildeten Trägerschicht 110c gebildet werden. Somit, ist es, auch bei einer Konfiguration, in der die Stapelformation 100 durch die sogenannte gerichtete Energieablagerung gebildet ist, die Form-Materialen 121 und 122 von der Düse 33 ausstößt und dann die Form-Materialien 121 und 122 durch Laserlicht 200 schmilzt, um die Schicht 110b zu bilden, es ermöglicht, eine Stapelformation 100 mit der sogenannten Überhangform zu bilden, die den Vorsprung 100a hat, der teilweise in Oberflächenrichtung der Schicht 110b hervorragt.
Da die Trägerformation 101 ausgestaltet ist, so dass ein sogenanntes vorübergehendes Sintern durchgeführt wird, um das Trägermaterial 131 nur teilweise zu schmelzen und zu binden, ohne das Trägermaterial 131 vollständig zu schmelzen, kann die Trägerformation 101 mechanisch durch Sandstrahlen entfernt werden.
Somit kann die Trägerformation 101 leicht entfernt werden. Das Trägermaterial 131 ist ein Material mit einem Schmelzpunkt, der höher als jener der ersten Form-Materials 121 und des zweiten Form-Materials 122 ist, um die Stapelformation 100 zu bilden, so dass es möglich ist, zu verhindern, dass das Trägermaterial 131 in das erste Form-Material 121 und das zweite Form-Material 122 schmilzt, wenn die Schicht 110b auf der Trägerschicht 110c durch das erste Form-Material 121 und das zweite Form-Material 122 gebildet wird.
Wie es vorangehend beschrieben wurde, ist es entsprechend dem Herstellungsverfahren der Stapelformation 100 unter Verwendung des stapelbildenden Gerätes 1 der Ausführungsform möglich, eine Stapelformation 100 zu bilden, die eine teilweise vorspringende Üerhangform hat, und die eine Form mit dem Vorsprung 100a hat. Es ist auch möglich, die Trägerformation 101 zur Ausbildung des Vorsprungs 100a zu entfernen.
(2. Ausführungspunkt)
Nun wir ein Herstellungsverfahren eines stapelbildenden Geräts 1a und die Stapelformation 100 entsprechend der zweiten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 8 bis 10 beschrieben.
8 ist ein erläuterndes Diagramm, das schematisch die Konfiguration des stapelbildenden Gerätes 1a entsprechend der zweiten Ausführungsform zeigt. 9 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel der Herstellung der Trägerformation 101 unter Verwendung des stapelbildenden Geräts 1a zeigt. 10 ist ein erläuterndes Diagramm, das eine Konfiguration einer Trägerschicht 110c als ein Teil der Konfiguration der Trägerformation 101 zeigt. 11 ist ein erläuterndes Diagramm, das die Beziehung zwischen einem Hauptmaterial 132 und einem Bindematerial 133 des Trägermaterials 131 zur Bildung der Trägerschicht 110c und dem Laserlicht 200 zeigt. Bestandteile des stapelbildenden Gerätes 1a entsprechend der Ausführungsform, die ähnlich zu den Bestandteilen des stapelbildenden Gerätes 1 entsprechend der ersten Ausführungsform sind, das vorangehend beschrieben wurde, werden mit den gleichen Bezugszeichen versehen und ihre detaillierte Beschreibung wird hier weggelassen.
Wie es in 8 gezeigt ist, umfasst das stapelbildende Gerät einen Behandlungstank 11, eine Bühne 12, eine Bewegungsvorrichtung 13, eine Düsenvorrichtung 14a, eine optische Vorrichtung 15, eine Messvorrichtung 16 und eine Steuerung 18. Das stapelbildende Gerät 1a ist ausgestaltet, um Schichten der Form-Materialien 121 und 122, die von der Düsenvorrichtung 14a zugeführt werden, auf ein Ziel 110 zu stapeln, das auf der Bühne 12 vorgesehen ist, so dass eine Stapelformation 100 mit einer vorgegebenen Form gebildet werden kann. Zusätzlich wird die Stapelformation 100 in einer sogenannte Überhangform gebildet, die teilweise zur Ausbildung von einem Vorsprung 100a vorspringt.
Das stapelbildende Gerät 100 ist ausgestaltet, um Schichten eines Trägermaterials 131, das durch die Düsenvorrichtung 14a zugeführt wird, auf dem Ziel 110 zu stapeln, so dass eine Trägerformation 101 zum Tragen des Vorsprungs 100a der Stapelformation 100 ausgebildet werden kann.
Das Trägermaterial 131 umfasst das Hauptmaterial 132 und das Bindematerial 133. Das Hauptmaterial 132 ist ein pulverförmiges metallisches Material. Das Bindematerial 133 ist ein pulverförmiges metallisches Material und ist ein Binder zum „Bonden” des Hauptmaterials 132. Das Hauptmaterial 132 und das Bindematerial 133 bilden das Trägermaterial 131 (die Trägerschicht 110c).
Die Düsenvorrichtung 14A ist ausgestaltet, um in der Lage zu sein, selektiv vorgegebene Mengen der verschiedenen Arten von Materialien zu dem Ziel 110 auf der Bühne 12 zuzuführen, und um in der Lage zu sein, das Laserlicht 200 abzustrahlen. Genauer gesagt umfasst die Düsenvorrichtung 14A eine erste Düse 14a, die ein Form-Material zur Ausbildung der Stapelformation 100 zuführt, und eine zweite Düsenvorrichtung 14c, die das Trägermaterial 131 zum Tragen der Stapelformation 100 zuführt.
Die zweite Düsenvorrichtung 14c umfasst eine dritte Zuführvorrichtung 41, die das Hauptmaterial 32 zuführen kann, eine vierte Zuführvorrichtung 42, die das Bindematerial 133 zuführen kann, eine Düse 43, die mit der dritten Zuführvorrichtung 41, der vierten Zuführvorrichtung 42 und der optischen Vorrichtung 15 verbunden ist, und Zuführrohre 34, die mit der dritten Zuführvorrichtung 41 und der Düse 43 verbunden sind. Das heißt, die zweite Düsenvorrichtung 14c hat eine Konfiguration, in der die oben beschriebene zweite Düsenvorrichtung 14b mit der vierten Zuführvorrichtung 42 versehen ist, die das Bindematerial 133 zu der Düse 43 zuführen kann.
Die vierte Zuführvorrichtung 42 umfasst einen Tank 42a, zum Speichern des Bindematerials 133, und das Zuführmittel 42b zum Zuführen einer vorgegebenen Menge des Bindematerials 133 zu der Düse 43 von dem Tank 42a. Das Zuführmittel 42b ist ausgestaltet, um in der Lage zu sein, das Bindematerial 133 in dem Tank 42a zu der Düse 43 mittels Inertgas, beispielsweise Stickstoff oder Argon, als Träger zuzuführen. Das Zuführmittel 42b ist auch ausgestaltet, um in der Lage zu sein, die Zuführmenge des Bindematerials 133, das zuzuführen ist, und die Sprühgeschwindigkeit (Zuführgeschwindigkeit) des Bindematerials 133, das von der Düse 43 einzusprühen ist, einzustellen.
Beispielsweise ist das Hauptmaterial 132 aus einem Material gemacht, das einen Schmelzpunkt hat, der höher als jener des ersten Form-Materials 121 und des zweiten Form-Materials 122 ist, die pulverförmige metallische Materialien sind und die Stapelformation 100 bilden. Das Bindematerial 133 ist beispielsweise das gleiche metallische Material wie das Hauptmaterial 132 oder ein Material mit einem Schmelzpunkt, der niedriger als jener des Hauptmaterials 132 ist, und der Partikeldurchmesser ist hinreichend kleiner als der Partikeldurchmesser des Hauptmaterials 132. Das Hauptmaterial 132 und das Bindematerial 133 sind ausgebildet, um Durchmesser zu haben, die kleiner als der Durchmesser des anzuwendenden Laserlichts 200 sind, wie es in 9 und 10 gezeigt ist.
Wenn beispielsweise ein AlSi12 (A4047, mit einem Schmelzpunkt von 580°C) als Form-Material 123 zum Ausbilden der Stapelformation 100 für das erste Form-Material 121 und das zweite Form-Material verwendet wird, ist es möglich Al (A1050, mit einem Schmelzpunkt von 660°C) mit einem Partikeldurchmesser von 50 μm als Hauptmaterial 132 und AlSi12 (A4047, mit einem Schmelzpunkt von 580°C) mit einem Partikeldurchmesser von 20 μm als Bindematerial 133 zu verwenden. Das Volumenmischverhältnis des Bindematerials 133 zu dem Hauptmaterial 132 ist 7,1% oder weniger. Ein Flussmittel, beispielsweise Kf und CeF können zum Entfernen von Oxidfilmen, die sich auf den Oberflächen des Hauptmaterials 132 und des Bindematerials 133 bilden können, verwendet werden.
Die Partikeldurchmesser und Volumenmischverhältnisse des Hauptmaterials 132 und des Bindematerials 133 werden entsprechend den folgenden Gleichungen gebildet.
Beispielsweise unter der Annahme, dass die Materialen 132 und 133 in der Form eine flächenzentrierten kubischen Gitters angeordnet sind, wenn die Materialen 132 und 133 in der Trägerschicht 110c am dichtesten gepackt sind. Das Verhältnis der Radien R und r des Hauptmaterials 132 und des Bindematerials 133 ist in Gleichung (3) gezeigt, und das Volumenmischverhältnis P des Hauptmaterials 132 ist wie in Gleichung (4) gezeigt, unter Berücksichtigung der Gleichung (1) und (2) im Anschluss: d² + d² = (4R)² (1) R + r = d/2 (2) r = R(√2 – 1) (3) P = (√2 – 1)³ (4)
Wobei R der Radius des Hauptmaterials 132 ist, wobei r der Radius des Bindematerials 133 ist, und wobei d eine Gitterkonstante ist.
Aus Gleichung (3) ergibt sich für den Fall, dass ein Material mit einem Partikeldurchmesser von 55 μm als Hauptmaterial 132 verwendet wird, der Partikeldurchmesser des Bindematerials 133 mit 20 μm.
Aus Gleichung (4) ergibt sich das Volumenmischverhältnis zwischen dem Hauptmaterial 132 und dem Bindematerial 133 gleich 7,1% oder weniger. Die Partikeldurchmesser und Volumenmischverhältnisse des Hauptmaterials 132 und des Bindematerials 133 sind nicht auf die obigen Angaben beschränkt, und können geeignet gewählt werden, so lang die Trägerschicht 110c ausgebildet werden kann.
In der gleichen Art wie die Düse 33 ist die Düse 43 ausgestaltet, um in der Lage zu sein, in ihr das Hauptmaterial 132 und das Bindematerial 133 in Pulverform zu mischen, die von dem dritten Zuführmittel 41 und dem vierten Zuführmittel 42 zugeführt werden, oder um in der Lage zu sein, um jeweils das Hauptmaterial 132 und das Bindematerial 133 von Einsprühlöchern 37 einzusprühen, und das Hauptmaterial 132 und das Bindematerial 133 nach dem Einsprühen zu mischen. Die Düse 43 ist mit einem Gaszuführmittel zum Zuführen eines Abschirmgases, wie etwa einem Inertgas, verbunden und ausgestaltet, um in der Lage zu sein, das Abschirmgas zu einem Anwendungsabschnitt des Laserlichts 200 der Lichtpassage 38 zuzuführen.
Die Steuerung 18 ist elektrisch mit der Bewegungsvorrichtung 13, der Entfernungsvorrichtung 17, der Fördervorrichtung 24, der ersten Zuführvorrichtung 39, der zweiten Zuführvorrichtung 32, der dritten Zuführvorrichtung 41, der vierten Zuführvorrichtung 42, der Lichtquelle 51, dem Galvano-Scanner 65 und dem Bildprozessor 72 über Signalleitungen 220 verbunden.
Die Steuerung 18 ist ausgestaltet, um in der Lage zu sein, die Bühne 12 in drei Axialrichtungen durch Steuerung der Bewegungsvorrichtung 13 zu bewegen. Die Steuerung 18 ist ausgestaltet, um in der Lage zu sein, die gebildete Stapelformation 100 zu der Hilfskammer 22 durch Steuerung der Fördervorrichtung 24 zu fördern. Die Steuerung 18 ist ausgestaltet, um in der Lage zu sein, das Zuführen des ersten Form-Materials 121 und die Zuführmenge und Zuführgeschwindigkeit des ersten Form-Materials 121 durch Steuerung des Zuführmittels 31b einzustellen.
Die Steuerung 18 ist ausgestaltet, um in der Lage zu sein das Zuführen des zweiten Form-Materials 122 und die Zuführmenge und Zuführgeschwindigkeit des zweiten Form-Materials 122 durch Steuerung des Zuführmittels 32b einzustellen. Die Steuerung 18 ist ausgestaltet, um in der Lage zu sein, das Zuführen des Hauptmaterials 132 und die Zuführmenge und Zuführgeschwindigkeit des Hauptmaterials 132 durch Steuerung des Zuführmittels 41b einzustellen. Die Steuerung 18 ist ausgestaltet, um in der Lage zu sein, das Zuführen des Bindematerials 133 und die Zuführmenge und Zuführgeschwindigkeit des Bindematerials 133 durch Steuerung des Zuführmittels 42b einzustellen.
Die Steuerung 18 ist ausgestaltet, um in der Lage zu sein, die Leistungsdichte des Laserlichts 200, das von der Lichtquelle 51 abgestrahlt wird, durch Steuerung der Lichtquelle 51 einzustellen. Die Steuerung 18 ist ausgestaltet, um in der Lage zu sein, die Neigungswinkel des ersten Galvano-Spiegels 67, des zweiten Galvano-Spiegels 68 und des Abzweigspiegels 69 durch Steuerung des Galvano-Scanners 65 einzustellen. Die Steuerung 18 ist ausgestaltet, um in der Lage zu sein, die Düse 33 zu bewegen.
Die Steuerung 18 umfasst einen Speicher 18a. Die Form der auszubildenden Stapelformation 100 und die Form der Trägerformation 101 sind in dem Speicher 18a als Schwellwerte gespeichert. Das Verhältnis zwischen den Form-Materialien 21 und 122 in jeder Schicht 110b der auszubildenden Stapelformation 100 ist in dem Speicher 18a gespeichert. Das Verhältnis zwischen dem Hauptmaterial 132 und dem Bindematerial 133 in der auszubildenden Trägerformation 101 ist in dem Speicher 18a gespeichert.
Die Steuerung hat die oben genannten Funktionen (1), (3) und (4) und ebenfalls die Funktion (5).

(5) eine Funktion zum selektiven Sprühen des Hauptmaterials 132 und des Bindematerials 133 von der Düse 43.

Nun wird die Funktion (5) beschrieben.
Die Funktion (5) ist eine Funktion zum selektiven Sprühen des Hauptmaterials 132 und des Bindematerials 133 von der Düse 43 beruhend auf dem Verhältnis zwischen jeder Zufuhrschicht 110c der Trägerformation 101 sowie des Hauptmaterials 132 und des Bindematerials 133, die in dem Speicher 18a gespeichert sind.
Genauer gesagt, wenn die vorgegebene Trägerschicht 110c und die Trägerformation 101 gebildet werden, wird die Düse 43 in Bezug auf das Ziel 110 in einem Bereich bewegt, in dem die Trägerschicht 110c und die Trägerformation 101 in der gleichen Lage wie die Schicht 110b der Stapelformation 100 gebildet werden, die durch die Funktion (1) gebildet wird, und die Zuführmittel 41b und 42b der dritten Zuführvorrichtung 41 und der vierten Zuführvorrichtung 42 werden gesteuert. Somit werden das Hauptmaterials 132 und das Bindematerial 133 zu dem Ziel 110 von der Düse 43 in der vorgegebenen Zuführmenge und mit der vorgegebenen Zuführgeschwindigkeit eingesprüht.
Darüber hinaus wird das Laserlicht 200 mit einer Leistungsdichte zum Schmelzen des Bindematerials 133 von der Düse 43 emittiert und dann auf das Bindematerial 133 angewendet, das auf das Ziel 110 eingesprüht wurde. Zusätzlich obwohl das Bindematerial den gleichen Schmelzpunkt wie der Schmelzpunkt des Hauptmaterials 132 hat, schmilzt das Bindematerial 133 vor dem Hauptmaterial 132, da das Bindematerial 133 im Durchmesser kleiner als das Hauptmaterial 132 ausgebildet ist.
Somit wird das Bindematerial 133 selektiv geschmolzen, so dass das Bindematerial 133 alleine schmilzt, während das Hauptmaterial 132 nicht schmilzt, und die Trägerschicht 110c, in der das Hauptmaterial 132 durch das Bindematerial 133 gehalten ist (bonded), wird gebildet. Zusätzlich kann die Trägerschicht 110c gebildet werden, bevor die Schicht 110b in derselben Lage der Stapelformation durch die Funktion (1) gebildet wird. Somit ist die Funktion (5) eine Funktion zum Ausbilden der Trägerschicht 110c der Trägerformation 101, die auf dem Ziel 110 voreingestellt ist.
Das stapelbildende Gerät 1a mit der oben beschriebenen Konfiguration bildet und stapelt wiederholt die Schichten 110b und die Trägerschichten 110c mit den vorgegebenen Formen durch die Funktionen (1), (3) bis (5), wie in dem vorangehend beschriebenen Herstellungsverfahren der Stapelformation 100, unter Verwendung des stapelbildenden Gerätes 1, so dass die Stapelformation 100, in der der Vorsprung 100a durch die Trägerformation 101 getragen wird, gebildet wird.
Das stapelbildende Gerät 1 mit der oben beschriebenen Konfiguration kann die Stapelbildung 100 durch die Trägerformation 101 unterstützen, auch wenn die auszubildende Stapelformation 100 einen Vorsprung 100a hat, auf die gleiche Art, wie es vorangehend für die das stapelbildende Gerät 1 beschrieben wurde. Anders gesagt, entsprechend dem stapelbildenden Gerät 1 kann die Schicht 110b auf der gebildeten Trägerschicht 110c gebildet werden. Somit, ist es auch bei der Konfiguration, bei der die Stapelformation 100 durch die sogenannte gerichtete Energieablagerung gebildet wird, die Form-Materialien 121 und 122 von der Düse 33 ausstößt und dann die Form-Materialien 121 und 122 durch Laserlicht 200 zur Ausbildung der Schicht 110b schmilzt, es möglich, die Stapelformation 100 zu bilden, die eine Form mit dem Vorsprung 100a hat.
Da die Trägerformation 101 so ausgestaltet ist, dass das Hauptmaterial 132 unter Verwendung des Bindematerials 133 mit kleinerem Durchmesser als das Hauptmaterial 132 „gebonded” ist, kann die Trägerformation 100 mechanisch entfernt werden, beispielsweise durch Sandstrahlen, und die Trägerformation 101 kann leicht entfernt werden.
Das Hauptmaterial 132 ist ein Material mit einem Schmelzpunkt höher als jenem des ersten Form-Materials 121 und des zweiten Form-Materials 122 zur Ausbildung der Stapelformation 100, so dass es möglich ist, zu verhindern, dass das Hauptmaterial 132 in das erste Form-Material 121 und das zweite Form-Material 122 schmilzt, wenn die Schicht 110b auf der Trägerschicht 110c durch das erste Form-Material 121 und das zweite Form-Material 122 gebildet wird.
Wie vorangehend beschrieben wurde ist es entsprechend dem Herstellungsverfahren der Stapelformation 100 unter Verwendung des stapelbildenden Gerätes 1a der vorliegenden Ausführungsform möglich, die Stapelformation 100 zu bilden, die einen teilweise vorspringenden Vorsprung 100a hat. Da die Trägerformation 101 ausgestaltet ist, so dass das Hauptmaterial 132 durch das Bindematerial 133 „gebonded” ist, wobei es möglich ist, die Trägerformation 101 zur Ausbildung des Vorsprungs 100a leicht zu entfernen.
(3. Ausführungsform)
Nun wird ein Herstellungsverfahren einer Stapelformation 100 unter Verwendung des stapelbildenden Gerätes 1a entsprechend der dritten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 11 beschrieben. Das stapelbildende Gerät 1a entsprechend der dritten Ausführungsform hat die gleiche Konfiguration wie jene des vorher beschriebenen stapelbildenden Gerätes 1a entsprechend der zweiten Ausführungsform, und nur das Bindematerial 133 des Trägermaterials 131 zur Ausbildung der Trägerformation 101 ist anders.
Genauer gesagt, wie es in 11 gezeigt ist, ist das Bindematerial 133 aus einem Material mit niedrigerem Schmelzpunkt als das Hauptmaterial 132 gemacht. Das Bindematerial 133 kann im Wesentlichen die gleichen Partikeldurchmesser wie die Partikeldurchmesser des Hauptmaterials 132 haben, oder es kann einen Partikeldurchmesser, der kleiner als der Partikeldurchmesser des Hauptmaterials 132 ist, haben. Bei dem unter Bezugnahme auf 11 beschriebenen Beispiel ist der Partikeldurchmesser des Bindematerials 133 im Wesentlichen der gleiche Partikeldurchemsser wie der Partikeldurchmesser des Hauptmaterials 132. Das heißt, die Trägerschicht 110c ist aus einem Trägermaterial 131 (dem Hauptmaterial 132 und dem Bindematerial 133) mit unterschiedlichen Schmelzpunkten gebildet.
Beispielsweise wird reines Aluminium (Schmelzpunkt: 660°C) für das Hauptmaterial 132 und eine AlSi-Legierung (Si 12%, Schmelzpunkt: 660°C) für das Bindematerial 133 verwendet.
Entsprechend dem Herstellungsverfahren der Stapelformation 100 unter Verwendung des Trägermaterials 131 mit dem Hauptmaterial 132 und dem Bindematerial 133 schmilzt das Bindematerial 133 vor dem Hauptmaterial 132, wenn die Trägerschicht 110c gebildet wird, so dass das Hauptmaterial 132 mittels des Bindematerials 133 „gebonded” wird. Somit kann genauso, wie bei der Trägerformation 101 entsprechend der vorher beschriebenen zweiten Ausführungsform, die Trägerformation 101, die ausgebildet ist, um den Vorsprung 100a der Stapelformation 100 zu tragen, leicht durch die Entfernungsvorrichtung 17 entfernt werden.
Wie es vorangehend beschrieben wurde, wird entsprechend dem Herstellungsverfahren der Stapelformation 100 unter Verwendung des stapelbildenden Gerätes 1a der vorliegenden Ausführungsform es möglich, eine Stapelformation 100 mit dem Vorsprung 100a zu bilden, und leicht die Trägerformation 101 zu entfernen, wie bei der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform, die vorangehend beschrieben wurden.
(4. Ausführungsform)
Nun wird im Anschluss ein Herstellungsverfahren einer Stapelformation 100 unter Verwendung des stapelbildenden Gerätes 1 entsprechend der vierten Ausführungsform beschrieben. Das stapelbildende Gerät 1 entsprechend der vierten Ausführungsform hat die gleiche Konfiguration wie das vorher beschriebene stapelbildende Gerät 1 entsprechend der ersten Ausführungsform und nur das Trägermaterial 131 zur Ausbildung der Trägerformation 101 ist anders.
Genauer gesagt, wie es in 12 gezeigt ist, ist das Trägermaterial 131 aus einem pulverförmigen metallischem Material gemacht, das einen Schmelzpunkt höher als das erste Form-Material 121 und das zweite Form-Material 122 zur Ausbildung der Stapelformation 100 hat, und wobei eine Bindeschicht 131a, die ein Binder ist, auf der Oberfläche des Trägermaterials 131 ausgebildet ist. Die Bindeschicht 131a ist aus einem Material gemacht, das einen niedrigeren Schmelzpunkt als das Trägermaterial 131 hat.
Wenn beispielsweise das Trägermaterial 131 aus Kupfer (Schmelzpunkt 1085°C) ist, ist die Bindeschicht 131a aus CuP-Legierung (Schmelzpunkt 800°C).
Entsprechend dem Herstellungsverfahren der Stapelformation unter Verwendung des Trägermaterials 131 schmilzt die Bindeschicht 131a vor dem Trägermaterial 131, wenn die Trägerschicht 110c gebildet wird, so dass das Trägermaterial 131 durch das Bindematerial 131a „gebonded” wird. Somit kann, wie die Trägerformation 101 entsprechend der zweiten Ausführungsform und der dritten Ausführungsform, die Trägerformation 101, die zum Tragen des Vorsprungs 100a der Stapelformation 100 gebildet ist, leicht durch die Entfernungsvorrichtung 17 entfernt werden.
Wie vorangehend beschrieben wurde, ist es mit dem Herstellungsverfahren der Stapelformation 100 unter Verwendung des stapelbildenden Gerätes 1 der vorliegenden Ausführungsform möglich, die Stapelformation 100 mit dem Vorsprung 100a zu bilden und leicht die Trägerformation 101 zu entfernen, wie es vorangehend für die erste bis dritte Ausführungsform beschrieben wurde.
(5. Ausführungsform)
Nun wird ein Herstellungsverfahren der Stapelformation 100 unter Verwendung des stapelbildenden Gerätes 1 entsprechend der fünften Ausführungsform unter Bezugnahme auf 13 beschrieben. Das stapelbildende Gerät 1 entsprechend der fünften Ausführungsform hat die gleiche Konfiguration wie das vorher beschriebene stapelbildende Gerät 1 entsprechend der ersten Ausführungsform, aber die Entfernungsvorrichtung 17 und das Trägermaterial 131 zum Ausbilden der Trägerformation 101 sind anders.
Die Entfernungsvorrichtung 17 ist ausgestaltet, um in der Lage zu sein, die Trägerformation 101 durch eine Ätzbehandlung unter Verwendung einer Ätzlösung 17a zu entfernen. Die Ätzlösung 17a, die in der Entfernungsvorrichtung 17 verwendet wird, kann das Trägermaterial 131 auflösen, und die Form-Materialien 121 und 122, die zur Ausbildung der Stapelformation 100 sind, unlöslich.
Das Trägermaterial 131 ist aus einem löslichen pulverförmigen metallischen Material gemacht, um durch die Ätzlösung 17a, die in der Entfernungsvorrichtung 17 verwendet wird, gelöst zu werden. Es ist vorzuziehen, dass das Trägermaterial 101 ausgebildet ist, um einen Schmelzpunkt zu haben, der höher als jener der Form-Materialien 121 und 122 ist.
Wenn beispielsweise Aluminium für die Form-Materialien 121 und 122 verwendet wird, kann ein auf Eisen basiertes Material für das Trägermaterial 131 verwendet werden, und die Ätzlösung 17a, die das Trägermaterial 131 löst, wird in der Entfernungsvorrichtung 17 verwendet. Wenn beispielsweise Aluminium für die Form-Materialien 121 und 122 verwendet wird, kann ein auf Kupfer basiertes Material für das Trägermaterial 131 verwendet werden, und die Ätzlösung 17a, die das Trägermaterial 131 auflöst, wird in der Entfernungsvorrichtung 17 verwendet.
Entsprechend dem Herstellungsverfahren der Stapelformation 100 unter Verwendung der Entfernungsvorrichtung 17 und des Trägermaterials 131, die oben beschrieben wurden, wird die gebildete Trägerformation 101 gelöst und durch die Ätzbehandlung entfernt, wobei die Entfernungsvorrichtung 17 verwendet wird, sodass die Trägerformation 101 leicht entfernt werden kann.
Wie es vorangehend beschrieben wurde, ist es entsprechend dem Herstellungsverfahren der Stapelformation 100 mit dem stapelbildenden Gerät 1 der vorliegenden Ausführungsform möglich, die Stapelformation 100 mit dem Vorsprung 100a zu bilden und leicht die Trägerformation 101 zu entfernen, wie es vorangehend für die erste bis vierte Ausführungsform beschrieben wurde.
(6. Ausführungsform)
Nun wird ein Herstellungsverfahren einer Stapelformation 100 unter Verwendung des stapelbildenden Gerätes 1a entsprechend der sechsten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 13 beschrieben. Das stapelbildende Gerät 1 entsprechend der sechsten Ausführungsform hat die gleiche Konfiguration wie das vorher beschrieben stapelbildende Gerät 1A entsprechen der zweiten Ausführungsform, aber das Hauptmaterial 132 und das Bindematerial 133 für die Trägerschicht 131 zur Ausbildung der Trägerformation 101 sind anders.
Die Entfernungsvorrichtung 17 ist ausgestaltet, um in der Lage zu sein, das Bindematerial 133 durch eine Ätzbehandlung unter Verwendung einer Ätzlösung 17a aufzulösen. Die Ätzlösung 17a, die in der Entfernungsvorrichtung 17 verwendet wird, kann das Bindematerial 133 auflösen, und es werden Form-Materialien 121 und 122, zum Bilden der Stapelformation 100, und ein Hauptmaterial 132 verwendet, die keine Löslichkeit habe.
Das Hauptmaterial 132 ist aus einem pulverförmigen Material mit einem Schmelzpunkt höher als jenem der Form-Materialien 121 und 122 gemacht und hat keine Löslichkeit gegenüber der Ätzlösung 17a. Beispielsweise kann das Hauptmaterial 132 aus Keramik sein.
Das Bindematerial 133 ist aus einem pulverförmigen metallischen Material mit einem Schmelzpunkt niedriger als jenem des Hauptmaterials 132 gemacht. Beispielsweise kann das Bindematerial 133 ausgebildet sein, um einen Partikeldurchmesser kleiner als den Partikeldurchmesser des Hauptmaterials 132 zu haben. Das Bindematerial 133 ist löslich, um in der Ätzlösung 17a gelöst zu werden.
Wenn beispielsweise ein SUS-Material (Schmelzpunkt 1500°C) für die Form-Materialien 121 und 122 verwendet wird, wird Aluminium (Al₂O₃, Schmelzpunkt 2100°C) mit einem Partikeldurchmesser von 50 μm als das Hauptmaterial 132 und Al₁₂Si (Schmelzpunkt 600°C) mit einem Partikeldurchmesser von 20 μm wird für das Bindematerial 133 verwendet. Darüber hinaus wird die Ätzlösung 17a, die das Bindematerial 133 löst, für die Entfernungsvorrichtung 17 verwendet.
Entsprechend dem Herstellungsverfahren der Stapelformation 100 unter Verwendung der Entfernungsvorrichtung 17 und des Trägermaterials 131, das aus dem Hauptmaterial 132 und dem Bindematerial 133 gebildet ist, wird das Bindematerial 133, das das Hauptmaterial 132 „bonded”, durch die Ätzbehandlung unter Verwendung der Ätzlösung 17a entfernt, so dass die Trägerformation 101 entfernt werden kann. Im Ergebnis kann die Trägerformation 101 leicht entfernt werden.
Die Ätzlösung 17a, die in der Entfernungsvorrichtung 17 verwendet wird, löst das Hauptmaterial 132 nicht. Somit ist es möglich, das Hauptmaterial 132, das in der Trägerschicht 131 vorhanden ist, bei der nächsten Ausbildung der Trägerformation 101 zu verwenden, indem das Hauptmaterial 132 nach dem Entfernen der Trägerformation 101 aufgesammelt wird. Dementsprechend werden die Herstellungskosten für die Stapelformation 100 verringert. Das stapelbildende Gerät 1 kann ausgestaltet sein, um eine Sammelvorrichtung für das Hauptmaterial 132 zu haben.
Wie es vorangehend beschrieben wurde, ist es mit dem Herstellungsverfahren der Stapelformation 100 unter Verwendung des stapelbildenden Gerätes 1 der vorliegenden Ausführungsform möglich, die Stapelformation 100 mit dem Vorsprung 100a zu bilden und leicht die Trägerformation 101 zu entfernen, wie es vorangehend unter Bezug für die erste bis fünfte Ausführungsform beschrieben wurde. Darüber hinaus kann entsprechend dem Herstellungsverfahren der Stapelformation 100 das Hauptmaterial 132, das das Trägermaterial 131 bildet, wiederverwendet werden.
Die Herstellungsverfahren des stapelbildenden Geräts 1, 1a und die Stapelformation 100 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform sind nicht auf die beschriebene Konfiguration beschränkt. Beispielsweise kann, obwohl das stapelbildende Gerät 1, 1a ausgestaltet ist, um die Stapelformation 100 durch das erste Form-Material 121 und das zweite Form-Material 122 in den beschriebenen Beispielen zu bilden, die Stapelformation 100 durch ein einzelnes Material gebildet sein. Obwohl in dem beschriebenen Beispiel das stapelbildende Gerät 1, 1a ausgestaltet ist, um das erste Form-Material 121 und das zweite Form-Material 122 zu einer Düse 33 zuzuführen, ist das stapelbildende Gerät 1, 1a hierauf nicht beschränkt. Das stapelbildende Gerät 1, 1a kann ausgestaltet sein, um jeweils das erste Form-Material 121 und das zweite Form-Material 122 zu zwei Düsen 33 zuzuführen, und das erste Form-Material 121 und das zweite Form-Material 122 auf dem Ziel 110 zu mischen und zu lösen.
Obwohl das stapelbildende Gerät 1a ausgestaltet ist, um die dritte Zuführvorrichtung 41 und die vierte Zuführvorrichtung 42 zum Zuführen des Hauptmaterials und des Bindematerials in den beschrieben Beispielen zu haben, ist das stapelbildende Gerät 1a nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise kann das stapelbildende Gerät 1a nur die dritte Zuführvorrichtung 41 haben, wobei das Hauptmaterial 132 und das Bindematerial 133 im gleichen Tank 41a gespeichert sein können, und wobei das Hauptmaterial 132 und das Bindematerial 133 durch die Düse 43 durch das Zuführmittel 41b zugeführt werden können. Darüber hinaus können das Hauptmaterial 132 und das Bindematerial 133 mittels der Düse 33 zum Zuführen der Form-Materialien 121 und 122 zugeführt werden.
Obwohl in den beschriebenen Beispielen die Entfernungsvorrichtung 17 ausgestaltet ist, um mechanisch die Trägerformation 101 von der Stapelformation 100 zu entfernen, beispielsweise durch Sandstrahlen oder Schneiden, oder ausgestaltet ist, um die Trägerformation 101 chemisch von der Stapelformation 100 unter Verwendung einer Ätzbehandlung mittels der Ätzflüssigkeit zu entfernen, ist die Entfernungsvorrichtung 17 hierauf nicht beschränkt. Beispielsweise kann die Entfernungsvorrichtung 17 ausgestaltet sein, so dass das Bindematerial 133 in der Schmelztemperatur niedriger als die Form-Materialien 121 und 122 und das Hauptmaterial 132 ist, und wobei die Trägerformation 101 auf eine Temperatur erwärmt wird, bei der das Bindematerial 133 alleine geschmolzen ist, wodurch die Trägerformation 101 thermisch von der Stapelformation 100 entfernt wird.
Obwohl in dem beschriebenen Beispielen das stapelbildende Gerät 1, 1a die Hauptkammer 121 und die Hilfskammer 22 umfasst, und die Entfernungsvorrichtung 17 in der Hilfskammer 22 ist, ist das stapelbildende Gerät 1, 1a hierauf nicht beschränkt. Die Entfernungsvorrichtung 17 kann ausgestaltet sein, um getrennt von der Hilfskammer 22 vorgesehen zu sein.
Darüber hinaus, obwohl das Laserlicht 200 zum Schmelzen auf das Ziel 110 und die Form-Materialien 121 und 122 sowie auf Teile des Trägermaterials 131, des Bindematerials 133 oder der Bindeschicht 131a in den beschriebenen Beispielen verwendet wird, ist dies keine Beschränkung. Das Ziel 110 und die Form-Materialien 121 und 122 sowie auch Teile des Trägermaterials 131, des Bindematerials 132 oder der Bindeschicht 131a können durch andere Energiestrahlen, wie etwa Elektronenstrahlen oder Strahlung anstatt des Laserlichts 200, nach Bedarf geschmolzen werden.
Während bestimmte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurden, sind diese Ausführungsformen nur als Beispiele vorgestellt und dienen nicht zur Beschränkung des Schutzumfangs der Erfindung. Tatsächlich können die hier beschriebenen neuen Ausführungsformen in einer Vielzahl von anderen Formen verkörpert sein, darüber hinaus gibt es Möglichkeiten für viele Weglassungen, Ersetzungen und Änderungen in der Form der Ausführungsform, die hier beschrieben wurden, die ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen vorgenommen werden können. Die beiliegenden Ansprüche und ihre Äquivalente sind vorgesehen, um solche Formen oder Modifikationen abzudecken, die in den Rahmen und Geist der Erfindungen fallen.

Claims

Ein stapelbildendes Gerät gekennzeichnet durch: eine Düsenvorrichtung, wobei die Düsenvorrichtung umfasst: eine Düse, die ausgestaltet ist, um Pulver an ein Ziel zu liefern, und die ausgestaltet ist, um das Ziel mit einem Energiestrahl zu bestrahlen, und eine Zuführvorrichtung, die selektiv der Düse ein pulverförmiges Form-Material zum Ausbilden von Schichten, die eine Formation bilden, und ein pulverförmiges Trägermaterial zum Ausbilden einer Trägerschicht zuführt, die es den durch das Form-Material gebildeten Schichten ermöglicht, auf deren obersten Oberfläche ausgebildet zu werden; ein optisches System, das den Energiestrahl zu der Düse ausgibt, wobei der Energiestrahl ausgestaltet ist, um das dem Ziel zugeführte Form-Material zu schmelzen und um das dem Ziel zugeführte Trägermaterial teilweise zu schmelzen; und eine Steuerung, die die Düse treibt und ausgestaltet ist, um die Zufuhrmenge des der Düse zuzuführenden Form-Materials und die Zufuhrmenge des Trägermaterials zu steuern, und die die Schichten, die aus dem Form-Material und der Trägerschicht gebildet sind, auf dem Ziel stapelt.
Das stapelbildende Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmelzpunkt hat, der höher als jener des Form-Materials ist.
Das stapelbildende Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial ein pulverförmiges Hauptmaterial und ein pulverförmiges Bindematerial umfasst, wobei das Bindematerial ausgebildet ist, um eine Teilchendurchmesser zu haben, der kleiner als jener des Hauptmaterials ist.
Das stapelbildende Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial ein pulverförmiges Hauptmaterial und ein pulverförmiges Bindematerial umfasst, und wobei das Bindematerial aus einem Material gebildet ist, das einen niedrigeren Schmelzpunkt als das Hauptmaterial hat.
Das stapelbildende Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial einen Schmelzpunkt hat, der höher als jener des Form-Materials ist, und auf seiner Oberfläche eine Bindeschicht umfasst, die aus einem Material gebildet ist, das einen Schmelzpunkt hat, der niedriger als jener des Trägermaterials ist.
Das stapelbildende Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial andere Lösungseigenschaften hat, als jene des Form-Materials.
Das stapelbildende Gerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Entfernungsvorrichtung, die die Trägerschicht entfernt, die durch das Trägermaterial gebildet ist.
Das stapelbildende Gerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch: einer Messvorrichtung, die die Formen einer Stapelformation und einer Trägerformation misst; eine Trimmvorrichtung, die ausgestaltet ist, um das Form-Material und einen Teil des Trägermaterials auf dem Ziel zu entfernen; und einen Speicher, der als Schwellenwerte die Schichten und die Trägerschicht speichert, die durch das Form-Material und das Trägermaterial gebildet sind und bestimmte Formen haben, wobei die Steuerung ein Messergebnis durch die Messvorrichtung mit dem Schwellwerten vergleicht und mittels der Trimmvorrichtung das Form-Material und das Trägermaterial auf dem Ziel entfernt, die von den Schwellwerten abweichen.
Das stapelbildende Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung die Düse steuert, um die Trägerschicht unter den zu bildenden Schichten zu bilden.
Ein Herstellungsverfahren einer Stapelformation, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch die Schritte: Zuführen eines pulverförmigen Materials, das eine Formation bildet, von einer Düse an ein Ziel; Bestrahlen des Form-Materials, das von der Düse zugeführt wurde, mit einem Energiestrahl zur Ausbildung der Schichten, wobei der Energiestrahl von dem optischen System ausgegeben wird und ausgestaltet ist, um das Form-Material zu schmelzen; Anwenden eines pulverförmigen Trägermaterials auf das Ziel von der Düse, wobei das Trägermaterial eine Trägerschicht bildet, die es den durch das Form-Material gebildeten Schichten ermöglicht, auf dessen obersten Oberfläche ausgebildet zu werden; und Bestrahlen des Trägermaterials, das auf das Ziel durch die Düse eingesprüht wurde, mit dem Energiestrahl, zur Ausbildung einer Trägerschicht, wobei der Energiestrahl von dem optischen System ausgegeben wird und ausgestaltet ist, um das Trägermaterial teilweise zu schmelzen.
Das Herstellungsverfahren der Stapelformation nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial einen Schmelzpunkt hat, der höher als jener des Form-Materials ist.
Das Herstellungsverfahren der Stapelformation nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial ein pulverförmiges Hauptmaterial und ein pulverförmiges Bindematerial umfasst, und wobei das Bindematerial aus einem Material gebildet ist, das einen niedrigeren Schmelzpunkt als das Hauptmaterial hat.
Das Herstellungsverfahren der Stapelformation nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial ein pulverförmiges Hauptmaterial und ein pulverförmiges Bindematerial umfasst, und wobei das Bindematerial aus einem Material gebildet ist, dessen Schmelzpunkt niedriger als jener des Hauptmaterials ist.
Das Herstellungsverfahren der Stapelformation nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial einen höheren Schmelzpunkt als das Form-Material hat, und eine umgebende Bindeschicht umfasst, die aus einem Material gebildet ist, dessen Schmelzpunkt niedriger als jener des Trägermaterials ist.
Das Herstellungsverfahren der Stapelformation nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial andere Lösungseigenschaften hat, als jene des Form-Materials.
Das Herstellungsverfahren der Stapelformation nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch entfernen mittels einer Entfernungsvorrichtung der Trägerschicht, die aus dem Trägermaterial gebildet ist.
Das Herstellungsverfahren der Stapelformation nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch die Schritte: Messen mittels einer Messvorrichtung der Formen einer Stapelformation und einer Trägerformation; Vergleichen eines Messergebnisses mit Schwellwerten, wobei die Schwellenwerte in einem Speicher gespeichert sind und die Schichten und die Trägerschicht sind, die durch das Form-Material und das Trägermaterial gebildet sind und vorgegebene Formen haben; und Entfernen durch eine Trimmvorrichtung des Form-Materials und des Trägermaterials an dem Ziel die von den Schwellwerten an dem Ziel abweichen.