DE112015004525T5 - Verfahren zum Herstellen eines dreidimensional geformten Formlings - Google Patents

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Abstract

Um das Verfahren für ein Herstellen des dreidimensionalen geformten Gegenstands zur Verfügung zu stellen, welches fähig ist, das Auftreten des erhöhten Abschnitts an dem gesinterten Abschnitt oder dem geschmolzenen und nachfolgend verfestigten Abschnitt durch die Bestrahlung des Lichtstrahls zu verhindern, wird ein Verfahren für ein Herstellen eines dreidimensionalen geformten Gegenstands durch eine abwechselnde Wiederholung eines Schritts (i) eines Ausbildens einer Pulverlage und eines Schritts (ii) eines Ausbildens einer verfestigten Lage durch ein Bestrahlen eines vorbestimmten Abschnitts der Pulverlage mit einem Lichtstrahl zur Verfügung gestellt, wobei der mit dem Lichtstrahl bestrahlte Abschnitt in dem Schritt (ii) vibriert wird.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die Offenbarung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen geformten Gegenstands bzw. Objekts. Genauer bezieht sich die Offenbarung auf ein Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen geformten Gegenstands, in welchem eine Ausbildung einer verfestigten Lage bzw. Schicht durch eine Bestrahlung einer Pulverlage bzw. -schicht mit einem Lichtstrahl durchgeführt wird.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Bisher war ein Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen geformten Gegenstands durch ein Bestrahlen eines Pulvermaterials mit einem Lichtstrahl bekannt (ein derartiges Verfahren kann allgemein als ”selektives Lasersinterverfahren” bezeichnet werden). Das Verfahren kann den dreidimensionalen geformten Gegenstand durch eine abwechselnde Wiederholung eines Ausbildens einer Pulverlage bzw. -schicht und eines Ausbildens einer verfestigten Lage bzw. Schicht auf der Basis des folgenden Schritts (i) und des Schritts (ii) erzeugen:
    • (i) Ausbilden einer Pulverlage; und
    • (ii) Ausbilden einer verfestigten Lage durch ein Bestrahlen eines vorbestimmten Abschnitts der Pulverlage mit einem Lichtstrahl.
  • Diese Art einer Technologie macht es möglich, den dreidimensionalen geformten Gegenstand mit seiner komplizierten Konturform bzw. -gestalt in einer kurzen Zeitperiode herzustellen bzw. zu produzieren. Der dreidimensionale geformte Gegenstand kann als eine Metallform in einem Fall verwendet werden, wo ein anorganisches Pulvermaterial (z. B. ein Metallpulvermaterial) als das Pulvermaterial verwendet wird. Während andererseits der dreidimensionale geformte Gegenstand auch als verschiedene Arten von Modellen in einem Fall verwendet werden kann, wo ein organisches Pulvermaterial (z. B. ein Harz- bzw. Kunststoffpulvermaterial) als das Pulvermaterial verwendet wird.
  • Indem ein Fall als ein Beispiel genommen wird, wo das Metallpulver als das Pulvermaterial verwendet wird und der dreidimensionale geformte Gegenstand, welcher daraus hergestellt wird, als die Metallform verwendet wird, wird das selektive Lasersinterverfahren nun kurz beschrieben werden. Wie dies in 9A–9C gezeigt ist, wird eine Pulverlage bzw. -schicht 22 mit ihrer vorbestimmten Dicke zuerst auf einer Basisplatte 21 durch eine Bewegung in lateraler Richtung einer Rakel 23 ausgebildet (siehe 9A). Dann wird ein vorbestimmter Abschnitt der Pulverlage mit einem Lichtstrahl L bestrahlt, um eine verfestigte Lage bzw. Schicht 24 auszubilden (siehe 9B). Eine weitere Pulverlage wird neu auf der gebildeten verfestigten Lage vorgesehen bzw. zur Verfügung gestellt und wird wieder mit dem Lichtstrahl bestrahlt, um eine andere bzw. weitere verfestigte Lage zu bilden. Auf diese Weise werden die Ausbildung der Pulverlage und die Ausbildung der verfestigten Lage abwechselnd wiederholt, und dadurch wird erlaubt, dass die verfestigten Lagen 24 übereinander gestapelt werden (siehe 9C). Die abwechselnde Wiederholung des Ausbildens der Pulverlage und des Ausbildens der verfestigten Lage führt zu einer Herstellung bzw. Produktion eines dreidimensionalen geformten Gegenstands mit einer Mehrzahl der verfestigten Lagen, welche integral bzw. einstückig darin gestapelt sind. Die unterste verfestigte Lage 24 kann in einem Zustand zur Verfügung gestellt werden, indem sie an der Oberfläche der Basisplatte 21 anhaftet. Daher kann dort eine Integration bzw. Vereinigung des dreidimensionalen geformten Gegenstands und der Basisplatte erhalten werden. Der integrierte ”dreidimensionale geformte Gegenstand” und die ”Basisplatte” können als die Metallform verwendet werden.
  • PATENTDOKUMENTE (PATENTDOKUMENTE DES STANDES DER TECHNIK)
    • PATENTDOKUMENT 1: Japanische nicht geprüfte Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2004-143581
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • PROBLEME, WELCHE DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSEN SIND
  • Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben gefunden, dass ein erhöhter Abschnitt an einem gesinterten Abschnitt oder einem geschmolzenen und nachfolgend verfestigten Abschnitt auftritt, welcher durch die Bestrahlung des Lichtstrahls erhalten wird, wenn die verfestigte Lage durch ein Bestrahlen des vorbestimmten Abschnitts der Pulverlage mit dem Lichtstrahl ausgebildet wird. Spezifisch haben die Erfinder der vorliegenden Anmeldung gefunden, dass eine Mehrzahl der erhöhten Abschnitte entsprechend einem Bezugszeichen 50, welches in einem oberen Abschnitt von 1 und 11 gezeigt ist, an dem gesinterten Abschnitt oder dem geschmolzenen und nachfolgend verfestigten Abschnitt auftritt, welcher durch das Bestrahlen des Lichtstrahls L erhalten wird, so dass ein Teil von jedem der Mehrzahl der erhöhten Abschnitte miteinander überlappt, wobei jeder der Mehrzahl der erhöhten Abschnitte eine gekrümmte Querschnittsform aufweist.
  • Das Ausbilden einer neuen Pulverlage auf der gebildeten verfestigten Lage in einem Zustand eines Auftretens der erhöhten Abschnitte resultiert in den folgenden technischen Problemen. Spezifisch bewirkt die gekrümmte bzw. gebogene Form von jedem der erhöhten Abschnitte einen Unterschied zwischen (i) einer Dicke der neuen Pulverlage auf einem teilweise überlappenden Abschnitt der erhöhten Abschnitte, welche benachbart zueinander bzw. anschließend aneinander sind, wobei die Dicke h1 von 11 entspricht, und (ii) einer Dicke der neuen Pulverlage auf einem oberen Abschnitt von jedem der erhöhten Abschnitte, wobei die Dicke h2 von 11 entspricht. Als ein Resultat ist es unmöglich, die neue Pulverlage mit einer vorbestimmten einheitlichen Dicke insgesamt auszubilden.
  • Spezifischer bewirkt die gekrümmte Form bzw. Gestalt eine neue Pulverlage auf dem teilweise überlappenden Abschnitt der erhöhten Abschnitte benachbart zueinander, wobei die neue Pulverlage auf dem teilweise überlappenden Abschnitt ihre Dickenabmessung größer als diejenige der neuen Pulverlage auf dem oberen Abschnitt von jedem der erhöhten Abschnitte aufweist, wobei die Dicke der neuen Pulverlage auf dem teilweise überlappenden Abschnitt h1 von 11 entspricht und wobei die Dicke der neuen Pulverlage auf dem oberen Abschnitt von jedem der erhöhten Abschnitte h2 von 11 entspricht. Das Ausbilden einer neuen verfestigten Lage durch eine Bestrahlung eines vorbestimmten Abschnitts der neuen Pulverlage, welche zwei unterschiedliche Dicken aufweist, mit dem Lichtstrahl resultiert in den folgenden technischen Problemen. Spezifisch kann die Bestrahlung des vorbestimmten Abschnitts der neuen Pulverlage, welche zwei unterschiedliche Dicken aufweist, mit dem Lichtstrahl eine Differenz bewirken zwischen (i) einer verfestigten Dichte der neuen verfestigten Lage nahe dem teilweise überlappenden Abschnitt der erhöhten Abschnitte benachbart zueinander und (ii) einer verfesitigten Dichte der neuen verfestigten Lage oberhalb des oberen Abschnitts von jedem der erhöhten Abschnitte, wobei die Region der neuen verfestigten Lage nahe dem teilweise überlappenden Abschnitt der erhöhten Abschnitte einer ”M Region” in 11 entspricht und wobei die Region, welche oberhalb des oberen Abschnitts von jedem der erhöhten Abschnitte positioniert ist, einer ”N Region” in 11 entspricht. Spezifischer kann, da die neue Pulverlage auf dem teilweise überlappenden Abschnitt der erhöhten Abschnitte benachbart zueinander die Dickenabmessung aufweist, welche größer als diejenige der neuen Pulverlage auf dem oberen Abschnitt von jedem der erhöhten Abschnitte ist, eine Bestrahlungsenergie des Lichtstrahls nicht ausreichend zu der ”M Region” zur Verfügung gestellt werden, wobei dies zu einer Bereitstellung der ”M Region” der neuen verfestigten Lage führen kann, wobei deren verfestigte Dichte geringer als diejenige der ”N Region” in der neuen verfestigten Lage ist. Als ein Resultat macht dies die Ausbildung der neuen verfestigten Lage mit ihrer einheitlichen verfestigten Dichte schwierig. Demgemäß kann es unmöglich sein, schließlich einen dreidimensionalen geformten Gegenstand mit einer gewünschten Form bzw. Gestalt und Qualität zur Verfügung zu stellen.
  • Unter diesen Umständen ist es ein Ziel bzw. Gegenstand der vorliegenden Erfindung, das Verfahren für ein Herstellen des dreidimensionalen geformten Gegenstands zur Verfügung zu stellen, welches fähig ist, das Auftreten des erhöhten Abschnitts an dem gesinterten Abschnitt oder dem geschmolzenen und nachfolgend verfestigten Abschnitt zu verhindern, welcher durch die Bestrahlung des Lichtstrahls erhalten wird.
  • MITTEL FÜR EIN LÖSEN DER PROBLEME
  • Um den obigen Gegenstand zu erzielen, stellt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen geformten Objekts bzw. Gegenstands durch ein abwechselndes Wiederholen eines Schritts (i) eines Ausbildens einer Pulverlage und eines Schritts (ii) eines Ausbildens einer verfestigten Lage durch ein Bestrahlen eines vorbestimmten Abschnitts der Pulverlage mit einem Lichtstrahl zur Verfügung, wobei der mit dem Lichtstrahl bestrahlte Abschnitt in dem Schritt (ii) vibriert wird.
  • EFFEKT DER ERFINDUNG
  • In dem Verfahren zum Herstellen des dreidimensionalen geformten Gegenstands gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es, da ein vorbestimmter Abschnitt der Pulverlage, welche mit dem bzw. durch den Lichtstrahl bestrahlt wird, vibriert bzw. in Schwingung versetzt wird, möglich, das Auftreten des erhöhten Abschnitts an dem gesinterten Abschnitt oder dem geschmolzenen und nachfolgend verfestigten Abschnitt zu verhindern, welcher durch die Bestrahlung des Lichtstrahls bzw. mit dem Lichtstrahl erhalten wird. Somit kann die verfestigte Lage mit ihrer glatten Oberfläche ausgebildet werden, welche die Ausbildung der neuen Pulverlage bzw. -schicht mit einer gewünschten einheitlichen Dicke auf der ausgebildeten verfestigten Lage insgesamt erlaubt. Als ein Resultat kann die neue verfestigte Lage mit ihrer einheitlichen verfestigten Dichte ausgebildet werden, wenn die neue verfestigte Lage durch die Bestrahlung des vorbestimmten Abschnitts der neuen Pulverlage mit dem Lichtstrahl ausgebildet wird. Demgemäß macht es das Ausbilden der neuen verfestigten Lage mit ihrer einheitlichen verfestigten Dichte möglich, schließlich den dreidimensionalen geformten Gegenstand mit seiner gewünschten Form und Qualität zur Verfügung zu stellen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht, welche schematisch einen Zustand betreffend die Bestrahlung des vorbestimmten Abschnitts der Pulverlage mit dem Lichtstrahl illustriert.
  • 2 ist eine schematische Ansicht, welche ein technisches Konzept der vorliegenden Erfindung illustriert.
  • 3 ist eine Querschnittsansicht, welche schematisch eine Ausführungsform illustriert, dass ein Ausbildungstisch und eine Basisplatte, welche darauf vorgesehen ist, vibriert bzw. in Schwingung versetzt werden.
  • 4 ist eine Querschnittsansicht, welche schematisch eine Ausführungsform illustriert, dass der Ausbildungstisch und die Basisplatte durch ein Verwenden eines Vibrators bzw. einer Vibrationseinrichtung vibriert werden.
  • 5 ist eine Querschnittsansicht, welche schematisch eine Ausführungsform illustriert, dass ein direkter Schlag bzw. Stoß auf einer unteren Oberfläche des Ausbildungstischs in Richtung zu einer Aufwärtsrichtung unter Verwendung eines Hammerteils zur Verfügung gestellt wird, um den Ausbildungstisch zu vibrieren bzw. in Schwingung zu versetzen.
  • 6 ist eine Querschnittsansicht, welche schematisch eine Ausführungsform illustriert, dass der direkte Schlag auf eine Seitenoberfläche des Ausbildungstischs unter Verwendung des Hammerteils für ein Vibrieren des Ausbildungstischs zur Verfügung gestellt wird.
  • 7 ist eine Draufsicht, welche schematisch eine Ausführungsform illustriert, dass der direkte Schlag auf die Seitenoberfläche des Ausbildungstischs unter Verwendung des Hammerteils für ein Vibrieren des Ausbildungstischs zur Verfügung gestellt wird.
  • 8 ist eine perspektivische Ansicht, welche schematisch eine Konstruktion einer Lasersinter/Bearbeitungs-Hybridmaschine illustriert.
  • Jede der 9A–9C sind eine Querschnittsansicht, welche jeweils schematisch einen Lasersinter/Bearbeitungs-Hybridprozess in Übereinstimmung mit dem selektiven Lasersinterverfahren illustriert.
  • 10 ist ein Flussdiagramm von allgemeinen Vorgängen einer Lasersinter/Bearbeitungs-Hybridmaschine.
  • 11 ist eine konventionelle Querschnittsansicht, welche schematisch einen Zustand betreffend die Bestrahlung des vorbestimmten Abschnitts der Pulverlage mit dem Lichtstrahl illustriert.
  • ARTEN FÜR EIN AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
  • Das Herstellungsverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in größerem Detail unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen beschrieben werden. Es sollte festgehalten bzw. angemerkt werden, dass Konfigurationen/Formen und Abmessungsverhältnisse in den Zeichnungen lediglich für illustrative Zwecke dienen und somit nicht dieselben wie diejenigen der tatsächlichen Teile oder Elemente sind.
  • Der Ausdruck ”Pulverlage”, wie er in dieser Beschreibung und den Ansprüchen verwendet wird, bedeutet beispielsweise eine ”Metallpulverlage, welche aus einem Metallpulver hergestellt ist” oder eine ”Harz- bzw. Kunststoffpulverlage, welche aus einem Harz- bzw. Kunststoffpulver hergestellt ist”. Der Ausdruck ”vorbestimmter Abschnitt einer Pulverlage”, wie er hierin verwendet wird, bedeutet im Wesentlichen einen Abschnitt bzw. Bereich eines dreidimensionalen geformten Gegenstands, welcher herzustellen ist. Als solches wird ein Pulver, welches in einem derartigen vorbestimmten Abschnitt vorhanden ist, mit einem Lichtstrahl bestrahlt und dadurch unterliegt das Pulver einem Sintern oder einem Schmelzen und einer nachfolgenden Verfestigung, um eine Form bzw. Gestalt eines dreidimensionalen geformten Gegenstands bzw. Objekts zu bilden. Weiters bedeutet der Ausdruck ”verfestigte Lage” im Wesentlichen eine ”gesinterte Lage” in einem Fall, wo die Pulverlage eine Metallpulverlage ist, während der Ausdruck ”verfestigte Lage” im Wesentlichen eine ”ausgehärtete Lage” in einem Fall bedeutet, wo die Pulverlage eine Kunststoffpulverlage ist.
  • Der Ausdruck ”Aufwärts/Abwärts”-Richtung, welche direkt oder indirekt hierin beschrieben ist, entspricht einer Richtung basierend auf einem Positionszusammenhang zwischen der Basisplatte und dem dreidimensionalen geformten Gegenstand. Eine Seite für ein Herstellen des dreidimensionalen geformten Gegenstands ist bzw. wird als die ”Aufwärtsrichtung” definiert, und eine Seite entgegengesetzt hierzu wird als die ”Abwärtsrichtung” definiert, wenn eine Position, bei welcher die Basisplatte vorgesehen ist, als ein Standard verwendet wird.
  • [Selektives Lasersinterverfahren]
  • Zuerst wird ein selektives Lasersinterverfahren, auf welchem eine Ausführungsform des Herstellungsverfahrens der vorliegenden Erfindung basiert, beschrieben werden. Beispielhaft wird ein Lasersinter/Bearbeitungs-Hybridprozess, wobei ein Bearbeiten zusätzlich in dem selektiven Lasersinterverfahren ausgeführt wird, erläutert werden. 9A–9C zeigen schematisch eine Prozessausführungsform des Lasersinter/Bearbeitungs-Hybrids. 8 und 10 zeigen jeweils Hauptkonstruktionen und ein Flussdiagramm betreffend eine Metall-Lasersinter-Hybrid-Fräsmaschine für ein Ermöglichen einer Ausführung eines Bearbeitungsprozesses als auch des selektiven Lasersinterverfahrens.
  • Wie dies in 8 gezeigt ist, ist die Lasersinter/Fräs-Hybridmaschine 1 mit einer Pulverlagen-Ausbildungseinrichtung 2, einer Lichtstrahl-Bestrahlungseinrichtung 3 und Bearbeitungsmitteln 4 versehen.
  • Die Pulverlagen-Ausbildungseinrichtung 2 ist ein Mittel für ein Ausbilden einer Pulverlage bzw. -schicht mit ihrer vorbestimmten Dicke durch eine Zufuhr von Pulver (z. B. eines Metallpulvers oder eines Kunststoffpulvers), wie dies in 9A–9C gezeigt ist. Die Lichtstrahl-Bestrahlungseinrichtung 3 ist ein Mittel für ein Bestrahlen eines vorbestimmten Abschnitts der Pulverlage mit einem Lichtstrahl ”L”. Die Bearbeitungsmittel 4 sind Mittel für ein Fräsen der Seitenoberfläche der gestapelten verfestigten Lagen, d. h. der Oberfläche des dreidimensionalen geformten Gegenstands bzw. Objekts.
  • Wie dies in 8 und 9A–9C gezeigt ist, besteht die Pulverlagen-Ausbildungseinrichtung 2 hauptsächlich aus einem Pulvertisch 25, einer Rakel 23, einem Ausbildungstisch 20 und einer Basisplatte 21. Der Pulvertisch 25 ist ein Tisch, welcher fähig ist, sich vertikal in einem ”Speichertank bzw. -behälter für Pulvermaterial” 28 anzuheben/abzusenken, dessen äußerer Umfang mit einer Wand 26 umgeben ist. Die Rakel 23 ist eine Klinge bzw. Schneide, welche fähig ist, sich horizontal zu bewegen, um ein Pulver 19 von dem Pulvertisch 25 auf den Ausbildungstisch 20 zu verteilen und dadurch eine Pulverlage 22 zu bilden. Der Ausbildungstisch 20 ist ein Tisch, welcher fähig ist, sich vertikal in einem Ausbildungstank bzw. -behälter 29 anzuheben/abzusenken, dessen äußerer Umfang mit einer bzw. durch eine Wand 27 umgeben ist. Die Basisplatte 21 ist eine Platte für einen geformten Gegenstand. Die Basisplatte ist auf dem Ausbildungstisch 20 angeordnet und dient als eine Plattform des dreidimensionalen geformten Gegenstands.
  • Wie dies in 8 gezeigt ist, besteht die Lichtstrahl-Bestrahlungseinrichtung 3 hauptsächlich aus einem Lichtstrahl-Generator 30 und einem Galvanometerspiegel 31. Der Lichtstrahl-Generator 30 ist eine Vorrichtung für ein Emittieren bzw. Aussenden eines Lichtstrahls ”L”. Der Galvanometerspiegel 31 ist ein Mittel für ein Scannen bzw. Abtasten eines emittierten Lichtstrahls ”L” auf die Pulverlage, d. h. ein Scannmittel des Lichtstrahls ”L”.
  • Wie dies in 8 gezeigt ist, bestehen die Bearbeitungsmittel 4 hauptsächlich aus einem Fräskopf 40 und einer Betätigungseinrichtung bzw. einem Stellglied 41. Der Fräskopf 40 ist ein Schneidwerkzeug für ein Fräsen der Seitenoberfläche der gestapelten verfestigten Lagen, d. h. der Oberfläche des dreidimensionalen geformten Gegenstands. Das Stellglied 41 ist ein Mittel für ein Antreiben des Fräskopfs 40, um sich in Richtung zu der Position zu bewegen, an welcher gefräst wird.
  • Vorgänge bzw. Betätigungen der Lasersinter/Hybrid-Fräsmaschine 1 werden nun im Detail beschrieben werden. Wie dies aus dem Flussdiagramm von 10 ersichtlich ist, bestehen die Vorgänge der Lasersinter/Hybrid-Fräsmaschine hauptsächlich aus einem Pulverlagen-Ausbildungsschritt (S1), einem Ausbildungsschritt (S2) einer verfestigten Lage und einem Bearbeitungsschritt (S3). Der Pulverlagen-Ausbildungsschritt (S1) ist ein Schritt für ein Ausbilden der Pulverlage 22. In dem die Pulverlage ausbildenden Schritt bzw. Pulverlagen-Ausbildungsschritt (S1) wird zuerst der Ausbildungstisch 20 um Δt abgesenkt (S11), wobei dadurch ein Niveauunterschied Δt zwischen einer oberen Oberfläche der Basisplatte 21 und einer Ebene einer oberen Kante des Ausbildungstanks bzw. -behälters 29 erzeugt wird. Nachfolgend wird der Pulvertisch 25 um Δt angehoben und es wird dann die Rakel 23 angetrieben, um sich von dem Speicherbehälter 28 zu dem Ausbildungsbehälter 29 in der horizontalen Richtung zu bewegen, wie dies in 9A gezeigt ist. Dies ermöglicht, dass ein Pulver 19, welches auf dem Pulvertisch 25 angeordnet ist, auf die Basisplatte 21 verteilt wird (S12), während die Pulverlage 22 ausgebildet wird (S13). Beispiele des Pulvers für die Pulverlage beinhalten ein ”Metallpulver, welches einen mittleren Teilchendurchmesser von etwa 5 μm bis 100 μm aufweist” und ein ”Harz- bzw. Kunststoffpulver, welches einen mittleren Teilchendurchmesser von etwa 30 μm bis 100 μm aufweist (z. B. ein Pulver von Nylon, Polypropylen, ABS oder dgl.”. Nachfolgend auf diesen Schritt wird der Schritt (S2) eines Ausbildens der verfestigten Lage durchgeführt. Der die verfestigte Lage ausbildende Schritt (S2) ist ein Schritt für ein Ausbilden einer verfestigten Lage 24 durch die Bestrahlung mit dem Lichtstrahl. In dem die verfestigte Lage ausbildenden Schritt (S2) wird ein Lichtstrahl ”L” von dem Lichtstrahl-Generator 30 emittiert (S21). Der emittierte bzw. ausgesandte Lichtstrahl ”L” wird auf einen vorbestimmten Abschnitt der Pulverlage 22 mittels des Galvanometerspiegels 31 gescannt bzw. projiziert (S22). Der gescannte Lichtstrahl kann bewirken, dass das Pulver in dem vorbestimmten Abschnitt der Pulverlage gesintert wird oder geschmolzen und nachfolgend verfestigt wird, wobei dies in einer Ausbildung der verfestigten Lage 24 resultiert (S23), wie dies in 9B gezeigt ist. Beispiele des Lichtstrahls ”L” beinhalten einen Kohlenstoffdioxid-Gaslaser, Nd:YAG Laser, Faserlaser, ultraviolettes Licht und dgl.
  • Der die Pulverlage ausbildende Schritt (S1) und der die verfestigte Lagen ausbildende Schritt (32) werden abwechselnd wiederholt. Dies erlaubt, dass eine Mehrzahl der verfestigten Lagen 24 integral bzw. einstückig übereinander gestapelt wird, wie dies in 9C gezeigt ist.
  • Wenn die Dicke der gestapelten verfestigten Lagen 24 einen vorbestimmten Wert erreicht (S24), wird der Bearbeitungsschritt (S3) eingeleitet bzw. begonnen. Der Bearbeitungsschritt (S3) ist ein Schritt für ein Fräsen der Seitenoberfläche der gestapelten verfestigten Lagen 24, d. h. der Oberfläche des dreidimensionalen geformten Gegenstands. Der Fräskopf 40 (siehe 9C und 10) wird betätigt, um eine Ausführung des Bearbeitungsschritts einzuleiten bzw. zu beginnen (S31). Beispielsweise kann in einem Fall, wo der Fräskopf 40 eine effektive Fräser- bzw. Fräslänge von 3 mm aufweist, ein Bearbeiten mit einer Frästiefe von 3 mm durchgeführt werden. Daher wird unter der Annahme, dass ”Δt” 0,05 mm ist, der Fräskopf 40 betätigt, wenn die Ausbildung der sechzig verfestigten Lagen 24 abgeschlossen ist. Spezifisch wird die Seitenoberfläche der gestapelten verfestigten Lagen 24 dem Oberflächenbearbeiten (S32) durch eine Bewegung des Fräskopfs 40 unterworfen, welcher durch die Betätigungseinrichtung 41 angetrieben wird. Nachfolgend auf den Oberflächen-Bearbeitungsschritt (S3) wird beurteilt, ob der gesamte dreidimensionale geformte Gegenstand erhalten wurde oder nicht (S33). Wenn der gewünschte dreidimensionale geformte Gegenstand noch nicht erhalten wurde, kehrt der Schritt zu dem die Pulverlage ausbildenden Schritt (S1) zurück. Danach werden die Schritte S1 bis S3 wiederholt wiederum durchgeführt, wobei das weitere Stapeln der verfestigten Lagen 24 und der weitere Bearbeitungsprozess daher in gleicher Weise durchgeführt werden, wobei dies schließlich zu einer Bereitstellung des gewünschten dreidimensionalen geformten Gegenstands bzw. Objekts führt.
  • [Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung]
  • Ein Herstellungsverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist durch Merkmale gekennzeichnet, welche mit einer Ausbildung der verfestigten Lage 24 durch die Bestrahlung des vorbestimmten Abschnitts der Pulverlage 22 mit dem Lichtstrahl L in dem selektiven Lasersinterverfahren assoziiert sind, wie dies oben beschrieben ist.
  • 1 ist die perspektivische Ansicht, welche schematisch einen Zustand betreffend die Bestrahlung des vorbestimmten Abschnitts der Pulverlage 22 mit dem Lichtstrahl L illustriert. 2 ist die schematische Ansicht, welche illustriert, dass ein gesinterter Abschnitt oder ein geschmolzener und nachfolgend verfestigter Abschnitt, bei bzw. an welchem der erhöhte Abschnitt auftritt, vibriert bzw. in Schwingung versetzt wird, wobei der gesinterte Abschnitt oder der geschmolzene und nachfolgend verfestigte Abschnitt durch die Bestrahlung des Lichtstrahls L erhalten wird. 11 ist die konventionelle Querschnittsansicht, welche schematisch einen Zustand betreffend die Bestrahlung des vorbestimmten Abschnitts der Pulverlage 22 mit dem Lichtstrahl L illustriert.
  • Zuerst wird ein technisches Konzept der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 2 beschrieben werden, um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu fördern. Ein Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung ist, dass ein Abschnitt, welcher mit dem bzw. durch den Lichtstrahl L bestrahlt wird, welcher als ein durch einen Lichtstrahl bestrahlter Abschnitt ausgedrückt bzw. be zeichnet ist, vibriert bzw. in Schwingung versetzt wird, obwohl eine detaillierte Beschreibung folgt. Aufgrund der Vibration des durch den Lichtstrahl bestrahlten Abschnitts (siehe einen oberen Abschnitt von 2), kann eine Höhe des erhöhten Abschnitts verglichen mit keiner Vibration des durch den Lichtstrahl bestrahlten Abschnitts verringert werden (siehe einen unteren Abschnitt von 2). Der Ausdruck ”erhöhter Abschnitt”, welcher hierin beschrieben ist, bezeichnet einen durch den Lichtstrahl bestrahlten Abschnitt in der Form einer Wölbung in Richtung zu einer aufwärts gerichteten Richtung, wobei die Wölbung die gekrümmte Querschnittsform aufweist, wobei der durch den Lichtstrahl bestrahlte Abschnitt dem vorbestimmten Abschnitt der Pulverlage 22 entspricht, welche mit dem Lichtstrahl L bestrahlt wird.
  • Das Herstellungsverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend im Detail beschrieben werden.
  • Wie dies in dem oberen Abschnitt von 1 und 11 gezeigt ist, haben die Erfinder der vorliegenden Anmeldung gefunden, dass der erhöhte Abschnitt 50 an dem gesinterten Abschnitt oder dem geschmolzenen und nachfolgend verfestigten Abschnitt auftritt, welcher durch die Bestrahlung des Lichtstrahls L erhalten wird, wenn die verfestigte Lage 24 durch ein Bestrahlen des vorbestimmten Abschnitts der Pulverlage 22 mit dem Lichtstrahl L ausgebildet wird. Spezifisch haben, wie dies in dem oberen Abschnitt von 1 und 11 gezeigt ist, die Erfinder der vorliegenden Anmeldung gefunden, dass eine Mehrzahl der erhöhten Abschnitte 50 an dem gesinterten Abschnitt oder dem geschmolzenen und nachfolgend verfestigten Abschnitt auftritt, welcher durch die Bestrahlung des Lichtstrahls L erhalten wird, so dass ein Teil von jedem der Mehrzahl der erhöhten Abschnitte 50 miteinander überlappt, wobei jeder der Mehrzahl der erhöhten Abschnitte 50 die gekrümmte bzw. gebogene Querschnittsform aufweist.
  • Wie dies in 11 gezeigt ist, resultiert das Ausbilden einer neuen Pulverlage 22 auf der gebildeten verfestigten Lage 24 in dem Zustand des Auftretens der erhöhten Abschnitte 50 in den folgenden technischen Problemen. Spezifisch bewirkt die gekrümmte Form bzw. Gestalt von jedem der erhöhten Abschnitte 50 die Differenz zwischen (i) der Dicke (d. h. h1 in 11) der neuen Pulverlage 22 auf dem teilweise überlappenden Abschnitt 51 der erhöhten Abschnitte 50, welche benachbart zueinander bzw. anschließend aneinander sind, und (ii) der Dicke (d. h. h2 in 11) der neuen Pulverlage 22 auf dem oberen Abschnitt 52 von jedem der erhöhten Abschnitte 50. Als ein Resultat ist es unmöglich, die neue Pulverlage 22 mit ihrer vorbestimmten einheitlichen Dicke insgesamt auszubilden. Spezifischer bewirkt, wie dies in 11 gezeigt ist, die gekrümmte Form des erhöhten Abschnitts 50 eine neue Pulverlage 22 auf dem teilweise überlappenden Abschnitt 51 der erhöhten Abschnitte 50, welche benachbart zueinander sind bzw. liegen, wobei die neue Pulverlage 22 auf dem teilweise überlappenden Abschnitt 51 die Dickenabmessung größer als diejenige der neuen Pulverlage 22 auf dem oberen Abschnitt 52 von jedem der erhöhten Abschnitte 50 aufweist. Das Ausbilden der neuen verfestigten Lage 24 durch die Bestrahlung des vorbestimmten Abschnitts der neuen Pulverlage 22, welche zwei unterschiedliche Dicken aufweist, mit dem Lichtstrahl L resultiert in den folgenden technischen Problemen. Spezifisch kann die Bestrahlung des vorbestimmten Abschnitts der neuen Pulverlage, welche zwei unterschiedliche Dicken aufweist, mit dem Lichtstrahl die Differenz zwischen (i) der verfestigten Dichte der neuen verfestigten Lage 24 nahe dem teilweise überlappenden Abschnitt 51 der erhöhten, zueinander benachbarten Abschnitte 50 und (ii) der verfestigten Dichte der neuen verfestigten Lage 24 nahe dem oberen Abschnitt 52 von jedem. der erhöhten Abschnitte 50 bewirken. Spezifischer treten, da die neue Pulverlage 22 auf dem teilweise überlappenden Abschnitt 51 der erhöhten, zueinander benachbarten Abschnitte 50 die Dickenabmessung aufweist, welche größer als diejenige der neuen Pulverlage 22 auf dem oberen Abschnitt 52 von jedem der erhöhten Abschnitte 50 ist, die folgenden technischen Probleme auf. Spezifisch kann die Bestrahlungsenergie des Lichtstrahls L nicht ausreichend in einer Region (d. h. M Region von 11) nahe dem teilweise überlappenden Abschnitt 51 der erhöhten, zueinander benachbarten Abschnitte 50 sein, wobei dies zu dem Vorsehen bzw. Bereitstellen der Region (d. h. M Region von 11) nahe dem teilweise überlappenden Abschnitt 51 führen kann, wobei seine verfestigte Dichte geringer als diejenige der Region (d. h. N Region von 11) oberhalb des oberen Abschnitts 52 ist. Als ein Resultat kann dies das Ausbilden der neuen verfestigten Lage 24 mit ihrer einheitlichen bzw. gleichmäßigen verfestigten Dichte schwierig machen. Demgemäß kann es unmöglich sein, abschließend den dreidimensionalen geformten Gegenstand mit der gewünschten Form bzw. Gestalt und Qualität zur Verfügung zu stellen.
  • Im Licht der obigen Gegenstände bzw. Überlegungen haben die Erfinder der vorliegenden Anmeldung ernsthaft ein Verfahren für ein Verhindern des Auftretens des erhöhten Abschnitts 25 in Betracht gezogen. Als ein Resultat haben, wie dies in einem unteren Abschnitt von 1 gezeigt ist, die Erfinder der vorliegenden Anmeldung erzeugt bzw. entwickelt, dass ein vorbestimmter Abschnitt der Pulverlage 22, welcher mit dem Lichtstrahl L bestrahlt wird, vibriert bzw. in Schwingung versetzt wird. Spezifisch haben die Erfinder der vorliegenden Anmeldung entwickelt, dass ein Abschnitt, welcher mit dem Lichtstrahl L bestrahlt wird, vibriert wird, wenn der vorbestimmte Abschnitt der Pulverlage 22 mit dem Lichtstrahl L bestrahlt wird. Der Ausdruck ”der Abschnitt, welcher mit dem Lichtstrahl bestrahlt wird, wird vibriert bzw. in Schwingung versetzt” bedeutet, dass der vorbestimmte Abschnitt der Pulverlage 22 vibriert wird, während er mit dem Lichtstrahl L bestrahlt wird, oder während der Bestrahlung des vorbestimmten Abschnitts der Pulverlage 22 mit dem Lichtstrahl L.
  • Der Abschnitt bzw. Bereich, welcher mit dem Lichtstrahl L bestrahlt wird, wird vibriert, wenn der vorbestimmte Abschnitt der Pulverlage 22 mit dem Lichtstrahl L in der vorliegenden Erfindung bestrahlt wird, wobei dies die folgenden Effekte ergeben kann.
  • Spezifisch wird, wenn der vorbestimmte Abschnitt der Pulverlage 22 mit dem Lichtstrahl L bestrahlt wird, ein Fluidabschnitt an dem Abschnitt ausgebildet, welcher mit dem Lichtstrahl L bestrahlt wird, wobei der fluide bzw. Fluidabschnitt ein ”Schmelzpool” genannt wird. Eine kontinuierliche Vibration des fluiden Abschnitts erlaubt eine Abnahme einer Höhe des fluiden Abschnitts und eine Zunahme einer Breite des fluiden Abschnitts aufgrund einer Eigenschaft des fluiden Abschnitts verglichen mit keiner Vibration des fluiden Abschnitts, wobei dies möglich macht, das Auftreten des erhöhten Abschnitts 50 an dem gesinterten Abschnitt oder dem geschmolzenen und nachfolgend verfestigten Abschnitt zu verhindern, welcher durch die Bestrahlung des Lichtstrahls L erhalten wird. Demgemäß erlaubt die Verhinderung des Auftretens des erhöhten Abschnitts 50 eine Ausbildung der verfestigten Lage 24 mit ihrer glatten Oberfläche. Der Ausdruck ”verfestigte Lage mit ihrer glatten Oberfläche” bedeutet eine verfestigte Lage, welche einen Unterschied (d. h. H2- H1) zwischen (i) einer Höhe H1 des teilweise überlappenden Abschnitts 51 von erhöhten Abschnitten 50, welche zueinander benachbart. sind (siehe den unteren Abschnitt von 1), wobei die erhöhten Abschnitte 50 auf der verfestigten Lage 24 ausgebildet sind bzw. werden, und (ii) einer Höhe H2 des oberen Abschnitts 52 von jedem der erhöhten Abschnitte 50 (siehe den unteren Abschnitt von 1) von weniger als 20%, vorzugsweise weniger als 10% und noch bevorzugter weniger als 5% aufweist. Eine Vibration bzw. Schwingung des Abschnitts, welcher durch den bzw. mit dem Lichtstrahl L bestrahlt wird, wird mit einer Frequenz von 0,1 kHz bis 1000 kHz, vorzugsweise 1 kHz bis 100 kHz durchgeführt. Wie dies unten beschrieben ist, kann die Vibration mit einer derartigen Frequenz durch ein Verwenden beispielsweise eines Vibrators und/oder eines Hammerteils zur Verfügung gestellt werden.
  • Wie dies oben beschrieben ist, besteht der dreidimensionale geformte Gegenstand, welcher abschließend zu erhalten ist, aus den laminierten verfestigten Lagen 24. In dem selektiven Lasersinterverfahren weisen die gesamten verfestigten Lagen 24 für ein Ausbilden einer neuen Pulverlage 22 darauf eine nicht-konstante und sich zunehmend ändernde Form und/oder Masse auf. Es kann angenommen werden, dass die nicht-konstante und sich zunehmend ändernde Form und/oder Masse der gesamten verfestigten Lagen 24 zu einer schrittweisen bzw. zunehmenden Änderung einer natürlichen Frequenz oder einer inhärenten Frequenz der gesamten verfestigten Lagen 24 für ein Ausbilden der neuen Pulverlage 22 darauf führt. Der Ausdruck ”inhärente Frequenz” bedeutet eine Frequenz, welche ein Phänomen einer ”sympathetischen bzw. mitschwingenden Vibration” erzeugt bzw. generiert, welche eine große Oszillation oder Schwingung aufgrund einer erhöhten Vibration bewirkt. Im Licht der obigen Gegenstände ist es bevorzugter, dass der Abschnitt, welcher mit dem Lichtstrahl L bestrahlt wird, auf einer Basis der natürlichen Frequenz vibriert wird, welche in Übereinstimmung mit der Form bzw. Gestalt und/oder der Masse der gesamten verfestigten Lagen 24 für ein Ausbilden der neuen Pulverlage 22 darauf ist bzw. steht. Die natürliche Frequenz kann durch einen optionalen Prozess berechnet werden. Gemäß einem Beispiel des optionalen Prozesses kann die natürliche Frequenz durch eine Simulationsanalyse mit einer Software für eine strukturelle Analyse basierend auf einer Information betreffend die Form und/oder Masse der gesamten verfestigten Lagen 24 (d. h. einem Vorläufer des dreidimensionalen geformten Gegenstands) unmittelbar vor einem Ausbilden der neuen Pulverlage 22 berechnet werden.
  • Wie dies oben beschrieben ist, resultiert das Phänomen der ”sympathetischen Vibration”, welche die große Oszillation aufgrund der erhöhten Vibration bewirkt, aus einem Bereitstellen der im Wesentlichen selben Frequenz wie die natürliche Frequenz in Übereinstimmung mit der Form und/oder Masse der gesamten verfestigten Lagen 24 für ein Ausbilden der neuen Pulverlage 22 darauf. Das Phänomen der ”sympathetischen Vibration” erlaubt, dass der fluide Abschnitt, welcher an dem Abschnitt ausgebildet wird, welcher mit dem Lichtstrahl L bestrahlt wird, effektiv bzw. wirksam vibriert wird. Daher erlaubt die effektive Vibration des fluiden Abschnitts eine ”weitere Abnahme” der Höhe des fluiden Abschnitts und einen ”weiteren Anstieg” der Breite des fluiden Abschnitts aufgrund der Eigenschaften des fluiden Abschnitts verglichen mit keiner Vibration des fluiden Abschnitts.
  • Somit kann die verfestigte Lage 24 mit einer glatten Oberfläche ausgebildet werden, welche das Ausbilden der neuen Pulverlage 22 mit einer gewünschten einheitlichen Dicke auf der ausgebildeten verfestigten Lage 24 insgesamt erlaubt. Als ein Resultat kann die neue verfestigte Lage 24 mit ihrer einheitlichen verfestigten Dichte ausgebildet werden, wenn sie durch die Bestrahlung des vorbestimmten Abschnitts der neuen Pulverlage 22 mit dem Lichtstrahl L ausgebildet wird. Demgemäß macht es die Ausbildung der neuen verfestigten Lage 24 mit ihrer einheitlichen verfestigten Dichte möglich, schließlich den dreidimensionalen geformten Gegenstand mit einer gewünschten Form und Qualität zur Verfügung zu stellen.
  • Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung die folgenden Effekte bereitstellen.
  • In dem gesinterten Abschnitt oder dem geschmolzenen und nachfolgend verfestigten Abschnitt durch die Bestrahlung des vorbestimmten Abschnitts der Pulverlage 22 mit dem Lichtstrahl L werden Abstände bzw. Freiräume, welche in der Pulverlage 22 existieren, verringert, wobei dies zu einem Auftreten eines Schrumpf-Phänomens führt. Da der erhöhte Abschnitt 50 an dem gesinterten Abschnitt oder dem geschmolzenen und nachfolgend verfestigten Abschnitt durch die Bestrahlung mit dem Lichtstrahl L auftritt, wird angenommen, dass das Schrumpf-Phänomen an dem erhöhten Abschnitt 50 auftritt. Somit kann das Schrumpf-Phänomen eine Konzentration einer Beanspruchung bzw. Belastung bewirken, welche zu einer einwärts gerichteten Richtung des erhöhten Abschnitts 50 orientiert ist. Als ein Resultat kann die Konzentration der Beanspruchung ein Verwinden bzw. Verziehen und/oder eine Verformung bzw. Deformation der verfestigten Lagen 24, d. h. des dreidimensionalen geformten Gegenstands bewirken, welcher schließlich herzustellen ist. Im Licht der obigen Gegenstände wird der Abschnitt, welcher mit dem Lichtstrahl L bestrahlt wird, vibriert bzw. in Schwingung versetzt, wobei dies zu einer Abnahme der Konzentration der Belastung führt, welche zu der einwärts gerichteten Richtung des erhöhten Abschnitts 50 gerichtet bzw. orientiert ist. Demgemäß macht es die Abnahme der Konzentration der Belastung möglich, das Auftreten des Verziehens und/oder der Verformung des dreidimensionalen geformten Gegenstands zu verhindern, welcher abschließend herzustellen ist.
  • Darüber hinaus erlaubt die Verhinderung des Auftretens des erhöhten Abschnitts 50 in der vorliegenden Erfindung, dass eine Region, welche mit dem Lichtstrahl L zu bestrahlen ist, erhöht bzw. vergrößert wird, wobei die Region im Wesentlichen dem vorbestimmten Abschnitt der Pulverlage 22 entspricht. Spezifisch erlaubt die Verhinderung des Auftretens des erhöhten Abschnitts 50 die Bestrahlung des vorbestimmten Abschnitts der Pulverlage 22 mit dem Lichtstrahl L mit einem großen Scan- bzw. Abtastabstand. Demgemäß kann eine Zeit für ein Ausbilden der verfestigten Lagen 24, d. h. eine Zeit für ein Herstellen des dreidimensionalen geformten Gegenstands verkürzt werden, wobei dies zu einer Verbesserung einer Herstellungseffizienz des dreidimensionalen geformten Gegenstands beiträgt.
  • Es ist bevorzugt, dass das Herstellungsverfahren einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die folgenden Aspekte annimmt bzw. einsetzt, wenn die folgende verfestigte Lage 24 ausgebildet wird.
  • Spezifisch ist bei einem Ausbilden der verfestigten Lage 24 ”eines Abschnitts hoher Dichte mit seiner verfestigten Dichte von 95 bis 100%” und ”eines Abschnitts geringer Dichte mit seiner verfestigten Dichte von 0 bis 95%” (unter Ausschluss von 95%)” bevorzugt, dass der Abschnitt hoher Dichte, welcher durch die Bestrahlung mit dem Lichtstrahl L ausgebildet wird, positiv bzw. aktiv vibriert bzw. in Schwingung versetzt wird.
  • Eine Bestrahlungsbedingung des Lichtstrahls L, welche für eine Ausbildung des Abschnitts hoher Dichte verwendet wird, ist verschieden von derjenigen, welche für die Ausbildung des Abschnitts niedriger Dichte verwendet wird. Spezifisch wird die Ausbildung des Abschnitts hoher Dichte durch eine Verwendung des Lichtstrahls L durchgeführt, welcher eine Bestrahlungsenergie höher als diejenige des Lichtstrahls L aufweist, welcher verwendet wird, um den Abschnitt niedriger Dichte auszubilden. Aufgrund der Verwendung des Lichtstrahls L, welcher die höhere Bestrahlungsenergie aufweist, kann der erhöhte Abschnitt 50 an dem Abschnitt hoher Dichte eine Höhe höher als diejenige des erhöhten Abschnitts 50 an dem Abschnitt niedriger Dichte aufweisen. Im Licht der obigen Gegenstände ist es bevorzugt, dass der Abschnitt hoher Dichte, welcher durch die Bestrahlung mit dem Lichtstrahl L gebildet wird, vibriert wird. Somit macht es die Vibration des Abschnitts hoher Dichte möglich, vorzugsweise das Auftreten des erhöhten Abschnitts 50 zu verhindern. Der Ausdruck ”verfestigte Dichte (%)”, welcher hierin beschrieben ist, bedeutet im Wesentlichen eine verfestigte Querschnittsdichte (Anteilsverhältnis eines verfestigten Materials), welche durch eine Bildbearbeitung einer Schnittfotographie des dreidimensionalen geformten Gegenstands bestimmt wird. Eine Bildbearbeitungs-Software für ein Bestimmen der verfestigten Querschnittsdichte ist Scion Image ver. 4.0.2 (Freeware, welche durch Scion hergestellt ist). In einem derartigen Fall ist es möglich, eine verfestigte Querschnittsdichte ρs aus der unten erwähnten Gleichung 1 durch ein Binarisieren eines Querschnittsbilds in einen verfestigten Abschnitt (weiß) und einen Leerstellenabschnitt (schwarz) und dann ein Zählen von allen Bildelementanzahlen Pxall des Bilds und einer Bildelementanzahl Pxwhite des verfestigten Abschnitts (weiß) zu bestimmen. [Gleichung 1]
    Figure DE112015004525T5_0002
  • Ein Verfahren für ein Vibrieren des vorbestimmten Abschnitts der Pulverlage 22, welcher mit dem Lichtstrahl L bestrahlt wird, wird nachfolgend beschrieben werden.
  • 3 ist die Querschnittsansicht, welche schematisch eine Ausführungsform illustriert, dass der Ausbildungstisch 20 und die Basisplatte 21, welche auf dem Ausbildungstisch 20 vorgesehen ist, vibriert bzw. in Schwingung versetzt werden.
  • Wie dies in 3 gezeigt ist, ist die Basisplatte 21 auf dem Ausbildungstisch 20 vorgesehen. Die verfestigte Lage 24, welche durch die Bestrahlung des vorbestimmten Abschnitts der Pulverlage mit dem Lichtstrahl L gebildet wird, ist auf der Basisplatte 21 vorgesehen. In einer Ausführungsform sind bzw. werden der Ausbildungstisch 20 und die Basisplatte 21, welche auf dem Ausbildungstisch 20 vorgesehen ist, vibriert. In dieser Ausführungsform wird die Vibration des Ausbildungstischs 20 und der Basisplatte 21 im Hinblick auf den Abschnitt zur Verfügung gestellt, welcher mit dem Lichtstrahl L bestrahlt wird. Die Verwendung des Ausbildungstischs 20 und der Basisplatte 21 für die Herstellung des dreidimensionalen geformten Gegenstands weist einen Vorteil dahingehend auf, dass die Vibration des Abschnitts, welcher mit dem Lichtstrahl L bestrahlt wird, ohne Verwendung einer getrennten Vibration oder einer unabhängigen Maschine durchgeführt werden kann. Eine Gesamtheit des Ausbildungstischs 20 und der Basisplatte 21 kann vibriert werden.
  • Ein Verfahren für ein Vibrieren des Ausbildungstischs 20 und der Basisplatte 21, welche auf dem Ausbildungstisch 20 vorgesehen ist, wird nachfolgend beschrieben werden.
  • 4 ist die Querschnittsansicht, welche schematisch eine Ausführungsform illustriert, dass der Ausbildungstisch 20 und die Basisplatte 21 auf dem Ausbildungstisch 20 unter Verwendung des Vibrators bzw. der Vibriereinrichtung 60 vibriert bzw. in Schwingung versetzt werden.
  • Wie dies in 4 gezeigt ist, beinhalten Verfahren für ein Vibrieren des Ausbildungstischs 20 und der Basisplatte 21 auf dem Ausbildungstisch 20 eine Verwendung des Vibrators 60, welcher auf dem Ausbildungstisch 20 vorgesehen ist.
  • Die Verwendung des Vibrators 60 resultiert in der Vibration des Ausbildungstischs 20 und dadurch resultiert seine Vibration in einer Vibration der Basisplatte 21, welche direkt auf dem Ausbildungstisch 20 vorgesehen ist. Aufgrund der Vibration bzw. Schwingung der Basisplatte 21 ist bzw. wird der Abschnitt, welcher mit dem Lichtstrahl bestrahlt wird, vibriert. Ohne auf eine Verwendung des Vibrators auf bzw. an dem Ausbildungstisch 20 beschränkt bzw. begrenzt zu sein, ist bzw. wird der Vibrator 60 beispielsweise direkt an bzw. auf der Basisplatte 21 vorgesehen. Es ist bevorzugt, dass die Vibration von 0,1 kHz bis 1000 kHz durch die Verwendung des Vibrators 60 zur Verfügung gestellt wird. Es ist bevorzugter, dass die Vibration von 1 kHz bis 100 kHz durch die Verwendung des Vibrators 60 zur Verfügung gestellt wird.
  • Ein Ultraschallvibrator 61 kann als der Vibrator 60 beispielsweise verwendet werden. Der Ausdruck ”Ultraschallvibrator 61”, welcher hierin beschrieben ist, bezeichnet eine piezoelektrische Keramik, welche zwischen Elektroden angeordnet ist, in welchen eine Spannung angelegt ist, um wiederholt für eine Bereitstellung einer Vibration bzw. Schwingung verlängert und kontrahiert bzw. zusammengezogen zu werden. Die piezoelektrische Keramik ist eine polykristalline Keramik, welche durch ein Sintern, wie beispielsweise Titanoxid oder Bariumoxid erhalten wird, wobei die polykristalline Keramik einem Polarisationsprozess unterworfen wird. Der Ausdruck ”Ultraschall” bezeichnet eine akustische Welle, welche die Frequenz von mehr als 16.000 Hz aufweist.
  • In einer Ausführungsform ist der Vibrator 60 auf einer unteren Oberfläche des Ausbildungstischs 20 vorgesehen, wie dies in 4 gezeigt ist. Jedoch ist, ohne auf die Bereitstellung des Vibrators 60 auf der unteren Oberfläche des Ausbildungstischs 20 beschränkt zu sein, der Vibrator 60 vorzugsweise auf einer Seitenoberfläche des Ausbildungstischs 20 vorgesehen. Eine Bereitstellung des Vibrators 60 auf der Seitenoberfläche des Ausbildungstischs 20 erlaubt nicht eine Vibration in vertikaler Richtung des Ausbildungstischs 20, sondern eine Vibration in lateraler Richtung (d. h. eine Vibration in horizontaler Richtung) des Ausbildungstischs 20. Somit erlaubt die Vibration in lateraler Richtung bzw. die lateral gerichtete Vibration des Ausbildungstischs 20, dass eine Diffusion von Pulvermaterialien der Pulverlage 22 in eine Atmosphäre verhindert wird. Wie dies in 4 gezeigt ist, ist es in einem Fall, dass der Vibrator 60 auf bzw. an dem Ausbildungstisch 20 vorgesehen ist, bevorzugt, dass ein Teil 70 für ein Aufnehmen bzw. Absorbieren der Vibration zwischen dem Ausbildungstisch 20 und der Wand 27 vorgesehen ist, um nicht Zusatz- bzw. Peripherievorrichtungen, wie beispielsweise den Pulvertisch 25 zu vibrieren. Das Teil 70 für ein Absorbieren der Vibration beinhaltet beispielsweise eine Feder und ein Gummiteil.
  • Das Verfahren für ein Vibrieren des Ausbildungstischs 20 und der Basisplatte 21, welche auf dem Ausbildungstisch 20 vorgesehen bzw. bereitgestellt ist, kann die folgenden Ausführungsformen beinhalten, ohne auf die obige Ausführungsform beschränkt bzw. begrenzt zu sein, dass der Vibrator 60 verwendet wird.
  • 5 ist die Querschnittsansicht, welche schematisch eine Ausführungsform illustriert, dass ein direkter Stoß bzw. Schlag an bzw. auf der unteren Oberfläche 200 des Ausbildungstischs 20 in Richtung zu einer oberen bzw. aufwärts gerichteten Richtung unter Verwendung eines Hammerteils 80 vorgesehen bzw. zur Verfügung gestellt wird, um den Ausbildungstisch zu vibrieren bzw. in Schwingung zu versetzen. Der Ausdruck ”obere bzw. Aufwärts-Richtung” bedeutet eine Richtung, in welcher der dreidimensionale geformte Gegenstand auf der Basis der Basisplatte 21 hergestellt wird, wie dies oben beschrieben ist. Der Ausdruck ”Hammerteil” bedeutet ein Werkzeug für ein Schlagen eines Objekts bzw. Gegenstands, um den Gegenstand zu schieben bzw. zu drücken oder ihn zu verformen.
  • Wie dies in 5 gezeigt ist, kann der direkte Schlag bzw. Stoß auf der unteren Oberfläche 200 des Ausbildungstischs 20 in Richtung zu der Aufwärtsrichtung unter Verwendung des Hammerteils 80 zur Verfügung gestellt werden, um den Ausbildungstisch 20 und die Basisplatte 21 auf dem Ausbildungstisch 20 zu vibrieren bzw. in Schwingung zu versetzen. Es ist bevorzugt, dass die Vibration bzw. Schwingung von 0,1 kHz bis 1000 kHz durch die Verwendung des Hammerteils 80 zur Verfügung gestellt wird. Es ist bevorzugter, dass die Vibration von 1 kHz bis 100 kHz durch die Verwendung des Hammerteils 80 zur Verfügung gestellt wird. Wie dies in 5 gezeigt ist, ist es in einem Fall, dass der direkte Schlag auf den Ausbildungstisch 20 durch das Hammerteil 80 zur Verfügung gestellt wird, um den Ausbildungstisch 20 zu vibrieren, bevorzugt, dass das Teil 70 für ein Absorbieren der Vibration zwischen dem Ausbildungstisch und der Wand 27 vorgesehen ist bzw. wird, um nicht die Peripherievorrichtungen zu vibrieren. Das Teil 70 für ein Absorbieren der Vibration beinhaltet beispielsweise die Feder und das Gummiteil.
  • Es ist bevorzugter, dass das Hammerteil 80 für ein Vibrieren des Ausbildungstischs 20 und der Basisplatte 21 auf dem Ausbildungstisch 20 wie folgt verwendet wird.
  • 6 ist die Querschnittsansicht, welche schematisch eine Ausführungsform illustriert, dass der direkte Schlag auf einer Seitenoberfläche 201 des Ausbildungstischs 20 durch ein Verwenden des Hammerteils 80 zur Verfügung gestellt wird, um den Ausbildungstisch zu vibrieren. 7 ist die Draufsicht, welche schematisch eine Ausführungsform illustriert, dass der direkte Schlag auf der Seitenoberfläche 201 des Ausbildungstischs 20 durch eine Verwendung des Hammerteils 80 zur Verfügung gestellt wird, um den Ausbildungstisch zu vibrieren. 7 ist die Draufsicht entlang eines Liniensegments A-A' von 6.
  • In einem Fall, dass der direkte Schlag auf der unteren Oberfläche 200 des Ausbildungstischs 20 in Richtung zu der Aufwärts-Richtung durch das Hammerteil 80 zur Verfügung gestellt wird, um den Ausbildungstisch zu vibrieren, kann die Vibration durch das Hammerteil 80 eine Diffusion von Pulvermaterialien der Pulverlage 22 in eine Atmosphäre bewirken. Im Licht der obigen Gegenstände ist es bevorzugt, dass der direkte Schlag auf der Seitenoberfläche 201 des Ausbildungstischs 20 durch ein Verwenden des Hammerteils 80 zur Verfügung gestellt wird, um die Diffusion der Pulvermaterialien in die Atmosphäre zu verhindern, wie dies in 6 und 7 gezeigt ist. Nämlich bzw. insbesondere ist es bevorzugt, dass nicht eine Vibration in vertikaler Richtung bzw. eine vertikal gerichtete Vibration des Ausbildungstischs 20, sondern eine Vibration in lateraler Richtung bzw. eine lateral gerichtete Vibration (d. h. eine Vibration in horizontaler Richtung) des Ausbildungstischs 20 durchgeführt wird. Wie dies in 6 und 7 gezeigt ist, ist es in einem Fall, dass der direkte Schlag auf dem Ausbildungstisch 20 durch das Hammerteil 80 zur Verfügung gestellt wird, um den Ausbildungstisch 20 zu vibrieren, bevorzugt, dass das Teil 70 für ein Absorbieren bzw. Aufnehmen der Vibration zwischen dem Ausbildungstisch 20 und der Wand 27 vorgesehen ist, um nicht die Peripheriegeräte bzw. -vorrichtungen zu vibrieren. Das Teil 70 für ein Absorbieren der Vibration beinhaltet beispielsweise die Feder und das Gummiteil.
  • Obwohl das Verfahren für ein Herstellen des dreidimensionalen geformten Objekts bzw. Gegenstands gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung oben bzw. vorangehend beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt bzw. begrenzt. Es wird leicht durch den Fachmann erkannt bzw. geschätzt werden, dass verschiedene Modifikationen möglich sind, ohne von dem Rahmen bzw. Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • Es sollte festgehalten bzw. angemerkt werden, dass die vorliegende Erfindung, wie sie oben beschrieben ist, die folgenden Aspekte beinhaltet.
  • Der erste Aspekt: Ein Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen geformten Objekts bzw. Gegenstands durch ein abwechselndes Wiederholen eines Schritts (i) eines Ausbildens einer Pulverlage und eines Schritts (ii) eines Ausbildens einer verfestigten Lage durch ein Bestrahlen eines vorbestimmten Abschnitts der Pulverlage mit einem Lichtstrahl,
    wobei der mit dem Lichtstrahl bestrahlte Abschnitt in dem Schritt (ii) vibriert wird.
  • Der zweite Aspekt: Das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt, wobei die Pulverlage und die verfestigte Lage auf einer Basisplatte ausgebildet werden, wobei die Basisplatte auf einem Ausbildungstisch zur Verfügung gestellt wird, und
    wobei der Ausbildungstisch einer Vibration unterworfen wird und dadurch bewirkt wird, dass der mit dem Lichtstrahl bestrahlte Abschnitt bestrahlt wird.
  • Der dritte Aspekt: Das Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt, wobei die Vibration des Ausbildungstischs durch einen Vibrator des Ausbildungstischs durchgeführt wird.
  • Der vierte Aspekt: Das Verfahren gemäß dem dritten Aspekt, wobei ein Ultraschallvibrator als der Vibrator verwendet wird.
  • Der fünfte Aspekt: Das Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt oder dem dritten Aspekt, wobei eine Vibration in lateraler Richtung des Ausbildungstischs durchgeführt wird.
  • Der sechste Aspekt: Das Verfahren gemäß einem des ersten bis fünften Aspekts, wobei die Vibration des durch den Lichtstrahl bestrahlten Abschnitts auf der Basis einer natürlichen Frequenz durchgeführt wird, welche in Übereinstimmung mit einer Form der verfestigten Lage ist.
  • INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
  • Das Herstellungsverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann verschiedene Arten von Artikeln bzw. Gegenständen zur Verfügung stellen. Beispielsweise kann in einem Fall, wo die Pulverlage eine Metallpulverlage (d. h. eine Lage aus anorganischem Pulver) ist und somit die verfestigte Lage einer gesinterten Lage entspricht, der dreidimensionale geformte Gegenstand, welcher durch eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erhalten wird, als eine Metallform für ein Kunststoffspritzgießen, ein Pressformen, ein Druckgießen, ein Gießen oder ein Schmieden verwendet werden. Während andererseits in einem Fall, wo die Pulverlage eine Harz- bzw. Kunststoffpulverlage (d. h. eine Lage bzw. Schicht aus organischem Pulver) ist und somit die verfestigte Lage einer gehärteten Lage entspricht, der dreidimensionale geformte Gegenstand, welcher durch eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erhalten wird, als ein aus Harz bzw. Kunststoff geformter Artikel bzw. Gegenstand verwendet werden.
  • BEZUGNAHME AUF ZUGEHÖRIGE PATENTANMELDUNG
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht das Prioritätsrecht der Japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-203435 (eingereicht am 1. Oktober 2014, Titel der Erfindung: ”VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINES DREIDIMENSIONALEN GEFORMTEN GEGENSTANDS”), deren Offenbarung hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 20
    Ausbildungstisch
    21
    Basisplatte
    22
    Pulverlage
    24
    verfestigte Lage
    60
    Vibrator
    61
    Ultraschallvibrator
    L
    Lichtstrahl

Claims (6)

  1. Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen geformten Gegenstands durch ein abwechselndes Wiederholen eines Schritts (i) eines Ausbildens einer Pulverlage bzw. -schicht und eines Schritts (ii) eines Ausbildens einer verfestigten Lage bzw. Schicht durch ein Bestrahlen eines vorbestimmten Abschnitts der Pulverlage bzw. -schicht mit einem Lichtstrahl, wobei der mit dem Lichtstrahl bestrahlte Abschnitt in dem Schritt (ii) vibriert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Pulverlage und die verfestigte Lage auf einer Basisplatte ausgebildet werden, wobei die Basisplatte auf einem Ausbildungstisch zur Verfügung gestellt wird, und wobei der Ausbildungstisch einer Vibration unterworfen wird und dadurch bewirkt wird, dass der mit dem Lichtstrahl bestrahlte Abschnitt bestrahlt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Vibration des Ausbildungstischs durch einen Vibrator des Ausbildungstischs durchgeführt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei ein Ultraschallvibrator als der Vibrator verwendet wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 2, wobei eine Vibration in lateraler Richtung des Ausbildungstischs durchgeführt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Vibration des durch den Lichtstrahl bestrahlten Abschnitts auf der Basis einer natürlichen Frequenz durchgeführt wird, welche in Übereinstimmung mit bzw. Zuordnung zu einer Form der verfestigten Lage ist.
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