JP2003266548A

JP2003266548A - 積層造形装置

Info

Publication number: JP2003266548A
Application number: JP2002077803A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Uesugi; 浩植杉
Original assignee: NAKAKIN KK; Nakakin Co Ltd
Current assignee: NAKAKIN KK; Nakakin Co Ltd
Priority date: 2002-03-20
Filing date: 2002-03-20
Publication date: 2003-09-24
Anticipated expiration: 2022-03-20
Also published as: JP4091323B2

Abstract

(57)【要約】【課題】造形材料として粉体を用いる積層造形装置と
して、造形後に積層造形物を取り出す際の未硬化粉体の
なだれ落ちによる悪影響を排除でき、損傷がなく寸法精
度及び表面性に優れた積層造形物が得られるものを提供
する。【解決手段】上下に開放した箱型の造形枠１内に配置
するベースプレート３上に粉体を散布して薄い粉体層を
形成し、粉体層にレーザービームを照射して２次元パタ
ーンの硬化層を形成し、造形枠１に対してベースプレー
ト３を粉体層の厚み分だけ下降させる工程を繰り返すこ
とより、造形枠１内のベースプレート３上に硬化層が積
層した造形物Ｍを作製する積層造形装置において、造形
枠１の周壁１０に、開閉蓋１２付きの粉体排出口１１を
設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、砂、金属粉、合成
樹脂粉末等よりなる薄い粉体層をレーザービームの熱に
よって結着硬化させ、その硬化層を積層一体化して３次
元造形物を作製する積層造形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車、航空機、建造物、家電、
玩具、日用雑貨等の各種工業分野における製品や部品の
設計・デザイン構成をＣＡＤ、ＣＡＭ、ＣＡＥ等のコン
ピュター上で行う手法が広く普及している。そして、こ
のようなコンピュター上で設計された三次元モデルを具
象化した実体モデルを製作する最新の手段として、積層
造形法が登場している。

【０００３】この積層造形法は、コンピュター上で設計
モデルを厚さ数十〜数百μｍ単位の多数層に平行スライ
スした時の各断面パターンのデータを作成し、このデー
タを積層造形装置のコントローラーに入力し、造形材料
に各層の断面パターンに沿ってレーザービームを照射す
ることにより、前記スライスした多数層を最下層から順
次一層ずつ積層形成してゆき、最終的に設計モデルに対
応した実体モデルを形成するものであり、非常に複雑な
形状のものでも連続する部位があれば一体物として形成
できるという利点がある。

【０００４】しかして、このような積層造形法は、レー
ザービームを用いた光学的手段でパターン形成を行うた
めに光造形法とも称されるが、使用する造形材料によっ
て溶液造形方式と粉体造形方式とに大別される。前者の
溶液造形方式は、紫外線硬化型樹脂等の光硬化性樹脂の
溶液を造形材料とし、レーザー光にて該樹脂成分を光反
応によって硬化させて樹脂造形物とするものである。一
方、後者の粉体造形方式は、造形材料として砂、金属
粉、樹脂粉末等の固形粉末を用い、レーザービームの熱
により、粉体粒子自体を焼結させるか、混入されたバイ
ンダー成分を介して融着させ、もって粒子同士が結着硬
化した造形物とするものであり、形態確認用の実体モデ
ルのみならず、鋳造用の鋳型や樹脂成形用の金型等とし
て実際の製品製造に用いる成形型枠の製作手段としても
期待されている。

【０００５】粉体造形方式に用いる積層造形装置は、図
８に示すように、上下に開放した矩形箱型の造形枠１内
に、昇降台２上に載置されたべースプレート３が周囲の
パッキング３ａを介して密接状態で且つ昇降可能に配置
しており、この造形枠１の開口部上を水平往復移動する
リコーター４が設けられると共に、該造形枠１の上方
に、炭酸ガスレーザーの如きレーザ発振器５から出射さ
れるレーザービームＬの照射方向を制御するＸＹスキャ
ナー６が配置している。そして、リコーター４は、造形
枠１の開口部全幅に対応する長さで上方へ開放する溝枠
形をなし、下端にスリット状開口部４ａを有しており、
造形枠１上から外れたストローク両端の近傍位置で上方
に配置した材料供給装置７より粉体Ｓの供給を受け、そ
の粉体を移動過程でスリット状開口部４ａから流出する
ようになっている。

【０００６】造形は、べースプレート３の造形基準面を
前記平行スライスした一層分の厚みに相当する分だけ造
形枠１の開口上縁より低い位置に設定し、リコーター４
の水平移動によって粉体Ｓをべースプレート３上に載
せ、この粉体層の表面にレーザービームＬを前記多数層
に平行スライスした第１層（最下層）の断面パターンに
沿って照射し、該第１層に相当する二次元パターンの結
着硬化層Ｐ₁を形成し、次いで昇降台２を前記一層分の
厚みだけ下降させ、新たに粉体Ｓを該一層分に相当する
厚みで載せ、同様にレーザービームＬを照射して第２層
に対応する結着硬化層Ｐ₂を形成し、以降同様にして順
次一層分ずつ昇降台２を下降させて粉体Ｓの供給とレー
ザービームＬの照射を繰り返すことにより、最終的に前
記平行スライスした全ての層に対応する結着硬化層
Ｐ₁，Ｐ₂…が積層一体化した積層造形物Ｍを形成す
る。

【０００７】かくして積層造形が終了すれば、ベースプ
レート３をその底面が造形枠１の下縁よりも若干下位に
なる位置まで下降させ、フォークリフト等によって該ベ
ースプレート３を造形枠１と一体に造形装置本体から取
り外し、図９に示すように、所定の作業場に設けた粉体
落とし槽８のネット８ａ上に運び、角材の如き適当な受
け材９を介して該ネット８ａ上に載置する。この運搬の
間、造形枠１はパッキン３ａの弾接によってベースプレ
ート３に保持されている。しかして、ベースプレート３
をネット８ａ上に載置後、造形枠１を上方へ持ち上げて
該ベースプレート３離脱させ、残留する未硬化粉体Ｓを
排除して積層造形物Ｍを取り出す。なお、８ｂはネット
８ａを支持する簀の子状の受けフレームである。しかし
て、得られた積層造形物Ｍは、そのままでは粒子相互の
結着力が弱いため、通常、ガスバーナーで表面を炙った
り、加熱炉内でのポストキュアを行ったりして強度を高
め、更に要すれば研磨や孔開け、不要部の切除等の後加
工を施して所期の用途に供される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記のよう
に造形終了段階での積層造形物Ｍは粒子相互の結着力が
弱いことから、従来の積層造形装置においては、造形終
了後のベースプレート３を造形枠１ごと前記粉体落とし
槽８上に載置し、造形枠１を上方へ持ち上げて離脱させ
た際、一挙になだれ落ちる未硬化粉体Ｓの圧力と研磨力
により、積層造形物Ｍの細い部分の折損、薄肉部分の破
損、表面の磨耗による寸法精度及び表面性の悪化等を生
じ易いという問題があった。しかして、このような問題
は、造形材料がレジン含有型砂のように混入されたバイ
ンダー成分を介して融着させる粉体である場合に特に顕
著であり、また積層造形物Ｍが構造的に複雑で精緻なも
のであるほど影響が大きいため、積層造形法の利点を充
分に活かせない要因になっていた。

【０００９】因みに、図７は自動車エンジンの４気筒ア
ルミニウム合金製シリンダヘッドの鋳造用砂型に用いら
れる中子の一例を示す。この中子Ｃは、三つ葉状になっ
た各孔部Ｈに別体の二股棒状の中子（図示省略）を一部
挿嵌させた状態で、上下の主型間に組み込まれるもので
あるが、燃料ガス及び空気の各シリンダへの分配と混合
を行うシリンダヘッド内の流路及び空間構成に対応し
て、非常に複雑な形状・構造になっている。従って、こ
のような中子Ｃの試作及び製作には、造形材料として砂
型製作用のレジンコーテッドサンド（砂粒子を熱硬化性
樹脂で被覆した型砂）を用いる積層造形法が好適である
が、図示の如く非常に細くなった部分や薄肉の部分が多
く存在する形態であることから、積層造形法では造形物
の取り出しの際に未硬化粉体の前記なだれ落ちによる影
響を受け易く、歩留り及び寸法精度の低下を招くという
難点があった。

【００１０】本発明は、上述の情況に鑑み、積層造形装
置として、造形後に積層造形物を取り出す際の未硬化粉
体のなだれ落ちによる悪影響を排除でき、もって損傷が
なく寸法精度及び表面性に優れた積層造形物を確実に得
ることを可能にするものを提供することを目的としてい
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、図面の参照符号を付して示せ
ば、上下に開放した箱型の造形枠１内に配置するベース
プレート３上に、粉体Ｓを散布して薄い粉体層を形成す
る工程と、該粉体層にレーザービームＬを照射して所要
の２次元パターンの硬化層を形成する工程と、造形枠１
に対してベースプレート３を前記粉体層の厚み分だけ下
降させる工程とを繰り返すことより、造形枠１内のベー
スプレート３上に前記硬化層が積層した造形物Ｍを作製
する積層造形装置において、前記造形枠１の周壁１０
に、開閉蓋１２，２２，３２付きの粉体排出口１１，２
１，３１が設けられていることを特徴とする構成を採用
したものである。

【００１２】上記構成によれば、ベースプレート３を造
形枠１ごと粉体落とし槽８上に載置して造形終了後の造
形物Ｍを取り出す際、造形枠１を上方へ持ち上げて離脱
させる前に造形枠１の粉体排出口１１，２１，３１の開
閉蓋１２，２２，３２を開放すれば、造形物Ｍの周囲の
未硬化粉体Ｓを該粉体排出口１１，２１，３１から徐々
に流出させて予め減少させておくことができるから、造
形枠１を持ち上げた時に未硬化粉体Ｓが一挙になだれ落
ちるのを回避できる。従って、取り出される造形物Ｍ
は、未硬化粉体Ｓのなだれ落ちによる部分的な折損や破
損、磨耗がなく、寸法精度及び表面性に優れたものとな
る。

【００１３】請求項２の発明は、上記請求項１の積層造
形装置において、前記粉体排出口１１，２１の開閉蓋１
２，２２は、該排出口１１閉鎖時の内面が造形枠１の周
壁１０内面と面一になるように構成されてなるものとし
ている。この構成では、造形枠１の内側の粉体排出口１
１，２１が存在する高さ領域での水平面積と、同排出口
１１，２１が存在しない高さ領域での水平面積とが略一
致するから、積層造形における各段階で形成する粉体層
の表面は常に全体が均一に水平面に沿うものとなる。

【００１４】請求項３の発明は、上記請求項１又は２の
積層造形装置において、前記粉体排出口１１，３１の開
閉蓋１２，３２がスライド式開閉であり、そのスライド
位置によって粉体排出口１１，３１の開口度を調整可能
であるものとしている。この場合、造形終了後の造形物
Ｍの取り出しにおいて、造形枠１を上方へ離脱させる前
に造形枠１の開閉蓋１２，３２を開いて粉体排出口１
１，２１から未硬化粉体Ｓを流出させる際、該未硬化粉
体Ｓの流動性に応じて粉体排出口１１，２１の開口度を
調整したり、初期には開口度を小さくして過度な流出を
抑え、造形枠１内の粉体残存量の減少に伴って開口度を
大きくして排出を促すことができる。

【００１５】請求項４の発明は、上記請求項１又は２の
積層造形装置において、前記粉体排出口２１の開閉蓋２
２が蝶番式開閉であるものとしている。この構成では、
開閉蓋２２の取付構造が極めて簡素になる。

【００１６】請求項５の発明は、上記請求項１〜４のい
ずれかの積層造形装置において、前記粉体排出口１１，
２１，３１が前記造形枠１の周壁１０の複数箇所に設け
られてなる構成としている。この場合、粉体排出口１
１，２１，３１を造形枠１の各側面毎の計４箇所に設け
たり、対向側面や対角線方向の計２箇所に設けることに
より、未硬化粉体を偏りのない形で排出することができ
る。

【００１７】請求項６の発明は、上記請求項１〜５のい
ずれかの積層造形装置において、前記開閉蓋１２，２
２，３２を閉止状態で固定するロック手段１３，２３、
３３を有してなる構成としている。この場合、造形中に
開閉蓋１２，２２，３２が不用意に開いて粉体の流出を
生じる懸念がない。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る積層造形装置
について、図示実施例に基づいて具体的に説明する。な
お、本積層造形装置において既述した図８及び図９で示
す従来の積層造形装置と共通する部分には、同一符号を
付してその説明を省略する。

【００１９】図１は、第一実施例の積層造形装置に用い
る造形枠１とベースプレート３を示す。この造形枠１
は、アルミ合金製であり、従来の積層造形装置のものと
同様に上下に開放した矩形箱型をなすが、その周壁１０
の前面及び後面の左右下部の計４ヵ所に横長矩形の粉体
排出口１１が開設されており、これら粉体排出口１１を
横スライド式の開閉蓋１２によって開閉できるようにな
っている。一方、ベースプレート３は、従来の積層造形
装置のものと同様であり、周側面を取り巻くパッキン３
ａを備えており、このパッキン３ａを介して造形枠１の
内周面に対して密接する形状及び大きさに設定されてい
る。

【００２０】造形枠１の四周の各外面側上下部には、断
面略Ｕ字形に曲成したアルミ合金製枠材の左右方向に沿
う補強リブ１４，１５が設けてある。そして、該造形枠
１の前面及び後面における下部補強リブ１５には、左右
の各粉体排出口１１の下縁に沿う下部摺動ガイド１６ｂ
が一体形成されると共に、各粉体排出口１１の上縁に沿
って固着されたアルミ合金製小片により、前記の下部摺
動ガイド１６ｂと対をなす上部摺動ガイド１６ａが設け
られており、これら摺動ガイド１６ａ，１６ｂと粉体排
出口１１の上下縁外面との間に、開閉蓋１２を摺動自在
に挿嵌させる溝が構成されている。なお、補強リブ１
４，１５と上部摺動ガイド１６ａのアルミ合金製小片
は、造形枠１の内面側に凹凸を生じない形のリベット止
め又はねじ止めによって当該造形枠１に固着されてい
る。

【００２１】開閉蓋１２は、図２及び図３（Ａ）（Ｂ）
に示すように、略横長矩形板状であり、厚肉部１２ａ
と、該厚肉部１２ａから上下両側及び左右一端側に張出
した突縁部１２ｂと、厚肉部１２ａの左右他端側からＬ
字形に曲折した把手部１２ｃとからなり、突縁部１２ｂ
の上縁側の左右方向中間部にロック用切欠部１２ｄが形
成されている。この開閉蓋１２の閉止姿勢では、把手部
１２ｃが造形枠１のコーナー側になる向きとして、厚肉
部１２ａが粉体排出口１１に適嵌すると共に、突縁部１
２ｂの上下両縁側が摺動ガイド１６ａ，１６ｂの内側に
挿嵌し、且つ該突縁部１２ｂの左右一端側への張出部分
が粉体排出口１１の垂直端縁の外面側に重合し、もって
当該粉体排出口１１を完全に閉鎖すると共に、厚肉部１
２ａの内面が造形枠１の内面と面一になるように設定さ
れている。

【００２２】また、図２及び図３（Ｂ）に示すように、
上部摺動ガイド１６ａには閉止状態における開閉蓋１２
のロック用切欠部１２ｄに対応する位置にロックねじ１
３が螺着されている。しかして、開閉蓋１２は、このロ
ックねじ１３を締め付けて先端部をロック用切欠部１２
ｄへ嵌入させることにより、閉止状態で移動不能にロッ
クされる一方、当該ロックねじ１３を緩めて先端部をロ
ック用切欠部１２ｄから離脱させることにより、図３
（Ａ）の仮想線で示すように外側へ引き出して粉体排出
口１１を開放できるようになっている。

【００２３】なお、造形枠１の上部補強リブ１４は、積
層造形装置への取り付け時の位置決め支承部としても機
能する。すなわち、該上部補強リブ１４は位置決め用の
傾斜上面１４ａと水平方向に沿う底面１４ｂとを有して
おり、造形枠１を積層造形装置に取り付ける際、図８に
示すように、左右の操作レバー１７，１７の支持スプリ
ング１７ａ，１７ａで左右の上部補強リブ１４，１４の
各底面１４ｂを支え、該操作レバー１７，１７を介した
持ち上げ操作により、上部補強リブ１４の傾斜上面１４
ａを造形装置本体側の支持枠１８の位置決め傾斜片１８
ａに押接すると共に、両操作レバー１７，１７を該支持
枠１８の受け片１８ｂ上に載置して、当該造形枠１を位
置決め状態で固定する。

【００２４】一方、ベースプレート３は、下降位置にあ
る当該昇降台２上に、その上面に突設された位置決め突
起２ａに嵌合させる形で位置決め載置し、該昇降台２の
上昇によって前記の位置決め固定された造形枠１内に案
内される。１９は昇降台２の昇降軸部２ｂを包囲する蛇
腹状の防塵カバーである。

【００２５】このような造形枠１を用いた積層造形装置
による造形操作は、従来と全く同様であり、コンピュタ
ー上で設計モデルを厚さ数十〜数百μｍ単位の多数層に
平行スライスした時の各断面パターンのデータを作成
し、このデータの入力によって自動的に、粉体層の形成
とレーザービームＬの照射による所要パターンの結着硬
化層の形成とを繰り返し、最終的に設計モデルに対応し
た実体モデルである積層造形物を得る。

【００２６】なお、この造形操作は既述の通りである
が、ベースプレート３の傾きや表面凹凸等による造形へ
の悪影響を排除するために、造形の前操作として一般的
にベースプレート３上に造形基準面を設定する。これ
は、まず該ベースプレート３の上面を造形枠１の開口上
縁より若干低い位置に設定し、リコーター４の１ストロ
ークの移動によって該ベースプレート３上に粉体層を形
成したのち、この粉体層の全体を当該ベースプレート３
に内臓する電熱ヒーターで加熱して結着硬化させること
により、造形基準面とする造形ベース層を形成するので
ある。そして、この造形ベース層と形成する造形物との
分離のために、該造形ベース層上に更に薄い粉体層を形
成し、この未硬化の粉体層上に既述のように積層造形を
行う。無論、積層造形に際しては、造形枠１は各開閉蓋
１２を閉止状態でロックして粉体排出口１１…を閉鎖し
ておく。

【００２７】また、積層造形において各材料供給装置７
からリコーター４へ供給される粉体Ｓの量は、該リコー
ター４の１ストロークの移動で形成する粉体層の一層分
に対応するが、粉体層形成中に何らかの要因で途切れを
生じては造形不能に陥るから、これを回避するために必
要量よりも幾分多めに設定される。そして、この余剰分
は、リコーター４のストローク両端で下方側に設けられ
ている粉体回収槽２０，２０へ排出されるようになって
いる。なお、リコーター４及び粉体回収槽２０の上方開
口部には、粉体の粗粒や凝集塊の入り込みを排除するた
めのネット４ｂ，２０ａが張られている。

【００２８】積層造形が終了すれば、既述のように、ベ
ースプレート３をその底面が造形枠１の下縁よりも若干
下位になる位置まで下降させ、フォークリフト等によっ
て該ベースプレート３と造形枠１を一体に造形装置本体
から取り外して所定の作業場に運び、図４に示すよう
に、粉体落とし槽８のネット８ａ上に角材の如き適当な
受け材９を介して載置する。なお、図４では、造形枠１
の粉体排出口１１を示すために、既述の図９で示す従来
の場合とは造形枠１の向きを９０度変えている。また、
図４における積層造形物Ｍの断面は、既述の図７で示す
中子Ｃを造形対象した場合のイ−イ線における幅方向断
面を表しており、この場合の粉体Ｓはレジンコーテッド
サンドになる。

【００２９】積層造形物Ｍの取り出しにおいては、まず
造形枠１の開閉蓋１２…をロック解除して開き、各粉体
排出口１１を開放する。これにより、造形枠１内の未硬
化粉体Ｓは、図４に示すように粉体排出口１１…から徐
々に流出し、次第に残量を減じてゆく。しかして、粉体
排出口１１…からの未硬化粉体Ｓの流出がある程度まで
減少するか、流出が停止した段階で、造形枠１を上方へ
持ち上げてベースプレート３から離脱させ、ベースプレ
ート３の面上や積層造形物Ｍの間に残る未硬化粉体Ｓを
刷毛、エアーノズル、吸引ホース等を利用して排除し、
積層造形物Ｍを取り出す。

【００３０】このように積層造形物Ｍの取り出しにおい
て、粉体排出口１１…を利用して予め造形枠１内の未硬
化粉体Ｓを流出させて減らしておくことにより、造形枠
１をベースプレート３から離脱させた際に未硬化粉体Ｓ
が一挙になだれ落ちるのを回避できる。そして、粉体排
出口１１…からの未硬化粉体Ｓの流出は徐々に進行し、
従来における未硬化粉体Ｓの一挙のなだれ落ちに伴うよ
うな圧力や研磨力は作用しないから、造形対象が前記中
子Ｃのように非常に複雑な形状・構造で細くなった部分
や薄肉の部分を多く有して、且つ造形材料としてレジン
コーテッドサンドのように混入されたバインダー成分を
介して融着させる粉体を用いたものであっても、その細
い部分の折損、薄肉部分の破損、表面の磨耗が防止さ
れ、寸法精度及び表面性に優れた積層造形物Ｍを高歩留
りで得ることができる。

【００３１】かくして未硬化粉体Ｓを除去して取り出さ
れた積層造形物Ｍは、通常、ガスバーナーで炙る等の適
当な手段で表面を熱して表層部の硬度を高めた上で、ポ
ストキュアとして加熱炉中で所定時間の加熱を行って完
全硬化させ、更に要すれば孔明け、切削、研磨、塗装等
の後加工を施して積層造形品とする。

【００３２】上記第一実施例では造形枠１の粉体排出口
１１の開閉蓋１２が横スライド式でロックねじ１３によ
ってロックするものであるが、本発明の積層造形装置に
おける該開閉蓋の形状及び開閉方式とロック手段は例示
以外の種々の構成を採用可能である。

【００３３】例えば、図５（Ａ）（Ｂ）に示す第二実施
例では、開閉蓋２２は、上方回動によって開放する蝶番
方式であり、矩形の厚肉部２２ａの周囲に突縁部２２ｂ
が設けられ、その上方に固着した枢支金具２３の水平ピ
ン２３ａを突縁部２２ｂの上部側で抱持しており、閉止
状態で厚肉部２２ａが矩形の粉体排出口２１に適嵌し
て、その内面が造形枠１の周壁１０内面と面一になるよ
うに設定され、その側方に取付ピン２３ａを介して造形
枠１に垂直面内回動自在に枢着した回動ロック片２３
を、当該開閉蓋２２に植設したボルト型の摘み２２ｃに
係止させることより、当該開閉蓋２２を閉止状態でロッ
クするようになっている。

【００３４】また、図６に示す第三実施例では、開閉蓋
３２は、円形の粉体排出口３１の外面側に被さる円板状
をなし、上部の枢支ピン３２ａを介して造形枠１に取り
付けられており、該枢支ピン３２ａを中心として回転ス
ライドさせることによって粉体排出口３１を開放すると
共に、前記第二実施例の場合と同様に、その側方に取付
ピン３３ａを介して造形枠１に垂直面内回動自在に枢着
した回動ロック片３３を、当該開閉蓋３２に植設したボ
ルト型の摘み３２ｂに係止させることより、当該開閉蓋
３２を閉止状態でロックするようになっている。

【００３５】しかして、前記第一及び第二実施例におけ
る開閉蓋１２，２２のように、１１閉鎖時の内面が造形
枠１の周壁１０内面と面一になる構成では、造形枠１の
内側の粉体排出口１１，２１が存在する高さ領域での水
平面積と、同排出口１１，２１が存在しない高さ領域で
の水平面積とが略一致し、積層造形における各段階で形
成する粉体層の表面は常に全体が均一に水平面に沿う形
になるから、造形領域が造形枠１の近傍に達する場合で
も、高い造形精度が得られるという利点がある。これに
対し、第三実施例の開閉蓋３２のように、その内面が閉
鎖時の造形枠１の周壁１０外面に沿う構造であれば、造
形枠１の内側は排出口３１の位置で周壁１０の厚み分だ
け凹んだ形になるから、この凹みへの粉体Ｓの入り込み
により、ベースプレート３が排出口３１の位置に達した
以降の各段階で形成する粉体層の表面が排出口３１のあ
る周壁１０近傍で窪むことになるから、造形領域が造形
枠１の近傍に達する場合には支障を生じる。

【００３６】一方、開閉蓋を前記第一及び第三実施例に
おける開閉蓋１２，３２のようにスライド式開閉とすれ
ば、そのスライド位置によって粉体排出口１１，３１の
開口度を調整可能できるから、造形終了後の造形物Ｍの
取り出しにおいて、未硬化粉体Ｓの流動性に応じて粉体
排出口１１，２１の開口度を調整したり、初期には開口
度を小さくして過度な流出を抑え、造形枠１内の粉体残
存量の減少に伴って開口度を大きくして排出を促すこと
ができるという利点がある。

【００３７】また、本発明において造形枠１に設ける粉
体排出口は、周壁１０の一ヵ所のみでもよいが、前記実
施例のように周壁１０の四周の各側面毎の計４箇所に設
けたり、対向側面や対角線方向の計２箇所に設ける等、
複数箇所に設けることにより、未硬化粉体Ｓを偏りのな
い形で排出することができる。なお、粉体排出口の形成
位置は、造形枠１内に残留する未硬化粉体Ｓの量をでき
るだけ少なくする上で、造形枠１の下部寄り、つまり造
形後に積層造形装置本体からベースプレート３を造形枠
１と一体に取り出す際の下降させた当該ベースプレート
３の上面近傍に設定することが望ましい。

【００３８】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、造形材料とし
て粉体を用いる積層造形装置として、記造形枠の周壁に
開閉蓋付きの粉体排出口が設けられていることから、造
形後の積層造形物の取り出しに当たり、予め該粉体排出
口から未硬化粉体を流出させて造形枠内の未硬化粉体の
残量を減らすことにより、造形枠をベースプレートから
離脱させる際の未硬化粉体の一挙のなだれ落ちを回避で
き、もって造形対象が非常に複雑で精緻な形状・構造の
ものであっても、損傷がなく寸法精度及び表面性に優れ
た積層造形物を確実に高歩留りで作製できるものが提供
される。

【００３９】請求項２の発明によれば、上記の積層造形
装置において、前記粉体排出口の開閉蓋の閉止状態での
内面が造形枠の周壁内面と面一になることから、積層造
形における各段階で形成する粉体層の表面全体が常に均
一に水平面に沿うものとなり、もって造形領域が造形枠
近傍に達する場合でも高い造形精度を確保できる。

【００４０】請求項３の発明によれば、上記の積層造形
装置において、前記粉体排出口の開閉蓋がスライド式開
閉であることから、造形終了後の造形物Ｍの取り出しに
際し、未硬化粉体の流動性に応じて粉体排出口の開口度
を調整したり、初期には開口度を小さくして過度な流出
を抑え、造形枠内の粉体残存量の減少に伴って開口度を
大きくして排出を促すことができる。

【００４１】請求項４の発明によれば、上記の積層造形
装置において、前記粉体排出口の開閉蓋が蝶番式開閉で
あることから、該開閉蓋の取付構造が極めて簡素にな
る。

【００４２】請求項５の発明によれば、上記の積層造形
装置において、前記粉体排出口が前記造形枠の周壁の複
数箇所に設けられており、その配置によって未硬化粉体
を偏りのない形で排出することが可能になる。

【００４３】請求項６の発明によれば、上記の積層造形
装置において、前記開閉蓋を閉止状態で固定するロック
手段を有することから、造形中の開閉蓋の不用意な開放
によって粉体の流出を生じる懸念がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例に係る積層造形装置に用
いる造形枠及びベースプレートを示す斜視図である。

【図２】同造形枠の粉体排出口に取り付ける開閉蓋の
斜視図である。

【図３】同造形枠の粉体排出口近傍を示し、（Ａ）図
は横断平面図、（Ｂ）図は（Ａ）図中のＢ−Ｂ線の断面
矢視図である。

【図４】同造形枠を用いた造形後の積層造形物の取り
出しの前段階を示す縦断面図である。

【図５】本発明の第二実施例に係る積層造形装置に用
いる造形枠の粉体排出口近傍を示し、（Ａ）図は正面
図、（Ｂ）図は（Ａ）図中のＢ−Ｂ線の断面矢視図であ
る。

【図６】本発明の第三実施例に係る積層造形装置に用
いる造形枠の粉体排出口近傍を示す正面図である。

【図７】造形対象の一例である自動車エンジンの４気
筒シリンダヘッド鋳造用の中子を示す斜視図である。

【図８】本発明及び従来の積層造形装置による造形状
態を示す縦断正面図である。

【図９】従来の積層造形装置による造形後の積層造形
物の取り出し操作を示す縦断正面図である。

【符号の説明】

１造形枠１２昇降台３ベースプレート４リコーター５レーザー発振器６ＸＹスキャナー７粉体供給装置８粉体落とし槽１０周壁１１粉体排出口１２開閉蓋１３ロックねじ（ロック手段）２１粉体排出口２２開閉蓋２３ロック片（ロック手段）３１粉体排出口３２開閉蓋３３ロック片（ロック手段）Ｍ積層造形物Ｓ粉体Ｌレーザービーム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２２Ｃ 13/08 Ｂ２２Ｃ 13/08 ＡＥＦ０２Ｆ 1/24 Ｆ０２Ｆ 1/24 ＢＦターム(参考） 3G024 AA01 CA01 DA17 FA14 GA04 HA13 4E093 JC03 LC03 LC06 LC07 QA01 4E094 AA62 AB11 4F213 AC04 AD02 WL10 WL12 WL23 WL29 WL55 WL75 WL85 WL87 WL96

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上下に開放した箱型の造形枠内に配置す
るベースプレート上に薄い粉体層を形成する工程と、該
粉体層にレーザービームを照射して所要の２次元パター
ンの硬化層を形成する工程と、造形枠に対してベースプ
レートを前記粉体層の厚み分だけ下降させる工程とを繰
り返すことより、造形枠内のベースプレート上に前記硬
化層が積層した造形物を作製する積層造形装置におい
て、前記造形枠の周壁に、開閉蓋付きの粉体排出口が設けら
れていることを特徴とする積層造形装置。
【請求項２】前記粉体排出口の開閉蓋は、該排出口閉
鎖時の内面が造形枠の周壁内面と面一になるように構成
されてなる請求項１記載の積層造形装置。
【請求項３】前記粉体排出口の開閉蓋がスライド式開
閉であり、そのスライド位置によって粉体排出口の開口
度を調整可能である請求項１又は２に記載の積層造形装
置。
【請求項４】前記粉体排出口の開閉蓋が蝶番式開閉で
ある請求項１又は２に記載の積層造形装置。
【請求項５】前記粉体排出口が前記造形枠の周壁の複
数箇所に設けられてなる請求項１〜４のいずれかに記載
の積層造形装置。
【請求項６】前記開閉蓋を閉止状態で固定するロック
手段を有してなる請求項１〜５のいずれかに記載の積層
造形装置。