JP2005335392A - ウェーブ平坦化装置を用いた片側供給待機粉体ウェーブの加熱 - Google Patents
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- B29C64/153—Processes of additive manufacturing using only solid materials using layers of powder being selectively joined, e.g. by selective laser sintering or melting
Abstract
レーザー焼結により三次元物体を成形する方法および装置において、機構数の削減および粉体の予熱方法を改善することによりコスト効率を向上させると共に塵雲の発生を大幅に低減する。
【解決手段】
2つの連続した層の成形に必要な量の粉体を処理チャンバーの1つの側にデポジットし、第2層の粉体を処理チャンバーの部品ベッドの反対側に搬送すると同時に第1の層を拡散する。計量分配された粉体ウェーブを部品ベッドの加熱器が見える位置に待機させ、予熱する前に傾斜カバーを備えたローラー機構により粉体ウェーブを平坦化することにより予熱効果を改善する。また、傾斜カバーにより粉体がオーバーヘッド供給装置から処理チャンバーに落下する際の粉塵の発生を低減する。
【選択図】 図9
Description
システム100のようなレーザー焼結システムは粉体および熱エネルギーを正確かつ効率的に供給することが立証されているが、機構数の削減および選択的レーザー焼結プロセスにおける新たな粉体の予熱方法の改善を図ることにより更にコスト効率を向上させる必要性が存在している。この課題を達成するための方法および装置が米国同時係属出願(出願番号(未定)、名簿番号USA.304、出願日2004年5月28日、3Dシステムズ社(カリフォルニア州、バレンシア))に記載されている。前記引用により前記出願が本明細書に組み込まれたものとする。
本発明はレーザー焼結によって三次元物品を成形する方法を含んでいる。前記方法は少なくとも、一定量の粉体を標的領域の第1の側にデポジットするステップ、前記標的領域の第1の側の前記第1粉体量を平坦にするステップ、前記粉体を拡散機構によって拡散し第1平滑面を形成するステップ、前記標的領域にエネルギー・ビームを照射し前記粉体を第1の完全な層と成すステップ、第2粉体量を前記標的領域の第2の側にデポジットするステップ、前記標的領域の第2の側の前記第2粉体量を平坦にするステップ、前記粉体を拡散機構によって拡散し第2平滑面を成形するステップ、前記標的領域にエネルギー・ビームを照射し前記粉体を前記第1の完全な層に結合された第2の完全層と成すステップの各ステップを有して成り、これ等のステップを反復し隣接層に一体的に結合された層を付加して行くことにより三次元物品を成形する方法であって、前記デポジット・ステップが少なくとも2つの連続した層の成形に必要なすべての粉体を前記標的領域の第1の側にデポジットすることを含み、前記第2連続層の粉体を前記標的領域の第2の側に搬送すると同時に前記第1連続層の粉体を拡散することを特徴とする方法である。
114 走査システム
150 本発明の選択的レーザー焼結システム
152 処理チャンバー
154 レーザー・ビーム
156 レーザー窓
160 放射放熱素子
162 粉体供給ホッパー
164 底部供給機構
170 部品ピストン
172 モータ
180 ローラー機構
182 モータ
184 第1粉体ウェーブ
185 第2粉体ウェーブ
186 標的領域
188 オーバーフロー容器
190 部品ベッド
192 静止取付けブレード
193 第2静止取付けブレード
200 本発明のローラー・アセンブリー
204 傾斜ローラー・カバー
206 処理チャンバーの床
208 粉体搬送面
Claims (26)
- レーザー焼結によって三次元物品を成形する方法であって、
(a)第1粉体量を標的領域の第1の側にデポジットする第1デポジット・ステップ、
(b)前記標的領域の第1の側の前記第1粉体量を平坦にする第1平坦化ステップ、
(c)前記第1粉体量を拡散機構によって拡散し第1粉体層を形成する第1拡散ステップ、
(d)前記標的領域にエネルギー・ビームを照射し前記第1粉体層を第1の完全な層と成すステップ
(e)第2粉体量を前記標的領域の第1の側とは反対の第2の側にデポジットする第2デポジット・ステップ、
(f)前記標的領域の第2の側の前記第2粉体量を平坦にする第2平坦化ステップ、
(g)前記第2粉体量を前記拡散機構によって拡散し第2粉体層を形成する第2拡散ステップ、
(h)前記標的領域にエネルギー・ビームを照射し前記第2粉体層を前記第1の完全な層に結合された第2の完全な層と成すステップ、
(i)三次元物品を成形するため、前記ステップ(a)〜(g)を反復し隣接層と一体化された別の層を成形するステップ、
の各ステップを有して成る方法において、
前記第1デポジット・ステップが前記第1粉体量を前記拡散機構の前に供給し、前記第2粉体量を該拡散機構に供給することを含み、前記第1拡散ステップにおいて前記2粉体量を前記標的領域の第1の側から第2の側に搬送し、前記第2デポジット・ステップが前記第2粉体量を移動中の前記拡散機構から除去し前記標的領域の第2の側にデポジットすることを含んでいることを特徴とする方法。 - 前記拡散手段としてローラーを使用することを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記ローラーが反転ローラーであることを特徴とする請求項2記載の方法。
- 前記拡散機構としてワイパー・ブレードを使用することを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記照射ステップにおいて、レーザー・ビームを使用することを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記レーザー・ビームが二酸化炭素レーザーであることを特徴とする請求項5記載の方法。
- 前記粉体量をオーバーヘッド供給機構から前記拡散機構の粉体搬送体にデポジットすることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記第2粉体量を静止ブレードによって移動中の前記拡散機構から除去することを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記平坦化ステップにおいて、前記拡散機構に取り付けられているカバーによってデポジット後の前記第1および第2粉体量を平坦にすることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記第1粉体量をオーバーヘッド供給機構から前記拡散機構の粉体搬送体にデポジットすることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記第1粉体量を前記粉体搬送体から除去し前記標的領域の近傍に配することを特徴とする請求項10記載の方法。
- (a)前記第1平坦化ステップの後、放射熱によって前記第1粉体量を予熱するステップ、および
(b)前記第2平坦化ステップの後、放射熱によって前記第2粉体量を予熱するステップ、
の各ステップを更に有して成ることを特徴とする請求項1記載の方法。 - レーザー・エネルギーによって前記第1および第2粉体量を予熱することを特徴とする請求項12記載の方法。
- 粉体から部品を成形するための装置であって、
(a)第1の側および該第1の側とは反対の第2の側を備えた、加成プロセスが実行される標的領域を有して成るチャンバー、
(b)前記標的領域における前記粉体層の選択領域を熔解する熔解手段、
(c)前記標的領域の第1の側の上部に位置し、前記チャンバーに第1および第2粉体量をデポジットする粉体供給ホッパー、
(d)第2粉体層を形成するための前記第2粉体量を前記標的領域の第2の側に搬送すると同時に前記第1粉体量を第1粉体層として該標的領域に拡散する拡散手段、
(e)前記第1粉体量が拡散される前に該第1粉体量を平坦にする手段、
(f)前記第2粉体量を前記標的領域の第2の側にデポジットする手段、
(g)前記第2粉体量を前記標的領域に拡散する手段、および
(h)前記第2粉体量を拡散する前に該第2粉体量を平坦にする手段、
の各手段を組み合わせて成ることを特徴とする装置。 - 前記拡散手段が、
(a)ローラー、
(b)前記標的領域を横断して前記ローラーを移動し前記第1粉体層を拡散する、該ローラーに接続されているモータ、および
(c)前記標的領域の第2の側にデポジットする前記第2粉体量を受け取って搬送する、前記ローラーに付随した搬送面、
を有して成ることを特徴とする請求項14記載の装置。 - 前記第2粉体量を前記標的領域の第2の側にデポジットする手段が、該第2粉体量を前記搬送面から除去する装置であることを特徴とする請求項14記載の装置。
- 前記第2粉体量を除去する装置が静止ブレードであることを特徴とする請求項16記載の装置。
- 前記標的領域の第1除去装置の反対側に前記搬送面から粉体を除去する第2の装置を更に有して成ることを特徴とする請求項14記載の装置。
- 前記第2粉体除去装置が第2静止ブレードであることを特徴とする請求項18記載の装置。
- 前記標的領域における前記粉体層の選択領域を熔解する手段が、
(a)エネルギー・ビーム、
(b)前記エネルギー・ビームを誘導する光学ミラー・システム、および
(c)成形予定部品の複数の断面の所望の境界を示す情報がプログラムされているコンピュータを含む、前記光学ミラー・システムに接続されているエネルギー・ビーム制御手段、
を有して成ることを特徴とする請求項14記載の装置。 - 前記エネルギー・ビームがレーザー・エネルギー・ビームであることを特徴とする請求項20記載の装置。
- 前記搬送面の両側に取り付けられ、前記第1および第2粉体量を平坦にするカバー要素を更に有して成ることを特徴とする請求項15記載の装置。
- 前記搬送面に取り付けられている前記カバー要素が、前記粉体ウェーブを平坦にしたときの前記標的領域からの望ましい高さに相当する高さまで該搬送構造体から下方に延びていることを特徴とする請求項16記載の装置。
- 前記チャンバー内の粉体を加熱する手段を更に有して成ることを特徴とする請求項14記載の装置。
- 前記粉体を加熱する手段が放射放熱素子であることを特徴とする請求項24記載の装置。
- 前記粉体を加熱する手段がレーザー・エネルギー・ビームを更に有して成ることを特徴とする請求項25記載の装置。
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