JP2006045584A - 積層造形方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】材料粉末512の種類に応じて定まる所定の厚さに材料粉末512を平坦化させた材料粉末層522を形成する。引き続き、目的とする立体形状における材料粉末層522の積層位置の設計断面形状に応じた材料粉末層522の領域を、材料を実質的に飛散させないレーザ光L1により局所的に加熱して溶融した後に凝固させ断面要素552を形成する。次に、断面要素552にレーザ光L2を照射して局所的に加熱し、既に造形された部分と一体化させる。次いで、レーザ光L3により断面要素552を整形した後、整形された断面要素572にレーザ光L4を照射して、断面要素572の表面を平滑化させる表面整形を行う。以後、材料層形成、断面要素形成、一体化及び表面整形を繰り返し行い、目的とする立体形状を造形する。
【選択図】図5
Description
t=k・ω1=k・z1・d1/(2f1)
PM=A・v+B
ここで、10<A<11、25<B<40
PW=a・ω2+b=a・z2・d2/(2f2)+b
PC=c・vc+d
t≦k・ω1=k・z1・d1/(2f1) …(1)
PM=A・v+B …(2)
ここで、10<A<11、25<B<40
PC=c・vc+d …(3)
ここで、cは5〜15、dは15〜25
PW=a・ω2+b=a・z2・d2/(2f2)+b …(4)
ここで、aは約600、bは約470
Claims (9)
- 粉末を材料として目的とする立体形状を造形する積層造形方法であって、
材料粉末の種類に応じて定まる所定の厚さに前記材料粉末を平坦化させた材料粉末層を形成する材料層形成工程と;
前記目的とする立体形状における前記材料粉末層の積層位置の設計断面形状に応じた前記材料粉末層の領域を、前記材料を実質的に飛散させないパワーの第1レーザ光により走査し、局所的に加熱して溶融した後に凝固させて断面要素を形成する断面要素形成工程と;
前記第1のレーザ光よりもパワーの大きな第2レーザ光により前記断面要素を走査し、局所的に加熱して既に造形された部分と前記断面要素とを一体化させる一体化工程と;
前記第2レーザ光よりも瞬時的なパワーが高い第3レーザ光により前記一体化工程により一体化された断面要素を走査し、前記一体化された断面要素の表面を整形する表面整形工程と;を繰り返し、前記目的とする立体形状を造形することを特徴とする積層造形方法。 - 表面整形工程では、前記第3レーザ光の瞬時的なパワーを走査位置に応じて変化させる、ことを特徴とする請求項1に記載の積層造形方法。
- 前記一体化工程と前記表面整形工程との間で、前記第3レーザ光よりも瞬時的なパワーが高い第4レーザ光を照射し、前記断面要素を前記設計断面形状となるように切断する切断工程を更に備える、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の積層造形方法。
- 前記第1レーザ光による特定線状領域の走査後に、前記特定線状領域に隣接する線状領域を前記第1レーザ光により走査する際には、前記特定線状領域の40〜60%が前記隣接する線状領域に含まれる、ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の積層造形方法。
- 前記第1レーザ光は、ビーム直径d1[mm]の連続発振レーザ光が焦点距離f1[mm]の集光光学系を介した後の光であり、
前記粉末材料層の厚さt[mm]は、前記第1レーザ光の焦点位置と前記粉末材料層の表面との間の距離をz1[mm]とした場合に、材料の種類で定まる定数をkとして、
t=k・ω1=k・z1・d1/(2f1)
の条件を満たす、ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の積層造形方法。 - 前記粉末材料層の材料は、純鉄又は鉄を主成分とする合金であり、
前記定数kは、3.2≦k≦4.0の条件を満たす、ことを特徴とする請求項5に記載の積層造形方法。 - 前記第1レーザ光のパワーPM[W]及び走査速度v[mm/s]は、
PM=A・v+B
ここで、10<A<11、25<B<40
の条件を満たす、ことを特徴とする請求項6に記載の積層造形方法。 - 前記第2レーザ光は、ビーム直径d2[mm]、ピークパワーPW[W]及びパルス幅8〜12[ms]のパルスレーザ光が焦点距離f2[mm]の集光光学系を介した後の光であり、
前記ピークパワーPW[W]は、前記第2レーザ光の焦点位置と前記断面要素の表面との間の距離をz2[mm]とした場合に、定数aを約600、定数bを約470として、
PW=a・ω2+b=a・z2・d2/(2f2)+b
の条件を満たすとともに、
約(ω2/2)の距離を隔てて1パルスずつ、前記第2レーザ光が、順次、前記断面要素に照射される、ことを特徴とする請求項5〜7のいずれか一項に記載の積層造形方法。 - 前記一体化工程と前記中実化工程との間で、前記第3レーザ光よりも瞬時的なパワーが高い第4レーザ光を照射し、前記断面要素を前記設計断面形状となるように切断する切断工程を更に備え、
前記第4レーザ光は、平均パワーPC[W]、パルス幅が数百[ns]、パルス周波数1〜3[kHz]のパルスレーザ光が集光光学系を介して前記断面要素の表面に集光された光であり、
前記平均パワーPCは、走査速度vc[mm/s]の場合、定数cを5≦c≦15、定数dを15≦d≦25として、
PC=c・vc+d
の条件を満たす、ことを特徴とする請求項5〜8のいずれか一項に記載の積層造形方法。
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