JP2007146216A5 - - Google Patents
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Description
上記光学機器は加工機における主軸台に取り付けられていることが好ましい。焼結させるための光ビームのスポット径の調整を主軸台の移動によって行うことができる。また、前記光学機器と前記主軸台との間に振動吸収材を介在させたり、光学機器を主軸台に着脱自在に取り付けておくことも好ましい。
造形機は不活性雰囲気下の焼結を可能とする密閉構造であり且つ加工機による加工時用に開閉自在な蓋を備えていることが、焼結時の雰囲気の確保による安定した焼結を得られると同時に、仕上げ加工を問題なく行うことができるものとなる点で好ましい。
図2はここで用いている造形機1の一例を示しており、密閉可能な筐体18内に造形部10と粉末供給部13とを納めたものとして構成されている。上記造形部10は上下に昇降させることができるステージ11を備え、また粉末供給部13は粉末を納めた粉末タンク14と該粉末タンク14内に上下に昇降自在に配された昇降テーブル15、粉末タンク14内の粉末を造形部10側に供給するとともに均すスキージング用ブレード16からなるものとして形成されている。また上記筐体18内には余剰粉末回収部17が設けられている。
光ビームの照射経路(ハッチング経路)は、予め三次元CADデータから作成しておく。すなわち、三次元CADモデルから生成したSTLデータを等ピッチ(粉末層の厚みを0.05mmとした場合、0.05mmピッチ)でスライスした各断面の輪郭形状データを用いる。この時、三次元形状造形物の少なくとも最表面が高密度(気孔率5%以下)となるように焼結させることができるように光ビームの照射を行い、内部は低密度となるように焼結させることで、つまりは形状モデルデータを予め、表層部と内部とに分割しておき、内部についてはポーラスとなるような焼結条件、表層部はほぼ粉末が溶融して高密度となる条件で光ビームを照射することで、緻密な表面を持つ造形物を高速に得ることができる。
ここにおいて、加工機3は前述のように汎用の数値工作機械であり、これに造形機1及び光学機器2を付加したものとして構成されているために、数値工作機械を既に所有している場合は、ハード的には造形機1と光学機器2を導入するだけでよいものであり、また数値工作機械も新たに導入するとしても、テーブル30上にボルトナット等の固定具39で固定された造形機1を取り外せばそれだけで加工機3を他のものの製造にも利用することができるために、やはりコスト的に有利となる。このために造形機1はテーブル30上に簡便に着脱できるようにしておくことが望ましい。
図8に他例を示す。これはテーブル30(もしくはベース)上にアクチュエータによるXY駆動の可動テーブル35を備えた加工機3において、その可動テーブル35上に造形機1を設置するとともに加工機3から立設した支柱上に光学機器2を配したものであり、この場合における主軸台31は可動テーブル35側がXYの2軸についての自由度を有するために、上下軸方向にのみ可動となっているものであってもよい。
そしてレーザーLによる焼結時には可動テーブル35によって図8(b)に示すように、光学機器2の下方側に造形機1の造形部10を移動させ、加工時には主軸台31の直下に造形部10を移動させる。
このものではレーザスキャン座標系と加工機3における切削座標系とを整合させる必要があることから、両座標系の軸方向及び造形機1の移動軸方向を合わせておくことが好ましい。また、上記座標軸合わせを簡単にするために、光学機器2の配置位置を微小調整するための精密テーブル(XYZ及びZ軸回りの回転ができるものが好ましい)を介して光学機器2をセットしておいてもよい。
光学機器2が図9に示すように造形機1における筐体18に取り付けられていてもよい。この場合、加工機3による加工時に光学機器2が邪魔になることがないように、光学機器2は造形部10の直上位置からスライド移動もしくは図10に示すように回転移動して退去させることができるようにしておく。図10の56は光学機器2の回転移動のための回転軸、57は不活性ガス充填口である。
なお、図示例では可動テーブル35上に光学機器2付きの造形機1をセットしているが、図1に示したテーブル30上に光学機器2付き造形機1をセットしたものであってもよいのはもちろんである。
1 造形機
2 光学機器
3 加工機
2 光学機器
3 加工機
Claims (7)
- 造形用のステージが設けられた造形部及びこの造形部に粉末を供給して粉末層を形成するための粉末供給部とを有する造形機、上記造形部に対して光ビームを照射して粉末層の所定箇所の粉末を焼結させるための光学機器、焼結層の積層物としての造形物の表面の仕上げ加工を少なくとも造形途中に行う加工機で構成された三次元造形物製造装置であって、上記加工機は少なくとも3軸制御可能な汎用の数値制御工作機械であり、上記造形機は上記加工機におけるテーブル上にセットされ、上記光学機器は加工機もしくは造形機に取り付けられていることを特徴とする三次元造形物製造装置。
- 光学機器は加工機における主軸台に取り付けられていることを特徴とする請求項1記載の三次元形状造形物製造装置。
- 前記光学機器と前記主軸台との間に振動吸収材を介在させていることを特徴とする請求項2記載の三次元形状造形物製造装置。
- 前記光学機器は前記主軸台に着脱自在に取り付けられていることを特徴とする請求項1または2記載の三次元形状造形物製造装置。
- 造形機は加工機におけるテーブル上に着脱自在に取り付けられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の三次元形状造形物製造装置。
- 造形機は不活性雰囲気下の焼結を可能とする密閉構造であり且つ加工機による加工時用に開閉自在な蓋を備えていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の三次元形状造形物製造装置。
- 光学機器は光ビームを発する発振部とスキャン用の光学系ユニットとが分離しているとともに両者が光ファイバーで接続されたものであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の三次元形状造形物製造装置。
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