JP2008101256A - Stack-molded die and producing method therefor - Google Patents
Stack-molded die and producing method therefor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008101256A JP2008101256A JP2006286002A JP2006286002A JP2008101256A JP 2008101256 A JP2008101256 A JP 2008101256A JP 2006286002 A JP2006286002 A JP 2006286002A JP 2006286002 A JP2006286002 A JP 2006286002A JP 2008101256 A JP2008101256 A JP 2008101256A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- base plate
- additive manufacturing
- cross
- space
- molded article
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Abstract
Description
本発明は、3次元形状の積層造形物の製造方法に係り、詳しくは光ビームを利用して金属の粉末を層状に積層し連続的に硬化させた3次元形状造形物の積層造形金型とその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method of manufacturing a three-dimensional shaped object, and more specifically, a three-dimensional shaped object of a three-dimensional shaped object obtained by laminating metal powders in layers using a light beam and continuously curing the powder. It relates to the manufacturing method.
無機質粉末(金属粉)に対して光ビーム(指向性エネルギービーム、例えばレーザビーム)を照射して硬化させ、硬化層を積層して3次元形状造形物を形成する従来技術としては、例えば特許文献1に示される方法があった。図3(a)〜(d)は、特許文献1に記載された3次元形状造形物の製造方法を模式的に示す断面図である。
As a conventional technique for forming a three-dimensional shaped object by irradiating an inorganic powder (metal powder) with a light beam (directional energy beam, for example, a laser beam) and curing it, and laminating a cured layer, for example, Patent Document There was the method shown in 1. 3A to 3D are cross-sectional views schematically showing a method for manufacturing a three-dimensional shaped object described in
図3(a)に示すように、供給部10の底面12と造形部20の底面24は昇降自在である。底面24の上には板状のベースプレート22が配置されており、ベースプレート22の上に粉末材料1を焼結させてなる硬化層2が順次積み重ねられて造形物5が製造される。移送ブレード30は、供給部10および造形部20の内幅よりも長い板状をなし、供給部10の外側から供給部10および造形部20の上方を通過して造形部20の外側まで水平移動する。予め造形部20では先に形成され積み重ねられた硬化層2の上面を造形部20の上端よりも少し下げている。また、供給部10では、供給部10の上端よりも少し高い位置まで粉末材料1が配置されている。
As shown in FIG. 3A, the
この状態で移送ブレード30を供給部10から造形部20の方向に水平移動させる。図3(b)に示すように供給部10の上端よりも高い部分の粉末材料1が移送ブレード30に押し動かされて、造形部20に移送される。移送ブレード30の下端で均された粉末材料1は、空間4に薄い層状に堆積する。造形部20に粉末材料1を供給し終えた移送ブレード30は、造形部20の外側まで移動する。
In this state, the
図3(c)に示すように、造形部20の上面に光ビーム3を所定のパターン状に照射することにで、粉末材料1を硬化させ、新たな硬化層2’を形成する。この光照射工程の間もしくは後に移送ブレード30を供給部10の外側の待機位置に用意しておく。
As shown in FIG. 3C, the
供給部10では、底面12を上昇させて次回に造形部20に供給する粉末材料1を用意しておき、図3(d)に示すように、造形部20の底面24を下降させて、次回に粉末材料1が供給される空間4を設けておく。前記のような工程を繰り返すことによって、造形部20のベースプレート22の上には、複数層の硬化層2が積み重ねられ、所望の3次元形状を有する造形物5が得られることとなる。
In the
この方法で製造した3次元形状の積層造形物は、CADデータから直接変換したデータにより製造できるため、通常の機械加工で製造する場合よりも、速く加工ができる。このため、複雑な形状の金型に用いるとより好適である。
しかしながら、前記従来の構成では、造形物を形成する硬化層2が焼結する時に粉末状態で生じていた粉と粉の間の空間が溶融時に失われて体積が減少し、さらに凝固収縮することで、一旦ベースプレート22と結びついてから体積収縮が起こることで、ベースプレート22が引っ張り力を受けて反ってしまい、その上に形成される3次元形状が歪んでしまうという課題を有していた。特に、この反り量は造形物とベースプレート22の間の接触面積と接触部分の長さに強い相関関係を持ち、外形が100mmを超える大きさとなる形状の造形物を製作する場合には、ベースプレート22の厚みを十分に取らないと0.01mm以上の反りが発生し、造形物の寸法にも誤差を生じさせることにつながり、精密な金型部品を製作するには支障があった。
However, in the conventional configuration, when the hardened
本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、光ビームを利用して金属の粉末を層状に連続的に硬化させて製造する3次元形状の積層造形物で、外形が100mmを超える大きさの造形物を、ベースプレートの反りを少なくすることで形状の歪みを少なくして製造できる、積層造形金型とその製作方法を提供することを目的とする。 The present invention is directed to solving the above-described problems of the prior art, and is a three-dimensional layered structure manufactured by continuously curing a metal powder in a layer shape using a light beam. An object of the present invention is to provide an additive manufacturing mold and a method for manufacturing the same, which can manufacture a molded article having a size exceeding 100 mm with less warping of the base plate and less distortion of the shape.
前記の目的を達成するために、本発明に係る請求項1に記載した積層造形金型は、ベースプレート上に堆積した金属粉を硬化させた積層造形物からなる積層造形金型であって、積層造形物とベースプレートとの間に、ベースプレートとの接触面以外の面は積層造形物で囲まれなる空間を有し、この空間を積層造形物に形成したことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the additive manufacturing mold according to
また、請求項2〜3に記載した積層造形金型は、請求項1の積層造形金型において、空間のベースプレートと平行な任意の第1断面における第1面積が、第1断面と平行でかつ第1断面より積層方向に離れた任意の第2断面における第2面積よりも大きいこと、さらに、空間のベースプレートとの接触面の長さが2mm以上15mm以下であり、ベースプレートとの接触面からの高さが15mm以下であること、さらに、空間は積層造形物とベースプレートの間に複数あることを特徴とする。
The additive manufacturing mold described in
また、請求項5に記載した積層造形金型の製造方法は、ベースプレート上に堆積した金属粉を硬化させた積層造形物からなる積層造形金型の製造方法であって、積層造形物に、ベースプレートとの接触面以外の面が積層造形物で囲まれてなる空間を形成して、ベースプレート上に積層造形物を製造することを特徴とする。
The manufacturing method of the additive manufacturing mold according to
また、請求項6,7に記載した積層造形金型の製造方法は、請求項5の積層造形金型の製造方法において、空間のベースプレートと平行な任意の第1断面における第1面積が、第1断面と平行でかつ第1断面より積層方向に離れた任意の第2断面における第2面積よりも大きく、空間を形成したこと、さらに、空間は積層造形物とベースプレートの間に複数を形成したことを特徴とする。
Moreover, the manufacturing method of the additive manufacturing mold described in
前記構成によれば、光ビームを利用して金属の粉末を層状に連続的に硬化させて製造する3次元形状の積層造形物で、外形が100mmを超える大きさの造形物を、ベースプレートの反りを少なくすることで形状の歪みを少なくして、正確な形状で製造できる。 According to the above-described configuration, a three-dimensional layered structure manufactured by continuously curing a metal powder in a layer shape using a light beam, and a shaped object having an outer shape exceeding 100 mm is warped of the base plate. By reducing the amount of distortion, it is possible to reduce the distortion of the shape and to manufacture with an accurate shape.
本発明によれば、光ビームを利用して金属の粉末を層状に連続的に硬化させて製造する3次元形状の積層造形物で、外形が100mmを超える大きさの造形物を、ベースプレートの反りを少なくすることで形状の歪みを少なくして、正確な形状で製造することができるという効果を奏する。 According to the present invention, a three-dimensional layered object manufactured by continuously curing a metal powder in a layer shape using a light beam, and the object whose outer shape exceeds 100 mm is warped of the base plate. As a result, the distortion of the shape is reduced, and an accurate shape can be produced.
以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1における積層造形物であり、(a),(b)は模式的な断面図、(c)は簡略化した斜視図を示す図である。ここで、前記従来例を示す図3(a)〜(d)において説明した構成部材に対応し同等の機能を有するものには同一の符号を付して示し、以下の各図においても同様とする。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a layered object according to
図1(a)に示すように、ベースプレート22の上には、複数層の硬化層2が積み重ねられて、所望の3次元形状を有する造形物5が得られるのであるが、造形物5(硬化層2)が焼結する時に粉末状態で生じていた粉と粉の間の空間が溶融時に失われて体積が減少し、さらに凝固収縮することで、造形物5の内部には収縮応力110が生じることになる。さらに、造形物5は一旦ベースプレート22と結びついてから体積収縮が起こることで、ベースプレート22が引っ張り力を受け、反力111が働くこととなるのであるが、収縮応力110>反力111となった場合、ベースプレート22が反ってしまい、その上に形成される3次元形状が歪んでしまう。このため、図1(b)に示すように造形物5の下部でベースプレート22との接触面に、空間となる切り欠き6を設けてある。
As shown in FIG. 1A, a plurality of hardened
この結果、分割した個々のベースプレート22と造形物5間の接触面積が小さくなり、造形物5の収縮によりベースプレート22上に生じる曲げモーメントの大きさが小さくなるとともに、造形物5自体にも切り欠き6の形状が追加されたことにより、造形物5の収縮応力110とベースプレート22の反力111の釣り合いがベースプレート22に有利になり、ベースプレート22の反りを抑えることができる。このため、その上に造形される3次元形状を正しく形成することができる。
As a result, the contact area between the divided
図1(c)に示すように造形物5の全長をLとして、図1(b)に示す点Aにおける歪量をyとした時、収縮応力110を簡単に上向きの均等加重wで近似して、点Bを起点とした均等加重を受ける片持ち梁の式を当てはめると、ヤング率をE、断面2次モーメントをIとして、(数1)
As shown in FIG. 1C, when the total length of the
本実施の形態1では、ベースプレート22は直方体であり、断面2次モーメントIは図1(c)に示すようにベースプレート22の幅をb、厚さをhとして、(数4)
In the first embodiment, the
参考までに、切り欠きありの場合の歪量yの値は、造形物5の積層厚さを40mmから20mmに減少させた場合の実測値に相当する。また、切り欠き6の断面形状の幅は、少なくとも2mm以上ないと、切り欠き6を設ける効果が得られておらず、また切り欠き6の断面形状の幅が15mmを超えたり、高さが造形物5の厚みの3分の1を超えたりすると、造形物5の強度が下がってしまい、金型部品としての実用に支障をきたす。実際には造形物5の厚みは金型の形状によって変化するため、切り欠きの高さは15mm以下とすることで効果が高くなる。
For reference, the value of the strain amount y in the case where there is a notch corresponds to the actual measurement value in the case where the stacking thickness of the
なお、本実施の形態1において、切り欠き6として、ベースプレート22と造形物5との接触面に設けた空間は3角形の断面形状となっているが、切り欠き6の空間は、ベースプレート22との接触面側が広くて造形物5の積層方向に狭くなる形状であれば、台形や5角形や半円や楕円形などでも良く、必ずしも露出している必要はない。
In
図3(c)に示した従来の造形物5となる硬化層2を形成するために、光ビーム3を所定のパターン状に照射する際、切り欠き6として光ビーム3を照射せず選択的に硬化層2を形成しない部分を形成し、かつ切り欠き6の面積を1層目のよりも2層目を小さくして形成し、これを繰り返して、ベースプレート22と造形物5の間に切り欠き6となる空間を形成する。この場合、選択的に硬化層2を形成しない部分は粉末状のままとなることから、造形物5の形成後に取り除くことで切り欠き6となる空間を物理的に形成することになるが、取り除かなくとも、造形物5の構造上の強度に寄与しないため、切り欠き6と同様の機能を有することになる。
When the light beam 3 is irradiated in a predetermined pattern in order to form the
この切り欠き6の空間として、ベースプレート22と平行な任意の第1断面における第1面積と、第1断面と平行でかつ第1断面より積層方向に離れた任意の第2断面における第2面積を比較した場合、第1面積が、第2面積より大きくなるような、空間を造形物5とベースプレート22間に形成する。つまり、ベースプレート22との接触面以外は造形物5で囲まれている空間を形成する。これにより、歪の少ない積層物5をベースプレート22上に製造することができる。
The space of the
本実施の形態1において、1箇所に1つだけ切り欠き6を施しているが、2箇所以上に切り欠き6を施しても良く、切り欠き6は直線である必要はないため曲線でも良く、複数の切り欠き6が交差したり接したりしていても良い。
In the first embodiment, only one
(実施の形態2)
図2は、本発明の実施の形態2における積層造形物の簡略化した斜視図である。図2において、造形物5はファンなどの回転体の成型を行うために、円筒形状の外形を持っている。この実施の形態2では、形状が4分割されており、それぞれの形状の歪量がばらつくことは望ましくないため、切り欠き6を4つの形状の境目に4箇所設けている。その結果、ベースプレート22の歪量は小さくなるが、その歪量の減少も4つの形状に均等にもたらされることとなる。この切り欠き6は4箇所設けているが、ベースプレート22との接合面で十字形状に交差する2つの切り欠き6であっても良い。
(Embodiment 2)
FIG. 2 is a simplified perspective view of the layered object according to
なお、切り欠き6の形状や個数は、積層後の造形物5の形状に合わせて所望の形状や個数とすると好適である。
The shape and number of the
本発明に係る積層造形金型とその製造方法は、光ビームを利用して金属の粉末を層状に連続的に硬化させて製造する3次元形状の積層造形物で、外形が100mmを超える大きさの造形物を、ベースプレートの反りを少なくすることで形状の歪みを少なくして、正確な形状で製造することができ、3次元形状造形物である積層造形金型およびその製造方法として有用である。 The additive manufacturing mold and the manufacturing method thereof according to the present invention is a three-dimensional additive manufacturing object manufactured by continuously curing a metal powder in a layer shape using a light beam, and the outer shape exceeds 100 mm. Can be manufactured with an accurate shape by reducing warping of the base plate, and is useful as a three-dimensional shaped object and a manufacturing method thereof. .
1 粉末材料
2,2’ 硬化層
3 光ビーム
4 空間
5 造形物
6 切り欠き
10 供給部
12,24 底面
20 造形部
22 ベースプレート
30 移送ブレード
110 収縮応力
111 反力
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記積層造形物と前記ベースプレートとの間に、前記ベースプレートとの接触面以外の面は前記積層造形物で囲まれてなる空間を有し、前記空間を前記積層造形物に形成したことを特徴とする積層造形金型。 It is an additive manufacturing mold made of an additive manufacturing product obtained by curing metal powder deposited on a base plate,
Between the layered object and the base plate, a surface other than the contact surface with the base plate has a space surrounded by the layered object, and the space is formed in the layered object. Additive manufacturing mold.
前記積層造形物に、前記ベースプレートとの接触面以外の面が前記積層造形物で囲まれてなる空間を形成して、前記ベースプレート上に前記積層造形物を製造することを特徴とする積層造形金型の製造方法。 A method for manufacturing a layered mold comprising a layered product obtained by curing metal powder deposited on a base plate,
The additive manufacturing object characterized in that the additive manufacturing object is formed on the base plate by forming a space in which the surface other than the contact surface with the base plate is surrounded by the additive object. Mold manufacturing method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006286002A JP2008101256A (en) | 2006-10-20 | 2006-10-20 | Stack-molded die and producing method therefor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006286002A JP2008101256A (en) | 2006-10-20 | 2006-10-20 | Stack-molded die and producing method therefor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008101256A true JP2008101256A (en) | 2008-05-01 |
Family
ID=39435806
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006286002A Pending JP2008101256A (en) | 2006-10-20 | 2006-10-20 | Stack-molded die and producing method therefor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008101256A (en) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010042524A (en) * | 2008-08-08 | 2010-02-25 | Panasonic Electric Works Co Ltd | Method for producing three-dimensionally shaped object |
JP2010047817A (en) * | 2008-08-25 | 2010-03-04 | Panasonic Electric Works Co Ltd | Method for producing three-dimensionally shaped object |
JP2010100884A (en) * | 2008-10-22 | 2010-05-06 | Panasonic Electric Works Co Ltd | Method for producing three-dimensionally shaped object |
JP2010196099A (en) * | 2009-02-24 | 2010-09-09 | Panasonic Electric Works Co Ltd | Apparatus and method of producing three-dimensional shaped article |
WO2011102382A1 (en) * | 2010-02-17 | 2011-08-25 | パナソニック電工株式会社 | Method for producing three-dimensional shaped article and three-dimensional shaped article |
JP2012224906A (en) * | 2011-04-19 | 2012-11-15 | Panasonic Corp | Method for manufacturing three-dimensionally shaped article |
JP2015221933A (en) * | 2014-05-23 | 2015-12-10 | 大同特殊鋼株式会社 | Steel for metal mold and metal mold |
JP2015224363A (en) * | 2014-05-27 | 2015-12-14 | 大同特殊鋼株式会社 | Steel for metallic mold and metallic mold |
WO2016017155A1 (en) * | 2014-07-30 | 2016-02-04 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Method for producing three-dimensionally shaped molded article, and three-dimensionally shaped molded article |
JP2017519639A (en) * | 2014-05-27 | 2017-07-20 | カーエス コルベンシュミット ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングKS Kolbenschmidt GmbH | Laminated manufacturing method for laser melting (SLS) in gravity mold casting |
-
2006
- 2006-10-20 JP JP2006286002A patent/JP2008101256A/en active Pending
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010042524A (en) * | 2008-08-08 | 2010-02-25 | Panasonic Electric Works Co Ltd | Method for producing three-dimensionally shaped object |
JP2010047817A (en) * | 2008-08-25 | 2010-03-04 | Panasonic Electric Works Co Ltd | Method for producing three-dimensionally shaped object |
JP2010100884A (en) * | 2008-10-22 | 2010-05-06 | Panasonic Electric Works Co Ltd | Method for producing three-dimensionally shaped object |
JP2010196099A (en) * | 2009-02-24 | 2010-09-09 | Panasonic Electric Works Co Ltd | Apparatus and method of producing three-dimensional shaped article |
US10022797B2 (en) | 2010-02-17 | 2018-07-17 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Method for manufacturing three-dimensional shaped object and three-dimensional shaped object |
WO2011102382A1 (en) * | 2010-02-17 | 2011-08-25 | パナソニック電工株式会社 | Method for producing three-dimensional shaped article and three-dimensional shaped article |
JP2012224906A (en) * | 2011-04-19 | 2012-11-15 | Panasonic Corp | Method for manufacturing three-dimensionally shaped article |
JP2015221933A (en) * | 2014-05-23 | 2015-12-10 | 大同特殊鋼株式会社 | Steel for metal mold and metal mold |
JP2017519639A (en) * | 2014-05-27 | 2017-07-20 | カーエス コルベンシュミット ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングKS Kolbenschmidt GmbH | Laminated manufacturing method for laser melting (SLS) in gravity mold casting |
JP2015224363A (en) * | 2014-05-27 | 2015-12-14 | 大同特殊鋼株式会社 | Steel for metallic mold and metallic mold |
WO2016017155A1 (en) * | 2014-07-30 | 2016-02-04 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Method for producing three-dimensionally shaped molded article, and three-dimensionally shaped molded article |
CN106573412A (en) * | 2014-07-30 | 2017-04-19 | 松下知识产权经营株式会社 | Method for producing three-dimensionally shaped molded article, and three-dimensionally shaped molded article |
JPWO2016017155A1 (en) * | 2014-07-30 | 2017-05-25 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Manufacturing method of three-dimensional shaped object and three-dimensional shaped object |
US10413970B2 (en) | 2014-07-30 | 2019-09-17 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Method for manufacturing three-dimensional shaped object and three-dimensional shaped object |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2008101256A (en) | Stack-molded die and producing method therefor | |
JP6374479B2 (en) | Manufacturing method of object by solidification of powder using laser beam and insertion of deformation absorbing member | |
CN103561891B (en) | The manufacture method of three dimensional structure | |
US8968624B2 (en) | Method for producing a three dimensional green article | |
EP1557250A4 (en) | Method for producing tire vulcanizing mold and tire vulcanizing mold | |
JP4889266B2 (en) | Three-dimensional shaped object and manufacturing method thereof | |
KR102145781B1 (en) | Manufacturing method of 3D shape sculpture | |
JP2015516316A (en) | Multilayer manufacturing substrate | |
JP2017094540A (en) | Three-dimensional shaping device, three-dimensional shaping method, program, and recording medium | |
JP6597084B2 (en) | Nozzle and additive manufacturing apparatus, nozzle operation method and additive manufacturing method | |
JP6417586B2 (en) | Modeling method and model | |
JP2002066844A (en) | Method of manufacturing discharge machining electrode using metal powder sintering type laminated molding | |
JP2006257463A (en) | Powdery material to be sintered by laser, manufacturing method therefor, three-dimensional structure and manufacturing method therefor | |
JP4337216B2 (en) | Modeling method by stereolithography and stereolithography by stereolithography | |
JP2008231490A (en) | Method for designing structure by lamination molding process using powder material | |
JP6878364B2 (en) | Movable wall for additional powder floor | |
JP2007100199A (en) | Method for producing three-dimensional structure | |
JP4983768B2 (en) | Modeling method by stereolithography | |
JP2010052318A (en) | Light shaping method | |
JP2003320595A (en) | Manufacturing method for core for manufacturing tire | |
JP2002347125A (en) | Optically molded article | |
JP2017154447A (en) | Resin joint product and method for producing the same | |
JP6688997B2 (en) | Method for manufacturing three-dimensional shaped object | |
TWI601629B (en) | Additive manufacturing method | |
KR102332533B1 (en) | Wire arc directed energy deposition 3d printing method for forming inner core and flattening outer surface |