JP2011127192A - 3次元造形物製造装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】レーザ光照射ユニット61は、上部フレーム5における造形タンク21の上方に上下方向へ移動可能に設けられたユニットケース67と、ユニットケース67を上下方向へ移動させるケース移動機構69,71,73と、ユニットケース67内に光軸方向へ移動可能に設けられかつレーザ光Lを平行光に変換するコリメートレンズ85と、ユニットケース67内に設けられかつコリメートレンズ85を光軸方向へ移動させるコリメートレンズ移動機構87と、ユニットケース67内に設けられかつレーザ光を2次元走査するガルバノ光学スキャナ89と、ユニットケース67内に設けられかつレーザ光Lを集光して粉末層Tに対して上方向から鉛直に照射するFθレンズ99と、を備えたこと。
【選択図】 図1
Description
前記造形テーブルを上下方向(上方向又は下方向)へ移動させて、前記造形タンクの上面よりも低い高さ位置又は前記造形タンクの上面と略同じ高さ位置に位置させる。続いて、前記スクレーパーユニットによって前記材料タンクの一方側から前記金属粉末を均しながら前記造形タンク側に掻き寄せることにより、前記造形テーブル上に前記粉末層を形成する。なお、前記粉末層を形成した後に、前記スクレーパーシャフトを前記材料タンクの上方側へ復帰移動させておく。そして、前記レーザ光照射ユニットによってレーザ光を2次元走査しつつ前記粉末層に対して上方向から鉛直に照射することにより、任意形状の前記焼結体を形成して、1回目の焼結動作が終了する。
前記コリメートレンズ移動機構によって前記コリメートレンズを前記光軸方向へ移動させることにより、前記Fθレンズから照射されるレーザ光のパワー密度を変更することができる。また、前記コリメートレンズの移動に伴い、レーザ光の焦点位置が変動するため、前記ケース移動機構によって前記ユニットケースを上下方向へ移動(平行移動)させることにより、前記Fθレンズを上下方向へ一体的に移動(平行移動)させて、レーザ光の焦点位置を前記粉末層の表面に合わせるように調節する。
材料テーブル用サーボモータ17の駆動により材料テーブル11を上方向へ移動させて、材料タンク9から金属粉末を溢れさせると共に、造形テーブル用サーボモータ31の駆動により造形テーブル25を上方向又は下方向へ移動させて、造形タンク23の上面よりも低い高さ位置又は造形タンク23の上面と略同じ高さ位置に位置させる。続いて、スクレーパーシャフト用サーボモータ47の駆動によりスクレーパーシャフト45を材料タンク9の上方側から造形タンク23の上方側へ移動させることにより、スクレーパーブレード55によって金属粉末を均しながら造形タンク23側に掻き寄せて(図5参照)、造形テーブル25上に粉末層Tを形成する。なお、粉末層Tを形成した後に、スクレーパーシャフト用サーボモータ47の駆動によりスクレーパーシャフト45を材料タンク9の上方側へ復帰移動させておく。そして、チャンバー57内を不活性ガス雰囲気に保ちつつ、レーザ光照射ユニット61によってレーザ光Lを2次元走査しつつ粉末層Tに対して上方向から鉛直に照射することにより、任意形状の焼結体Tsを形成して、1回目の焼結動作が終了する。
コリメートレンズ移動機構87によってコリメートレンズ85を光軸方向へ移動させることにより、Fθレンズ99から照射されるレーザ光Lのパワー密度を変更することができる。また、コリメートレンズ85の移動に伴い、レーザ光Lの焦点位置が変動するため、操作ハンドル69の回転操作によってユニットケース67を上下方向へ移動(平行移動)させることにより、Fθレンズ99を上下方向へ一体的に移動(平行移動)させて、レーザ光Lの焦点位置を粉末層Tの表面に合わせるように調節する。なお、レーザ光Lの焦点位置の調節した後に、ユニットケース67を上下方向へ移動させた後に、ロックハンドル75によってユニットケース67を上部フレーム5に対して上下方向へ移動不能に固定しておく。
従って、本発明の実施形態によれば、操作ハンドル69の回転操作によってユニットケース67を上下方向へ移動させるだけで、Fθレンズ99を他の光学部品等と干渉することなく、容易に上下方向へ移動させることができるため、レーザ光Lのパワー密度を変更する作業を短時間で効率良く行うことができる。
T 粉末層
Ts 焼結体
1 3次元造形物製造装置
3 装置本体
5 上部フレーム
7 下部フレーム
9 材料タンク
11 材料テーブル
17 材料テーブル用サーボモータ
23 造形タンク
25 造形テーブル
31 造形テーブル用サーボモータ
39 スクレーパーユニット
45 スクレーパーシャフト
47 スクレーパーシャフト用サーボモータ
53 スクレーパーアーム
55 スクレーパーブレード
57 チャンバー
59 接続穴
61 レーザ光照射ユニット
63 ケース支持部材
65 ガイドバー
67 ユニットケース
69 操作ハンドル
71 ねじ部材
73 ナット部材
75 ロックハンドル
77 突出部
79 ガイドスリーブ
81 シール部材
83 光ファイバコネクタ
85 コリメートレンズ
87 コリメートレンズ移動機構
89 ガルバノ光学スキャナ
91 第1ガルバノモータ
93 第1ガルバノミラー
95 第2ガルバノモータ
97 第2ガルバノミラー
99 Fθレンズ
Claims (4)
- 金属粉末の粉末層にレーザ光を照射して焼結体を形成する焼結動作を繰り返して行うことにより、複数の前記焼結体を重ね合わせてなる3次元造形物を製造する3次元造形物製造装置において、
前記装置本体に設けられ、上下方向に延びてあって、上側が解放された造形タンクと、
前記造形タンク内に上下方向へ移動可能に設けられ、前記粉末層を支持する造形テーブルと、
前記材料タンクの一方側から前記金属粉末を均しながら前記造形タンク側に掻き寄せるスクレーパーユニットと、
前記装置本体における前記造形タンクの上方に設けられ、レーザ光を2次元走査しつつ前記粉末層に対して上方向から鉛直に照射するレーザ光照射ユニットと、を具備し、
前記レーザ光照射ユニットは、
前記装置本体における前記造形タンクの上方に上下方向へ移動可能に設けられたユニットケースと、
前記ユニットケースを上下方向へ移動させるケース移動機構と、
前記ユニットケース内に光軸方向へ移動可能に設けられ、レーザ光を発振するレーザ発振器に光学的に接続され、前記レーザ発振器から発振されたレーザ光を平行光に変換するコリメートレンズと、
前記ユニットケース内に設けられ、前記コリメートレンズを前記光軸方向へ移動させるコリメートレンズ移動機構と、
前記ユニットケース内に設けられ、前記コリメートレンズから出射されたレーザ光を2次元走査するガルバノ光学スキャナと、
前記ユニットケース内に設けられ、前記ガルバノ光学スキャナによって2次元走査されたレーザ光を集光して前記粉末層に対して上方向から鉛直に照射するFθレンズと、を備えたことを特徴とする3次元造形物製造装置。 - 前記レーザ光照射ユニットは、
前記ユニットケースに設けられかつ前記レーザ発振器に光学的に接続された光ファイバコネクタと、を備え、
前記コリメートレンズは、前記光ファイバコネクタを介して前記レーザ発振器に光学的に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の3次元造形物製造装置。 - 前記レーザ光照射ユニットは、
前記ユニットケースを前記装置本体に対して上下方向へ移動不能に固定するロック機構と、を備えたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の3次元造形物製造装置。 - 前記装置本体に前記造形タンクの上側及び前記スクレーパーユニットを覆うように設けられ、内部に不活性ガスを導入可能であって、上面に接続穴が貫通して形成されたチャンバーと、を具備し、
前記ユニットケースの下面に下方向に突出した突出部が形成され、前記ユニットケースの前記突出部の外周面が前記チャンバーの前記接続穴の内周面に気密的に上下方向へ移動可能に接続されていることを特徴とする請求項1から請求項3のうちのいずれかの請求項に記載の3次元造形物製造装置。
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