JP2015193134A - Three-dimensional laminate modeling apparatus - Google Patents

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真一 北村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a three-dimensional laminate modeling apparatus capable of forming a flat layer of powder material on a stage top surface by moving blades once in one direction on a stage top surface.SOLUTION: A three-dimensional laminate modeling apparatus 1 comprises: a moving part 20 which moves on a top surface side of a stage 5; and a blade part 21 which consists a plurality of blades 21a to 21c extending in a direction orthogonal to a movement direction of the moving part 20 and supported by the moving part 20 along a movement direction of the moving part 20. The blade part 21 has the plurality of blades 21a to 21c, by which the plurality of blades 21a to 21c move with the movement of the moving part 20, and spread a powder material over the top surface of the stage 5 while leveling the material.

Description

本発明は、粉末材料層の所定の領域を凝固させて形成する凝固層の形成を複数層繰り返すことにより、三次元構造の造形物を形成する三次元積層造形装置に関する。   The present invention relates to a three-dimensional additive manufacturing apparatus that forms a three-dimensional structure by repeatedly forming a solidified layer formed by solidifying a predetermined region of a powder material layer.

近年、造形物を一層ずつ重ねて造形する積層造形技術が脚光を浴びており、素材や造形手法の違いにより、多くの種類の三次元積層造形装置が開発されている(特許文献1参照)。   In recent years, a layered modeling technique for modeling a modeled object one by one has attracted attention, and many types of three-dimensional layered modeling apparatuses have been developed due to differences in materials and modeling methods (see Patent Document 1).

図9に従来の三次元積層造形装置の概略断面構成を示す。図9に示すように、従来の三次元積層造形装置100は、中央部にピット部102aを有する造形枠102と、造形枠102のピット部102a内部に設けられたステージ105と、ステージ105をピット部102a内部で上下に移動させる駆動機構103とを有する。さらに、三次元積層造形装置100は、ステージ105の表面に粉末材料Pを供給する粉末タンク107A,107Bと、ブレード109と、ステージ105表面に形成される粉末材料Pの層にレーザ光や電子ビームなどのエネルギービームを照射するためのビーム源110とを有する。   FIG. 9 shows a schematic cross-sectional configuration of a conventional three-dimensional additive manufacturing apparatus. As shown in FIG. 9, a conventional three-dimensional additive manufacturing apparatus 100 includes a modeling frame 102 having a pit portion 102a at the center, a stage 105 provided inside the pit portion 102a of the modeling frame 102, and a stage 105. And a drive mechanism 103 that moves up and down inside the section 102a. Further, the three-dimensional additive manufacturing apparatus 100 has a laser beam or an electron beam applied to the powder tanks 107A and 107B for supplying the powder material P to the surface of the stage 105, the blade 109, and the layer of the powder material P formed on the surface of the stage 105. And a beam source 110 for irradiating an energy beam.

粉末タンク107A,107Bは、ステージ105の両側に配置されており、ステージ105側に所望の粉末材料Pを供給する。ステージ105は、その端面にシール部材106を備え、このシール部材106によりステージ105と造形枠102との間で摺動性と密閉性が保持されている。ブレード109は、例えばステージ105の幅方向に延在する板状の部材で構成される。ブレード109は、2つの粉末タンク107A,107B間を往復する支持部材108に支持されることで、粉末タンク107A,107Bから流出する粉末材料Pを平坦に均しながらステージ105表面に敷き詰める。ビーム源110は、所望の三次元構造物を造形するために、一定の厚みにスライスした2次元形状のデータに基づいてエネルギービームを照射し、そのエネルギービームにより、ステージ105上の粉末材料Pを溶融する。   The powder tanks 107A and 107B are disposed on both sides of the stage 105, and supply a desired powder material P to the stage 105 side. The stage 105 includes a seal member 106 at an end surface thereof, and the seal member 106 maintains slidability and sealing performance between the stage 105 and the modeling frame 102. The blade 109 is configured by a plate-like member extending in the width direction of the stage 105, for example. The blade 109 is supported by the support member 108 that reciprocates between the two powder tanks 107A and 107B, and spreads the powder material P flowing out from the powder tanks 107A and 107B on the surface of the stage 105 while leveling it flat. In order to form a desired three-dimensional structure, the beam source 110 irradiates an energy beam based on the data of a two-dimensional shape sliced to a certain thickness, and the energy beam causes the powder material P on the stage 105 to be irradiated. Melt.

このような三次元積層造形装置100では、まず、ブレード109で粉末タンク107A,107Bから排出された粉末材料Pを掻き取りながらステージ105上に運び、ステージ105の表面に一層分の粉末材料Pを敷き詰める。そして、その粉末材料Pの層に対してエネルギービームを二次元面内で走査することで所定の位置にある粉末材料Pを溶融させる。このとき、溶融した粉末材料P同士が接合し、その後凝固することで一層分の凝固層が形成される。次に、ラック&ピニオンやボールねじなどの駆動機構103によってステージ105を下げて更に粉末材料Pを敷き詰め、前工程と同様にしてその粉末材料を溶融・凝固させることで、先に作成された下層の凝固層と一体となった二層分の凝固層を形成する。このように、ステージ105を下げ、ステージ105上に粉末材料Pを供給し、その粉末材料Pを溶融及び凝固させる工程を繰り返すことで、三次元の造形物Mが形成される。   In such a three-dimensional additive manufacturing apparatus 100, first, the powder material P discharged from the powder tanks 107 </ b> A and 107 </ b> B is scraped off by the blade 109 and carried onto the stage 105, and one layer of the powder material P is placed on the surface of the stage 105. Lay down. Then, the powder material P in a predetermined position is melted by scanning the layer of the powder material P with an energy beam in a two-dimensional plane. At this time, the melted powder material P is bonded to each other, and then solidified to form a solidified layer for one layer. Next, the stage 105 is lowered by a drive mechanism 103 such as a rack and pinion, a ball screw, and the powder material P is further spread, and the powder material is melted and solidified in the same manner as in the previous step. Two solidified layers are formed integrally with the solidified layer. In this way, the three-dimensional structure M is formed by lowering the stage 105, supplying the powder material P onto the stage 105, and repeating the process of melting and solidifying the powder material P.

特表2008−540100号公報Special table 2008-540100

ところで、粉末材料Pを溶融・凝固させて所望の造形物Mを形成する場合、その形成過程において、不要に溶融して凝固した粗大溶融片が、ステージ105上の粉末材料Pの層に混入する場合がある。従来の三次元積層造形装置100のように、一枚のブレード109で粉末材料Pの層を敷き詰める場合、ステージ105上の粉末材料Pの層に粗大溶融片が混入した状態でブレード109を移動させると、その粗大溶融片の影響により一回の移動では粉末材料Pの層を平坦にできない。このため、従来は、ステージ105上において、ブレード109を複数回行き来させることで粉末材料Pの層を平坦に均すことが行われていた。   By the way, when the desired material M is formed by melting and solidifying the powder material P, a coarse molten piece that has been melted and solidified unnecessarily enters the layer of the powder material P on the stage 105 in the formation process. There is a case. When the layer of the powder material P is spread with a single blade 109 as in the conventional three-dimensional additive manufacturing apparatus 100, the blade 109 is moved in a state where coarse molten pieces are mixed in the layer of the powder material P on the stage 105. And the layer of the powder material P cannot be flattened by one movement due to the influence of the coarse molten piece. For this reason, conventionally, the layer of the powder material P is flattened by moving the blade 109 back and forth on the stage 105 a plurality of times.

このように、従来の三次元積層造形装置100では、粉末材料Pの敷き詰めの為、ステージ105上でブレード109を複数回行き来させる必要があり、粉末材料Pの敷き詰め工程に時間がかかってしまう。   Thus, in the conventional three-dimensional additive manufacturing apparatus 100, since the powder material P is spread, it is necessary to move the blade 109 back and forth on the stage 105 a plurality of times, and the powder material P spread process takes time.

そこで、本発明は、ブレードを一方向に一回移動させるだけでステージの上面に平坦な粉末材料の層を形成することができる三次元積層造形装置を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a three-dimensional additive manufacturing apparatus capable of forming a flat powder material layer on the upper surface of a stage only by moving a blade once in one direction.

上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明の三次元積層造形装置は、表面に造形物を形成するための粉末材料が供給されるステージと、ステージの近傍に粉末材料を供給する粉末供給部とを有する。また、本発明の三次元積層造形装置は、ステージの上面側を移動する移動部及びブレード部を備える。ブレード部は、移動部の移動方向と直交する方向に延在する複数のブレードであって、移動部の移動方向に沿って移動部に支持された複数のブレードを備える。そして、ブレード部は、移動部の移動に伴って粉末材料を均しながらステージの上面に敷き詰める。   In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object of the present invention, the three-dimensional additive manufacturing apparatus of the present invention includes a stage to which a powder material for forming a modeled object is supplied on the surface, and a powder material in the vicinity of the stage. And a powder supply unit for supplying. The three-dimensional additive manufacturing apparatus of the present invention includes a moving unit and a blade unit that move on the upper surface side of the stage. The blade unit is a plurality of blades extending in a direction orthogonal to the moving direction of the moving unit, and includes a plurality of blades supported by the moving unit along the moving direction of the moving unit. The blade portion spreads on the upper surface of the stage while leveling the powder material as the moving portion moves.

本発明の三次元積層装置では、ブレード部が複数枚のブレードで構成されることにより、ブレード部を一方向に一回移動させるだけで、ステージの上面に平坦な粉末材料の層を形成することができる。   In the three-dimensional laminating apparatus of the present invention, the blade part is composed of a plurality of blades, so that a flat powder material layer is formed on the upper surface of the stage only by moving the blade part once in one direction. Can do.

本発明によれば、作業効率の向上が図られた三次元積層造形装置を得ることができる。   According to the present invention, it is possible to obtain a three-dimensional additive manufacturing apparatus in which work efficiency is improved.

本発明の第1の実施形態に係る三次元積層造形装置の全体構成を示す概略図(その1)である。It is the schematic (the 1) which shows the whole structure of the three-dimensional additive manufacturing apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る三次元積層造形装置の全体構成を示す概略図(その2)である。It is the schematic (the 2) which shows the whole structure of the three-dimensional additive manufacturing apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る三次元積層造形装置のZ駆動機構の説明図である。It is explanatory drawing of the Z drive mechanism of the three-dimensional additive manufacturing apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る三次元積層造形装置の均し部材の側面図である。It is a side view of the leveling member of the three-dimensional additive manufacturing apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. ステージの上面への金属粉末Pの敷き詰め作業時の説明図である。It is explanatory drawing at the time of the spreading | laying operation | work of the metal powder P on the upper surface of a stage. ステージ支持体が移動範囲の最下端まで移動した状態を示した図である。It is the figure which showed the state which the stage support body moved to the lowest end of the movement range. 変形例に係る均し部材の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the leveling member which concerns on a modification. 本発明の第2の実施形態に係る三次元積層造形装置の全体構成を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the whole structure of the three-dimensional additive manufacturing apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 従来の三次元積層造形装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the conventional three-dimensional additive manufacturing apparatus.

以下に、本発明の実施形態に係る三次元積層造形装置の一例を、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の例に限定されるものではない。   Hereinafter, an example of a three-dimensional additive manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the following examples.

〈1.第1の実施形態:三次元積層造形装置〉
[1−1.三次元積層造形装置の構成]
図1は、本発明の第1の実施形態に係る三次元積層造形装置の全体構成を示す概略図(その1)であり、図2は、本発明の第1の実施形態に係る三次元積層造形装置の全体構成を示す概略図(その2)である。図1は、三次元積層造形装置を正面における断面図(一部正面図で示す)であり、図2は、三次元積層造形装置の側面における断面図(一部側面図で示す)である。
<1. First Embodiment: Three-dimensional additive manufacturing apparatus>
[1-1. Configuration of 3D additive manufacturing equipment]
FIG. 1 is a schematic diagram (No. 1) showing an overall configuration of a three-dimensional additive manufacturing apparatus according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a three-dimensional additive stack according to the first embodiment of the present invention. It is the schematic (the 2) which shows the whole structure of a modeling apparatus. FIG. 1 is a sectional view (partially shown in a front view) of the three-dimensional additive manufacturing apparatus, and FIG. 2 is a sectional view (partially shown in a side view) of a side surface of the three-dimensional additive manufacturing apparatus.

図1に示すように、本実施形態の三次元積層造形装置1は、真空容器2と、真空容器2の内部に構成された造形枠3、ヒータ4、ステージ5、ステージ支持体6、Z駆動機構支持部7、均し部材移動機構10、均し部材19、粉末供給部35及び粉末回収ボックス40とを有する。また、本実施形態の三次元積層造形装置1は、真空容器2の上部に装着された造形部50を備える。以下の説明では、ステージ5の移動方向(鉛直方向)をZ方向とし、Z方向に垂直な第1の方向をX方向、Z方向及びX方向に垂直な第2の方向をY方向とする。また、本実施形態では、造形物を形成する粉末材料として、チタン、アルミニウム、鉄等の金属粉末を用いる例を説明する。   As shown in FIG. 1, the three-dimensional additive manufacturing apparatus 1 of the present embodiment includes a vacuum vessel 2, a modeling frame 3 configured in the vacuum vessel 2, a heater 4, a stage 5, a stage support 6, and Z drive. The mechanism support unit 7, the leveling member moving mechanism 10, the leveling member 19, the powder supply unit 35, and the powder recovery box 40 are included. In addition, the three-dimensional additive manufacturing apparatus 1 of the present embodiment includes a modeling unit 50 mounted on the upper part of the vacuum vessel 2. In the following description, the moving direction (vertical direction) of the stage 5 is the Z direction, the first direction perpendicular to the Z direction is the X direction, and the second direction perpendicular to the Z direction and the X direction is the Y direction. Moreover, in this embodiment, the example which uses metal powder, such as titanium, aluminum, and iron, is demonstrated as a powder material which forms a molded article.

真空容器2は、内部を真空に維持できる容器で構成されており、上部に造形部50が装着されている。造形物を造形する場合は、図示しない真空ポンプにより真空容器2内が脱気され、真空容器2の内部は真空に維持される。   The vacuum container 2 is composed of a container capable of maintaining the inside in a vacuum, and a modeling part 50 is mounted on the upper part. When modeling a modeled object, the inside of the vacuum vessel 2 is deaerated by a vacuum pump (not shown), and the inside of the vacuum vessel 2 is maintained in a vacuum.

造形枠3は、その軸方向がZ方向となる筒状体3aと、筒状体3aの軸方向の上端部側に設けられたつば部3bとを有する。筒状体3aは、軸方向に垂直な方向の断面が四角形である角筒である。つば部3bは、筒状体3aの上端部の側周に設けられており、表面が水平となるように構成されている。また、つば部3bの外周の端部は真空容器2の内壁面に固定されている。筒状体3a内部では、後述するステージ5上で造形物Mが形成される。このため、完成した造形物Mを造形枠3から取り出せるように、筒状体3aを構成する角筒の一面は開放可能な構造となっている。   The modeling frame 3 includes a cylindrical body 3a whose axial direction is the Z direction, and a collar portion 3b provided on the upper end side in the axial direction of the cylindrical body 3a. The cylindrical body 3a is a square tube whose cross section perpendicular to the axial direction is a quadrangle. The collar part 3b is provided in the side periphery of the upper end part of the cylindrical body 3a, and is comprised so that the surface may become horizontal. Further, the outer peripheral end of the collar portion 3 b is fixed to the inner wall surface of the vacuum vessel 2. Inside the cylindrical body 3a, a molded article M is formed on a stage 5 described later. For this reason, one surface of the square cylinder which comprises the cylindrical body 3a is a structure which can be opened so that the completed molded object M can be taken out from the modeling frame 3. FIG.

ヒータ4は、筒状体3aの外周面に沿って配置されている。ヒータ4としては、例えば2種類のセラミックスで構成されたPG/PBN(Pyrolytic Graphite/ Pyrolytic Boron Nitride)ヒータ等の1000℃以上の温度に加熱できるヒータが用いられる。ヒータ4が加熱されることにより筒状体3aが加熱され、筒状体3a内部の温度を上げることができる。   The heater 4 is arrange | positioned along the outer peripheral surface of the cylindrical body 3a. As the heater 4, for example, a heater that can be heated to a temperature of 1000 ° C. or higher, such as a PG / PBN (Pyrolytic Graphite / Pyrolytic Boron Nitride) heater composed of two types of ceramics, is used. The cylindrical body 3a is heated by heating the heater 4, and the temperature inside the cylindrical body 3a can be raised.

ステージ5は、表面にXY平面に平行な面を有する四角形の板状の部材で構成されており、筒状体3a内部でZ方向に上下動可能な大きさに構成されている。そして、ステージ5は、第1断熱構造体26及び第2断熱構造体27からなる断熱構造体が配置されたステージ支持体6によって支持され、その表面が水平になるように造形枠3の筒状体3a内部に配置されている。   The stage 5 is configured by a rectangular plate-shaped member having a surface parallel to the XY plane on the surface, and is configured to be movable up and down in the Z direction inside the cylindrical body 3a. And the stage 5 is supported by the stage support body 6 in which the heat insulation structure which consists of the 1st heat insulation structure 26 and the 2nd heat insulation structure 27 is arrange | positioned, The cylinder shape of the modeling frame 3 so that the surface may become horizontal It is arranged inside the body 3a.

また、ステージ5の外周の端部には、筒状体3aの内壁面に接するシール部材11が設けられており、ステージ5と筒状体3aの内壁面との滑り面において、摺動性と密閉性とを持たせている。シール部材11としては、例えば、耐熱性及び柔軟性を有するセラミクスウールなどを用いることができる。シール部材11が設けられていることにより、後述する粉末供給部35から供給される金属粉末Pがステージ5の下に漏れることを防止することができる。   Further, a seal member 11 that is in contact with the inner wall surface of the cylindrical body 3a is provided at the outer peripheral end of the stage 5, and the sliding property between the stage 5 and the inner wall surface of the cylindrical body 3a is improved. It has a sealing property. As the seal member 11, for example, ceramic wool having heat resistance and flexibility can be used. By providing the sealing member 11, it is possible to prevent the metal powder P supplied from a powder supply unit 35 described later from leaking under the stage 5.

ステージ支持体6は、ステージ5の表面と平行な面を有する板状の底部6aと、底部6aのX方向に対向する辺においてZ方向に立設された側壁部6bとで構成され、上方が開放された断面がコ字状の部材で構成されている。底部6aは造形枠3の筒状体3aのZ方向に垂直な面の断面積よりも大きな面積で構成された四角形状の部材で構成され、側壁部6bは、長方形状の面を有する板状の部材で構成されている。そして、ステージ支持体6は、底部6aの側壁部6bが設けられた側の面に、第1断熱構造体26及び第2断熱構造体27からなる断熱構造体を介してステージ5を支持すると共に、側壁部6bが造形枠3の取り出し口となる面を塞がないように配置されている。   The stage support 6 is composed of a plate-like bottom portion 6a having a surface parallel to the surface of the stage 5, and a side wall portion 6b erected in the Z direction on the side facing the X direction of the bottom portion 6a. The opened cross section is constituted by a U-shaped member. The bottom 6a is formed of a quadrangular member having an area larger than the cross-sectional area of the surface perpendicular to the Z direction of the cylindrical body 3a of the modeling frame 3, and the side wall 6b is a plate having a rectangular surface. It is comprised by the member of. The stage support 6 supports the stage 5 on the surface of the bottom 6a on the side where the side wall 6b is provided via the heat insulation structure including the first heat insulation structure 26 and the second heat insulation structure 27. The side wall portion 6b is arranged so as not to block the surface that becomes the outlet of the modeling frame 3.

第1断熱構造体26及び第2断熱構造体27は、この順でステージ支持体6の底部6aに積層して配置されており、第2断熱構造体27の上面にステージ5が固定されている。第1断熱構造体26としては、熱伝導率の低い材料を用いることができ、例えば、耐火煉瓦、セラミックス等を用いることができる。また、第2断熱構造体27としては、熱伝導率が低い金属材料を用いることができ、例えば、ステンレスを用いることができる。さらに、本実施形態では、第2断熱構造体27の内部に空間部27aが形成されており、軽量化が図られると共に、熱伝導を抑えている。   The first heat insulating structure 26 and the second heat insulating structure 27 are arranged in this order on the bottom 6 a of the stage support 6, and the stage 5 is fixed to the upper surface of the second heat insulating structure 27. . As the first heat insulating structure 26, a material having low thermal conductivity can be used, and for example, refractory bricks, ceramics, or the like can be used. Moreover, as the 2nd heat insulation structure 27, a metal material with low heat conductivity can be used, for example, stainless steel can be used. Furthermore, in this embodiment, the space part 27a is formed in the inside of the 2nd heat insulation structure 27, and while being reduced in weight, heat conduction is suppressed.

Z駆動機構支持部7は、ステージ支持体6を挟む位置に配置された第1Z駆動機構支持部7A及び第2Z駆動機構支持部7Bで構成されている。第1Z駆動機構支持部7A及び第2Z駆動機構支持部7Bは、それぞれ、真空容器2の底部側に設けられた土台30上面に固定される板状の底部7aと、底部7aの端部の辺においてZ方向に立設された側壁部7bとからなる断面がL字状の部材で構成されている。第1Z駆動機構支持部7A及び第2Z駆動機構支持部7Bは、それぞれの底部7aの側壁部7bが設けられた側とは反対側の端部が真空容器2の内壁面に固定されており、それぞれの側壁部7bがステージ支持体6の側壁部6bに沿うように配置されている。また、第1Z駆動機構支持部7A及び第2Z駆動機構支持部7Bのそれぞれの側壁部7b及びステージ支持体6の側壁部6bの対向する面には、Z駆動機構12A,12Bが設けられている。Z駆動機構12A、12Bの構成は同じであるので、ここでは、Z駆動機構12Aを代表して図示し、その構造を説明する。   The Z drive mechanism support section 7 is composed of a first Z drive mechanism support section 7A and a second Z drive mechanism support section 7B that are arranged at positions sandwiching the stage support 6. The first Z drive mechanism support portion 7A and the second Z drive mechanism support portion 7B are respectively a plate-like bottom portion 7a fixed to the upper surface of the base 30 provided on the bottom side of the vacuum vessel 2, and sides of the end portions of the bottom portion 7a. The cross section which consists of the side wall part 7b standingly arranged in the Z direction is comprised by the L-shaped member. The first Z drive mechanism support portion 7A and the second Z drive mechanism support portion 7B are fixed to the inner wall surface of the vacuum vessel 2 on the opposite side to the side where the side wall portion 7b of the bottom portion 7a is provided. Each side wall part 7b is arrange | positioned so that the side wall part 6b of the stage support body 6 may be followed. Further, Z drive mechanisms 12A and 12B are provided on the opposing surfaces of the side wall portion 7b of the first Z drive mechanism support portion 7A and the second Z drive mechanism support portion 7B and the side wall portion 6b of the stage support body 6, respectively. . Since the configurations of the Z drive mechanisms 12A and 12B are the same, here, the Z drive mechanism 12A is shown as a representative, and the structure thereof will be described.

図3は、Z駆動機構12Aの説明図である。図3に示すZ駆動機構12Aは、第1Z駆動機構支持部7AとZ駆動機構12Aの間からX方向にZ駆動機構12Aを見た状態を表したものである。   FIG. 3 is an explanatory diagram of the Z drive mechanism 12A. The Z drive mechanism 12A shown in FIG. 3 represents a state in which the Z drive mechanism 12A is viewed in the X direction from between the first Z drive mechanism support 7A and the Z drive mechanism 12A.

Z駆動機構12Aは、図3に示すように、第1Z駆動機構支持部7A側に取り付けられたガイド部材12a、ボールねじ32A及び駆動部31Aと、ステージ支持体6側に取り付けられたスライド部材34Aとを有する。このZ駆動機構12Aは、ガイド部材12aとスライド部材34Aとの接触部にローラが用いられたリニアローラガイドである。   As shown in FIG. 3, the Z drive mechanism 12A includes a guide member 12a attached to the first Z drive mechanism support portion 7A side, a ball screw 32A, a drive portion 31A, and a slide member 34A attached to the stage support body 6 side. And have. The Z drive mechanism 12A is a linear roller guide in which a roller is used at a contact portion between the guide member 12a and the slide member 34A.

ガイド部材12aは、第1Z駆動機構支持部7Aの側壁部7bにZ方向に沿って並列に固定された2本のガイドシャフト12a1,12a2から構成される。ボールねじ32Aがガイドシャフト12a1,12a2と同様に第1Z駆動機構支持部7Aの側壁部7bにZ方向に配置されており、一端にモータ等の駆動部31Aが接続されている。ボールねじ32Aは駆動部31Aの駆動力を受けて正回転又は逆回転する。   The guide member 12a includes two guide shafts 12a1 and 12a2 fixed in parallel to the side wall portion 7b of the first Z drive mechanism support portion 7A along the Z direction. Similarly to the guide shafts 12a1 and 12a2, the ball screw 32A is arranged in the Z direction on the side wall portion 7b of the first Z drive mechanism support portion 7A, and a drive portion 31A such as a motor is connected to one end. The ball screw 32A receives the driving force of the driving unit 31A and rotates forward or backward.

スライド部材34Aは、ボールねじ32Aの回転に応じて、2本のガイドシャフト12a1,12a2に沿って(案内されて)Z方向(上下方向)へ移動する。スライド部材34Aは、ステージ支持体6の側壁部6b及び第1Z駆動機構支持部7Aの側壁部7bの形状に合わせて、一例として、YZ平面に平行な面を持つ平板状の形状である。スライド部材34Aの少なくともYZ平面に平行な面には、ステージ支持体6の側壁部6bが固定されている。そのため、スライド部材34AのZ方向への移動に伴ってステージ支持体6がZ方向へ移動し、造形枠3の筒状体3a内部におけるステージ5のZ方向における位置(高さ)が変わる。   The slide member 34A moves in the Z direction (up and down direction) along (guided with) the two guide shafts 12a1 and 12a2 in accordance with the rotation of the ball screw 32A. The slide member 34A has, for example, a flat plate shape having a plane parallel to the YZ plane in accordance with the shapes of the side wall 6b of the stage support 6 and the side wall 7b of the first Z drive mechanism support 7A. The side wall 6b of the stage support 6 is fixed to at least a plane parallel to the YZ plane of the slide member 34A. Therefore, the stage support 6 moves in the Z direction as the slide member 34A moves in the Z direction, and the position (height) of the stage 5 in the Z direction inside the cylindrical body 3a of the modeling frame 3 changes.

Z駆動機構12Bも、Z駆動機構12Aと同様に、2本のガイドシャフトで構成されるガイド部材12bと、ボールねじ32Bと、スライド部材34Bと、モータ等の駆動部31Bを有する(図1参照)。スライド部材34Bが、ボールねじ32Bの回転に応じてガイド部材12bの2本のガイドシャフトに案内されてZ方向へ移動する。スライド部材34Bもスライド部材34Aと同様、一例としてYZ平面に平行な面を持つ平板状の形状である。スライド部材34Bの少なくともYZ平面に平行な面には、ステージ支持体6の側壁部6bが固定されている。Z駆動機構12Aのスライド部材13AとZ駆動機構12Bのスライド部材34Bの駆動は、ステージ5がXY平面に平行(水平)となるように制御される。   Similarly to the Z drive mechanism 12A, the Z drive mechanism 12B also includes a guide member 12b composed of two guide shafts, a ball screw 32B, a slide member 34B, and a drive unit 31B such as a motor (see FIG. 1). ). The slide member 34B moves in the Z direction while being guided by the two guide shafts of the guide member 12b according to the rotation of the ball screw 32B. Similarly to the slide member 34A, the slide member 34B has a flat plate shape having a plane parallel to the YZ plane as an example. The side wall 6b of the stage support 6 is fixed to at least a surface parallel to the YZ plane of the slide member 34B. The driving of the slide member 13A of the Z drive mechanism 12A and the slide member 34B of the Z drive mechanism 12B is controlled so that the stage 5 is parallel (horizontal) to the XY plane.

このようなZ駆動機構12A,12Bを持つ三次元積層造形装置1において、ステージ支持体6(ステージ5)のZ方向のストロークが600mm程度である場合に、室温におけるステージ5の横方向への振れ量は、3μm〜数μmと非常に小さい。そして、このようなZ駆動機構12A,12Bによってステージ支持体6がZ駆動機構支持部7に対してZ方向にスライドすることでステージ5がZ方向に移動する。   In the three-dimensional additive manufacturing apparatus 1 having such Z drive mechanisms 12A and 12B, when the stroke of the stage support 6 (stage 5) in the Z direction is about 600 mm, the stage 5 swings in the lateral direction at room temperature. The amount is as small as 3 μm to several μm. Then, the stage support 6 is slid in the Z direction with respect to the Z drive mechanism support portion 7 by such Z drive mechanisms 12A and 12B, so that the stage 5 moves in the Z direction.

土台30は、Z駆動機構支持部7が載置される台であり、中央部にステージ支持体6の底部6aの外径よりも大きな径の穴(ピット)30aが形成されている。ステージ支持体6は、Z駆動機構12A,12Bにより、第1及び第2Z駆動機構支持部7A,7Bの内側及びピット30a内をZ方向に移動する。   The base 30 is a table on which the Z drive mechanism support 7 is placed, and a hole (pit) 30a having a diameter larger than the outer diameter of the bottom 6a of the stage support 6 is formed in the center. The stage support 6 is moved in the Z direction inside the first and second Z drive mechanism support portions 7A and 7B and in the pit 30a by the Z drive mechanisms 12A and 12B.

また、造形枠3の筒状体3aの外周面とステージ支持体6の側壁部6bとの間、及び、造形枠3の筒状体3aの土台30側の端部とステージ支持体6の底部6aとの間には、熱遮蔽板41が設けられている。造形枠3の周りは高温になるが、この熱遮蔽板41によって真空雰囲気での赤外線(輻射熱)が遮蔽される。熱遮蔽板41の形成材料としては、比較的熱電率が良く、反射面を作りやすいアルミニウムを用いることができる。   Further, between the outer peripheral surface of the cylindrical body 3a of the modeling frame 3 and the side wall portion 6b of the stage support 6, and the end of the cylindrical body 3a of the modeling frame 3 on the base 30 side and the bottom of the stage support 6 A heat shielding plate 41 is provided between 6a. Although the temperature around the modeling frame 3 becomes high, infrared rays (radiant heat) in a vacuum atmosphere are shielded by the heat shielding plate 41. As a material for forming the heat shielding plate 41, aluminum having a relatively good thermoelectric power and easily forming a reflecting surface can be used.

この熱遮蔽板41は、熱伝導率が高い材質で形成された接続部材41aを介して、冷却配管42により冷却されているZ駆動機構支持部7に接触している。熱遮蔽板41の上部とZ駆動機構支持部7の側壁部7bのそれぞれの上端は、接続部材41a、ステージ支持体6の移動を妨げないように連結している。冷却配管42は、配管内部を冷却水等が流れており、Z駆動機構支持部7の側壁部7bのステージ支持体6に面する側とは反対側の面に沿うように配置されている。また、造形枠3のつば部3bの下面には、断熱材44が配置されており、造形枠3のつば部3bが断熱材44を介してZ駆動機構支持部7の側壁部7bの上端に固定されている。このように、熱遮蔽板41と断熱材44によって、造形枠3からZ駆動機構支持部7に熱が輻射されること及び熱が伝導することを防止できる。   The heat shielding plate 41 is in contact with the Z drive mechanism support portion 7 cooled by the cooling pipe 42 through a connection member 41a formed of a material having high thermal conductivity. The upper part of the heat shielding plate 41 and the upper ends of the side wall parts 7b of the Z drive mechanism support part 7 are connected so as not to hinder the movement of the connection member 41a and the stage support body 6. In the cooling pipe 42, cooling water or the like flows inside the pipe, and is arranged along the surface opposite to the side facing the stage support 6 of the side wall 7 b of the Z drive mechanism support 7. Further, a heat insulating material 44 is arranged on the lower surface of the collar portion 3 b of the modeling frame 3, and the collar portion 3 b of the modeling frame 3 is placed on the upper end of the side wall portion 7 b of the Z drive mechanism support portion 7 via the heat insulating material 44. It is fixed. In this manner, the heat shielding plate 41 and the heat insulating material 44 can prevent heat from being radiated from the modeling frame 3 to the Z drive mechanism support portion 7 and heat conduction.

均し部材移動機構10は、造形枠3のつば部3bの上面側に設けられており、ステージ5を挟んで配置された第1回転機構10A及び第2回転機構10Bによって構成されている。第1回転機構10Aは、後述する均し部材19の移動方向(X方向)においてステージ5を挟む位置に配置された一対の歯車13とその一対の歯車13に張架された第1ベルト部14で構成されている。また、第2回転機構10Bは、第1回転機構10Aと同様、後述する均し部材19の移動方向(X方向)においてステージ5を挟む位置に配置された一対の歯車17とその一対の歯車17に張架された第2ベルト部16で構成されている。第1ベルト部14及び第2ベルト部16としては、例えばチェーンベルトや耐熱性歯付ベルトを用いることができる。そして、図2に示すように、第1及び第2回転機構10A,10Bは、第1及び第2ベルト部14,16のそれぞれが、XY平面においてステージ5の上方をX方向に走行するように、ステージ5のX方向の辺に沿って配置されている。   The leveling member moving mechanism 10 is provided on the upper surface side of the collar portion 3b of the modeling frame 3, and includes a first rotating mechanism 10A and a second rotating mechanism 10B arranged with the stage 5 interposed therebetween. The first rotating mechanism 10 </ b> A includes a pair of gears 13 disposed at a position sandwiching the stage 5 in a moving direction (X direction) of a leveling member 19 described later, and a first belt portion 14 stretched between the pair of gears 13. It consists of Similarly to the first rotating mechanism 10A, the second rotating mechanism 10B has a pair of gears 17 disposed at a position sandwiching the stage 5 in a moving direction (X direction) of a leveling member 19 described later and the pair of gears 17. It is comprised by the 2nd belt part 16 stretched around. As the first belt portion 14 and the second belt portion 16, for example, a chain belt or a heat-resistant toothed belt can be used. As shown in FIG. 2, the first and second rotating mechanisms 10A and 10B are configured so that each of the first and second belt portions 14 and 16 travels in the X direction above the stage 5 on the XY plane. The stage 5 is disposed along the side in the X direction.

第1回転機構10Aを構成する一対の歯車13と第2回転機構10Bを構成する一対の歯車17はそれぞれ同形状である。また、第1回転機構10Aを構成する一対の歯車13の一方と、第2回転機構10Bを構成する一対の歯車17の一方がY方向に並んで配置されると共に、同一の回転軸15aに接続されている。さらに、第1回転機構10Aを構成する一対の歯車13の他方と、第2回転機構10Bを構成する一対の歯車17の他方がY方向に並んで配置されると共に、同一の回転軸15bに接続されている。そして、図2に示すように、回転軸15aは、真空容器2の外部に配置されたモータ18に接続されている。また、回転軸15bについても、図示はされていないが、真空容器2の外部に配置されたモータに接続されている。モータ18からの回転駆動力は回転導入機などのOリングを用いたフィードスルーによって真空容器2内に導入される。   The pair of gears 13 constituting the first rotation mechanism 10A and the pair of gears 17 constituting the second rotation mechanism 10B have the same shape. In addition, one of the pair of gears 13 constituting the first rotating mechanism 10A and one of the pair of gears 17 constituting the second rotating mechanism 10B are arranged side by side in the Y direction and connected to the same rotating shaft 15a. Has been. Further, the other of the pair of gears 13 constituting the first rotating mechanism 10A and the other of the pair of gears 17 constituting the second rotating mechanism 10B are arranged side by side in the Y direction and connected to the same rotating shaft 15b. Has been. As shown in FIG. 2, the rotating shaft 15 a is connected to a motor 18 disposed outside the vacuum vessel 2. The rotary shaft 15b is also connected to a motor arranged outside the vacuum vessel 2, although not shown. The rotational driving force from the motor 18 is introduced into the vacuum vessel 2 by feedthrough using an O-ring such as a rotation introducing machine.

なお、図2では、回転軸15aの一方の端部がモータ18に接続され、他方の端部が支持されていないが、他方の端部も真空容器2の内壁面に回転可能に支持される構成としてもよい。また、本実施形態では、回転軸15a,15bの両方がモータに接続される構成としたが、2本の回転軸15a,15bのうち、少なくとも一方がモータに接続されていればよい。   In FIG. 2, one end of the rotating shaft 15 a is connected to the motor 18 and the other end is not supported, but the other end is also rotatably supported on the inner wall surface of the vacuum vessel 2. It is good also as a structure. In the present embodiment, both the rotation shafts 15a and 15b are connected to the motor. However, at least one of the two rotation shafts 15a and 15b may be connected to the motor.

このような構成において、モータ18を駆動し、歯車13,17を回転させることによって、第1及び第2回転機構10A,10Bの第1及び第2ベルト部14,16が回転する。このとき、Y方向に隣り合う同形状の歯車13,17同士が同一速度で回転することで、第1及び第2回転機構10A,10Bにおける第1及び第2ベルト部14,16が同一速度で回転する。このような構成の均し部材移動機構10において、第1及び第2ベルト部14,16間に後述する均し部材19を支持することにより、均し部材19をX方向に移動させることができる。本明細書においては、図1において、第1及び第2ベルト部14,16は時計回りに回転するものとし、ステージ5に近い側を移動する均し部材19は、後述する粉末供給部35側から粉末回収ボックス40側へ(図1の右側から左側へ)移動するものとして、以下の説明を行う。   In such a configuration, by driving the motor 18 and rotating the gears 13 and 17, the first and second belt portions 14 and 16 of the first and second rotating mechanisms 10A and 10B are rotated. At this time, the same-shaped gears 13 and 17 adjacent in the Y direction rotate at the same speed, so that the first and second belt portions 14 and 16 in the first and second rotation mechanisms 10A and 10B have the same speed. Rotate. In the leveling member moving mechanism 10 having such a configuration, the leveling member 19 can be moved in the X direction by supporting the leveling member 19 described later between the first and second belt portions 14 and 16. . In this specification, in FIG. 1, the 1st and 2nd belt parts 14 and 16 shall rotate clockwise, and the leveling member 19 which moves the side close | similar to the stage 5 is the powder supply part 35 side mentioned later. The following explanation will be given on the assumption that the powder is moved from the powder collection box 40 side (from the right side to the left side in FIG. 1).

図4は、均し部材19の側面図である。均し部材19は、第1及び第2ベルト部14,16の回転と共に移動する移動部20と、その移動部20に支持されるブレード部21と、移動部20の両側端部に設けられた支持部材22及び補助車輪23とを備える。   FIG. 4 is a side view of the leveling member 19. The leveling member 19 is provided at the moving part 20 that moves with the rotation of the first and second belt parts 14, 16, the blade part 21 supported by the moving part 20, and both end parts of the moving part 20. A support member 22 and auxiliary wheels 23 are provided.

移動部20は支持部材22に対して回転の自由度を持った状態で支持されている。また、支持部材22は、移動部20の移動方向に直交する両側端部に設けられており、移動部20の両側端部に設けられたそれぞれの支持部材22が第1ベルト部14及び第2ベルト部16に固定されている。このとき、移動部20の長手方向のバランスが取れ、ブレード部21のステージ5側の端部が水平になるように移動部20は第1ベルト部14及び第2ベルト部16に固定されている。そして、移動部20は、第1及び第2ベルト部14,16に固定されることにより、第1及び第2ベルト部14,16の回転に伴って移動する。   The moving unit 20 is supported with respect to the support member 22 with a degree of freedom of rotation. The support members 22 are provided at both end portions orthogonal to the moving direction of the moving unit 20, and the respective support members 22 provided at both end portions of the moving unit 20 are the first belt unit 14 and the second belt unit 14. It is fixed to the belt portion 16. At this time, the moving unit 20 is fixed to the first belt unit 14 and the second belt unit 16 so that the longitudinal direction of the moving unit 20 is balanced and the end of the blade unit 21 on the stage 5 side is horizontal. . The moving unit 20 is fixed to the first and second belt units 14 and 16, thereby moving with the rotation of the first and second belt units 14 and 16.

補助車輪23は、支持部材22と同様、移動部20の移動方向に直交する方向の両側端部において、支持部材22よりもステージ5側に近い位置に設けられている。補助車輪23は回転軸25により回転可能に取り付けられている。また、本実施形態では、補助車輪23は、移動部20のそれぞれの側端部に2つずつ設けられており、側端部に設けられた2つの補助車輪23は、移動部20の移動方向に並べて配置されている。   As with the support member 22, the auxiliary wheels 23 are provided at positions closer to the stage 5 than the support member 22 at both end portions in a direction orthogonal to the moving direction of the moving unit 20. The auxiliary wheel 23 is rotatably attached by a rotating shaft 25. In the present embodiment, two auxiliary wheels 23 are provided at each side end of the moving unit 20, and the two auxiliary wheels 23 provided at the side end are in the moving direction of the moving unit 20. Are arranged side by side.

本実施形態では、図2に示すように、ステージ5が配置される領域の外側の領域において、ステージ5のX方向(すなわち、均し部材19の移動方向)の辺に沿ってレール24が配置されている。そして、移動部20がステージ5に近い位置を移動する際には補助車輪23はステージ5脇に設けられたレール24に嵌合し、レール24上を回転移動する。これにより、移動部20のZ方向の動きが規制され、移動部20のX方向への移動が安定する。   In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the rail 24 is disposed along the side of the stage 5 in the X direction (that is, the moving direction of the leveling member 19) in the region outside the region where the stage 5 is disposed. Has been. When the moving unit 20 moves near the stage 5, the auxiliary wheel 23 is fitted to a rail 24 provided on the side of the stage 5 and rotates on the rail 24. Thereby, the movement of the moving unit 20 in the Z direction is restricted, and the movement of the moving unit 20 in the X direction is stabilized.

ブレード部21は、図4に示すように、第1〜第3ブレード21a〜21cの3つのブレードで構成されている。第1〜第3ブレード21a〜21cは、長方形状の部材で構成され、その長手方向が均し部材19の移動方向と直交する幅方向に延在するように移動部20に固定されている。また、第1〜第3ブレード21a〜21cは、X方向に所定の間隔を空けて移動部20に支持され、均し部材19の移動方向の先頭側(すなわち、図1では左側)から、第1ブレード21a、第2ブレード21b、第3ブレード21cの順に配置されている。   As shown in FIG. 4, the blade portion 21 is composed of three blades of first to third blades 21 a to 21 c. The first to third blades 21 a to 21 c are configured by rectangular members, and are fixed to the moving unit 20 so that the longitudinal direction thereof extends in the width direction orthogonal to the moving direction of the leveling member 19. Further, the first to third blades 21a to 21c are supported by the moving unit 20 at a predetermined interval in the X direction, and the first to third blades 21a to 21c are moved from the leading side in the moving direction of the leveling member 19 (that is, the left side in FIG. The first blade 21a, the second blade 21b, and the third blade 21c are arranged in this order.

本実施形態では、第1ブレード21aは非可撓性の板状部材で構成され、第2ブレード21bは可撓性の板状部材で構成される。また、第3ブレード21cは、第2ブレード21bよりも弾性変形しやすい可撓性の部材で構成され、ステージ5側の辺側が、均し部材19の移動方向とは反対方向に湾曲している。さらに、第1〜第3ブレード21a〜21cは、後述する金属粉末Pと同じ材料で形成されている。第1〜第3ブレード21a〜21cは、移動部20の移動に伴い、後述する粉末タンク34から排出された金属粉末Pを掻き取りながらX方向に移動し、掻き取った金属粉末Pをステージ5上面に敷き詰める。   In the present embodiment, the first blade 21a is composed of an inflexible plate member, and the second blade 21b is composed of a flexible plate member. The third blade 21c is made of a flexible member that is more easily elastically deformed than the second blade 21b, and the side on the stage 5 side is curved in a direction opposite to the moving direction of the leveling member 19. . Furthermore, the first to third blades 21a to 21c are formed of the same material as the metal powder P described later. The first to third blades 21a to 21c move in the X direction while scraping a metal powder P discharged from a powder tank 34, which will be described later, along with the movement of the moving unit 20, and the scraped metal powder P is moved to the stage 5 Cover the top surface.

第1ブレード21aを非可撓性の比較的硬い板状部材で構成することにより、粉末タンク34から供給される金属粉末Pを運ぶ際に、後述する粉末受け37上から掻き取った金属粉末Pの重みによるブレードの撓みを防止することができる。これにより、金属粉末Pをステージ5全面に運ぶことができる。また、第1ブレード21aを非可撓性の部材で構成することにより、第2層目以降の金属粉末Pの敷き詰め工程において、ステージ5上にできた溶融片等の不要物を後述する粉末回収ボックス40側に運ぶことができる。   By configuring the first blade 21a with a non-flexible, relatively hard plate-like member, the metal powder P scraped from the powder receiver 37 described later when the metal powder P supplied from the powder tank 34 is carried. It is possible to prevent the blade from being bent due to the weight. Thereby, the metal powder P can be conveyed to the entire stage 5. In addition, by configuring the first blade 21a with an inflexible member, in the step of laying the metal powder P in the second layer and thereafter, powder recovery, which will be described later, such as molten pieces formed on the stage 5 is performed. It can be carried to the box 40 side.

一方、第2ブレード21bを可撓性の比較的柔らかい板状部材で構成することにより、金属粉末Pの表面をより平坦に均すことができる。また、第3ブレード21cを第2ブレード21bを構成する板状部材よりも弾性変形しやすい可撓性の板状部材で構成し、ステージ5に近い側の端部側が移動部20の移動方向と反対方向に湾曲した形状とする。これにより、ステージ5上の金属粉末Pの表面をさらに平坦にすることができる。   On the other hand, the surface of the metal powder P can be leveled more flatly by configuring the second blade 21b with a flexible and relatively soft plate-like member. Further, the third blade 21c is formed of a flexible plate-like member that is more easily elastically deformed than the plate-like member constituting the second blade 21b, and the end side closer to the stage 5 is the moving direction of the moving unit 20. The shape is curved in the opposite direction. Thereby, the surface of the metal powder P on the stage 5 can be further flattened.

また、本実施形態では、図1に示すように、均し部材19は回転する第1及び第2ベルト部14,16の半周置きに1つずつ配置されている。これにより、一方の均し部材19をステージ5の上面において右から左に移動させた場合、他方の均し部材19は左から右に移動するので、どちらかの均し部材19を常に粉末供給部35の近傍に待機させておくことができ、金属粉末Pの敷き詰め工程を効率的に行うことができる。   Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the leveling members 19 are arranged one by one on the half circumference of the rotating first and second belt portions 14 and 16. As a result, when one of the leveling members 19 is moved from the right to the left on the upper surface of the stage 5, the other leveling member 19 is moved from the left to the right. It can be made to stand by in the vicinity of the part 35, and the spread process of the metal powder P can be performed efficiently.

粉末供給部35は、金属粉末Pが充填された漏斗状の粉末タンク34と、粉末タンク34の金属粉末Pを排出する排出口に設けられた計量排出器36とを備える。粉末タンク34は、造形枠3のつば部3bの外側に配置され、その排出口は、つば部3bのY方向の辺に沿って設けられた粉末受け37に金属粉末Pを排出するようにステージ5のY方向の辺に沿って設けられている。   The powder supply unit 35 includes a funnel-shaped powder tank 34 filled with the metal powder P, and a metering discharger 36 provided at a discharge port for discharging the metal powder P in the powder tank 34. The powder tank 34 is arranged outside the collar portion 3b of the modeling frame 3, and its discharge port is a stage so that the metal powder P is discharged to a powder receiver 37 provided along the side in the Y direction of the collar portion 3b. 5 along the side in the Y direction.

計量排出器36は、例えばモータで回転されるスクリューで構成されており、排出口から粉末受け37に排出される金属粉末Pの排出量を調整する。例えば、粉末受け37に設けられた重量測定器(図示を省略する)で粉末受け37に排出されている金属粉末Pの重量を計測し、その重量に基づいて必要な量の金属粉末Pを計量排出器36で計量して排出する。計量排出器36からは、ステージ5に敷き詰められる一層分の量の粉末が粉末受け37に供給されていることが好ましい。   The metering discharger 36 is composed of, for example, a screw rotated by a motor, and adjusts the discharge amount of the metal powder P discharged from the discharge port to the powder receiver 37. For example, the weight of the metal powder P discharged to the powder receiver 37 is measured by a weight measuring device (not shown) provided in the powder receiver 37, and a necessary amount of the metal powder P is measured based on the weight. The discharger 36 measures and discharges. From the metering discharger 36, it is preferable that one layer of powder spread on the stage 5 is supplied to the powder receiver 37.

粉末受け37は、造形枠3がヒータ4で予備加熱される際に発生する熱の伝導を避けるため、造形枠3のつば部3bとは断熱されている。粉末受け37は熱伝導率の低い材料で形成したり、粉末受け37を造形枠3のつば部3bと接触しないようにつば部3bよりも一段上に配置したりすることで、粉末受け37と造形枠3のつば部3bとを断熱することができる。粉末受け37を造形枠3と断熱することで、供給される金属粉末Pが粉末受け37上で焼結するのを防止することができる。   The powder receiver 37 is insulated from the collar portion 3 b of the modeling frame 3 in order to avoid conduction of heat generated when the modeling frame 3 is preheated by the heater 4. The powder receiver 37 is formed of a material having a low thermal conductivity, or the powder receiver 37 is arranged one step higher than the collar portion 3b so as not to contact the collar portion 3b of the modeling frame 3. The collar part 3b of the modeling frame 3 can be insulated. By insulating the powder receiver 37 from the modeling frame 3, it is possible to prevent the supplied metal powder P from being sintered on the powder receiver 37.

また、本実施形態では、均し部材19のブレード部21によって粉末受け37に供給された金属粉末Pを掻き取り、その掻き取った金属粉末Pをステージ5上に敷き詰める。したがって、均し部材19の軌道が粉末受け37上方を通るように、均し部材移動機構10の位置と粉末受け37の高さ(位置)とが調節されている。   Further, in the present embodiment, the metal powder P supplied to the powder receiver 37 by the blade portion 21 of the leveling member 19 is scraped, and the scraped metal powder P is spread on the stage 5. Accordingly, the position of the leveling member moving mechanism 10 and the height (position) of the powder receiver 37 are adjusted so that the track of the leveling member 19 passes above the powder receiver 37.

粉末回収ボックス40は、ステージ5を挟んで粉末供給部35とは反対側に設けられ、造形枠3のつば部3bよりも外側に設けられている。均し部材19が一方向に移動することによりブレード部21で掻き寄せられた余剰の金属粉末Pは粉末回収ボックス40に最終的に回収される。本実施形態では、図示を省略するが、粉末回収ボックス40はふるい等で構成される粉末分級器を備え、ブレード部21によって掻き寄せられた粗大溶融片等の不要物を粉末分級器によって取り除き、分級された粉末を回収することができる。   The powder collection box 40 is provided on the opposite side of the powder supply unit 35 with the stage 5 interposed therebetween, and is provided on the outer side of the collar portion 3 b of the modeling frame 3. As the leveling member 19 moves in one direction, surplus metal powder P scraped by the blade portion 21 is finally collected in the powder collection box 40. In the present embodiment, although not shown in the drawings, the powder recovery box 40 includes a powder classifier configured with a sieve or the like, and unnecessary substances such as coarse molten pieces scraped by the blade portion 21 are removed by the powder classifier. The classified powder can be recovered.

造形部50は、電子銃で構成されており、電子ビーム出射がステージ5の表面に向くように真空容器2の上面に装着されている。本実施形態では、造形部50から出射された電子ビームがステージ5の表面で二次元的に走査される。電子ビームが出射されることにより、ステージ5の表面に供給された金属粉末Pが溶融し、溶融した金属粉末P同士が接合しながら凝固する。これにより、所望の形状の凝固層を形成することができ、凝固層の形成を繰り返すことで三次元の造形物Mを形成することができる。   The modeling unit 50 is composed of an electron gun, and is mounted on the upper surface of the vacuum vessel 2 so that the electron beam emission faces the surface of the stage 5. In the present embodiment, the electron beam emitted from the modeling unit 50 is scanned two-dimensionally on the surface of the stage 5. By emitting the electron beam, the metal powder P supplied to the surface of the stage 5 is melted, and the melted metal powders P are solidified while being joined. Thereby, the solidified layer of a desired shape can be formed, and the three-dimensional structure M can be formed by repeating the formation of the solidified layer.

[1−2.三次元積層造形装置の動作]
次に、造形物Mの製造時における三次元積層造形装置1の動作を説明する。図5は、ステージ5上部への金属粉末Pの敷き詰め作業時の説明図である。また、図6は、ステージ支持体6が移動範囲の最下端まで移動した状態を示した図である。なお、図1,2,5,6では、金属粉末Pの敷き詰め、及び、金属粉末Pの溶融・凝固を複数回繰り返した後の断面構成を示しているが、以下では、第1層目における金属粉末Pの敷き詰め工程から説明する。
[1-2. Operation of 3D additive manufacturing equipment]
Next, operation | movement of the three-dimensional layered modeling apparatus 1 at the time of manufacture of the molded article M is demonstrated. FIG. 5 is an explanatory view at the time of laying the metal powder P on top of the stage 5. FIG. 6 is a view showing a state in which the stage support 6 has moved to the lowest end of the movement range. 1, 2, 5, and 6 show the cross-sectional configuration after repeating the spread of the metal powder P and the melting and solidification of the metal powder P a plurality of times, but in the following, in the first layer The process of spreading the metal powder P will be described.

まず、Z駆動機構12A,12Bによりステージ5の表面が造形枠3のつば部3bの表面とほぼ同じ高さになるように調整する。次に、ヒータ4により造形枠3の筒状体3aの予備加熱を行う。造形枠3の筒状体3aが予備加熱されることにより、ステージ5及び周囲の雰囲気が予備加熱される。次に、計量排出器36によって粉末タンク34から所定の量の金属粉末Pを排出する。排出された金属粉末Pは主に粉末受け37上部に供給される。   First, the Z drive mechanisms 12A and 12B are adjusted so that the surface of the stage 5 has substantially the same height as the surface of the collar portion 3b of the modeling frame 3. Next, the cylindrical body 3 a of the modeling frame 3 is preheated by the heater 4. By preheating the cylindrical body 3a of the modeling frame 3, the stage 5 and the surrounding atmosphere are preheated. Next, a predetermined amount of the metal powder P is discharged from the powder tank 34 by the metering discharger 36. The discharged metal powder P is mainly supplied to the upper part of the powder receiver 37.

次に、モータ18を回転させることで均し部材移動機構10の第1及び第2ベルト部14,16を回転させ、均し部材19を移動させる。本実施形態では、均し部材19が粉末受け37上に供給された金属粉末Pを掻き取り、掻き取った金属粉末Pをステージ5上に運ぶ。このため、第1及び第2ベルト部14,16を回転し始める時に、2つの均し部材19のうちどちらかの均し部材19が粉末受け37に近い側(図1では右側)の歯車の上部に位置するように調整しておく。   Next, by rotating the motor 18, the first and second belt portions 14 and 16 of the leveling member moving mechanism 10 are rotated, and the leveling member 19 is moved. In the present embodiment, the leveling member 19 scrapes off the metal powder P supplied onto the powder receiver 37, and carries the scraped metal powder P onto the stage 5. For this reason, when the first and second belt portions 14 and 16 start to rotate, one of the two leveling members 19 is closer to the powder receiver 37 (on the right side in FIG. 1). Adjust so that it is located at the top.

第1及び第2ベルト部14,16が回転することにより、粉末受け37に近い側の歯車の上部側にあった均し部材19は、図1の破線で示すようにブレード部21を移動部20の下端面に保持しながら時計回りに移動する。これにより、ブレード部21は粉末受け37にある金属粉末Pを掻き取りながら移動し、均し部材19が歯車上の最下点に到達したときに、移動部20の両側端に設けられた補助車輪23がレール24に嵌合する。そして、補助車輪23がレール24に案内されることで、均し部材19はレール24の軌道で決まる高さを維持しながら水平に移動する。このとき、均し部材19のブレード部21のステージ5側の先端と造形枠3のつば部3b表面との隙間が、作成される造形物Mの第1層目の層厚となる。そして、均し部材19がX方向に移動することによって、第1層目の金属粉末Pがステージ5の上面に平坦に均されながら供給される。   As the first and second belt portions 14 and 16 rotate, the leveling member 19 located on the upper side of the gear near the powder receiver 37 moves the blade portion 21 to the moving portion as shown by the broken line in FIG. It moves clockwise while being held at the lower end surface of 20. As a result, the blade portion 21 moves while scraping the metal powder P on the powder receiver 37, and when the leveling member 19 reaches the lowest point on the gear, the auxiliary portions provided on both side ends of the moving portion 20 are provided. The wheel 23 is fitted to the rail 24. Then, as the auxiliary wheels 23 are guided by the rails 24, the leveling member 19 moves horizontally while maintaining the height determined by the track of the rails 24. At this time, the gap between the tip of the leveling member 19 on the stage 5 side of the blade portion 21 and the surface of the collar portion 3b of the modeling frame 3 is the thickness of the first layer of the modeled object M to be created. Then, as the leveling member 19 moves in the X direction, the first layer of the metal powder P is supplied while being leveled flat on the upper surface of the stage 5.

図5に示すように、均し部材19が右側から左側に移動することで金属粉末Pがステージ5上に供給され、その後、ブレード部21によって掻き寄せられた余剰の金属粉末Pは、粉末回収ボックス40に回収される。図5に示すように、一方の均し部材19がステージ5上部を均しながら右側から左側に移動するのに伴い、他方の均し部材19は、左側から右側に移動する。そして、金属粉末Pの敷き詰めが終わり、2つの均し部材19が均し部材移動機構10のX方向の両側(右左)に振り分けられた状態で第1及び第2ベルト部14,16の回転を停止する。その後、造形枠3上に均し部材19が存在しない状態(図1に示す状態)で造形部50から電子ビームを出射する。   As shown in FIG. 5, the metal powder P is supplied onto the stage 5 by moving the leveling member 19 from the right side to the left side, and then the surplus metal powder P scraped by the blade portion 21 is collected into the powder. Collected in box 40. As one leveling member 19 moves from the right side to the left side while leveling the upper part of the stage 5, as shown in FIG. 5, the other leveling member 19 moves from the left side to the right side. Then, the spread of the metal powder P is finished, and the first and second belt portions 14 and 16 are rotated in a state where the two leveling members 19 are distributed to both sides (right and left) of the leveling member moving mechanism 10 in the X direction. Stop. Thereafter, an electron beam is emitted from the modeling unit 50 in a state where the leveling member 19 does not exist on the modeling frame 3 (a state shown in FIG. 1).

造形部50は、三次元積層造形装置1で製造する目的の造形物の三次元CAD(Computer−Aided Design)データを一定の厚み(Δzの厚み)にスライスした2次元データに基づいて電子ビームを走査し、金属粉末Pを溶融する。そして、溶融した金属粉末P同士が接合して凝固することにより、一層分の造形物Mが形成される。   The modeling unit 50 generates an electron beam based on two-dimensional data obtained by slicing three-dimensional CAD (Computer-Aided Design) data of a target object to be manufactured by the three-dimensional additive manufacturing apparatus 1 into a certain thickness (Δz thickness). Scanning and melting the metal powder P. Then, when the molten metal powders P are joined and solidified, a one-dimensional shaped object M is formed.

続いて、Z駆動機構12A,12Bにより、Δz分だけステージ5を下げる。そして、粉末タンク34から所定の量の金属粉末Pを粉末受け37に供給し、モータ18を駆動して第1及び第2ベルト部14,16を回転させることにより均し部材19を移動させることで、再度、第1層目と同様にして金属粉末Pをステージ5上に敷き詰める。第2層目における金属粉末Pの敷き詰め工程では、第1層目の金属粉末Pの敷き詰め工程が終了した時点で図1の右側の歯車の上端部側で停止している均し部材19が用いられる。このように、本実施形態では、均し部材19を第1及び第2ベルト部14,16の半周置きに1つずつ設けることによって、第1及び第2ベルト部14,16が半回転する毎に金属粉末Pの敷き詰めを行うことができるため、作業効率を上げることができる。   Subsequently, the stage 5 is lowered by Δz by the Z drive mechanisms 12A and 12B. Then, a predetermined amount of metal powder P is supplied from the powder tank 34 to the powder receiver 37, and the motor 18 is driven to rotate the first and second belt portions 14, 16 to move the leveling member 19. Then, again, the metal powder P is spread on the stage 5 in the same manner as in the first layer. In the spreading process of the metal powder P in the second layer, the leveling member 19 stopped at the upper end side of the right gear in FIG. 1 is used when the spreading process of the metal powder P in the first layer is completed. It is done. Thus, in this embodiment, the leveling member 19 is provided one by one every half circumference of the first and second belt portions 14 and 16, so that each time the first and second belt portions 14 and 16 are rotated halfway. Since the metal powder P can be spread on the surface, the working efficiency can be increased.

そして、第2層目の金属粉末Pが敷き詰められた後、第2層目に相当する二次元データに基づいて電子ビームを走査し、金属粉末Pを溶融する。このとき、溶融した金属粉末P同士が接合すると共に、溶融した金属粉末Pが第1層目の凝固層とも接合して凝固する。これにより二層分の造形物Mが形成される。そして、図6に示すように、ステージ支持体6をZ駆動機構支持部7に対してZ方向に移動することでステージ5をZ方向に下げながら、金属粉末Pの敷き詰め、及び、金属粉末Pの溶融・凝固を繰り返し行うことにより、所望の造形物Mを形成する。   Then, after the second layer of metal powder P is spread, an electron beam is scanned based on the two-dimensional data corresponding to the second layer to melt the metal powder P. At this time, the molten metal powder P is bonded to each other, and the molten metal powder P is also bonded to the first solidified layer to be solidified. As a result, a two-layer shaped object M is formed. Then, as shown in FIG. 6, the metal powder P is spread while the stage 5 is lowered in the Z direction by moving the stage support 6 in the Z direction with respect to the Z drive mechanism support 7, and the metal powder P The desired shaped article M is formed by repeatedly performing melting and solidification of the above.

本実施形態では、ブレード部21を第1〜第3ブレード21a〜21cからなる3枚のブレードで構成することで、一枚のブレードで金属粉末Pを敷き詰める場合に比較して、金属粉末Pの層の平坦性を高めることができる。このため、本実施形態では、均し部材19をステージ5上面において一方向に一回移動させるだけで、十分に平坦な金属粉末Pの層を形成することができる。また、移動方向の先頭に配置される第1ブレード21aを非可撓性の部材で構成し、粉末受け37上で掻き取った金属粉末Pの重みに耐え得る素材とすることで、金属粉末Pをステージ5上面の端部にまで運ぶことができる。   In the present embodiment, the blade portion 21 is composed of three blades including the first to third blades 21a to 21c, so that the metal powder P can be compared with a case where the metal powder P is spread with a single blade. The flatness of the layer can be increased. For this reason, in this embodiment, it is possible to form a sufficiently flat metal powder P layer by moving the leveling member 19 once in one direction on the upper surface of the stage 5. In addition, the first blade 21a arranged at the head in the moving direction is made of a non-flexible member and is made of a material that can withstand the weight of the metal powder P scraped off on the powder receiver 37, so that the metal powder P Can be carried to the end of the upper surface of the stage 5.

ところで、第2層目以降の金属粉末Pの敷き詰め工程では、下層に、溶融・凝固の工程で発生した溶融ゴミ等が混ざっている場合がある。本実施形態の三次元積層造形装置1では、ブレード部21のうち、移動方向の先頭に配置された第1ブレード21aが非可撓性の部材で構成される。このため、第1ブレード21aが粉末受け37に供給された金属粉末Pをステージ5上に運ぶと同時に、下層に残った溶融ゴミなどを粉末回収ボックス40側に移動させる役割を果たす。そして、第2及び第3ブレード21b,21cを可撓性の部材で構成することにより、金属粉末Pを均しながらステージ5上に平坦に敷き詰めることができる。さらに、本実施形態では、第3ブレード21cは可撓性部材で構成されると共に、ステージ5に近い側の端部側が移動方向とは反対方向に湾曲した形状であるため、金属粉末Pの表面を更に平坦にし、仕上がりをよりきれいにすることができる。   By the way, in the laying process of the metal powder P in the second and subsequent layers, molten dust generated in the melting / solidifying process may be mixed in the lower layer. In the three-dimensional additive manufacturing apparatus 1 of the present embodiment, the first blade 21a arranged at the head in the movement direction in the blade portion 21 is configured by an inflexible member. For this reason, the first blade 21a serves to move the metal powder P supplied to the powder receiver 37 onto the stage 5 and to move molten dust remaining in the lower layer to the powder collection box 40 side. Then, by configuring the second and third blades 21b and 21c with flexible members, the metal powder P can be flattened on the stage 5 while leveling. Furthermore, in the present embodiment, the third blade 21c is made of a flexible member, and the end side near the stage 5 is curved in the direction opposite to the moving direction, so that the surface of the metal powder P Can be made even more flat and the finish can be made cleaner.

また、従来、ブレードは例えば耐熱性に優れたSUS(Steel Use Stainless)で形成されていたが、粉末材料としてSUS以外のものを用いた場合には、摩耗したブレード材が不純物として造形物に混入するおそれがある。これに対し、本実施形態では、第1〜第3ブレード21a〜21cを金属粉末Pと同じ素材か同等の素材で構成することにより、作成される造形物Mへの異素材の混入を防止することができる。   Conventionally, the blade is made of, for example, SUS (Steel Use Stainless), which has excellent heat resistance. However, when a powder material other than SUS is used, the worn blade material is mixed into the molded object as an impurity. There is a risk. On the other hand, in the present embodiment, the first to third blades 21a to 21c are made of the same material as the metal powder P or an equivalent material, thereby preventing mixing of different materials into the formed object M to be created. be able to.

本実施形態では、ブレード部21は、剛度や形状の異なる第1〜第3ブレード21a〜21cで構成したが、剛度及び形状が同じであるブレードを複数枚用いてブレード部21を構成してもよい。ブレード部21は、ステージ5上を一方向に一回移動させるだけで金属粉末Pを平坦に均すことのできる構成であればよく、種々の変更が可能である。   In the present embodiment, the blade portion 21 is configured by the first to third blades 21a to 21c having different stiffnesses and shapes, but the blade portion 21 may be configured by using a plurality of blades having the same stiffness and shape. Good. The blade portion 21 may be any configuration as long as the metal powder P can be leveled only by moving once on the stage 5 in one direction, and various changes can be made.

[1−3.均し部材の変形例]
図7に、変形例に係る均し部材の概略構成を示す。図7において、図4に対応する部分には同一符号を付し重複説明を省略する。なお、図7では、均し部材60の移動方向(X方向)から均し部材60を見たときの平面図である。
[1-3. Variation of leveling member]
FIG. 7 shows a schematic configuration of a leveling member according to a modification. In FIG. 7, parts corresponding to those in FIG. FIG. 7 is a plan view when the leveling member 60 is viewed from the moving direction (X direction) of the leveling member 60.

図7に示すように、変形例に係る均し部材60は、形状を異ならせた複数枚(図7では2枚)のブレード61,62でブレード部63を構成する例を示す。均し部材60は、移動部20と、移動部20に支持された櫛歯状の第1ブレード61及び第2ブレード62を有する。第1ブレード61の歯部と第2ブレード62の歯部は、それぞれ異なる幅に形成されており、第1及び第2ブレード61,62は、第1ブレード61の歯部が第2ブレード62の隣り合う2つの歯部間の隙間を覆うように配置されている。また、変形例においても第1及び第2ブレード61,62は、用いられる金属粉末Pと同じ材料で構成されることが好ましい。   As shown in FIG. 7, the leveling member 60 according to the modification shows an example in which a blade portion 63 is configured by a plurality of (two in FIG. 7) blades 61 and 62 having different shapes. The leveling member 60 includes a moving unit 20 and first and second blades 61 and 62 that are comb-shaped and supported by the moving unit 20. The tooth portion of the first blade 61 and the tooth portion of the second blade 62 are formed to have different widths, and the first and second blades 61 and 62 have the tooth portion of the first blade 61 of the second blade 62. It arrange | positions so that the clearance gap between two adjacent tooth parts may be covered. In the modification, the first and second blades 61 and 62 are preferably made of the same material as the metal powder P used.

このように、櫛歯状のブレード61,62を2枚用いることによっても、不要な溶融片を除去し、かつ、表面を平坦に均しながら金属粉末Pを敷き詰めることができる。2枚のブレードを移動部20に設けることで、均し部材60を一度ステージ5上で移動させるだけで、金属粉末Pを平坦に均すことができる。   As described above, by using two comb-shaped blades 61 and 62, it is possible to remove unnecessary molten pieces and spread the metal powder P while leveling the surface flat. By providing the two blades on the moving part 20, the metal powder P can be leveled flatly by moving the leveling member 60 once on the stage 5.

〈2.第2の実施形態:粉体ポンプを有する三次元積層造形装置〉
図8に、本発明の第2の実施形態に係る三次元積層造形装置の概略断面構成を示す。本実施形態の三次元積層造形装置70は、第1の実施形態に係る三次元積層造形装置1に、粉体ポンプ71を追加した例である。図8において、図1に対応する部分には同一符号を付し、重複説明を省略する。
<2. Second Embodiment: Three-dimensional additive manufacturing apparatus having a powder pump>
FIG. 8 shows a schematic cross-sectional configuration of a three-dimensional additive manufacturing apparatus according to the second embodiment of the present invention. The three-dimensional additive manufacturing apparatus 70 of this embodiment is an example in which a powder pump 71 is added to the three-dimensional additive manufacturing apparatus 1 according to the first embodiment. In FIG. 8, parts corresponding to those in FIG.

粉体ポンプ71は、例えばスクリューポンプなどの、金属粉末Pを自動輸送可能な装置で構成され、粉末回収ボックス40から粉末タンク34に粉末を輸送するように配置されている。この粉体ポンプ71は、例えば造形枠3の造形物Mの取り出し口とは反対側など製造工程において邪魔にならない位置に配置される。粉体ポンプ71は例えば粉末回収ボックス40に取り付けられたモータ取り付け台74に固定されたモータ73によって駆動される。モータ73を駆動することにより、粉末回収ボックス40において、ふるいにかけられることで異物が取り除かれ分級された金属粉末Pを粉末タンク34に運ぶ。   The powder pump 71 is configured by an apparatus that can automatically transport the metal powder P, such as a screw pump, and is disposed so as to transport the powder from the powder recovery box 40 to the powder tank 34. The powder pump 71 is disposed at a position that does not interfere with the manufacturing process, for example, on the opposite side of the modeling frame 3 from the outlet of the modeling object M. The powder pump 71 is driven by a motor 73 fixed to a motor mounting base 74 attached to the powder recovery box 40, for example. By driving the motor 73, in the powder recovery box 40, the metal powder P that has been classified by being removed by the foreign matter is passed to the powder tank 34.

以上のように、本実施形態では、敷き詰め工程でブレード部21が余剰に掻き取った金属粉末Pを回収して再度、造形物Mの作成に用いることができ、余剰粉末の自動リサイクルが可能である。その他、本実施形態の三次元積層造形装置70においても、第1の実施形態と同様の効果を有する。   As described above, in the present embodiment, the metal powder P excessively scraped off by the blade portion 21 in the laying process can be recovered and used again for the creation of the shaped object M, and the surplus powder can be automatically recycled. is there. In addition, the three-dimensional additive manufacturing apparatus 70 of the present embodiment also has the same effect as that of the first embodiment.

上述した第1及び第2の実施形態では、粉末材料として金属粉末を用いる例としたが、これに限られるものではない。例えば、粉末材料として、金属材料の他、セラミック、樹脂等を用いることができる。また、ブレード部を構成する複数枚のブレードはそれぞれ材質を異ならせてもよい。   In the first and second embodiments described above, the metal powder is used as the powder material. However, the present invention is not limited to this. For example, as the powder material, ceramic, resin, or the like can be used in addition to a metal material. The plurality of blades constituting the blade portion may be made of different materials.

また、第1及び第2の実施形態では、造形部50として電子銃を用いる例としたが、これに限られるものではない。例えば、造形部50として、レーザ光を発振するレーザ光源や、イオンビームを発生させるイオン銃、紫外線を照射する紫外線照射装置などを用いることができる。また、粉末材料に液滴を吐出させて粉末材料を固めるような構成の装置にも本願発明を適用することができる。なお、第1及び第2の実施形態では、造形部50として電子銃を用いる例とするため、ステージ5を真空引きした真空容器2内に配置する構成としたが、造形部50としてレーザ光源を用いる場合には大気中で造形物の製造工程を行うことができる。   In the first and second embodiments, the electron gun is used as the modeling unit 50. However, the present invention is not limited to this. For example, the modeling unit 50 may be a laser light source that oscillates laser light, an ion gun that generates an ion beam, an ultraviolet irradiation device that irradiates ultraviolet rays, or the like. Further, the present invention can be applied to an apparatus having a configuration in which droplets are discharged onto a powder material to solidify the powder material. In the first and second embodiments, since the electron gun is used as the modeling unit 50, the stage 5 is arranged in the vacuum vessel 2 evacuated. However, a laser light source is used as the modeling unit 50. When using, the manufacturing process of a molded article can be performed in air | atmosphere.

以上、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変形が可能である。   As mentioned above, this invention is not limited to each embodiment mentioned above, A various deformation | transformation is possible in the range which does not deviate from the summary described in the claim.

1・・・三次元積層造形装置、2・・・真空容器、3・・・造形枠、3a・・・筒状体、3b・・・つば部、4・・・ヒータ、5・・・ステージ、6・・・ステージ支持体、7・・・Z駆動機構支持部、7A・・・第1Z駆動機構支持部、7B・・・第2Z駆動機構支持部、10・・・均し部材移動機構、10A・・・第1回転機構、10B・・・第2回転機構、11・・・シール部材、12A,12B・・・Z駆動機構、12a・・・ガイド部材、13,17・・・歯車、13A・・・スライド部材、14・・・第1ベルト部、16・・・第2ベルト部、18・・・モータ、19・・・均し部材、20・・・移動部、21・・・ブレード部、21a・・・第1ブレード、21b・・・第2ブレード、21c・・・第3ブレード、22・・・支持部材、23・・・補助車輪、24・・・レール、26・・・第1断熱構造体、27・・・第2断熱構造体、30・・・土台、34・・・粉末タンク、35・・・粉末供給部、36・・・計量排出器、40・・・粉末回収ボックス、41・・・熱遮蔽板、42・・・冷却配管、44・・・断熱材、50・・・造形部、63・・・ブレード部、70・・・三次元積層造形装置、71・・・粉体ポンプ、73・・・モータ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Three-dimensional layered modeling apparatus, 2 ... Vacuum container, 3 ... Modeling frame, 3a ... Cylindrical body, 3b ... Collar part, 4 ... Heater, 5 ... Stage , 6 ... stage support, 7 ... Z drive mechanism support, 7A ... first Z drive mechanism support, 7B ... second Z drive mechanism support, 10 ... leveling member moving mechanism DESCRIPTION OF SYMBOLS 10A ... 1st rotation mechanism, 10B ... 2nd rotation mechanism, 11 ... Seal member, 12A, 12B ... Z drive mechanism, 12a ... Guide member, 13, 17 ... Gear , 13A ... slide member, 14 ... first belt part, 16 ... second belt part, 18 ... motor, 19 ... leveling member, 20 ... moving part, 21 ... -Blade part, 21a ... 1st blade, 21b ... 2nd blade, 21c ... 3rd blade, 22 ... Holding member, 23 ... auxiliary wheel, 24 ... rail, 26 ... first heat insulating structure, 27 ... second heat insulating structure, 30 ... foundation, 34 ... powder tank, 35 ... Powder supply unit, 36 ... Weighing discharger, 40 ... Powder recovery box, 41 ... Heat shield, 42 ... Cooling pipe, 44 ... Heat insulation, 50 ... Modeling Part, 63 ... blade part, 70 ... three-dimensional additive manufacturing apparatus, 71 ... powder pump, 73 ... motor

Claims (12)

表面に造形物を形成するための粉末材料を保持するステージと、
前記粉末材料を供給するために前記ステージの近傍に設けられた粉末供給部と、
前記ステージの上方であって、前記ステージの表面に対して平行な方向に移動する移動部と、
前記移動部に設けられ、前記移動部の移動方向と直交する方向に延びた複数のブレードからなるブレード部と
を備える三次元積層造形装置。
A stage for holding a powder material for forming a shaped object on the surface;
A powder supply unit provided in the vicinity of the stage for supplying the powder material;
A moving unit that is above the stage and moves in a direction parallel to the surface of the stage;
A three-dimensional additive manufacturing apparatus, comprising: a blade portion that is provided in the moving portion and includes a plurality of blades extending in a direction orthogonal to a moving direction of the moving portion.
前記ステージの上面側に配置され、回転する第1ベルト部を有する第1回転機構と、
前記ステージの上面側に配置され、回転する第2ベルト部を有し、前記第2ベルト部の延在方向が前記第1ベルト部の延在方向と平行になるように配置されている第2回転機構とを備え、
前記移動部は、前記第1ベルト部と前記第2ベルト部との間に支持され、前記第1及び第2ベルト部の回転に伴って前記ステージの上面側を移動する
請求項1に記載の三次元積層造形装置。
A first rotation mechanism disposed on the upper surface side of the stage and having a first belt portion that rotates;
A second belt portion disposed on the upper surface side of the stage and having a rotating second belt portion, wherein the extending direction of the second belt portion is parallel to the extending direction of the first belt portion; A rotation mechanism,
The said moving part is supported between the said 1st belt part and the said 2nd belt part, and moves the upper surface side of the said stage with rotation of the said 1st and 2nd belt part. 3D additive manufacturing equipment.
前記第1及び第2ベルト部との間には、2つの移動部が配置され、前記2つの移動部は回転する第1及び第2ベルト部の半周毎に1つずつ配置されている
請求項2に記載の三次元積層造形装置。
Two moving parts are arranged between the first and second belt parts, and the two moving parts are arranged one by one for each half circumference of the rotating first and second belt parts. 3. The three-dimensional additive manufacturing apparatus according to 2.
前記複数のブレードは、互いに剛度又は/及び形状が異なる
請求項1〜3のいずれかに記載の三次元積層造形装置。
The three-dimensional additive manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the plurality of blades have different stiffnesses and / or shapes.
前記ブレード部は、前記移動方向の先頭側に設けられ、非可撓性の材料で構成された第1ブレードと、前記移動方向に対して前記第1ブレードの後方に設けられ、可撓性の材料で構成された第2ブレードとを有する
請求項1〜4のいずれかに記載の三次元積層造形装置。
The blade portion is provided on the leading side in the moving direction, and is provided on the rear side of the first blade with respect to the moving direction by a first blade made of an inflexible material. The three-dimensional additive manufacturing apparatus according to claim 1, further comprising: a second blade made of a material.
前記ブレード部は、さらに、
前記移動方向に対して前記第2ブレードの後ろ側に設けられ、前記粉末材料に接する辺側が前記移動方向と反対方向に湾曲した第3ブレードを有する
請求項5に記載の三次元積層造形装置。
The blade portion further includes
The three-dimensional additive manufacturing apparatus according to claim 5, further comprising a third blade that is provided on a rear side of the second blade with respect to the moving direction and has a side that is in contact with the powder material curved in a direction opposite to the moving direction.
前記複数のブレードは、前記粉末材料と同じ材料で構成されている
請求項1〜6のいずれかに記載の三次元積層造形装置。
The three-dimensional additive manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the plurality of blades are made of the same material as the powder material.
前記粉末供給部は、粉末材料が充填された粉末タンクと、前記粉末タンクの粉末材料を排出する排出口に設けられた計量排出器とを備える
請求項1〜7のいずれかに記載の三次元積層造形装置。
The said powder supply part is provided with the powder tank with which the powder material was filled, and the measurement discharger provided in the discharge port which discharges | emits the powder material of the said powder tank, The three-dimensional in any one of Claims 1-7 Additive manufacturing equipment.
前記ブレード部で前記ステージの上面に粉末材料を敷き詰めた後に残った余剰な粉末材料を回収する粉末回収ボックスを備える
請求項1〜8のいずれかに記載の三次元積層造形装置。
The three-dimensional additive manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 8, further comprising a powder recovery box that recovers an excess powder material remaining after laying a powder material on the upper surface of the stage at the blade portion.
前記粉末回収ボックスは、不要物を除去する粉末分級器を備える
請求項9に記載の三次元積層造形装置。
The three-dimensional additive manufacturing apparatus according to claim 9, wherein the powder recovery box includes a powder classifier that removes unnecessary substances.
前記粉末回収ボックスで回収された粉末材料を、再度、前記粉末供給部に自動輸送する粉末ポンプを備える
請求項9又は10に記載の三次元積層造形装置。
The three-dimensional additive manufacturing apparatus of Claim 9 or 10 provided with the powder pump which automatically conveys the powder material collect | recovered with the said powder collection | recovery box to the said powder supply part again.
前記ステージが内部を軸方向に移動可能な筒状体を備え、外部からヒータによって加熱される造形枠と、
前記粉末タンクの排出口近傍に設けられ、前記造形枠と断熱された粉末受けとを更に備える
請求項1〜11に記載の三次元積層造形装置。
The stage includes a cylindrical body that is movable in the axial direction inside, a modeling frame that is heated by a heater from the outside,
The three-dimensional additive manufacturing apparatus according to claim 1, further comprising a powder receiver provided near the discharge port of the powder tank and insulated from the modeling frame.
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