JP2017115244A - 立体的に延びる製品を製造するための３ｄ印刷装置 - Google Patents

立体的に延びる製品を製造するための３ｄ印刷装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2017115244A
JP2017115244A JP2016244931A JP2016244931A JP2017115244A JP 2017115244 A JP2017115244 A JP 2017115244A JP 2016244931 A JP2016244931 A JP 2016244931A JP 2016244931 A JP2016244931 A JP 2016244931A JP 2017115244 A JP2017115244 A JP 2017115244A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
printing apparatus
laser light
laser
laser beam
incident
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
Application number
JP2016244931A
Other languages
English (en)
Inventor
リソチェンコ，フィタリーユ
Vitalij Lissotschenko
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lilas GmbH
Original Assignee
Lilas GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lilas GmbH filed Critical Lilas GmbH
Publication of JP2017115244A publication Critical patent/JP2017115244A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/105—Scanning systems with one or more pivoting mirrors or galvano-mirrors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/141—Processes of additive manufacturing using only solid materials
    • B29C64/153—Processes of additive manufacturing using only solid materials using layers of powder being selectively joined, e.g. by selective laser sintering or melting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/003—Apparatus, e.g. furnaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/264—Arrangements for irradiation
    • B29C64/268—Arrangements for irradiation using laser beams; using electron beams [EB]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
    • B33Y40/20—Post-treatment, e.g. curing, coating or polishing
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/0005—Optical objectives specially designed for the purposes specified below having F-Theta characteristic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/40—Radiation means
    • B22F12/44—Radiation means characterised by the configuration of the radiation means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/40—Radiation means
    • B22F12/44—Radiation means characterised by the configuration of the radiation means
    • B22F12/45—Two or more
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
    • B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
    • B29C35/08—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation
    • B29C35/0805—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation
    • B29C2035/0838—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation using laser
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/25—Solid
    • B29K2105/251—Particles, powder or granules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/49—Nc machine tool, till multiple
    • G05B2219/49023—3-D printing, layer of powder, add drops of binder in layer, new powder
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

【課題】 高速な３Ｄ印刷装置を提供する。
【解決手段】 立体的に延びる製品を製造するための３Ｄ印刷装置であって、レーザビーム（１，１’，１’’）を出射可能な、少なくとも１つのレーザ光源と、３Ｄ印刷のための、レーザビーム（１，１’，１’’）でぶつけるべき出発材料が導かれる、または導くことが可能である作業領域（４）であって、レーザビーム（１，１’，１’’）が作業領域（４）に入射するように、３Ｄ印刷装置に配設される作業領域（４）と、可動ミラー（２，１２，１３）として形成される走査手段であって、レーザビーム（１，１’，１’’）を作業領域（４）の所望の場所に導くことが可能である走査手段と、を含む３Ｄ印刷装置において、３Ｄ印刷装置の作動中、レーザビームの複数の入射点または入射領域が、互いに離間して、作業領域（４）上に生じるように、レーザ光源が構成されてなる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、請求項１の上位概念に従った、立体的に延びる製品を製造するための３Ｄ印刷装置に関する。
従来の３Ｄ印刷装置では、粉末状に供給される出発材料が、たとえば、レーザビームによって、たとえば、出発物質の溶融または焼結などのプロセスが、それらが行われる場所で開始されるようなエネルギ量で、点状形式で、塗布されていく。この場合、このプロセスによって、出発材料の核が結合することになる。作業領域にわたって、レーザビームを格子状に走査することによって、製造されるべき製品が層状に生み出されてくる。
冒頭で挙げたタイプの装置は、たとえば、Sabina Luisa Campanelli, Nicola Contuzzi, Andrea Angelastro and Antonio Domenico Ludovico (2010), Capabilities and Performances of the Selective Laser Melting Process, New Trends in Technologies: Devices, Computer, Communication and Industrial Systems, Meng Joo Er (Ed.), ISBN: 978-953-307-212-8, InTech（http://www.intechopen.com/books/new-trends-in-technologies--devices--computer--communication-and-industrial-systems/capabilities-and-performances-of-the-selective-laser-melting-processも参照）から知られる。知られた装置の一部を図１に示す。
図１において、左から、コリメートされたレーザビーム１が、２つの移動可能なミラー２上にぶつかる。２つのミラーの内図示されているのは１つだけである。これら２つのミラー２は、作業面４において互いに依存しない２つの方向においての走査を可能とするために、互いに垂直な２つの方向においてレーザビーム１を回折させる。ミラーはたとえば、ガルバノミラーとして形成することが可能である。このミラーから、レーザビームは、Ｆシータ対物レンズとして形成された光学手段３を介して、作業面４上に導かれ、したがって、レーザビーム１の焦点面は、実質的に作業面４内に位置することになる。この場合、ミラー２は、たとえば、粉体形状の出発材料が、レーザビームが入射すべき作業面４内の点に、レーザビームを向けることが可能である。ミラー２と光学手段３とは、通常、標準的なレーザヘッド内に統合される。
この３Ｄ印刷装置の場合、点形式で作業面を走査して比較的大きな製品を製造するためには、事情によっては、非常に長い時間が必要とされるという点が欠点である。
本発明の根底にある課題は、より効率的な、特に、技術水準から知られる装置よりも速い、３Ｄ印刷装置を提供することである。
これは、発明に従えば、請求項１の特徴を有する、冒頭で述べたタイプの３Ｄ印刷装置によって解決される。下位の請求項は、本発明の好ましい実施形態に関連している。
請求項１に従えば、少なくとも１つのレーザ光源は、装置が作動しているとき、レーザビームの複数の入射点または入射領域が、作業領域上に、互いに間隔を空けて生じるように構成されてなる。
その場合、３Ｄ印刷装置が作動しているとき、レーザビームが、作業面内の互いに離間した、複数の入射点または入射領域を通過することによって、粉体形状の出発材料が、複数の箇所で固定されるように構成することが可能である。このような方法で、製品を製造するための時間が低減される。
走査手段は、少なくとも１つの可動ミラーと、少なくとも１つの非可動ミラーとを含むことが可能であり、特に、この場合、該少なくとも１つの可動ミラーは、該少なくとも１つの非可動ミラーよりも大きい。
また、３Ｄ印刷装置は、それぞれからレーザビームを出射することが可能である少なくとも２つのレーザ光源を含むことが可能であり、特にこの場合、一平面における、該少なくとも２つのレーザ光源の出射面は、各レーザビームの中間伝播方向に対して垂直に互いに離間されてなる。該少なくとも２つのレーザ光源のレーザビームを、作業面内へと同時に目標どおりに導くことが可能となることを達成することが可能であり、したがって、それに応じて、加工時間が短縮される。
走査手段は、複数の非可動ミラーを含むことが可能であり、その場合、各レーザビームは、該非可動ミラーの少なくとも１つに関連付けられている。
走査手段は、１または複数の可動ミラーを含み、これらのミラーによって、３Ｄ印刷装置の可動中に、レーザビームのいくつかが、特にレーザビームのすべてが、回折されるように構成することが可能であるこの方法では、たとえば、１または２つの大きな可動ミラーを設けることが可能であり、このミラーによって、レーザビームのいくつか、特に、全レーザビームが、回折される。この大きなミラーは、大きなレーザ出力に対して比較的感受性がないものとすることができる。さらにまた、大きなミラーの移動のために、電動アクチュエータ以外の移動システムを用いることが可能であるので、したがって、本システムは総じて頑丈で、コスト的にも好ましいものにすることが可能である。
走査手段は、レーザビームの作業面上への入射点または入射領域を、その入射点または入射領域が互いに相並んで配設されている方向において移動可能であるように構成することが可能である。この移動によって、作業面のレーザビームがぶつかる点または領域に、レーザビームが何回も短く、順に、ぶつけられる。順次レーザビームをぶつけていくことによって、出発材料を溶融するのに十分なエネルギをその領域に投入することが可能であるので、各焦点位置での作用時間を短縮することが可能である。この方法においては、作業面にわたって焦点位置を移動する速度を上げることが可能である。したがって、全体としては、加工時間を短くすることが可能となる。
さらに詳しくは、本発明は、立体的に延びる製品を製造するための３Ｄ印刷装置であって、
レーザビーム（１，１’，１’’）を出射可能な、少なくとも１つのレーザ光源と、
３Ｄ印刷のための、レーザビーム（１，１’，１’’）でぶつけるべき出発材料が導かれる、または導くことが可能である作業領域（４）であって、レーザビーム（１，１’，１’’）が作業領域（４）に入射するように、３Ｄ印刷装置に配設される作業領域（４）と、
可動ミラー（２，１２，１３）として形成される走査手段であって、レーザビーム（１，１’，１’’）を作業領域（４）の所望の場所に導くことが可能である走査手段と、を含む３Ｄ印刷装置において、
３Ｄ印刷装置の作動中、レーザビームの複数の入射点または入射領域が、互いに離間して、作業領域（４）上に生じるように、レーザ光源が構成されてなることを特徴とする３Ｄ印刷装置である。
本発明において、３Ｄ印刷装置の作動中、作業領域（４）中の、互いに離間された、レーザビームの複数の入射点または入射領域を通過して、粉体状の出発材料は、同時に複数の箇所で、固化されることを特徴とする。
本発明において、走査手段は、少なくとも１つの可動ミラー（１２，１３）と、少なくとも１つの非可動ミラー（２）とを含み、少なくとも１つの可動ミラー（１２，１３）は、少なくとも１つの非可動ミラー（２）よりも大きいことを特徴とする。
本発明において、それぞれからレーザビーム（１，１’，１’’）を出射することが可能である、少なくとも２つのレーザ光源を含み、一平面における、該少なくとも２つのレーザ光源の出射面（５）は、各レーザビーム（１，１’，１’’）の中間伝播方向に対して垂直に互いに離間されていることを特徴とする。
本発明において、走査手段は、複数の非可動ミラー（２）を含み、レーザビーム（１，１’，１’’）のそれぞれは、これら非可動ミラー（２）の少なくとも１つに配設されることを特徴とする。
本発明において、走査手段は、１または複数の可動ミラー（１２，１３）を含み、３Ｄ印刷装置の作動中、レーザビーム（１，１’，１’’）のいくつか、または全部が回折されることを特徴とする。
本発明において、走査手段は、作業領域（４）上のレーザビームの入射点または入射領域は、入射点または入射領域が相並んで配設された方向に移動可能であるように構成されてなることを特徴とする。
本発明において、走査手段と作業領域（４）との間に配設され、Ｆシータ対物レンズ、またはフラットフィールド走査対物レンズとして形成された光学手段（３）を含み、光学手段（３）は、レーザビーム（１，１’，１’’）を作業領域（４）内に集束させることが可能であることを特徴とする。
本発明において、少なくとも２つのレーザ光源と走査手段との間に、追加の光学手段（３’）が設けられることを特徴とする。
本発明において、追加の光学手段（３’）は、走査手段と作業領域との間に配設された光学手段（３）に似ている、または対応しており、追加の光学手段（３’）も、Ｆシータ対物レンズ、またはフラットフィールド走査対物レンズとして形成されることを特徴とする。
本発明において、少なくとも２つのレーザ光源と走査手段との間には、さらなる光学手段が配設されていないことを特徴とする。
本発明において、レーザビーム（１，１’，１’’）は、少なくとも２つのレーザ光源からコリメートされて出射することを特徴とする。
本発明において、少なくとも２つのレーザ光源それぞれから出射するレーザビーム（１，１’，１’’）の中間伝播方向は、互いにある角度を形成しており、特に、１０°よりも小さい角度を形成していることを特徴とする。
本発明において、レーザ光源は、光ファイバ（７）の端部として形成されていることを特徴とする。
本発明において、レーザ光源は、レーザ装置として構成されてなることを特徴とする。
本発明のさらなる特徴および利点は、添付の図面を参照して、好ましい実施形態についての以下の説明から明らかになるであろう。
技術水準に従った３Ｄ印刷装置の概略図である。 本発明に従った３Ｄ印刷装置の第１実施形態の概略図である。 本発明に従った３Ｄ印刷装置のための複数のレーザ光源の概略図である。 図２に従った、本発明に従った３Ｄ印刷装置の機能を説明するための概略図である。 本発明に従った３Ｄ印刷装置の第２実施形態の概略図である。 本発明に従った３Ｄ印刷装置の第３実施形態の概略図である。 本発明に従った３Ｄ印刷装置のための複数のレーザ光源の出射面の第１の配設の概略図である。 本発明に従った３Ｄ印刷装置のための複数のレーザ光源の出射面の第２の配設の概略図である。 本発明に従った３Ｄ印刷装置のための複数のレーザ光源の出射面の第３の配設の概略図である。 本発明に従った３Ｄ印刷装置のための複数のレーザ光源の出射面の第４の配設の概略図である。 本発明に従った３Ｄ印刷装置のための作業面における焦点位置の第１の配設の概略図である。 本発明に従った３Ｄ印刷装置のための作業面における焦点位置の第２の配設の概略図である。 本発明に従った３Ｄ印刷装置の第４実施形態の概略図である。 第２実施形態の図５に対応する図であり、作業面における焦点位置の顕著な移動も示している。 第４実施形態の図１０に対応する図であり、作業面における焦点位置の顕著な移動も示している。
図面において、同一の部分、および機能的に同一の部分には同一の参照符号が付されている。
発明に従った３Ｄ印刷装置の図２に示す実施形態の場合、第１レーザ光源に加えて、第２レーザ光源が設けられ、したがって、追加のレーザビーム１が生み出される。第２レーザ光源の出射面は、一平面において、レーザビーム１，１’の中間伝播方向に対して垂直に、第１レーザ光源の出射面から離間しており、特に、１０μｍ〜１０ｍｍ、たとえば、１００μｍ離間している。作業面４に、レーザビーム１，１’は、互いに離間してぶつかる（たとえば図２参照）。
レーザビーム１，１’は、互いに対していくらか傾斜しており、したがって、それらは、ミラー２上に、またはその少し前ないしは後ろで、ほぼ一緒に入射する。
３Ｄ印刷装置は、ミラー２の前方に、さらにまた光学手段３’を含み、その光学手段３’は、特に、Ｆシータ対物レンズとして形成されてもよく、たとえば、正に光学手段３に対応する。しかしながら、たとえば、光学手段３とは別の焦点距離を有する、別の光学手段３’を含んでもよい。
さらにまた、光学手段３’を設けずに、レーザビーム１とレーザビーム１’とを、さらにコリメートされたレーザビームとしてミラー２上に入射させることも可能である。この場合も、レーザビーム１，１’の伝播方向は、いくらか互いに傾けられており、したがって、レーザビーム１，１’はミラー２上に、またはその少し前もしくは後ろに一緒に入射する。
２つのレーザ光源の代わりに、２より多いレーザ光源、たとえば、図２に示されているように、２５のレーザ光源、または２５より多いレーザ光源を用いることも可能である。図７ａ〜図７ｄは、複数のレーザ光源からの出射面５の配設の例を示している。これらは、たとえば、一列状（図７ｄ）、または十字形状（図７ｂ）に配設される。円形状（図７ｄ）または、比較的大きな間隔（図７ｃ）を設けた列状でも示されている。またさらに、他の配設も可能である。
たとえば、作業面４におけるより複数の互いに隣接した焦点によって、複数の場所で同時に、粉体状出発材料が硬化され、したがって、それによって、製品を製造するための時間を短縮することが可能になる。このことは、レーザ光源の出射面の他の配設にもあてはまる。
図４は、異なるレーザビーム１，１’の作業面における焦点位置は、同時に移動させられることを示している。そのために、いろいろなミラー配置が示されている。
図８は、作業面における焦点位置１１の線形配設を示している。これは、矢符ｖによって示されるように、長手方向に移動される。この長手方向における移動によって、作業面の、レーザビームがぶつかるべき範囲は、レーザビームによって何回も順に短時間ずつ打たれる。したがって、たとえば、このように順にレーザビームをぶつけることによって、出発材料を溶融するのに十分なエネルギをその領域に投入することが可能であるので、各焦点位置１１の作用時間を短縮することが可能である。
このような方法で、作業面にわたる焦点位置１１の移動の速度を、上げることが可能である。これによって、全体として処理時間も短縮することが可能である。
図９は、作業面の焦点位置１１の互いに平行な複数の線における配設に関する実施例を示している。これは、矢符ｖによって示されるように、平行な線の長手方向に移動される。
平行な線の長手方向の移動によって、作業面の、レーザビームが同時にぶつかるべき複数の領域には、レーザビームが、複数回短時間順にぶつけられる。したがって、順にレーザビームをぶつけることによって、たとえば、出発材料を溶融するのに十分なエネルギをその領域に投入することが可能であるので、各焦点位置１１の作用時間を短縮することが可能である。
図８とは異なり、図９の実施形態における溶融は、複数の領域において並行して行われる。したがって、処理時間は総じて、一層短縮することが可能である。
図３は、複数の、特に２５の、概略的に示されたレーザ光源６によって、たとえば、レーザビーム１，１’，・・・のための複数の、特に２５の出射面の菱形形状の配設をどのようにして実施可能であるかを示している。
図示の実施形態では、レーザ光源は、光ファイバ７の出射端部として示されている。他のレーザ光源を使用することももちろん可能である。
光ファイバ７の両端部は、菱形形状の断面を有する線束の形態において配設され、その場合、それらから出射するレーザビーム１，１’・・・は、適切なミラー８において回折して、さらなる光学手段３’上に入射する。
図５は、複数のレーザ光源および複数のレーザヘッドから適切に選択することによって、複数のミラー２と複数の光学手段（図示せず）で、作業面内に、たとえば１００より多い、焦点位置１１の列をどのように達成することが可能であるかを示している。さらにまた、複数のレーザヘッドは、ミラー２と共に互いに隣接して配設され、それぞれ、複数の、たとえば１０のレーザビーム１，１’，１’’，・・・が対応する。ミラー２は、互いに垂直に、または２つの互いに垂直な軸回りに、揺動可能である。
図６は、２つの異なる側からのレーザビーム１，１’，・・・の場合の比較可能な配設を示しており、これらのレーザビーム１，１’，・・・は、２つの互いに平行な列９，９’に配設されたミラー２にぶつかる。この場合も、たとえば１００またはそれより多くの焦点位置１１の長い列が作業面に生じる。
図１０は、図５とは異なり、互いに垂直に並んだミラー２は、移動可能ではなく、移動しない、配設を示している。図５の場合のように、経路ごとに、またはレーザ光源ごとに、このミラー２が２つ設けられている。
ミラー２が移動不可であっても、作業面において焦点位置を移動するために、少なくとも１つの移動可能なミラー１２，１３が、ミラー２の前または後ろに設けられる。このミラー１２，１３は、長形をなし、レーザビーム１，１’，１’’のいくつか、または全部を同時に回折することが可能である。特に、ミラー１２，１３の向きの変更は、圧電アクチュエータ１４，１５によって達成される。
その場合、第１ミラー１２の移動が、複数の焦点位置１１が互いに隣接して並ぶ長手方向１６における焦点位置１１の移動を引き起す。第２ミラー１３の移動は、長手方向１６に垂直な方向における焦点位置１１の移動を引き起こす。
作業面４において焦点位置１１を所望のように移動するために、第１ミラーは、たとえば、±０．１５°の範囲において、６０Ｈｚの周波数で移動させることが可能であり、それに対して、第２ミラー１３は、±１５°の範囲において、０．００５Ｈｚの周波数で移動させることが可能であることが示されている。このようなゆっくりとした移動、またはわずかの振幅の移動であるので、ガルバノミラーの代わりに、たとえば圧電アクチュエータ１４，１５などの、他の実施形態の駆動装置を利用することも可能である。
第１方向と、それに垂直な第２方向とにおける移動から、ビームのジグザグ形状の移動を行うことが可能である。図１１は、各焦点位置１１のジグザグ形状の移動を、図５に対応した表示方法で、概略的に示したものである。図１２は、各焦点位置１１のジグザグ形状の移動を、図１０に対応した表示方法で、概略的に示したものである。

Claims (15)

  1. 立体的に延びる製品を製造するための３Ｄ印刷装置であって、
    レーザビーム（１，１’，１’’）を出射可能な、少なくとも１つのレーザ光源と、
    ３Ｄ印刷のための、レーザビーム（１，１’，１’’）でぶつけるべき出発材料が導かれる、または導くことが可能である作業領域（４）であって、レーザビーム（１，１’，１’’）が作業領域（４）に入射するように、３Ｄ印刷装置に配設される作業領域（４）と、
    可動ミラー（２，１２，１３）として形成される走査手段であって、レーザビーム（１，１’，１’’）を作業領域（４）の所望の場所に導くことが可能である走査手段と、を含む３Ｄ印刷装置において、
    ３Ｄ印刷装置の作動中、レーザビームの複数の入射点または入射領域が、互いに離間して、作業領域（４）上に生じるように、レーザ光源が構成されてなることを特徴とする３Ｄ印刷装置。
  2. ３Ｄ印刷装置の作動中、作業領域（４）中の、互いに離間された、レーザビームの複数の入射点または入射領域を通過して、粉体状の出発材料は、同時に複数の箇所で、固化されることを特徴とする、請求項１に記載の３Ｄ印刷装置。
  3. 走査手段は、少なくとも１つの可動ミラー（１２，１３）と、少なくとも１つの非可動ミラー（２）とを含み、少なくとも１つの可動ミラー（１２，１３）は、少なくとも１つの非可動ミラー（２）よりも大きいことを特徴とする、請求項１または２に記載の３Ｄ印刷装置。
  4. それぞれからレーザビーム（１，１’，１’’）を出射することが可能である、少なくとも２つのレーザ光源を含み、一平面における、該少なくとも２つのレーザ光源の出射面（５）は、各レーザビーム（１，１’，１’’）の中間伝播方向に対して垂直に互いに離間されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の３Ｄ印刷装置。
  5. 走査手段は、複数の非可動ミラー（２）を含み、レーザビーム（１，１’，１’’）のそれぞれは、これら非可動ミラー（２）の少なくとも１つに配設されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の３Ｄ印刷装置。
  6. 走査手段は、１または複数の可動ミラー（１２，１３）を含み、３Ｄ印刷装置の作動中、レーザビーム（１，１’，１’’）のいくつか、または全部が回折されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の３Ｄ印刷装置。
  7. 走査手段は、作業領域（４）上のレーザビームの入射点または入射領域は、入射点または入射領域が相並んで配設された方向に移動可能であるように構成されてなることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の３Ｄ印刷装置。
  8. 走査手段と作業領域（４）との間に配設され、Ｆシータ対物レンズ、またはフラットフィールド走査対物レンズとして形成された光学手段（３）を含み、光学手段（３）は、レーザビーム（１，１’，１’’）を作業領域（４）内に集束させることが可能であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の３Ｄ印刷装置。
  9. 少なくとも２つのレーザ光源と走査手段との間に、追加の光学手段（３’）が設けられることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の３Ｄ印刷装置。
  10. 追加の光学手段（３’）は、走査手段と作業領域との間に配設された光学手段（３）に似ている、または対応しており、追加の光学手段（３’）も、Ｆシータ対物レンズ、またはフラットフィールド走査対物レンズとして形成されることを特徴とする、請求項９に記載の３Ｄ印刷装置。
  11. 少なくとも２つのレーザ光源と走査手段との間には、さらなる光学手段が配設されていないことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の３Ｄ印刷装置。
  12. レーザビーム（１，１’，１’’）は、少なくとも２つのレーザ光源からコリメートされて出射することを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の３Ｄ印刷装置。
  13. 少なくとも２つのレーザ光源それぞれから出射するレーザビーム（１，１’，１’’）の中間伝播方向は、互いにある角度を形成しており、特に、１０°よりも小さい角度を形成していることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の３Ｄ印刷装置。
  14. レーザ光源は、光ファイバ（７）の端部として形成されていることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の３Ｄ印刷装置。
  15. レーザ光源は、レーザ装置として構成されてなることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の３Ｄ印刷装置。
JP2016244931A 2015-12-17 2016-12-16 立体的に延びる製品を製造するための３ｄ印刷装置 Pending JP2017115244A (ja)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015122130.6 2015-12-17
DE102015122130 2015-12-17
DE102016107052.1A DE102016107052A1 (de) 2015-12-17 2016-04-15 3D-Druck-Vorrichtung für die Herstellung eines räumlich ausgedehnten Produkts
DE102016107052.1 2016-04-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2017115244A true JP2017115244A (ja) 2017-06-29

Family

ID=58994256

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016244930A Pending JP2017110300A (ja) 2015-12-17 2016-12-16 立体的に延びる製品を製造するための３ｄ印刷装置
JP2016244931A Pending JP2017115244A (ja) 2015-12-17 2016-12-16 立体的に延びる製品を製造するための３ｄ印刷装置

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016244930A Pending JP2017110300A (ja) 2015-12-17 2016-12-16 立体的に延びる製品を製造するための３ｄ印刷装置

Country Status (10)

Country Link
US (1) US20170173876A1 (ja)
JP (2) JP2017110300A (ja)
KR (2) KR20170072822A (ja)
CN (2) CN106891001A (ja)
AU (2) AU2016273986A1 (ja)
CA (2) CA2951744A1 (ja)
DE (2) DE102016107058A1 (ja)
EA (2) EA201650080A3 (ja)
PH (2) PH12016000471A1 (ja)
SG (2) SG10201610557RA (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021522072A (ja) * 2018-04-23 2021-08-30 アッドアップ ３次元物体を製造するための装置及び方法

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017213762A1 (de) * 2017-08-08 2019-02-14 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur generativen Herstellung eines Bauteils oder eines Bauteilabschnitts
DE102017118831A1 (de) * 2017-08-17 2019-02-21 Eos Gmbh Electro Optical Systems Verfahren und Vorrichtung zum additiven Herstellen mindestens einer Bauteilschicht eines Bauteils und Speichermedium
CN108175528A (zh) * 2017-12-25 2018-06-19 深圳市盛世智能装备有限公司 一种3d打印氧化锆义齿的装置及方法
CN110039047A (zh) * 2018-01-13 2019-07-23 西安增材制造国家研究院有限公司 金属粉末激光熔融增材制造装置及其成形方法
DE102018201901A1 (de) 2018-02-07 2019-08-08 Ford Global Technologies, Llc Vorrichtung und Verfahren zur additiven Fertigung dreidimensionaler Strukturen
EP3524409A1 (en) * 2018-02-09 2019-08-14 CL Schutzrechtsverwaltungs GmbH Apparatus for additively manufacturing three-dimensional objects
JP6950583B2 (ja) * 2018-03-02 2021-10-13 トヨタ自動車株式会社 金型の製造方法
WO2019217690A1 (en) * 2018-05-09 2019-11-14 Applied Materials, Inc. Additive manufacturing with a polygon scanner
EP3613560B1 (de) * 2018-08-24 2020-07-22 Ivoclar Vivadent AG Verfahren zum schichtweisen aufbau eines formkörpers durch stereolithographisches aushärten von photopolymerisierbarem material
DE102018128266A1 (de) * 2018-11-12 2020-05-14 Eos Gmbh Electro Optical Systems Verfahren und Vorrichtung zum Bestrahlen eines Materials mit einem Energiestrahl
US11230058B2 (en) 2019-06-07 2022-01-25 The Boeing Company Additive manufacturing using light source arrays to provide multiple light beams to a build medium via a rotatable reflector
EP3778071B1 (en) * 2019-08-13 2023-04-26 Volvo Car Corporation System and method for large scale additive manufacturing
JP7425582B2 (ja) 2019-11-14 2024-01-31 キヤノン株式会社 電子写真感光体、プロセスカートリッジおよび電子写真装置
JP7443827B2 (ja) 2020-03-02 2024-03-06 富士電機株式会社 電子写真用感光体、その製造方法および電子写真装置
US20220161332A1 (en) * 2020-11-25 2022-05-26 Lawrence Livermore National Security, Llc System and method for large-area pulsed laser melting of metallic powder in a laser powder bed fusion application

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5393482A (en) * 1993-10-20 1995-02-28 United Technologies Corporation Method for performing multiple beam laser sintering employing focussed and defocussed laser beams
DE19953000C2 (de) * 1999-11-04 2003-04-10 Horst Exner Verfahren und Einrichtung zur schnellen Herstellung von Körpern
DE102010048335A1 (de) * 2010-10-13 2012-04-19 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur generativen Herstellung
CN103358555A (zh) * 2012-03-30 2013-10-23 通用电气公司 用于激光快速成型加工设备的多束激光扫描系统及方法
DE102013205029A1 (de) * 2013-03-21 2014-09-25 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Laserschmelzen mit mindestens einem Arbeitslaserstrahl
DE102013011676A1 (de) * 2013-07-11 2015-01-15 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung und Verfahren zur generativen Bauteilfertigung

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021522072A (ja) * 2018-04-23 2021-08-30 アッドアップ ３次元物体を製造するための装置及び方法
JP7379375B2 (ja) 2018-04-23 2023-11-14 アッドアップ ３次元物体を製造するための装置及び方法

Also Published As

Publication number Publication date
AU2016273986A1 (en) 2017-07-06
PH12016000471A1 (en) 2018-06-25
EA201650081A2 (ru) 2017-06-30
SG10201610584XA (en) 2017-07-28
KR20170072822A (ko) 2017-06-27
KR20170072823A (ko) 2017-06-27
CA2951744A1 (en) 2017-06-17
PH12016000470A1 (en) 2018-06-25
EA201650080A2 (ru) 2017-06-30
EA201650081A3 (ru) 2017-07-31
AU2016273983A1 (en) 2017-07-06
JP2017110300A (ja) 2017-06-22
CA2951751A1 (en) 2017-06-17
SG10201610557RA (en) 2017-07-28
DE102016107052A1 (de) 2017-06-22
DE102016107058A1 (de) 2017-07-06
CN106891001A (zh) 2017-06-27
US20170173876A1 (en) 2017-06-22
CN107052332A (zh) 2017-08-18
EA201650080A3 (ru) 2017-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2017115244A (ja) 立体的に延びる製品を製造するための３ｄ印刷装置
EP3037246B1 (en) Composite beam generator and powder melting or sintering method using the same
US11135680B2 (en) Irradiation devices, machines, and methods for producing three-dimensional components
EP3345698B1 (en) Powder bed system and methods for fabricating a component with laser array
JP6204964B2 (ja) レーザ加工機
JP6603212B2 (ja) 積層造形装置及び方法
US20160322777A1 (en) Applications, methods and systems for a laser deliver addressable array
JP6901470B2 (ja) 粉末床レーザー溶融による積層造形システム及び積層造形プロセス
TWI714792B (zh) 對金屬材料進行加工處理的方法以及用於實施該方法之機器及電腦程式
KR102370083B1 (ko) 레이저 전달 어드레스 가능한 어레이를 위한 용례, 방법 및 시스템
CN104148810B (zh) 将半导体基板辐射开槽的方法
JP6452490B2 (ja) 半導体チップの生成方法
WO2015134075A3 (en) Diode laser fiber array for powder bed fabrication or repair
CN116133777A (zh) 用于将连续的能量束跳跃式地移位的方法及制造装置
JP2016537199A (ja) ディザリング可能なレーザー処理システム
JP6636494B2 (ja) 三次元的な物体を付加的に製造する装置のための露光装置
JP2009543143A (ja) 光を均質化するための装置、および作業面において線状強度分布を発生させるためのレーザ装置
JP2016131997A (ja) レーザ切断光学ユニット及びレーザ切断装置
JP6785264B2 (ja) ３次元の物体を付加製造する装置用の照射デバイス
WO2005084873A1 (ja) レーザ照射装置及びパターン描画方法
TW202135965A (zh) 雷射加工裝置和雷射加工工件的方法
KR101849999B1 (ko) 조형광원어레이 및 폴리곤미러를 구비하는 입체조형장비의 멀티헤드장치 및 이를 이용하는 멀티 조형평면 스캐닝 방법
CN108081605B (zh) 激光能量管理装置和方法，增材制造系统
JP7443042B2 (ja) 光スポット像照射装置および転写装置
JP2019534187A (ja) エネルギー放射を使用して材料層を機械加工する方法及びデバイス