JP2017226882A - Production method for three-dimensional molded article - Google Patents
Production method for three-dimensional molded article Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017226882A JP2017226882A JP2016123982A JP2016123982A JP2017226882A JP 2017226882 A JP2017226882 A JP 2017226882A JP 2016123982 A JP2016123982 A JP 2016123982A JP 2016123982 A JP2016123982 A JP 2016123982A JP 2017226882 A JP2017226882 A JP 2017226882A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light beam
- powder
- powder layer
- layer
- groove line
- 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.)
- Granted
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 194
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 21
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 12
- 239000003517 fume Substances 0.000 abstract description 23
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 13
- 238000007711 solidification Methods 0.000 abstract 2
- 230000008023 solidification Effects 0.000 abstract 2
- 238000007500 overflow downdraw method Methods 0.000 abstract 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 6
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 3
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 3
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 2
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 description 1
- 239000004676 acrylonitrile butadiene styrene Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Abstract
Description
本発明は、三次元形状造形物の製造方法に関する。より詳細には、本発明は、粉末層への光ビーム照射によって固化層を形成する三次元形状造形物の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a three-dimensional shaped object. In more detail, this invention relates to the manufacturing method of the three-dimensional shaped molded article which forms a solidified layer by light beam irradiation to a powder layer.
光ビームを粉末材料に照射することを通じて三次元形状造形物を製造する方法（一般的には「粉末床溶融結合法」と称される）は、従来より知られている。かかる方法は、以下の工程（ｉ）および（ｉｉ）に基づいて粉末層形成と固体層形成とを交互に繰り返し実施して三次元形状造形物を製造する（特許文献１または特許文献２参照）。
（ｉ）粉末層の所定箇所に光ビームを照射し、かかる所定箇所の粉末を焼結又は溶融固化させて固化層を形成する工程。
（ｉｉ）得られた固化層の上に新たな粉末層を形成し、同様に光ビームを照射して更なる固化層を形成する工程。
A method for producing a three-dimensional shaped object by irradiating a powder material with a light beam (generally referred to as “powder bed fusion bonding method”) has been conventionally known. In this method, a three-dimensional shaped object is manufactured by repeatedly performing powder layer formation and solid layer formation alternately based on the following steps (i) and (ii) (see Patent Document 1 or Patent Document 2). .
(I) A step of irradiating a predetermined portion of the powder layer with a light beam and sintering or melting and solidifying the powder at the predetermined portion to form a solidified layer.
(Ii) A step of forming a new powder layer on the obtained solidified layer and similarly irradiating a light beam to form a further solidified layer.
このような製造技術に従えば、複雑な三次元形状造形物を短時間で製造することが可能となる。粉末材料として無機質の金属粉末を用いる場合、得られる三次元形状造形物を金型として使用することができる。一方、粉末材料として有機質の樹脂粉末を用いる場合、得られる三次元形状造形物を各種モデルとして使用することができる。 According to such a manufacturing technique, it becomes possible to manufacture a complicated three-dimensional shaped object in a short time. When an inorganic metal powder is used as the powder material, the obtained three-dimensional shaped object can be used as a mold. On the other hand, when organic resin powder is used as the powder material, the obtained three-dimensional shaped object can be used as various models.
粉末材料として金属粉末を用い、それによって得られる三次元形状造形物を金型として使用する場合を例にとる。図１３に示すように、まず、スキージング・ブレード２３を動かして粉末１９を移送させて造形プレート２１上に所定厚みの粉末層２２を形成する（図１３（ａ）参照）。次いで、粉末層の所定箇所に光ビームＬを照射して粉末層から固化層２４を形成する（図１３（ｂ）参照）。引き続いて、得られた固化層の上に新たな粉末層を形成して再度光ビームを照射して新たな固化層を形成する。このようにして粉末層形成と固化層形成とを交互に繰り返し実施すると固化層２４が積層することになり（図１３（ｃ）参照）、最終的には積層化した固化層から成る三次元形状造形物を得ることができる。最下層として形成される固化層２４は造形プレート２１と結合した状態になるので、三次元形状造形物と造形プレートとは一体化物を成すことになり、その一体化物を金型として使用することができる。 The case where metal powder is used as the powder material and the three-dimensional shaped object obtained thereby is used as a mold is taken as an example. As shown in FIG. 13, first, the squeezing blade 23 is moved to transfer the powder 19 to form a powder layer 22 having a predetermined thickness on the modeling plate 21 (see FIG. 13A). Next, the solidified layer 24 is formed from the powder layer by irradiating a predetermined portion of the powder layer with the light beam L (see FIG. 13B). Subsequently, a new powder layer is formed on the obtained solidified layer and irradiated with a light beam again to form a new solidified layer. When the powder layer formation and the solidified layer formation are alternately performed in this manner, the solidified layer 24 is laminated (see FIG. 13C), and finally a three-dimensional shape composed of the laminated solidified layers. A model can be obtained. Since the solidified layer 24 formed as the lowermost layer is in a state of being combined with the modeling plate 21, the three-dimensional modeled object and the modeling plate form an integrated object, and the integrated object can be used as a mold. it can.
上記のような粉末床溶融結合法において、本願発明者らは、スパッタ６４およびヒューム６６などの現象が、光ビームＬの照射時に生じる球状の粉末溶融物６２に起因して発生することを見出した（図１４参照）。球状の粉末溶融物６２は、光ビームＬの照射時に粉末層２２の照射部分が周囲の粉末１９を取り込みながら成長することで生じるものと考えられる。特定の理論に拘束されるわけではないが、かかる球状の粉末溶融物６２の成長が過度に進むと、最終的にスパッタ６４として粉末溶融物６２が飛散したり、あるいは、ヒューム６６として粉末溶融物６２が気化したりすると考えられる。 In the powder bed fusion bonding method as described above, the present inventors have found that phenomena such as spatter 64 and fume 66 occur due to the spherical powder melt 62 generated when the light beam L is irradiated. (See FIG. 14). It is considered that the spherical powder melt 62 is generated when the irradiated portion of the powder layer 22 grows while taking in the surrounding powder 19 when the light beam L is irradiated. Without being bound by any particular theory, when the growth of the spherical powder melt 62 proceeds excessively, the powder melt 62 eventually scatters as the sputter 64 or the powder melt as the fume 66. It is thought that 62 vaporizes.
スパッタが発生した場合、スパッタが固化層または粉末層上に付着すると、以降の粉末供給時にスキージング・ブレードの移動が阻害される虞があり、所望の粉末層を形成できないことが懸念される。また、ヒュームが発生した場合では、粉末層へと照射される光ビームがヒュームにより遮られる虞があり、所望の固化層を形成できないことが懸念される。 When spatter occurs, if the sputter adheres to the solidified layer or the powder layer, the movement of the squeezing blade may be hindered during the subsequent powder supply, and there is a concern that a desired powder layer cannot be formed. Further, when fume is generated, there is a concern that the light beam applied to the powder layer may be blocked by the fume, and a desired solidified layer cannot be formed.
本発明は、かかる事情に鑑みて為されたものである。すなわち、本発明の主たる課題は、スパッタおよびヒュームの発生を減じることができる粉末床溶融結合法を提供することである。 The present invention has been made in view of such circumstances. That is, the main problem of the present invention is to provide a powder bed melt bonding method that can reduce the generation of spatter and fumes.
上記課題を解決するために、本発明では、
（ｉ）粉末層の所定箇所に光ビームを照射して当該所定箇所の粉末を焼結又は溶融固化させて固化層を形成する工程、および
（ｉｉ）得られた固化層の上に新たな粉末層を形成し、その新たな粉末層の所定箇所に光ビームを照射して更なる固化層を形成する工程
により粉末層形成および固化層形成を交互に繰り返して行う三次元形状造形物の製造方法であって、
粉末層において粉末層厚さが局所的に減じられた溝ラインを形成し、固化層形成時に溝ラインに沿うように光ビームを走査することを含む、三次元形状造形物の製造方法が提供される。
In order to solve the above problems, in the present invention,
(I) a step of irradiating a predetermined portion of the powder layer with a light beam to sinter or melt-solidify the powder at the predetermined portion to form a solidified layer; and (ii) a new powder on the obtained solidified layer A method for producing a three-dimensional shaped object in which a powder layer and a solidified layer are alternately formed by a process of forming a layer and irradiating a predetermined portion of the new powder layer with a light beam to form a further solidified layer Because
Provided is a method for producing a three-dimensional shaped object, comprising forming a groove line in which a powder layer thickness is locally reduced in a powder layer and scanning a light beam along the groove line when forming a solidified layer. The
本発明の製造方法では、固化層形成時のスパッタおよびヒュームの発生を減じることができる。より具体的には、粉末層への光ビーム照射に際して生じる球状の粉末溶融物の成長をより抑えることができ、スパッタおよびヒュームの発生をより抑制できる。 In the manufacturing method of the present invention, it is possible to reduce the generation of spatter and fumes when forming the solidified layer. More specifically, the growth of the spherical powder melt generated when the powder layer is irradiated with the light beam can be further suppressed, and the generation of spatter and fumes can be further suppressed.
以下では、図面を参照して本発明の一実施形態をより詳細に説明する。図面における各種要素の形態および寸法は、あくまでも例示にすぎず、実際の形態および寸法を反映するものではない。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The forms and dimensions of the various elements in the drawings are merely examples, and do not reflect actual forms and dimensions.
本明細書において「粉末層」とは、例えば「金属粉末から成る金属粉末層」または「樹脂粉末から成る樹脂粉末層」を意味している。また「粉末層の所定箇所」とは、製造される三次元形状造形物の領域を実質的に指している。従って、かかる所定箇所に存在する粉末に対して光ビームを照射することによって、その粉末が焼結又は溶融固化して三次元形状造形物を構成することになる。更に「固化層」とは、粉末層が金属粉末層である場合には「焼結層」を意味し、粉末層が樹脂粉末層である場合には「硬化層」を意味している。 In this specification, “powder layer” means, for example, “a metal powder layer made of metal powder” or “a resin powder layer made of resin powder”. The “predetermined portion of the powder layer” substantially refers to the region of the three-dimensional shaped object to be manufactured. Therefore, by irradiating the powder existing at the predetermined location with a light beam, the powder is sintered or melted and solidified to form a three-dimensional shaped object. Further, “solidified layer” means “sintered layer” when the powder layer is a metal powder layer, and means “cured layer” when the powder layer is a resin powder layer.
また、本明細書で直接的または間接的に説明される“上下”の方向は、例えば三次元形状造形物の製造時における造形プレートと三次元形状造形物との位置関係に基づいている。具体的には、造形プレートを基準にして三次元形状造形物が製造される側を「上方向」とし、その反対側を「下方向」としている。 In addition, the “up and down” direction described directly or indirectly in the present specification is based on, for example, the positional relationship between the modeling plate and the three-dimensional modeled object when the three-dimensional modeled object is manufactured. Specifically, the side on which the three-dimensional shaped object is manufactured with reference to the modeling plate is defined as “upward”, and the opposite side is defined as “downward”.
［粉末床溶融結合法］
まず、本発明の製造方法の前提となる粉末床溶融結合法について説明する。特に粉末床溶融結合法において三次元形状造形物の切削処理を付加的に行う光造形複合加工を例として挙げる。図１５は、光造形複合加工のプロセス態様を模式的に示しており、図１５および図１６は、粉末床溶融結合法と切削処理とを実施できる光造形複合加工機の主たる構成および動作のフローチャートをそれぞれ示している。
[Powder bed fusion bonding method]
First, the powder bed fusion bonding method which is the premise of the production method of the present invention will be described. In particular, an optical modeling combined processing that additionally performs a cutting process of a three-dimensional shaped object in the powder bed fusion bonding method will be given as an example. FIG. 15 schematically shows a process aspect of stereolithographic composite processing, and FIGS. 15 and 16 are flowcharts of the main configuration and operation of the stereolithographic composite processing machine capable of performing the powder bed fusion bonding method and the cutting process. Respectively.
光造形複合加工機１は、図１５に示すように、粉末層形成手段２、光ビーム照射手段３および切削手段４を備えている。 As shown in FIG. 15, the optical modeling composite processing machine 1 includes a powder layer forming unit 2, a light beam irradiation unit 3, and a cutting unit 4.
粉末層形成手段２は、金属粉末または樹脂粉末などの粉末を所定厚みで敷くことによって粉末層を形成するための手段である。光ビーム照射手段３は、粉末層の所定箇所に光ビームＬを照射するための手段である。切削手段４は、積層化した固化層の側面、すなわち、三次元形状造形物の表面を削るための手段である。 The powder layer forming means 2 is means for forming a powder layer by spreading a powder such as a metal powder or a resin powder with a predetermined thickness. The light beam irradiation means 3 is a means for irradiating a predetermined portion of the powder layer with the light beam L. The cutting means 4 is a means for cutting the side surface of the laminated solidified layer, that is, the surface of the three-dimensional shaped object.
粉末層形成手段２は、図１３に示すように、粉末テーブル２５、スキージング・ブレード２３、支持テーブル２０および造形プレート２１を主に有して成る。粉末テーブル２５は、外周が壁２６で囲まれた粉末材料タンク２８内にて上下に昇降できるテーブルである。スキージング・ブレード２３は、粉末テーブル２５上の粉末１９を支持テーブル２０上へと供して粉末層２２を得るべく水平方向に移動できるブレードである。支持テーブル２０は、外周が壁２７で囲まれた造形タンク２９内にて上下に昇降できるテーブルである。そして、造形プレート２１は、支持テーブル２０上に配され、三次元形状造形物の土台となるプレートである。 As shown in FIG. 13, the powder layer forming unit 2 mainly includes a powder table 25, a squeezing blade 23, a support table 20, and a modeling plate 21. The powder table 25 is a table that can be moved up and down in a powder material tank 28 whose outer periphery is surrounded by a wall 26. The squeezing blade 23 is a blade that can move in the horizontal direction to obtain the powder layer 22 by supplying the powder 19 on the powder table 25 onto the support table 20. The support table 20 is a table that can be moved up and down in a modeling tank 29 whose outer periphery is surrounded by a wall 27. The modeling plate 21 is a plate that is arranged on the support table 20 and serves as a base for a three-dimensional modeled object.
光ビーム照射手段３は、図１５に示すように、光ビーム発振器３０およびガルバノミラー３１を主に有して成る。光ビーム発振器３０は、光ビームＬを発する機器である。ガルバノミラー３１は、発せられた光ビームＬを粉末層２２にスキャニングする手段、すなわち、光ビームＬの走査手段である。 As shown in FIG. 15, the light beam irradiation means 3 mainly includes a light beam oscillator 30 and a galvanometer mirror 31. The light beam oscillator 30 is a device that emits a light beam L. The galvanometer mirror 31 is means for scanning the emitted light beam L into the powder layer 22, that is, scanning means for the light beam L.
切削手段４は、図１５に示すように、エンドミル４０および駆動機構４１を主に有して成る。エンドミル４０は、積層化した固化層の側面、すなわち、三次元形状造形物の表面を削るための切削工具である。駆動機構４１は、エンドミル４０を所望の切削すべき箇所へと移動させる手段である。 As shown in FIG. 15, the cutting means 4 mainly includes an end mill 40 and a drive mechanism 41. The end mill 40 is a cutting tool for cutting the side surface of the laminated solidified layer, that is, the surface of the three-dimensional shaped object. The drive mechanism 41 is means for moving the end mill 40 to a desired location to be cut.
光造形複合加工機１の動作について詳述する。光造形複合加工機１の動作は、図１６のフローチャートに示すように、粉末層形成ステップ（Ｓ１）、固化層形成ステップ（Ｓ２）および切削ステップ（Ｓ３）から構成されている。粉末層形成ステップ（Ｓ１）は、粉末層２２を形成するためのステップである。かかる粉末層形成ステップ（Ｓ１）では、まず支持テーブル２０をΔｔ下げ（Ｓ１１）、造形プレート２１の上面と造形タンク２９の上端面とのレベル差がΔｔとなるようにする。次いで、粉末テーブル２５をΔｔ上げた後、図１３（ａ）に示すようにスキージング・ブレード２３を粉末材料タンク２８から造形タンク２９に向かって水平方向に移動させる。これによって、粉末テーブル２５に配されていた粉末１９を造形プレート２１上へと移送させることができ（Ｓ１２）、粉末層２２の形成が行われる（Ｓ１３）。粉末層２２を形成するための粉末材料としては、例えば「平均粒径５μｍ〜１００μｍ程度の金属粉末」および「平均粒径３０μｍ〜１００μｍ程度のナイロン、ポリプロピレンまたはＡＢＳ等の樹脂粉末」を挙げることができる。粉末層２２が形成されたら、固化層形成ステップ（Ｓ２）へと移行する。固化層形成ステップ（Ｓ２）は、光ビーム照射によって固化層２４を形成するステップである。かかる固化層形成ステップ（Ｓ２）においては、光ビーム発振器３０から光ビームＬを発し（Ｓ２１）、ガルバノミラー３１によって粉末層２２上の所定箇所へと光ビームＬをスキャニングする（Ｓ２２）。これによって、粉末層２２の所定箇所の粉末を焼結又は溶融固化させ、図１３（ｂ）に示すように固化層２４を形成する（Ｓ２３）。光ビームＬとしては、炭酸ガスレーザ、Ｎｄ：１３ＡＧレーザ、ファイバレーザまたは紫外線などを用いてよい。 The operation of the optical modeling complex machine 1 will be described in detail. As shown in the flowchart of FIG. 16, the operation of the optical modeling complex machine 1 includes a powder layer forming step (S1), a solidified layer forming step (S2), and a cutting step (S3). The powder layer forming step (S1) is a step for forming the powder layer 22. In the powder layer forming step (S1), first, the support table 20 is lowered by Δt (S11) so that the level difference between the upper surface of the modeling plate 21 and the upper end surface of the modeling tank 29 becomes Δt. Next, after raising the powder table 25 by Δt, the squeezing blade 23 is moved in the horizontal direction from the powder material tank 28 toward the modeling tank 29 as shown in FIG. Thereby, the powder 19 arranged on the powder table 25 can be transferred onto the modeling plate 21 (S12), and the powder layer 22 is formed (S13). Examples of the powder material for forming the powder layer 22 include “metal powder having an average particle diameter of about 5 μm to 100 μm” and “resin powder such as nylon, polypropylene, or ABS having an average particle diameter of about 30 μm to 100 μm”. it can. When the powder layer 22 is formed, the process proceeds to a solidified layer forming step (S2). The solidified layer forming step (S2) is a step of forming the solidified layer 24 by light beam irradiation. In the solidified layer forming step (S2), the light beam L is emitted from the light beam oscillator 30 (S21), and the light beam L is scanned to a predetermined location on the powder layer 22 by the galvano mirror 31 (S22). As a result, the powder at a predetermined location of the powder layer 22 is sintered or melted and solidified to form a solidified layer 24 as shown in FIG. 13B (S23). As the light beam L, a carbon dioxide laser, an Nd: 13AG laser, a fiber laser, an ultraviolet ray, or the like may be used.
粉末層形成ステップ（Ｓ１）および固化層形成ステップ（Ｓ２）は、交互に繰り返して実施する。これにより、図１３（ｃ）に示すように複数の固化層２４が積層化する。 The powder layer forming step (S1) and the solidified layer forming step (S2) are alternately repeated. As a result, a plurality of solidified layers 24 are laminated as shown in FIG.
積層化した固化層２４が所定厚みに達すると（Ｓ２４）、切削ステップ（Ｓ３）へと移行する。切削ステップ（Ｓ３）は、積層化した固化層２４の側面、すなわち、三次元形状造形物の表面を削るためのステップである。エンドミル４０（図１３（ｃ）および図１５参照）を駆動させることによって切削ステップが開始される（Ｓ３１）。例えば、エンドミル４０が３ｍｍの有効刃長さを有する場合、三次元形状造形物の高さ方向に沿って３ｍｍの切削処理を行うことができるので、Δｔが０．０５ｍｍであれば６０層分の固化層２４が積層した時点でエンドミル４０を駆動させる。具体的には駆動機構４１によってエンドミル４０を移動させながら、積層化した固化層２４の側面に対して切削処理を施すことになる（Ｓ３２）。このような切削ステップ（Ｓ３）の最終では、所望の三次元形状造形物が得られているか否かを判断する（Ｓ３３）。所望の三次元形状造形物が依然得られていない場合では、粉末層形成ステップ（Ｓ１）へと戻る。以降、粉末層形成ステップ（Ｓ１）〜切削ステップ（Ｓ３）を繰り返し実施して更なる固化層の積層化および切削処理を実施することによって、最終的に所望の三次元形状造形物が得られる。 When the laminated solidified layer 24 reaches a predetermined thickness (S24), the process proceeds to the cutting step (S3). The cutting step (S3) is a step for cutting the side surface of the laminated solidified layer 24, that is, the surface of the three-dimensional shaped object. A cutting step is started by driving the end mill 40 (see FIG. 13C and FIG. 15) (S31). For example, when the end mill 40 has an effective blade length of 3 mm, a cutting process of 3 mm can be performed along the height direction of the three-dimensional shaped object. When the solidified layer 24 is laminated, the end mill 40 is driven. Specifically, a cutting process is performed on the side surface of the laminated solidified layer 24 while the end mill 40 is moved by the drive mechanism 41 (S32). At the end of such a cutting step (S3), it is determined whether or not a desired three-dimensional shaped object has been obtained (S33). When the desired three-dimensional shaped object is not yet obtained, the process returns to the powder layer forming step (S1). Thereafter, by repeatedly performing the powder layer forming step (S1) to the cutting step (S3) to further laminate the solidified layer and perform the cutting process, a desired three-dimensional shaped object is finally obtained.
［本発明の製造方法］
本発明の製造方法は、上述した粉末床溶融結合法につき、固化層の形成態様に特徴を有している。
[Production method of the present invention]
The production method of the present invention is characterized by the formation of a solidified layer with respect to the above-described powder bed melt bonding method.
具体的には、粉末層において粉末層厚さが局所的に減じられた溝ラインを形成し、固化層形成時に溝ラインに沿うように光ビームを走査する。ここでいう「溝ラインに沿うように光ビームを走査する」とは、溝ラインまたはその近傍をなぞる照射パスとなるように光ビームを走査することを実質的に意味している。つまり、本発明においては溝ラインまたはその近傍の粉末層領域が光ビームの照射に付されることによって固化層が形成される。 Specifically, a groove line in which the powder layer thickness is locally reduced is formed in the powder layer, and a light beam is scanned along the groove line when the solidified layer is formed. Here, “scanning the light beam along the groove line” substantially means that the light beam is scanned so as to be an irradiation path tracing the groove line or the vicinity thereof. That is, in the present invention, the solidified layer is formed by subjecting the groove line or the powder layer region in the vicinity thereof to light beam irradiation.
本発明の製造方法では、例えば、溝ラインの近傍に位置する粉末層領域が光ビームの照射に付されるように光ビームを走査する。つまり、溝ラインへの光ビームの照射ではなく、かかる溝ラインから所定距離に至るまでに存在する粉末層領域が光ビームの照射に付されるように光ビームを走査する。あくまでも例示にすぎないが、例えば、図１に示す断面視において溝ライン７０のエッジから約２０ｍｍ離隔した位置（図１に示される“ａ点”の位置）に至るまでの粉末層領域２２ａ、好ましくは約１０ｍｍ離隔した位置（図１に示される“ａ点”の位置）に至るまでの粉末層領域２２ａに対して光ビームを照射する。 In the manufacturing method of the present invention, for example, the light beam is scanned so that the powder layer region located in the vicinity of the groove line is subjected to the light beam irradiation. That is, instead of irradiating the groove line with the light beam, the light beam is scanned so that the powder layer region existing from the groove line to a predetermined distance is subjected to the light beam irradiation. Although it is only an example to the last, for example, in the cross-sectional view shown in FIG. 1, the powder layer region 22a up to a position (position “a” shown in FIG. 1) separated from the edge of the groove line 70 by about 20 mm, preferably Irradiates a light beam to the powder layer region 22a up to a position separated by about 10 mm (position "a" shown in FIG. 1).
このように粉末層に対して光ビームを照射すると、光ビーム照射で生じ得る球状の粉末溶融物の成長をより抑えることができる。光ビーム照射時の球状の粉末溶融物はスパッタおよびヒュームを引き起こす要因となるので、かかる球状の粉末溶融物の成長を抑制できることは、スパッタおよびヒュームの低減につながる。 By irradiating the powder layer with the light beam in this way, it is possible to further suppress the growth of the spherical powder melt that can be generated by the light beam irradiation. Since the spherical powder melt at the time of irradiation with the light beam becomes a factor causing spatter and fume, suppressing the growth of the spherical powder melt leads to a reduction in spatter and fume.
ある１つの具体的な態様を図２に示す。かかる態様では、粉末層２２に溝ライン７０を２本以上形成し、その溝ライン７０間の粉末層領域２２'が光ビームＬの照射に付されるように光ビームＬを走査する。 One specific embodiment is shown in FIG. In this embodiment, two or more groove lines 70 are formed in the powder layer 22, and the light beam L is scanned so that the powder layer region 22 ′ between the groove lines 70 is subjected to the irradiation of the light beam L.
図示される態様から分かるように、本明細書にいう「溝ライン」は、広義には、いわゆる“溝”を成すように粉末層に設けられた窪み部であり、狭義には、粉末層において粉末層厚さが局所的に減じられることで形成された直線状の窪み部のことを意味している。したがって、本発明では、そのような直線状の窪み部を粉末層に設けると共に、かかる窪み部またはその近傍の粉末層領域に光ビームが照射されるように光ビームの走査を行う。 As can be seen from the illustrated embodiment, the “groove line” in the present specification is a recess provided in the powder layer so as to form a so-called “groove” in a broad sense, and in a narrow sense, in the powder layer. It means a linear depression formed by locally reducing the powder layer thickness. Therefore, in the present invention, such a linear depression is provided in the powder layer, and the light beam is scanned so that the light beam is irradiated to the depression or the powder layer region in the vicinity thereof.
図２に示されるように溝ライン７０間の粉末層領域２２'が光ビームＬの照射に付されるように光ビームＬを走査すると、粉末層への光ビーム照射で生じ得る球状の粉末溶融物の成長を抑えることができ、ひいては、スパッタおよびヒュームの発生を抑制できる。 When the light beam L is scanned so that the powder layer region 22 'between the groove lines 70 is subjected to the light beam L irradiation as shown in FIG. The growth of the object can be suppressed, and consequently the generation of spatter and fume can be suppressed.
より具体的には、スパッタ６４は、粉末層２２の光ビーム照射部分から発生する粉末物質由来の火花であるところ（図１４参照）、図２に示すように溝ライン７０に沿って光ビームＬを走査すると、そのような火花の発生を効果的に抑制できる。同様にして、ヒューム６６は、粉末層２２の光ビーム照射部分から発生する粉末物質由来の煙であるところ（図１４参照）、図２に示すように溝ライン７０に沿って光ビームＬを走査すると、そのような煙の発生を効果的に抑制できる。 More specifically, the sputter 64 is a spark derived from the powder material generated from the light beam irradiated portion of the powder layer 22 (see FIG. 14), and the light beam L along the groove line 70 as shown in FIG. Can be effectively suppressed from occurring. Similarly, the fumes 66 are smoke derived from the powder substance generated from the light beam irradiated portion of the powder layer 22 (see FIG. 14), and the light beam L is scanned along the groove line 70 as shown in FIG. Then, generation | occurrence | production of such smoke can be suppressed effectively.
特定の理論に拘束されるわけではないが、スパッタまたはヒュームの発生抑制の効果は、光ビームの照射時に粉末層の照射部分へと周囲の粉末が過度に取り込まれる現象が溝ラインの存在によって阻止されるからであると考えられる。つまり、球状の粉末溶融物の成長に必要な周囲からの粉末供給が溝ラインによって減じられるからであると考えられる。また、同様に特定の理論に拘束されるわけではないが、本発明におけるスパッタまたはヒュームの発生抑制は“濡れ性”も関係している。本発明で形成される溝ライン７０は粉末層厚さが減じられた箇所であるので、光ビームＬの照射によって、照射部近傍の溝ライン７０下に位置する造形プレート２１または固化層２４は、その表面温度が上がり易くなるものと考えられる（図３参照）。表面温度の上昇は“高い濡れ性”につながり、粉末溶融物に対する濡れ性が上がることになる。よって、光ビームＬの照射時にて粉末溶融物が濡れ広がり易くなり、球状の粉末溶融物の成長が抑制され得る（図３参照）。つまり、造形プレート２１または固化層２４のより高い表面温度に起因して濡れ広がり易い粉末溶融物は球状化しにくく、粉末溶融物が過度に成長しなくなるので、スパッタまたはヒュームの発生が抑制されるものと考えられる。 While not being bound by a specific theory, the effect of suppressing the generation of spatter or fume is prevented by the presence of the groove line when the surrounding powder is excessively taken into the irradiated part of the powder layer during light beam irradiation. It is thought that it is because it is done. In other words, it is considered that the supply of powder from the periphery necessary for the growth of the spherical powder melt is reduced by the groove line. Similarly, although not limited to a specific theory, the suppression of spatter or fume generation in the present invention is also related to “wetting”. Since the groove line 70 formed in the present invention is a place where the thickness of the powder layer is reduced, the modeling plate 21 or the solidified layer 24 positioned under the groove line 70 in the vicinity of the irradiated portion is irradiated with the light beam L. It is considered that the surface temperature is likely to rise (see FIG. 3). An increase in surface temperature leads to “high wettability” and increases wettability to the powder melt. Therefore, when the light beam L is irradiated, the powder melt can be easily spread and the growth of the spherical powder melt can be suppressed (see FIG. 3). That is, the powder melt that easily spreads due to the higher surface temperature of the modeling plate 21 or the solidified layer 24 is difficult to spheroidize, and the powder melt does not grow excessively, so that the generation of spatter or fumes is suppressed. it is conceivable that.
本発明において溝ラインを２本以上設ける場合、それらは互いに所定の関係を有するように形成することが好ましい。例えば図４に示すように、溝ライン７０同士を互いに平行に形成することが好ましい。より具体的には、図示するような平面視にて隣接する溝ライン７０同士が互いに平行な関係を有するように２本以上の溝ライン７０を粉末層２２に形成することが好ましい。これによって、光ビームＬの照射パスを直線状にすることができ、光ビームＬの走査をより簡易に行うことができる。つまり、光ビームの走査を特に複雑にすることなく、スパッタまたはヒュームの発生を抑制することができる。 In the present invention, when two or more groove lines are provided, they are preferably formed so as to have a predetermined relationship with each other. For example, as shown in FIG. 4, it is preferable to form the groove lines 70 in parallel with each other. More specifically, it is preferable to form two or more groove lines 70 in the powder layer 22 so that adjacent groove lines 70 have a parallel relationship with each other in plan view as shown in the figure. Thereby, the irradiation path of the light beam L can be made linear, and the scanning of the light beam L can be performed more easily. That is, it is possible to suppress the occurrence of spatter or fume without particularly complicating the scanning of the light beam.
ある好適な態様では、溝ライン同士のピッチを光ビームのビーム径以上とする。図５に示すように、溝ライン同士７０が互いに平行に形成される場合、隣接する溝ライン７０の離隔距離（すなわち、ピッチＰ）を光ビームＬのビーム径Ｄ以上にすることが好ましい。このように溝ライン７０同士のピッチＰを光ビームＬのビーム径Ｄ以上にすると、光ビーム照射に付される粉末層領域をある程度大きくとれるので、スパッタまたはヒュームの発生を抑制しつつも、所望量の固化層を形成できる。なお、ここでいう「ビーム径」は、便宜的には、図示する態様で示唆されている如く粉末層上の光ビームの径Ｄを指している。但し、より客観的な指標の観点でいえば、いわゆる“ガウシアン強度分布”を有する光ビームにおける強度がピーク値の１／ｅ２となるビーム半径の２倍値を本発明におけるビーム径とみなしてよい。 In a preferred aspect, the pitch between the groove lines is equal to or greater than the beam diameter of the light beam. As shown in FIG. 5, when the groove lines 70 are formed in parallel to each other, it is preferable that the separation distance (that is, the pitch P) between the adjacent groove lines 70 is equal to or larger than the beam diameter D of the light beam L. Thus, if the pitch P between the groove lines 70 is set to be equal to or larger than the beam diameter D of the light beam L, the powder layer region subjected to the light beam irradiation can be made large to some extent. An amount of solidified layer can be formed. The “beam diameter” here refers to the diameter D of the light beam on the powder layer for convenience, as suggested in the illustrated embodiment. However, from the viewpoint of a more objective index, the beam radius in the present invention is regarded as a beam radius in which the intensity of the light beam having a so-called “Gaussian intensity distribution” is 1 / e 2 of the peak value. Good.
図５に示される態様について詳述しておく。本発明において光ビームＬのビーム径Ｄとし、溝ライン７０同士のピッチＰとした場合ではＰ＞Ｄとなることが好ましく、例えばＰ＞１．２Ｄであってよく、あるいは、Ｐ＞１．５Ｄであってもよい。溝ライン７０同士のピッチＰの上限値は、特に制限はないものの、スパッタまたはヒュームの発生抑制の効果を過度に低下させない観点でいえば、例えば好ましくは３Ｄであり、より好ましくは２Ｄである。したがって、総括的にいえば、光ビームＬのビーム径Ｄと溝ライン７０同士のピッチＰとの関係は、好ましくは１．２Ｄ＜Ｐ＜３Ｄであり、より好ましくは１．５Ｄ＜Ｐ＜２Ｄであるといえる。 The aspect shown in FIG. 5 will be described in detail. In the present invention, when the beam diameter D of the light beam L is set and the pitch P between the groove lines 70 is set, P> D is preferable. For example, P> 1.2D may be satisfied, or P> 1.5D. It may be. The upper limit value of the pitch P between the groove lines 70 is not particularly limited, but is preferably 3D, and more preferably 2D, from the viewpoint of not excessively reducing the effect of suppressing the generation of sputtering or fume. Therefore, generally speaking, the relationship between the beam diameter D of the light beam L and the pitch P between the groove lines 70 is preferably 1.2D <P <3D, more preferably 1.5D <P <2D. You can say that.
ある好適な態様では、図６に示すように、溝ライン７０に対して平行な複数の照射パス８５となるように光ビームの走査を行う。溝ライン７０同士が互いに平行に形成される場合、その平行な溝ライン７０の長手方向に沿って溝ライン７０との離隔距離が略一定となるように光ビームの走査を行うことになる。このような光ビームの走査は、粉末層全体により均一に光ビーム照射を施すことができるのでスパッタまたはヒュームの発生がよりムラなく抑制できる。 In a preferable aspect, as shown in FIG. 6, the light beam is scanned so as to form a plurality of irradiation paths 85 parallel to the groove line 70. When the groove lines 70 are formed in parallel to each other, the light beam is scanned so that the separation distance from the groove line 70 is substantially constant along the longitudinal direction of the parallel groove lines 70. Such scanning of the light beam can uniformly irradiate the entire powder layer, so that generation of spatter or fume can be suppressed more uniformly.
本発明の別の具体的な態様を図７に示す。かかる態様では、特に三次元形状造形物の輪郭を成す粉末層箇所の近傍に溝ライン７０を形成して光ビームＬの走査を行う。具体的には、粉末層２２にて三次元形状造形物の輪郭に相当する仮想輪郭線１００'よりも外側に溝ライン７０を形成し、その溝ライン７０よりも内側の粉末層領域が光ビームＬの照射に付されるように光ビームＬを走査する。溝ライン７０は、図示するように仮想輪郭線１００'と平行に形成することが好ましい。 Another specific embodiment of the present invention is shown in FIG. In such an embodiment, the groove line 70 is formed in the vicinity of the powder layer portion that forms the contour of the three-dimensional shaped object, and the light beam L is scanned. Specifically, the groove line 70 is formed outside the virtual contour line 100 ′ corresponding to the contour of the three-dimensional shaped object in the powder layer 22, and the powder layer region inside the groove line 70 is a light beam. The light beam L is scanned so as to be irradiated with L. The groove line 70 is preferably formed in parallel with the virtual contour line 100 ′ as shown in the figure.
図７に示す態様において、光ビームＬの走査は、例えば、図示するような平面視にて仮想輪郭線１００'上の粉末層領域が光ビームＬの照射に付されるように行ってよい。三次元形状造形物の輪郭に相当する部分の光ビーム照射は、固化層形成のために行う光ビーム照射のなかでも各粉末層で最初に実施され得るので、粉末層の照射部分へと周囲の粉末が特に過度に取り込まれる現象が生じ易い。従って、図７に示すように仮想輪郭線よりも外側に溝ラインを形成して光ビームの走査を行うと、スパッタまたはヒュームの発生を特に効果的に抑制することができる。また、三次元形状造形物の輪郭に相当する部分に光ビームを走査する場合では、その走査に沿って生じる固化部分が一般的には隆起し易い。これつき、本発明に従って仮想輪郭線よりも外側に溝ラインを形成して光ビームの走査を行うと、そのような隆起を抑制できる効果も奏され得る。特定の理論に拘束されるわけではないが、溝ラインの存在によって隆起に要する粉末が当該溝ラインに吸収されて隆起に寄与し得ないからであると考えられる。 In the aspect shown in FIG. 7, the scanning of the light beam L may be performed such that the powder layer region on the virtual contour line 100 ′ is irradiated with the light beam L in a plan view as illustrated. The light beam irradiation of the portion corresponding to the contour of the three-dimensional shaped object can be performed first in each powder layer among the light beam irradiations performed for forming the solidified layer. The phenomenon that the powder is taken in excessively easily occurs. Therefore, as shown in FIG. 7, when the groove line is formed outside the virtual contour line and the light beam is scanned, generation of spatter or fume can be particularly effectively suppressed. In addition, when a light beam is scanned on a portion corresponding to the contour of a three-dimensional shaped object, a solidified portion generated along the scanning generally tends to rise. Accordingly, according to the present invention, when the groove line is formed outside the virtual contour line and the light beam is scanned, an effect of suppressing such a bulge can be obtained. Without being bound by a specific theory, it is considered that the powder required for the bulge is absorbed by the groove line and cannot contribute to the bulge due to the presence of the groove line.
図７に示される態様では、仮想輪郭線１００'上の光ビームＬの照射に限らず、仮想輪郭線１００'の外側にて光ビームＬを走査してもよい。具体的には、仮想輪郭線１００'と溝ライン７０との間の粉末層領域が光ビームＬの照射に付されるように光ビームＬを走査してもよい。かかる場合、所望の輪郭線からはみ出すように固化層が形成され得るが、そのようにはみ出した部分は後刻にて切削加工を施して除去することができる。更にいえば、仮想輪郭線１００'の内側にて光ビームＬを走査してもよい。周囲の粉末を巻き込む固化層形成に起因して固化層は光ビームＬの走査ラインよりも外側にはみ出す形態を有することがあり、結果として所望の輪郭線に実質的に沿った固化層が得られる場合があるからである。 In the aspect shown in FIG. 7, the light beam L may be scanned outside the virtual contour line 100 ′ without being limited to the irradiation of the light beam L on the virtual contour line 100 ′. Specifically, the light beam L may be scanned so that the powder layer region between the virtual contour line 100 ′ and the groove line 70 is subjected to the light beam L irradiation. In such a case, the solidified layer can be formed so as to protrude from the desired contour line, but the protruding portion can be removed by cutting at a later time. Furthermore, the light beam L may be scanned inside the virtual contour line 100 ′. Due to the formation of the solidified layer in which the surrounding powder is entrained, the solidified layer may have a form protruding outside the scanning line of the light beam L, resulting in a solidified layer substantially along the desired contour line. Because there are cases.
なお、図７に示される態様であっても、図６に示される態様に関して説明したのと同様、溝ライン７０に対して平行な照射パスとなるように光ビームの走査を行うことが好ましい。また、三次元形状造形物の輪郭に相当する仮想輪郭線よりも外側に形成する溝ラインに代えて又はそれに加えて、仮想輪郭線の内側に溝ラインを形成してもよい。かかる場合、仮想輪郭線の内側に形成した溝ラインよりも外側に位置する粉末層領域が光ビームの照射に付されることが好ましい。例えば、仮想輪郭線よりも外側に形成する溝ラインと共に、その仮想輪郭線の内側にも溝ラインを形成する場合では、“外側”と“内側”との溝ライン間の粉末層領域が光ビームＬの照射に付されるように光ビームＬの走査を行うことが好ましい。 Even in the embodiment shown in FIG. 7, it is preferable to scan the light beam so as to provide an irradiation path parallel to the groove line 70 as described with respect to the embodiment shown in FIG. 6. In addition to or in addition to the groove line formed outside the virtual contour line corresponding to the contour of the three-dimensional shaped object, a groove line may be formed inside the virtual contour line. In such a case, it is preferable that the powder layer region located outside the groove line formed inside the virtual contour line is subjected to light beam irradiation. For example, in the case of forming a groove line inside the virtual contour line together with the groove line formed outside the virtual contour line, the powder layer region between the groove lines of the “outer” and “inner” is the light beam. It is preferable to scan the light beam L so as to be irradiated with L.
本発明で形成される溝ラインは粉末層にて粉末層厚さが局所的に減じられた部分であるが、その溝ラインにおける粉末層厚さはある程度大きく減じられたものであってよい。つまり、溝ラインの溝深さはある程度深いものであってよい。例えば、図８Ａに示すように、溝ライン７０の“溝深さ”をその溝ライン７０の周囲の粉末層厚さの半分以上にしてよい。より具体的には、粉末層２２に形成された溝ライン７０の溝深さ寸法Ｇとし、溝ライン７０の周囲における粉末層厚さ寸法Ｔとすると（図８Ａ参照）、Ｇ≧０．５Ｔであってよい。このように比較的深い溝ラインの場合、光ビーム照射によって溝ライン７０下の造形プレート２１または固化層２４の表面温度がより上がり易くなるので、“高い濡れ性”がもたらされ易くなり、光ビーム照射時の粉末溶融物の濡れ広がりが促進され得る。つまり、粉末溶融物の球状化がより抑えられ得、スパッタまたはヒュームの発生がより効果的に抑制され得る。 The groove line formed in the present invention is a portion where the powder layer thickness is locally reduced in the powder layer, but the powder layer thickness in the groove line may be greatly reduced to some extent. That is, the groove depth of the groove line may be deep to some extent. For example, as shown in FIG. 8A, the “groove depth” of the groove line 70 may be equal to or more than half of the thickness of the powder layer around the groove line 70. More specifically, assuming that the groove depth dimension G of the groove line 70 formed in the powder layer 22 is the powder layer thickness dimension T around the groove line 70 (see FIG. 8A), G ≧ 0.5T. It may be. In the case of such a relatively deep groove line, the surface temperature of the modeling plate 21 or the solidified layer 24 under the groove line 70 is more likely to be raised by the light beam irradiation, so that “high wettability” is likely to be brought about. Wetting and spreading of the powder melt during beam irradiation can be promoted. That is, spheroidization of the powder melt can be further suppressed, and generation of spatter or fume can be more effectively suppressed.
なお、本発明で形成される溝ラインについていえば、固化層形成時に周囲の粉末が溝ラインに引き寄せられるように移動して当該溝ラインを埋めるようになるので、最終的に形成される固化層においては溝ラインが目立たなくなり得る。また、固化層で溝ラインの形状がたとえ残っていたとしても、その固化層上には新たな粉末が供給されて粉末層が新たに形成されると共に、それから固化層形成が行われるので、溝ラインの形状が固化層に残っていたとしても実質的に問題とならない。 As for the groove line formed in the present invention, since the surrounding powder moves so as to be attracted to the groove line when the solidified layer is formed and fills the groove line, the solidified layer finally formed In this case, the groove line can be inconspicuous. Even if the shape of the groove line remains in the solidified layer, new powder is supplied onto the solidified layer to form a new powder layer, and then the solidified layer is formed. Even if the shape of the line remains in the solidified layer, there is no substantial problem.
ある好適な態様では、溝ラインにおける粉末層厚さが特に大きく減じられていてよく、すなわち、溝ラインが特に深くなっていてよい。例えば、図８Ｂに示すように、「造形プレート２１」または「最直近で形成された固化層２４」が溝ライン７０で露出するように溝ライン７０を形成してよい。つまり、溝ライン７０における粉末層厚さが実質的にゼロであってもよい。かかる場合、光ビーム照射によって溝ライン７０下の造形プレート２１または固化層２４は、その表面温度が特に上がり易くなるので、“高い濡れ性”がよりもたらされ易くなり、光ビーム照射時の粉末溶融物が濡れ広がりがより促進され得る。つまり、粉末溶融物の球状化が更に抑えられ得、スパッタまたはヒュームの発生が更に効果的に抑制され得る。 In a preferred embodiment, the powder layer thickness in the groove line may be reduced particularly greatly, i.e. the groove line may be particularly deep. For example, as shown in FIG. 8B, the groove line 70 may be formed so that the “modeling plate 21” or “the solidified layer 24 formed most recently” is exposed at the groove line 70. That is, the powder layer thickness in the groove line 70 may be substantially zero. In such a case, the surface temperature of the modeling plate 21 or the solidified layer 24 below the groove line 70 is particularly easily raised by the light beam irradiation, so that “high wettability” is more easily provided, and the powder during the light beam irradiation It is possible to further promote the wetting and spreading of the melt. That is, spheroidization of the powder melt can be further suppressed, and generation of spatter or fume can be further effectively suppressed.
溝ラインの幅寸法は、特に制限されるものでなく、例えば溝深さ寸法と同程度であってよい。換言すれば、図８Ｃに示すような溝ライン７０の積層方向断面視（以下では単に「断面視」とも称する）において、溝深さ寸法Ｇと、溝幅寸法Ｗとが略同じであってよい。あくまでも例示にすぎないが、溝深さ寸法Ｇと溝幅寸法Ｗとの相関関係についていえば、０．５Ｇ＜Ｗ＜１．５Ｇであってよい。 The width dimension of the groove line is not particularly limited, and may be, for example, approximately the same as the groove depth dimension. In other words, the groove depth dimension G and the groove width dimension W may be substantially the same in a cross-sectional view in the stacking direction of the groove line 70 as shown in FIG. 8C (hereinafter also simply referred to as “cross-sectional view”). . For illustrative purposes only, the relationship between the groove depth dimension G and the groove width dimension W may be 0.5G <W <1.5G.
なお、図８Ｃに示すような断面視における溝ラインの形状（すなわち、溝ラインの断面形状）は、特に制限されるものでなく、例えば矩形、正方形、三角形、半円形または半楕円形などであってよい。別の観点でいえば、溝ラインの断面形状は、下方に向かって漸次幅寸法を減少するテーパー状となっていてよく、あるいは、非テーパー状となっていてもよい。 Note that the shape of the groove line in the cross-sectional view as shown in FIG. 8C (that is, the cross-sectional shape of the groove line) is not particularly limited, and may be, for example, a rectangle, a square, a triangle, a semicircle, or a semi-ellipse. It's okay. From another viewpoint, the cross-sectional shape of the groove line may be a tapered shape that gradually decreases the width dimension downward, or may be a non-tapered shape.
本発明の製造方法において、溝ラインの形成は種々の態様で実施することができる。例えば、スキージング・ブレードによって均一厚さの粉末層を形成した後、図９に示すように、先端が尖った形状を有する先尖部材９０でもって粉末層２２の表面を掻いて溝ライン７０を形成してよい。かかる場合、先尖部材９０の先端形状を変えることによって任意の断面形状の溝ライン７０を形成できる。先尖部材９０は独自の駆動系を有していてよいものの、切削手段４の駆動機構４１（図１５参照）を利用してもよい。なお、図９では、先尖部材９０でもって１本ずつ溝ライン７０を形成する態様が示されているものの、複数の先尖部材９０が一体化したものを用いれば、並列的に複数の溝ライン７０を形成できる。 In the production method of the present invention, the groove line can be formed in various modes. For example, after a powder layer having a uniform thickness is formed by a squeegee blade, the surface of the powder layer 22 is scratched with a pointed member 90 having a sharp tip as shown in FIG. It may be formed. In such a case, the groove line 70 having an arbitrary cross-sectional shape can be formed by changing the tip shape of the tip member 90. The tip member 90 may have its own drive system, but the drive mechanism 41 (see FIG. 15) of the cutting means 4 may be used. Although FIG. 9 shows a mode in which the groove line 70 is formed one by one with the tip member 90, if a plurality of tip members 90 are integrated, a plurality of grooves are formed in parallel. Line 70 can be formed.
また、スキージング・ブレードによって均一厚さの粉末層を形成した後、吸引ノズルによって粉末を局所的に吸引除去して溝ラインを形成することもできる。例えば図１０に示す態様では、吸引ノズル９５がスキージング・ブレード２３に設けられており、スキージング・ブレード２３で粉末層２２を形成しつつ、吸引ノズル９５による粉末の吸引除去を行って溝ライン７０を形成している。 In addition, after forming a powder layer having a uniform thickness with a squeegee blade, the powder is locally sucked and removed by a suction nozzle to form a groove line. For example, in the embodiment shown in FIG. 10, the suction nozzle 95 is provided on the squeezing blade 23, and the powder layer 22 is formed by the squeezing blade 23, and the powder is sucked and removed by the suction nozzle 95. 70 is formed.
更にいえば、スキージング・ブレードの形態によっては粉末層の形成と実質的に同時に溝ラインを形成することができる。例えば、図１１に示すように先端部分が凹凸状を有するスキージング・ブレード２３’を用いて粉末層２２の形成を行うと、“凹凸”に起因して複数の溝ライン７０を粉末層形成と同時に形成することができる。 Furthermore, depending on the form of the squeezing blade, the groove line can be formed substantially simultaneously with the formation of the powder layer. For example, when the powder layer 22 is formed by using a squeezing blade 23 ′ having a concavo-convex tip as shown in FIG. They can be formed simultaneously.
上述した溝ラインの形成は粉末層厚みの局所的な低減に依拠したものであるが、それとは逆の観点で溝ラインを形成してもよい。つまり、溝ラインの形成領域以外の粉末層厚さが部分的に大きくなるように限定的な粉末供給を繰り返し行って溝ラインを形成してもよい。 The above-described groove line formation relies on local reduction of the powder layer thickness, but the groove line may be formed from the opposite viewpoint. That is, the groove line may be formed by repeatedly performing limited powder supply so that the powder layer thickness other than the groove line forming region is partially increased.
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、それは本発明の適用範囲のうちの典型例を示したに過ぎない。従って、本発明は、上記にて説明した実施形態に限定されず、種々の変更がなされ得ることを当業者は容易に理解されよう。 As mentioned above, although embodiment of this invention has been described, it has shown only the typical example of the application scope of this invention. Therefore, those skilled in the art will readily understand that the present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications can be made.
例えば、本発明における溝ラインに沿うように光ビームを走査する態様として、図１２に示すように、実質的に溝ライン７０をなぞるように光ビームＬを走査してもよい。かかる態様であっても、光ビーム照射で生じ得る粉末溶融物の球状化を抑えることができ、スパッタおよびヒュームの低減を図ることができる。 For example, as a mode of scanning the light beam along the groove line in the present invention, the light beam L may be scanned so as to substantially trace the groove line 70 as shown in FIG. Even in such an embodiment, the spheroidization of the powder melt that can be caused by the light beam irradiation can be suppressed, and the spatter and fume can be reduced.
また、例えば、溝ラインの延在方向は粉末層ごとに変えてもよい。すなわち、溝ラインの長手方向は粉末層ごとに変えてよい。例えば、Ｎ層目（Ｎ＝１,２,３,・・・）おける溝ライン（例えば２本以上の溝ライン）の長手方向に対して９０°の角度を成す方向にＮ＋１層目における溝ライン（例えば２本以上の溝ライン）が長手に延在するように溝ラインを形成してもよい。これによって、溝ラインによる影響が固化層にもたらされる場合であっても、その影響を複数の固化層から成る積層体全体として可及的に相殺することができる。なお、そのように溝ラインの延在方向の変更は、例えば造形プレート２１が配される支持テーブル２０（図１３参照）の回転（特に鉛直方向を回転軸とした回転）を通じて行ってよい。 For example, the extending direction of the groove line may be changed for each powder layer. That is, the longitudinal direction of the groove line may be changed for each powder layer. For example, the groove line in the (N + 1) th layer in a direction that forms an angle of 90 ° with the longitudinal direction of the groove line (for example, two or more groove lines) in the Nth layer (N = 1, 2, 3,...) The groove lines may be formed so that (for example, two or more groove lines) extend in the longitudinal direction. As a result, even when the influence of the groove line is exerted on the solidified layer, the influence can be offset as much as possible in the entire laminated body including the plurality of solidified layers. The change in the extending direction of the groove line may be performed through rotation of the support table 20 (see FIG. 13) on which the modeling plate 21 is arranged (particularly rotation with the vertical direction as the rotation axis).
２２ 粉末層
２２ａ 溝ラインの近傍に位置する粉末層領域
２２' 溝ライン間の粉末層領域
２４ 固化層
７０ 溝ライン
８５ 照射パス
Ｌ 光ビーム
Ｐ 溝ライン同士のピッチ
Ｄ 光ビームのビーム径
１００' 仮想輪郭線
22 Powder layer 22 a Powder layer region 22 ′ located near the groove line Powder layer region 24 between groove lines Solidified layer 70 Groove line 85 Irradiation path L Light beam P Pitch between groove lines D Beam diameter of light beam 100 ′ Virtual Outline
Claims (6)
（ｉｉ）得られた固化層の上に新たな粉末層を形成し、該新たな粉末層の所定箇所に光ビームを照射して更なる固化層を形成する工程
により粉末層形成および固化層形成を交互に繰り返して行う三次元形状造形物の製造方法であって、
前記粉末層において粉末層厚さが局所的に減じられた溝ラインを形成し、前記固化層形成時に該溝ラインに沿うように前記光ビームを走査することを含む、三次元形状造形物の製造方法。 (I) a step of irradiating a predetermined portion of the powder layer with a light beam to sinter or melt solidify the powder at the predetermined portion to form a solidified layer; and (ii) a new powder on the obtained solidified layer A method for producing a three-dimensional shaped article in which a powder layer and a solidified layer are alternately formed by a step of forming a layer and irradiating a predetermined portion of the new powder layer with a light beam to form a further solidified layer Because
Forming a groove line in which the powder layer thickness is locally reduced in the powder layer, and scanning the light beam along the groove line at the time of forming the solidified layer; Method.
前記溝ラインよりも内側の粉末層領域が前記光ビームの前記照射に付されるように該光ビームを前記走査する、請求項１または２に記載の三次元形状造形物の製造方法。 Forming the groove line outside the virtual contour line corresponding to the contour of the three-dimensional shaped object in the powder layer,
The manufacturing method of the three-dimensional shaped structure according to claim 1 or 2, wherein the light beam is scanned so that a powder layer region inside the groove line is subjected to the irradiation of the light beam.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016123982A JP6731642B2 (en) | 2016-06-22 | 2016-06-22 | Method for manufacturing three-dimensional shaped object |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016123982A JP6731642B2 (en) | 2016-06-22 | 2016-06-22 | Method for manufacturing three-dimensional shaped object |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2017226882A true JP2017226882A (en) | 2017-12-28 |
| JP6731642B2 JP6731642B2 (en) | 2020-07-29 |
Family
ID=60889093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2016123982A Expired - Fee Related JP6731642B2 (en) | 2016-06-22 | 2016-06-22 | Method for manufacturing three-dimensional shaped object |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6731642B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111267344A (en) * | 2020-01-22 | 2020-06-12 | 上海理工大学 | Multi-partition array type selective melting manufacturing equipment and process |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4474861A (en) * | 1983-03-09 | 1984-10-02 | Smith International, Inc. | Composite bearing structure of alternating hard and soft metal, and process for making the same |
| WO2016017155A1 (en) * | 2014-07-30 | 2016-02-04 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Method for producing three-dimensionally shaped molded article, and three-dimensionally shaped molded article |
| WO2017180084A1 (en) * | 2016-04-10 | 2017-10-19 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Dispensing powdered build material for additive manufacturing |
-
2016
- 2016-06-22 JP JP2016123982A patent/JP6731642B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4474861A (en) * | 1983-03-09 | 1984-10-02 | Smith International, Inc. | Composite bearing structure of alternating hard and soft metal, and process for making the same |
| WO2016017155A1 (en) * | 2014-07-30 | 2016-02-04 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | Method for producing three-dimensionally shaped molded article, and three-dimensionally shaped molded article |
| WO2017180084A1 (en) * | 2016-04-10 | 2017-10-19 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Dispensing powdered build material for additive manufacturing |
| JP2019510663A (en) * | 2016-04-10 | 2019-04-18 | ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル．ピー．Ｈｅｗｌｅｔｔ‐Ｐａｃｋａｒｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏｍｐａｎｙ， Ｌ．Ｐ． | Constant supply of powdery build materials for additive manufacturing |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111267344A (en) * | 2020-01-22 | 2020-06-12 | 上海理工大学 | Multi-partition array type selective melting manufacturing equipment and process |
| CN111267344B (en) * | 2020-01-22 | 2021-07-13 | 上海理工大学 | Multi-partition array type selective melting manufacturing equipment and process |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP6731642B2 (en) | 2020-07-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5599921B1 (en) | Manufacturing method of three-dimensional shaped object | |
| JP6443698B2 (en) | Manufacturing method of three-dimensional shaped object | |
| JP5599957B2 (en) | Manufacturing method of three-dimensional shaped object | |
| JP5612735B1 (en) | Manufacturing method and manufacturing apparatus for three-dimensional shaped object | |
| JP5250338B2 (en) | Manufacturing method of three-dimensional shaped object, manufacturing apparatus thereof, and three-dimensional shaped object | |
| JP5764753B2 (en) | Manufacturing method of three-dimensional shaped object | |
| JP5119123B2 (en) | Manufacturing method of three-dimensional shaped object | |
| JP6512407B2 (en) | Method of manufacturing three-dimensional shaped object | |
| JP6414588B2 (en) | Manufacturing method of three-dimensional shaped object | |
| JP2017214611A (en) | Production method of three-dimensionally shaped object | |
| JP6628024B2 (en) | Method for manufacturing three-dimensionally shaped object and three-dimensionally shaped object | |
| JP5588925B2 (en) | Manufacturing method of three-dimensional shaped object | |
| JP6857861B2 (en) | Manufacturing method of three-dimensional shaped object | |
| JP2012224907A (en) | Method for manufacturing three-dimensionally shaped article | |
| JP6731642B2 (en) | Method for manufacturing three-dimensional shaped object | |
| JP6817561B2 (en) | Manufacturing method of 3D shaped object | |
| JPWO2017221912A1 (en) | Manufacturing method of three-dimensional shaped object | |
| WO2019151540A1 (en) | Method for manufacturing three-dimensional molded object | |
| JP2021138976A (en) | Method for manufacturing three-dimensionally shaped molding |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190327 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200219 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200324 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200511 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200602 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200619 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6731642 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |