JP2018003078A - 三次元造形方法及び三次元造形物 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、本実施形態に係る第1実施例について説明する。第1実施例においては、以下の条件に従って、上述のステップS1〜S6を実施した。使用した装置は、金属光造形複合加工機であるLUMEX Avance(登録商標、松浦機械製作所株式会社製)−25である。主粉末材料としては、ステンレス鋼であるSUS314(松浦機械製作所株式会社製)の粉末を用いた。その融点は1400〜1500℃である。副粉末材料としては、アルミニウム系合金であるAlSi10Mg(EOS社製)の粉末を用いた。その融点は、主粉末材料より大幅に低く、577℃である。これらの主粉末材料及び副粉末材料を十分に混合した混合物を用いた。主粉末材料及び副粉末材料の混合比率は、容積比が7:3(主:副)、重量比が6:1(主:副)である。主粉末材料及び副粉末材料のいずれも、粒径20〜40μmの粒子を中心に含んだものとした。
e:レーザー光を照射するY方向の間隔(上記Δyに相当)[mm]
V:レーザー光の照射領域の移動速度[mm/sec]
D:レーザー光のビーム径[mm]
q:レーザー光の照射によって1mm2当たりに粉末層に供給される熱量[J/mm2]
なお、“q=P/(e*V)”の関係がある。Pはいずれも160W、eはいずれも0.2mmとした。
以下、本実施形態に係る第2実施例について説明する。第2実施例においては、以下の条件に従って、上述のステップS1〜S6を実施した。使用した装置は第1実施例と同様である。主粉末材料は第1実施例と同様のSUS314の粉末とし、副粉末材料は単体のスズの粉末(キシダ化学株式会社製;200メッシュアンダー)とした。この場合、副粉末材料の融点は230℃であり、主粉末材料の融点より大幅に低い。主粉末材料及び副粉末材料の混合比率は、容積比が7:3(主:副)である。造形対象となる21個の立体物の平面パターン及び加熱条件は図8に示すとおりである。立体物は、平面視において矩形であり所定の厚みを有する平板の形状を有する。図8の21個の枠と枠内の数値は、21個の立体物とレーザー光の照射による加熱の条件との関係を示す。P、e、V、D、qの意味は第1実施例と同様である。Dはいずれも0.5mmとした。
12 既成層
13 スクレイパー
14 粉末層
Claims (8)
- 主粉末材料の粒子同士が前記主粉末材料より融点の低い金属材料を介して互いに固着した既成層上に、前記主粉末材料、及び前記金属材料からなる副粉末材料を含む粉末層を形成する粉末層形成工程と、
前記粉末層及び前記既成層の両方において、前記主粉末材料が溶融することなく且つ前記金属材料が溶融するように、前記粉末層を加熱する加熱工程と、
溶融させた前記金属材料が凝固する際に、前記粉末層及び前記既成層の両方において前記主粉末材料の粒子同士が前記金属材料を介して固着する固着工程とを備えていることを特徴とする三次元造形方法。 - 前記金属材料が、アルミニウム、スズ、ビスマス及び亜鉛のいずれかの単体とこれらの金属の1つ以上を含む合金との少なくともいずれかを含んでいることを特徴とする請求項1に記載の三次元造形方法。
- 前記金属材料が、アルミニウムの合金であることを特徴とする請求項2に記載の三次元造形方法。
- 前記金属材料が、単体のスズであることを特徴とする請求項2に記載の三次元造形方法。
- 前記粉末層形成工程において、前記既成層上に前記副粉末材料を置いた後に、前記副粉末材料にスクレイパーを押し当てつつ平行移動させるスキージングを実施することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の三次元造形方法。
- 前記加熱工程において、
前記粉末層に沿った第1方向に照射領域を移動させつつ前記粉末層にレーザーを照射する工程を、前記粉末層に沿った方向であって前記第1方向と直交する第2方向に関して所定の間隔で繰り返すことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の三次元造形方法。 - 前記レーザーの出力、前記照射領域の移動の速さ、及び、前記所定の間隔が、前記粉末層及び前記既成層の両方において前記主粉末材料が溶融することなく且つ前記金属材料が溶融するような範囲に調整されていることを特徴とする請求項6に記載の三次元造形方法。
- 主粉末材料の粒子同士が前記主粉末材料より融点の低い金属材料を介して互いに固着した複数の層からなる積層体を含んでいることを特徴とする三次元造形物。
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