JP2018095946A - 三次元造形物の製造方法、および三次元造形装置 - Google Patents
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Abstract
Description
たとえば、特許文献1には、表面に光沢を有する金属製の三次元造形物を製造するための製造方法が提案されている。
本発明は、粉末焼結法で三次元造形物を作成する際に、三次元造形物を土台部分から分離するのが容易になる方法を提供する。
[三次元造形装置]
まず、図1を用いて、本実施形態で使用する三次元造形装置1について説明する。
造形テーブル101は、プレート102を装着するためのテーブルで、位置基準としてピン103を備えている。ピン103とプレート102のピン穴を嵌合させることで、プレート102の位置決めがなされる。本実施形態では、プレート102は、ネジ104により造形テーブル101に固定される。尚、プレートは、三次元造形物を形成する際の支持台として機能するものであれば、必ずしも板状である必要はなく、造形テーブルへの位置決め固定方法も、この例には限られない。造形テーブル101は、水平移動機構105と垂直移動機構106により、水平方向および垂直方向に移動可能に支持されている。
[数1]
E=p/(v×d)
本実施形態の物品の製造方法について、図1〜図5を参照しながら説明する。尚、図2は、製造方法の工程を示すフローチャートである。以下の説明では、作成対象物の最終形態を物品と呼ぶ場合がある。また、粉末焼結法によりプレート上に形成する形成物のうち、物品に対応する部分を造形部または三次元造形物と呼ぶ。そして、プレートと造形部とを接続する部分、すなわち三次元造形物を支持する部分をサポート部と呼ぶ。
第一の実施形態が、錐形状の高密度サポート部と低密度サポート部を組み合わせて用いたのに対し、第二の実施形態では、柱状の高密度サポート部と、格子状の低密度サポート部を組み合わせて用いる点が異なる。本実施形態においても図2のフローチャートに従って物品を形成する。
第一の実施形態が、錐形状の高密度サポート部と低密度サポート部を組み合わせて用いたのに対し、第三の実施形態では、低密度サポート部のみで造形部を支持する点が異なる。本実施形態においても図2のフローチャートに従って物品を形成する。
第一の実施形態が、錐形状の高密度サポート部と低密度サポート部を組み合わせて用いたのに対し、第四の実施形態では、高密度サポート部の上に低密度サポート部を積層して造形部を支持する点が異なる。本実施形態においても図2のフローチャートに従って物品を形成する。
本実施形態は、造形部70のサイズが小さな場合に特に有効で、図2の工程S2におけるサポート部の設計工程が簡易になる。
第一の実施形態が、錐形状の高密度サポート部と低密度サポート部を組み合わせて用いたのに対し、第五の実施形態では、筋交い状の高密度サポート部と、筋交い間の空間を埋める低密度サポート部を組み合わせて用いる点が異なる。本実施形態においても図2のフローチャートに従って物品を形成する。
第一の実施形態が、錐形状の高密度サポート部と低密度サポート部を組み合わせて用いたのに対し、第六の実施形態では、高密度サポート部と、2層構造の低密度サポート部を組み合わせて用いる点が異なる。本実施形態においても図2のフローチャートに従って物品を形成する。
第一〜第六の実施形態が、形成しようとする物品の最下面のみに対してサポート部を設けていたのに対し、第七の実施形態では、物品のオーバーハング部の下面にも形成する点が異なる。本実施形態においても図2のフローチャートに従って物品を形成する。
本発明の実施形態は、上述した第一〜第七の実施形態に限られるものではなく、適宜変更したり、組み合わせたりすることが可能である。たとえば、上記実施形態では、主走査を行うスキャナと副走査を行う水平移動機構を用いて、レーザ光を粉末層に対して二次元走査していたが、この方式に限らない。造形テーブルは移動させずに、2軸または3軸のガルバノスキャナを用いてレーザ光を二次元走査する構成あってもよい。また、堆積した原料粉末を加熱する光源として、上記実施形態ではレーザ光源を用いたが、照射エネルギ密度の制御や、照射光の走査ができるものであれば、用いる光は必ずしもレーザ光でなくてもよい。たとえば、高輝度ランプ、シャッタ、可変焦点レンズ、走査ミラー等の光学要素を組み合わせた照射光学系を用いることも、場合によっては可能である。
Claims (14)
- 三次元造形装置にプレートを装着する工程と、
前記プレートの上に原料粉末を堆積し、光を照射して、サポート部を形成する工程と、
前記サポート部の上に原料粉末を堆積し、光を照射して、三次元造形物を形成する工程と、
前記三次元造形物と前記サポート部を分離する工程と、
を有する三次元造形物の製造方法であって、
前記サポート部を形成する工程において、前記三次元造形物を形成する工程で形成する三次元造形物と比較して密度が90%以下の低密度サポート部を、前記サポート部の少なくとも一部に形成する、
ことを特徴とする三次元造形物の製造方法。 - 前記サポート部を形成する工程において照射する光のエネルギ密度を、前記三次元造形物を形成する工程において照射する光のエネルギ密度よりも小さくする、
ことを特徴とする請求項1に記載の三次元造形物の製造方法。 - 前記サポート部を形成する工程において堆積する原料粉末の充填率を、前記三次元造形物を形成する工程において堆積する原料粉末の充填率よりも小さくする、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の三次元造形物の製造方法。 - 前記サポート部を形成する工程において形成する前記低密度サポート部の密度は、前記三次元造形物を形成する工程において形成する前記三次元造形物の密度の60%以上で80%以下である、
ことを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか1項に記載の三次元造形物の製造方法。 - 前記三次元造形物を形成する工程において、前記三次元造形物が前記サポート部と接する面積のうち40%以上が前記低密度サポート部と接するように前記三次元造形物を形成する、
ことを特徴とする請求項1乃至4のうちいずれか1項に記載の三次元造形物の製造方法。 - 前記サポート部を形成する工程において、その密度が前記低密度サポート部よりも大きく前記三次元造形物よりも以下である高密度サポート部をさらに形成する、
ことを特徴とする請求項1乃至5のうちいずれか1項に記載の三次元造形物の製造方法。 - 前記サポート部を形成する工程において、前記三次元造形物と当接する面積が前記プレートと当接する面積よりも小さな前記高密度サポート部を形成する、
ことを特徴とする請求項6に記載の三次元造形物の製造方法。 - 前記サポート部を形成する工程において、錐形状の前記高密度サポート部を形成する、
ことを特徴とする請求項6に記載の三次元造形物の製造方法。 - 前記サポート部を形成する工程において、台形状の前記高密度サポート部を形成する、
ことを特徴とする請求項6に記載の三次元造形物の製造方法。 - 前記サポート部を形成する工程において、柱状の前記高密度サポート部を形成する、
ことを特徴とする請求項6に記載の三次元造形物の製造方法。 - 前記サポート部を形成する工程において、筋交い状の前記高密度サポート部を形成する、
ことを特徴とする請求項6に記載の三次元造形物の製造方法。 - 前記サポート部を形成する工程において、前記高密度サポート部の上に前記低密度サポート部を積層して形成する、
ことを特徴とする請求項6に記載の三次元造形物の製造方法。 - 前記三次元造形物の形状データを準備する工程と、
前記高密度サポート部および前記低密度サポート部の形状データを準備する工程と、を有する、
ことを特徴とする請求項6に記載の三次元造形物の製造方法。 - 光源を含む照射光学系と、
造形材料の粉末を堆積させる粉末堆積装置と、
制御部と、を有する三次元造形装置において、
前記制御部は、
前記粉末堆積装置に造形材料の粉末を堆積させる処理と、
前記照射光学系に光を照射させて、サポート部を形成する処理と、
前記照射光学系に光を照射させて、前記サポート部の上に三次元造形部を形成する処理と、を実行するが、
前記サポート部を形成する処理は、前記三次元造形部を形成する処理で形成する三次元造形部と比較して密度が90%以下の低密度サポート部を前記サポート部の少なくとも一部に形成する処理である、
ことを特徴とする三次元造形装置。
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