JP2018127651A - Lamination forming method - Google Patents

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博宣 ▲高▼坂
博宣 ▲高▼坂
Hironori Kosaka
祐介 上橋
Yusuke Uehashi
祐介 上橋
克己 永井
Katsumi Nagai
克己 永井
理敬 小島
Michitaka Kojima
理敬 小島
喜之 三矢
Yoshiyuki Mitsuya
喜之 三矢
井藤 勝弘
Katsuhiro Ito
勝弘 井藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lamination forming method capable of satisfactorily removing residual powder remaining in a path formed inside a formed object.SOLUTION: Three-dimensional data for forming an object 50 is acquired (S10). Prior to actually forming an object 50, removability of a residual powder in a path 60 after formation of the object 50 using the three-dimensional data is determined based on the roughness of the internal surface of the path (S20). On the basis of the removability determined in the S20 process, the three-dimensional data acquired in the process of S10 is corrected (S30). Using the three-dimensional data corrected in the S30 process, the object 50 is formed by lamination forming (S40).SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は積層造形方法に関し、特に、粉末を積層し溶融結合させることを繰り返すことによって造形物を製造する積層造形方法に関する。   The present invention relates to an additive manufacturing method, and more particularly, to an additive manufacturing method for manufacturing a formed object by repeating powder lamination and fusion bonding.

近年、無機材料もしくは有機材料からなる粉末に光ビームを照射し、焼結または溶融固化させることにより三次元形状の積層造形物を製造する積層造形装置が脚光を浴びている。具体的には、定盤上に粉末を敷き詰め、粉末層を形成する工程と、この粉末層の所定領域に光ビ−ムを照射し、焼結または溶融固化させることにより硬化層を形成する工程とを繰り返す。これにより多数の硬化層を積層一体化して三次元形状の造形物を製造することができる。   In recent years, a layered manufacturing apparatus that produces a three-dimensional layered object by irradiating a powder made of an inorganic material or an organic material with a light beam, and sintering or melting and solidifying has attracted attention. Specifically, a process of forming a powder layer by spreading powder on a surface plate, and a process of forming a hardened layer by irradiating a predetermined region of the powder layer with a light beam and sintering or melting and solidifying it. And repeat. Thus, a three-dimensional shaped object can be manufactured by laminating and integrating a large number of hardened layers.

造形物を例えば成形金型などとして用いる場合には、冷却や加熱などの機能を持たせるために造形物内に流体が流通可能な経路が形成される。特許文献1は、光造型物の製造方法を開示する。特許文献1にかかる方法では、粉末の層に光ビームを照射して結合層を形成する際に部分的に光ビームを照射しないで未結合のまま粉末を残すことによって、未結合の粉末が連続する部分で粉末結合体内に流体経路を形成する。そして粉末結合体の表面に開口する流体経路の複数の開口部の一方から圧縮エアを吹き込み又は吸引することで流体経路内の未結合の粉末を取り除くようにしている。   When using a modeled object as, for example, a molding die, a path through which a fluid can flow is formed in the modeled object in order to provide functions such as cooling and heating. Patent document 1 discloses the manufacturing method of a photomolding thing. In the method according to Patent Document 1, when a powder layer is irradiated with a light beam to form a bonded layer, unbonded powder is continuously formed by leaving the powder unbonded without partially irradiating the light beam. A fluid path is formed in the powder binder. Then, uncompressed powder in the fluid path is removed by blowing or sucking compressed air from one of the plurality of openings in the fluid path that opens to the surface of the powder combined body.

特開2003−225948号公報JP 2003-225948 A

引用文献1にかかる方法では、流体経路のうち内壁面が粗い部分では残留粉末を除去するためのエアの流動性が悪化するおそれがある。従って、引用文献1にかかる方法では、未結合の残留粉末を良好に除去できないおそれがある。   In the method according to the cited document 1, the fluidity of air for removing the residual powder may be deteriorated in a portion where the inner wall surface is rough in the fluid path. Therefore, in the method according to the cited document 1, there is a possibility that unbonded residual powder cannot be removed satisfactorily.

本発明は、造形物の内部に形成された経路に残留する残留粉末を良好に除去することが可能な積層造形方法を提供する。   The present invention provides an additive manufacturing method capable of satisfactorily removing residual powder remaining in a path formed inside a molded article.

本願発明によれば、粉末を積層し溶融結合させることを繰り返すことによって三次元形状の造形物を製造する際に、部分的に前記粉末を溶融結合させないようにしてその部分に未結合のまま前記粉末を残留させることで、第1の流体を流通させる中空の経路が内部に形成された前記造形物を製造する積層造形方法であって、前記造形物に関する三次元データを取得する工程と、前記三次元データを用いて前記経路を模擬した経路モデルにおける前記経路の内壁面の粗さに基いて、前記造形物を製造する前に、前記三次元データを用いて前記造形物が製造された後の前記経路の前記残留した粉末の除去性を判定する工程と、前記判定された除去性が向上するように、前記三次元データを修正する工程と、前記修正された三次元データを用いて、前記造形物を製造する工程とを有する積層造形方法が提供される。以上の方法によれば、残留粉末の除去性が向上されているような経路の配置となるように、造形物にかかる三次元データが修正されるように構成されている。従って、本発明にかかる積層造形方法は、造形物の内部に形成された経路に残留する残留粉末を良好に除去することが可能となる。
好ましくは、前記除去性を判定する工程において、前記経路の内壁面の積層厚みが薄いほど前記除去性が良好であると判定する。以上の方法によれば、前記経路の内壁面の積層厚みに応じた適切な除去性の判断が実現される。
好ましくは、前記除去性を判定する工程において、前記経路の内壁面が下向きであるほど前記除去性が不良であると判定する。以上の方法によれば、前記経路の内壁面の向きに応じた適切な除去性の判断が実現される。
好ましくは、前記除去性を判定する工程において、前記経路の内壁面の積層厚みが薄いほど前記除去性が良好であり、前記経路の内壁面が下向きであるほど前記除去性が不良であると判定し、前記除去性を判定する工程において、前記経路の内壁面の積層厚みよりも前記経路の内壁面の向きが前記除去性の良否に影響するものとして、前記経路の内壁面の積層厚みよりも前記経路の内壁面の向きを優先的に考慮して前記除去性を判定する。以上の方法によれば、除去性に与える影響の軽重に基いて除去性を判定することができる。
好ましくは、前記除去性の判定の対象となる前記経路の箇所は、前記経路の形状に応じて定められる。以上の方法によれば、除去性が良好でないと推測される箇所のみについて判定がなされるので、除去性の判定を効率的に行うことが可能となる。
According to the present invention, when manufacturing a three-dimensional shaped object by repeating the lamination and fusion bonding of the powder, the powder remains partially unbonded so that the powder is not partially melt-bonded. It is a layered manufacturing method for manufacturing the modeled object in which a hollow path through which a first fluid is circulated is formed by allowing powder to remain, and obtaining three-dimensional data related to the modeled object, Before manufacturing the modeled object based on the roughness of the inner wall surface of the path in the path model simulating the path using three-dimensional data, after the modeled object is manufactured using the three-dimensional data Using the step of determining the removability of the residual powder of the path, the step of correcting the three-dimensional data so as to improve the determined removability, and using the corrected three-dimensional data, Layered manufacturing method and a step of producing a serial shaped object is provided. According to the above method, it is comprised so that the three-dimensional data concerning a modeling thing may be corrected so that it may become the arrangement | positioning of a path | route which the removability of residual powder is improved. Therefore, the additive manufacturing method according to the present invention can satisfactorily remove the residual powder remaining in the path formed inside the modeled article.
Preferably, in the step of determining the removability, it is determined that the removability is better as the laminated thickness of the inner wall surface of the path is thinner. According to the above method, determination of the appropriate removability according to the lamination thickness of the inner wall surface of the path is realized.
Preferably, in the step of determining the removability, the removability is determined to be poorer as the inner wall surface of the route is downward. According to the above method, determination of appropriate removability according to the direction of the inner wall surface of the route is realized.
Preferably, in the step of determining the removability, the removability is better as the lamination thickness of the inner wall surface of the path is thinner, and the removability is determined to be worse as the inner wall surface of the path is downward. In the step of determining the removability, the orientation of the inner wall surface of the path affects the quality of the removability rather than the laminated thickness of the inner wall surface of the path than the laminated thickness of the inner wall surface of the path. The removability is determined by preferentially considering the direction of the inner wall surface of the route. According to the above method, the removability can be determined based on the weight of the influence on the removability.
Preferably, the location of the route that is the target of the removability determination is determined according to the shape of the route. According to the above method, since the determination is made only for the portion where the removability is estimated to be not good, the removability can be determined efficiently.

本願発明によれば、造形物の内部に形成された経路に残留する残留粉末を良好に除去することが可能となる。   According to the invention of the present application, it is possible to satisfactorily remove residual powder remaining in a path formed inside a molded article.

実施の形態1にかかる積層造形装置の概要を示す模式的断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing an overview of an additive manufacturing apparatus according to a first embodiment. 実施の形態1にかかる制御装置の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a configuration of a control device according to a first embodiment; 実施の形態1にかかる積層造形方法を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating an additive manufacturing method according to the first exemplary embodiment. 実施の形態1にかかる積層造形方法で製造される造形物を例示する図である。It is a figure which illustrates the modeling thing manufactured with the additive manufacturing method concerning Embodiment 1. FIG. 実施の形態1にかかる造形物の部分拡大図である。3 is a partially enlarged view of a modeled object according to Embodiment 1. FIG. 図3に示したフローチャートにおけるS20の工程の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of the process of S20 in the flowchart shown in FIG. 経路における圧力損失を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the pressure loss in a path | route. 経路の内壁面の拡大図である。It is an enlarged view of the inner wall surface of a path | route. 積層厚みに応じた補正係数を示す表である。It is a table | surface which shows the correction coefficient according to lamination | stacking thickness. 経路の横断面図である。It is a cross-sectional view of a path. 経路の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of a path | route. 経路の内壁面の向きに応じた補正係数を示す表である。It is a table | surface which shows the correction coefficient according to the direction of the inner wall face of a path | route. 積層厚みと経路の内壁面の向きを同時に考慮する場合の補正係数を示す表である。It is a table | surface which shows the correction coefficient in the case of considering simultaneously lamination | stacking thickness and the direction of the inner wall face of a path | route.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定されるわけではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜簡略化されている。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiment. In addition, for clarity of explanation, the following description and drawings are simplified as appropriate.

(実施の形態1)
まず、図1を参照して、実施の形態1にかかる積層造形装置について説明する。図1は、実施の形態1にかかる積層造形装置1の概要を示す模式的断面図である。図1に示すように、実施の形態1にかかる積層造形装置1は、ベース30、定盤2、造形槽3、造形槽支持部4、造形槽駆動部5、支柱6、支持部7、レーザスキャナ8、光ファイバ9、レーザ発振器10、スキージ11、樋12、粉末分配器13、粉末供給部14、及び制御装置100を備えている。
(Embodiment 1)
First, the layered manufacturing apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an overview of an additive manufacturing apparatus 1 according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the layered manufacturing apparatus 1 according to the first embodiment includes a base 30, a surface plate 2, a modeling tank 3, a modeling tank support unit 4, a modeling tank drive unit 5, a column 6, a support unit 7, and a laser. A scanner 8, an optical fiber 9, a laser oscillator 10, a squeegee 11, a basket 12, a powder distributor 13, a powder supply unit 14, and a control device 100 are provided.

ベース30は、定盤2及び支柱6を固定するための台である。ベース30は、定盤2が載置される上面が水平になるように床面に設置される。定盤2は、ベース30の水平な上面に載置、固定されている。定盤2の上面も水平であって、この定盤2の上面に粉末が敷き詰められ、三次元形状の造形物50が形成されていく。図1の例では、定盤2は、四角柱状の部材である。図1に示すように、定盤2の上面の周縁全体に水平方向に張り出したフランジ状の凸部2aが形成されている。この凸部2aの外周面が全体に亘り造形槽3の内側面と接触しているため、定盤2の上面及び造形槽3の内側面に囲われた空間に積層粉末51を保持することができる。ここで、造形槽3の内側面と接触している凸部2aの外周面に例えばフェルトからなるシール部材(不図示)を設けることにより積層粉末51の保持力を高めることができる。   The base 30 is a table for fixing the surface plate 2 and the column 6. The base 30 is installed on the floor so that the upper surface on which the surface plate 2 is placed is horizontal. The surface plate 2 is placed and fixed on the horizontal upper surface of the base 30. The upper surface of the surface plate 2 is also horizontal, and powder is spread on the upper surface of the surface plate 2, and a three-dimensional shaped object 50 is formed. In the example of FIG. 1, the surface plate 2 is a quadrangular columnar member. As shown in FIG. 1, a flange-like convex portion 2 a that protrudes in the horizontal direction is formed on the entire periphery of the upper surface of the surface plate 2. Since the outer peripheral surface of the convex portion 2 a is in contact with the inner surface of the modeling tank 3 throughout, the laminated powder 51 can be held in the space surrounded by the upper surface of the surface plate 2 and the inner surface of the modeling tank 3. it can. Here, the holding force of the laminated powder 51 can be increased by providing a seal member (not shown) made of felt, for example, on the outer peripheral surface of the convex portion 2 a that is in contact with the inner surface of the modeling tank 3.

造形槽3は、この定盤2の上面に敷き詰められた粉末を側面から保持する筒状の部材である。図1の例では、定盤2が四角柱状であるため、造形槽3は、上端にフランジ部3aを備えた角パイプである。造形槽3は、例えば厚さ1〜6mm程度(好適には3〜5mm程度)のステンレス鋼鈑から構成され、軽量である。造形槽3の上部開口端3bに粉末層を形成し、この粉末層にレーザビームLBを照射することにより硬化層を形成する。上部開口端3bの形状は、例えば600mm×600mmである。   The modeling tank 3 is a cylindrical member that holds the powder spread on the upper surface of the surface plate 2 from the side surface. In the example of FIG. 1, since the surface plate 2 has a quadrangular prism shape, the modeling tank 3 is a square pipe having a flange portion 3a at the upper end. The modeling tank 3 is made of, for example, a stainless steel plate having a thickness of about 1 to 6 mm (preferably about 3 to 5 mm) and is lightweight. A powder layer is formed on the upper opening end 3b of the modeling tank 3, and a hardened layer is formed by irradiating the powder layer with a laser beam LB. The shape of the upper opening end 3b is, for example, 600 mm × 600 mm.

また、造形槽3は、上下方向(z軸方向)に移動可能に設置されている。そして、硬化層を形成する度に造形槽3を定盤2に対して一定量ずつ上昇させ、造形物50を形成していく。ここで、実施の形態1に係る積層造形装置1では、一定重量かつ軽量な造形槽3のみを上昇させればよい。そのため、毎回精度良く粉末層を形成することができる。その結果、精度良く造形物50を形成することができる。   The modeling tank 3 is installed so as to be movable in the vertical direction (z-axis direction). Then, each time a hardened layer is formed, the modeling tank 3 is raised by a certain amount with respect to the surface plate 2 to form a modeled object 50. Here, in the additive manufacturing apparatus 1 according to the first embodiment, only the constant-weight and lightweight modeling tank 3 may be raised. Therefore, the powder layer can be formed with high accuracy every time. As a result, the molded article 50 can be formed with high accuracy.

造形槽支持部4は、造形槽3のフランジ部3aの上面が水平となるように、フランジ部3aの下面を3点で支持している支持部材である。造形槽支持部4は、造形槽3を上下方向(z軸方向)に移動させる造形槽駆動部5の連結部5cに連結されている。   The modeling tank support part 4 is a support member that supports the lower surface of the flange part 3a at three points so that the upper surface of the flange part 3a of the modeling tank 3 is horizontal. The modeling tank support part 4 is connected to a connecting part 5c of a modeling tank drive unit 5 that moves the modeling tank 3 in the vertical direction (z-axis direction).

造形槽駆動部5は、造形槽3を上下方向(z軸方向)に移動させるための駆動機構である。造形槽駆動部5は、モータ5a、ボールねじ5b、連結部5cを備えている。モータ5aが駆動するとz軸方向に延設されたボールねじ5bが回転する。そして、ボールねじ5bが回転するとボールねじ5bに沿って連結部5cが上下方向(z軸方向)に移動する。上述の通り、造形槽3を支持する造形槽支持部4が連結部5cに連結されているため、造形槽駆動部5により造形槽3が上下方向(z軸方向)に移動可能となる。なお、造形槽駆動部5の駆動源はモータに限らず油圧シリンダなどを用いてもよい。   The modeling tank drive unit 5 is a drive mechanism for moving the modeling tank 3 in the vertical direction (z-axis direction). The modeling tank driving unit 5 includes a motor 5a, a ball screw 5b, and a connecting portion 5c. When the motor 5a is driven, the ball screw 5b extending in the z-axis direction rotates. When the ball screw 5b rotates, the connecting portion 5c moves in the vertical direction (z-axis direction) along the ball screw 5b. Since the modeling tank support part 4 which supports the modeling tank 3 is connected with the connection part 5c as above-mentioned, the modeling tank 3 becomes movable by the modeling tank drive part 5 to an up-down direction (z-axis direction). The driving source of the modeling tank driving unit 5 is not limited to a motor, and a hydraulic cylinder or the like may be used.

ここで、造形槽駆動部5は、ベース30から略垂直に(すなわち鉛直方向に)立設された支柱6の上部に固定されている。このように、本実施の形態に係る積層造形装置1では、造形槽駆動部5が造形槽3の外部に設置されているためメンテナンス性に優れている。   Here, the modeling tank driving unit 5 is fixed to the upper part of the support column 6 erected substantially vertically (that is, in the vertical direction) from the base 30. As described above, in the additive manufacturing apparatus 1 according to the present embodiment, the modeling tank driving unit 5 is installed outside the modeling tank 3, so that it is excellent in maintainability.

レーザスキャナ8は、造形槽3の上部開口端3bに形成された粉末層に対してレーザビームLBを照射する。レーザスキャナ8は、図示されないレンズ及びミラーを有している。そのため、図1に示すように、レーザスキャナ8は、粉末層における水平面(xy平面)上の位置に関わらず粉末層にレーザビームLBの焦点を合わせることができる。ここで、レーザビームLBは、レーザ発振器10において生成され、光ファイバ9を介して、レーザスキャナ8に導入される。   The laser scanner 8 irradiates the powder layer formed on the upper opening end 3 b of the modeling tank 3 with the laser beam LB. The laser scanner 8 has a lens and a mirror (not shown). Therefore, as shown in FIG. 1, the laser scanner 8 can focus the laser beam LB on the powder layer regardless of the position on the horizontal plane (xy plane) in the powder layer. Here, the laser beam LB is generated in the laser oscillator 10 and introduced into the laser scanner 8 via the optical fiber 9.

また、レーザスキャナ8は、支持部7を介して、造形槽3のフランジ部3aに固定されている。そのため、レーザスキャナ8とレーザビームLBの照射対象である粉末層との距離を一定に保つことができる。従って、実施の形態1にかかる積層造形装置1は、精度良く造形物50を製造することができる。   The laser scanner 8 is fixed to the flange portion 3 a of the modeling tank 3 through the support portion 7. Therefore, the distance between the laser scanner 8 and the powder layer that is the irradiation target of the laser beam LB can be kept constant. Therefore, the layered manufacturing apparatus 1 according to the first embodiment can manufacture the modeled object 50 with high accuracy.

スキージ11は、第1のスキージ11a及び第2のスキージ11bから構成されている。第1のスキージ11a及び第2のスキージ11bは、いずれもy軸方向に延設されている。また、スキージ11は、造形槽3の上部開口端3bを介して、一方のフランジ部3aから対向するフランジ部3aまでx軸方向にスライドすることができる。   The squeegee 11 includes a first squeegee 11a and a second squeegee 11b. Both the first squeegee 11a and the second squeegee 11b extend in the y-axis direction. Further, the squeegee 11 can slide in the x-axis direction from the one flange portion 3 a to the opposite flange portion 3 a via the upper opening end 3 b of the modeling tank 3.

図1に示すように、第1のスキージ11a及び第2のスキージ11bが、x軸マイナス側のフランジ部3a上に設置された状態で、両者の間に粉末が供給される。ここで、2回分の粉末層を形成するための粉末が供給される。すなわち、スキージ11がx軸マイナス側のフランジ部3aからx軸プラス側のフランジ部3aまでスライドすることにより、1回分の粉末層が造形槽3の上部開口端3bに形成される。図1に破線で示したように、この粉末層に対してレーザビームLBを照射し、硬化層を形成している間、スキージ11はx軸プラス側のフランジ部3a上で待機している。そして、スキージ11がx軸プラス側のフランジ部3aからx軸マイナス側のフランジ部3aまでスライドすることにより、もう1回分の粉末層が造形槽3の上部開口端3bに形成される。   As shown in FIG. 1, the powder is supplied between the first squeegee 11a and the second squeegee 11b on the flange 3a on the negative side of the x-axis. Here, the powder for forming the powder layer for 2 times is supplied. That is, the squeegee 11 slides from the x-axis minus side flange portion 3 a to the x-axis plus side flange portion 3 a, so that one powder layer is formed at the upper opening end 3 b of the modeling tank 3. As indicated by a broken line in FIG. 1, while the powder layer is irradiated with the laser beam LB and the hardened layer is formed, the squeegee 11 stands by on the flange 3a on the x-axis plus side. Then, the squeegee 11 slides from the x-axis plus side flange portion 3 a to the x-axis minus side flange portion 3 a, whereby another powder layer is formed on the upper opening end 3 b of the modeling tank 3.

なお、例えば硬化層の形成領域が狭い場合には、スキージ11をx軸マイナス側のフランジ部3aからx軸プラス側のフランジ部3aまで最大限スライドさせずに、硬化層の形成領域はカバーした上で、途中でスライドを止めてもよい。粉末層を形成するための粉末量を節約できるとともに時間を短縮することができる。   For example, when the formation region of the hardened layer is narrow, the hardened layer formation region is covered without sliding the squeegee 11 from the x-axis minus side flange portion 3a to the x-axis plus side flange portion 3a as much as possible. Above, you may stop the slide in the middle. The amount of powder for forming the powder layer can be saved and the time can be shortened.

樋12及び粉末分配器13は、粉末供給部14から投下された粉末をスキージ11の長手方向に均一に分配するためのものである。樋12の下面には、第1のスキージ11a及び第2のスキージ11bの間隔(x軸方向)より狭く、スキージ11の粉末投入領域と同程度の長さ(y軸方向)を有する開口部が形成されている。   The basket 12 and the powder distributor 13 are for uniformly distributing the powder dropped from the powder supply unit 14 in the longitudinal direction of the squeegee 11. An opening having a length (y-axis direction) that is narrower than the distance (x-axis direction) between the first squeegee 11 a and the second squeegee 11 b (x-axis direction) and is approximately the same as the powder injection region of the squeegee 11 is formed on the lower surface of the flange 12. Is formed.

粉末分配器13は、樋12の溝の断面形状と同形状の板状部材である。粉末分配器13は、図示しない駆動機構によりy軸方向にスライドすることができる。ここで、図1では、分かり易くするため、粉末分配器13を樋12から離して描いている。しかし、実際には、粉末分配器13は樋12の溝の両側面と隙間なく接触しながらスライドする。粉末分配器13が、樋12において粉末が投下された一端から他端までスライドすることにより、粉末が樋12の開口部を介して、スキージ11の長手方向(y軸方向)に均一に分配される。   The powder distributor 13 is a plate-like member having the same shape as the cross-sectional shape of the groove of the ridge 12. The powder distributor 13 can be slid in the y-axis direction by a drive mechanism (not shown). Here, in FIG. 1, the powder distributor 13 is drawn away from the basket 12 for easy understanding. However, in practice, the powder distributor 13 slides in contact with both sides of the groove of the ridge 12 without any gap. The powder distributor 13 is slid from one end to the other end where the powder is dropped in the reed 12 so that the powder is uniformly distributed in the longitudinal direction (y-axis direction) of the squeegee 11 through the opening of the reed 12. The

なお、例えば硬化層の形成領域が狭い場合には、粉末分配器13を樋12の一端から他端まで最大限スライドさせずに、硬化層の形成領域はカバーした上で、途中でスライドを止めてもよい。粉末層を形成するための粉末量を節約できるとともに時間を短縮することができる。   For example, when the formation area of the hardened layer is narrow, the powder distributor 13 is not slid from one end to the other end of the basket 12 as much as possible. May be. The amount of powder for forming the powder layer can be saved and the time can be shortened.

粉末供給部14は、粉末が蓄えられた小型タンクである。粉末供給部14の詳細については後述する。なお、粉末は、無機材料(金属やセラミック)もしくは有機材料(プラスチック)からなる。好適には、平均粒径20μm程度の鉄粉が用いられる。   The powder supply unit 14 is a small tank in which powder is stored. Details of the powder supply unit 14 will be described later. The powder is made of an inorganic material (metal or ceramic) or an organic material (plastic). Preferably, iron powder having an average particle size of about 20 μm is used.

以上のように、積層造形装置1は、粉末を積層し溶融結合させることを繰り返すことによって、三次元形状の造形物50を製造する。また、実施の形態1にかかる造形物50の内部には、所定の機能を発揮するための流体を流通させる中空の経路が形成されている。積層造形装置1は、部分的に粉末を溶融結合させないようにしてその部分に未結合のまま粉末を残留させることで、中空の経路を形成する。   As described above, the additive manufacturing apparatus 1 manufactures the three-dimensional object 50 by repeating powder lamination and fusion bonding. In addition, a hollow path through which a fluid for performing a predetermined function is circulated is formed inside the modeled object 50 according to the first embodiment. The additive manufacturing apparatus 1 prevents the powder from being partially melt-bonded and leaves the powder unbonded in the portion, thereby forming a hollow path.

制御装置100は、積層造形装置1の動作を制御する。具体的には、制御装置100は、造形槽駆動部5、レーザスキャナ8、レーザ発振器10、スキージ11等と、有線又は無線で接続されている。制御装置100は、造形物50を製造するための三次元データを記憶している。制御装置100は、この三次元データを用いてこれらの構成要素を制御する。これにより、積層造形装置1は、造形物50を成形する。   The control device 100 controls the operation of the additive manufacturing apparatus 1. Specifically, the control device 100 is connected to the modeling tank driving unit 5, the laser scanner 8, the laser oscillator 10, the squeegee 11, and the like by wire or wirelessly. The control device 100 stores three-dimensional data for manufacturing the modeled object 50. The control apparatus 100 controls these components using this three-dimensional data. Thereby, the layered manufacturing apparatus 1 forms the modeled object 50.

図2は、実施の形態1にかかる制御装置100の構成を示すブロック図である。制御装置100は、例えばコンピュータである。制御装置100は、主要なハードウェア構成として、CPU(Central Processing Unit)102と、ROM(Read Only Memory)104と、RAM(Random Access Memory)106と、インタフェース部108(IF;Interface)とを有する。CPU102、ROM104、RAM106及びインタフェース部108は、データバスなどを介して相互に接続されている。   FIG. 2 is a block diagram of a configuration of the control device 100 according to the first embodiment. The control device 100 is a computer, for example. The control device 100 includes a CPU (Central Processing Unit) 102, a ROM (Read Only Memory) 104, a RAM (Random Access Memory) 106, and an interface unit 108 (IF; Interface) as main hardware configurations. . The CPU 102, ROM 104, RAM 106, and interface unit 108 are connected to each other via a data bus or the like.

CPU102は、制御処理及び演算処理等を行う演算装置としての機能を有する。ROM104は、CPU102によって実行される制御プログラム及び演算プログラム等を記憶するための機能を有する。RAM106は、処理データ等を一時的に記憶するための機能を有する。インタフェース部108は、有線又は無線を介して外部と信号の入出力を行う。インタフェース部108は、通信ポートを含み得る。   The CPU 102 has a function as an arithmetic device that performs control processing, arithmetic processing, and the like. The ROM 104 has a function for storing a control program and an arithmetic program executed by the CPU 102. The RAM 106 has a function for temporarily storing processing data and the like. The interface unit 108 inputs / outputs signals to / from the outside via wired or wireless. The interface unit 108 may include a communication port.

また、制御装置100は、三次元データ取得部112、内部構造検討部114、三次元データ修正部116及び積層造形制御部118を有する。三次元データ取得部112、内部構造検討部114、三次元データ修正部116及び積層造形制御部118は、例えば、CPU102がROM104に記憶されたプログラムを実行することによって実現可能である。また、必要なプログラムを任意の不揮発性記録媒体に記録しておき、必要に応じてインストールすることで、三次元データ取得部112、内部構造検討部114、三次元データ修正部116及び積層造形制御部118を実現するようにしてもよい。   In addition, the control device 100 includes a three-dimensional data acquisition unit 112, an internal structure review unit 114, a three-dimensional data correction unit 116, and an additive manufacturing control unit 118. The three-dimensional data acquisition unit 112, the internal structure review unit 114, the three-dimensional data correction unit 116, and the additive manufacturing control unit 118 can be realized, for example, when the CPU 102 executes a program stored in the ROM 104. In addition, the necessary program is recorded in an arbitrary non-volatile recording medium and installed as necessary, so that the three-dimensional data acquisition unit 112, the internal structure review unit 114, the three-dimensional data correction unit 116, and the additive manufacturing control are performed. The unit 118 may be realized.

また、プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(non−transitory computer readable medium)を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体(tangible storage medium)を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体(例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ)、光磁気記録媒体(例えば光磁気ディスク)、CD−ROM、CD−R、CD−R/W、半導体メモリ(例えば、マスクROM、PROM(Programmable ROM)、EPROM(Erasable PROM)、フラッシュROM、RAM)を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体(transitory computer readable medium)によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。   In addition, the program can be stored using various types of non-transitory computer readable media and supplied to a computer. Non-transitory computer readable media include various types of tangible storage media. Examples of non-transitory computer readable media are magnetic recording media (eg flexible disks, magnetic tapes, hard disk drives), magneto-optical recording media (eg magneto-optical disks), CD-ROM, CD-R, CD-R / W. Semiconductor memory (for example, mask ROM, PROM (Programmable ROM), EPROM (Erasable PROM), flash ROM, RAM). The program may also be supplied to the computer by various types of transitory computer readable media. Examples of transitory computer readable media include electrical signals, optical signals, and electromagnetic waves. The temporary computer-readable medium can supply the program to the computer via a wired communication path such as an electric wire and an optical fiber, or a wireless communication path.

なお、三次元データ取得部112、内部構造検討部114、三次元データ修正部116及び積層造形制御部118は、上記のようにソフトウェアによって実現されることに限定されず、何らかの回路素子等のハードウェアによって実現されてもよい。さらに、三次元データ取得部112、内部構造検討部114、三次元データ修正部116及び積層造形制御部118は、物理的に1つの装置内に設けられている必要はなく、別個のハードウェアとして構成されていてもよい。その場合、三次元データ取得部112、内部構造検討部114、三次元データ修正部116及び積層造形制御部118のそれぞれが、コンピュータとして機能してもよい。   Note that the three-dimensional data acquisition unit 112, the internal structure review unit 114, the three-dimensional data correction unit 116, and the additive manufacturing control unit 118 are not limited to being realized by software as described above, and may be hardware such as some circuit elements. It may be realized by wear. Furthermore, the three-dimensional data acquisition unit 112, the internal structure review unit 114, the three-dimensional data correction unit 116, and the additive manufacturing control unit 118 do not need to be physically provided in one apparatus, but as separate hardware. It may be configured. In that case, each of the three-dimensional data acquisition unit 112, the internal structure examination unit 114, the three-dimensional data correction unit 116, and the additive manufacturing control unit 118 may function as a computer.

また、内部構造検討部114によって行われる処理は、コンピュータ等の装置によって行われる必要はなく、作業者自身が行ってもよい。また、制御装置100は、積層造形装置1と一体でなくてもよく、積層造形装置1の専用の装置でなくてもよい。制御装置100は、汎用の情報端末であってもよい。   Further, the processing performed by the internal structure review unit 114 need not be performed by a device such as a computer, but may be performed by the operator himself. Further, the control device 100 may not be integrated with the additive manufacturing apparatus 1, and may not be a dedicated device of the additive manufacturing apparatus 1. The control device 100 may be a general-purpose information terminal.

図3は、実施の形態1にかかる積層造形方法を示すフローチャートである。なお、実施の形態1にかかる積層造形方法は、例えば、三次元データを元に製作された試作品を用いて行われてもよいし、CAE(Computer Aided Engineering)によるコンピュータシミュレーションによって行われてもよい。   FIG. 3 is a flowchart illustrating the additive manufacturing method according to the first embodiment. Note that the additive manufacturing method according to the first embodiment may be performed using, for example, a prototype manufactured based on three-dimensional data, or may be performed by computer simulation using CAE (Computer Aided Engineering). Good.

<三次元データ取得部112>
三次元データ取得部112は、造形物50を造形するための三次元データを取得する(ステップS10)。具体的には、三次元データ取得部112は、CAD/CAM(Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing)データを用いて、三次元データ(3Dデータ)を生成する。三次元データ取得部112は、これにより、三次元データを取得する。なお、三次元データ取得部112は、他の装置によって生成された三次元データを受信することで、三次元データを取得してもよい。
<Three-dimensional data acquisition unit 112>
The three-dimensional data acquisition unit 112 acquires three-dimensional data for modeling the modeled object 50 (step S10). Specifically, the three-dimensional data acquisition unit 112 generates three-dimensional data (3D data) using CAD / CAM (Computer Aided Design / Computer Aided Manufacturing) data. Thereby, the three-dimensional data acquisition unit 112 acquires three-dimensional data. Note that the three-dimensional data acquisition unit 112 may acquire the three-dimensional data by receiving the three-dimensional data generated by another device.

図4は、実施の形態1にかかる積層造形方法で製造される造形物50を例示する図である。図4は、造形物50の断面図である。図4に例示された造形物50は、三次元データ取得部112によって取得された三次元データを用いて製造され得る。実施の形態1にかかる造形物50は、例えば金型である。そして、実施の形態1にかかる造形物50は、流体を流通させる中空の経路60を、内部に有する。つまり、三次元データは、造形物50の内部の経路60の情報を含み、経路60に対応する部分には構造体(溶融結合した粉末層)が除外されているように、生成され得る。   FIG. 4 is a diagram illustrating a modeled object 50 manufactured by the additive manufacturing method according to the first embodiment. FIG. 4 is a cross-sectional view of the modeled object 50. The model 50 illustrated in FIG. 4 can be manufactured using the three-dimensional data acquired by the three-dimensional data acquisition unit 112. The modeled object 50 according to the first embodiment is, for example, a mold. And the molded article 50 concerning Embodiment 1 has the hollow path | route 60 which distribute | circulates a fluid inside. That is, the three-dimensional data can be generated so as to include information on the path 60 inside the shaped article 50 and exclude a structure (a melt-bonded powder layer) in a portion corresponding to the path 60.

経路60は、所定の機能を達成させるための流体を流通させる。例えば、経路60は、造形物50に形成された型部分を冷却する流体を流通させてもよい。また、例えば、経路60は、造形物50を加熱又は断熱するための流体を流通させてもよい。また、例えば、経路60は、防音又は防振のために流体を流通させてもよい。具体的には、造形物50を伝播する波動の振幅及び位相を、経路60を流通する流体によって変化させるようにしてもよい。また、例えば、経路60は、物を搬送する気体を流通させるエアシュータであってもよい。   The channel 60 circulates a fluid for achieving a predetermined function. For example, the path 60 may circulate a fluid that cools a mold part formed on the model 50. Further, for example, the path 60 may circulate a fluid for heating or insulating the shaped object 50. Further, for example, the path 60 may circulate a fluid for soundproofing or vibration isolation. Specifically, the amplitude and phase of the wave propagating through the model 50 may be changed by the fluid flowing through the path 60. Further, for example, the path 60 may be an air shooter that circulates a gas that conveys an object.

以下の説明では、造形物50は金型であり、経路60は金型を冷却する流体(第1の流体)を流通させるとする。つまり、実施の形態1にかかる造形物50は、冷却回路を有する金型である。なお、造形物50は、単に冷却回路のみであってもよく、造形物50に金型が接続されてもよい。また、図4に例示された経路60は、実施の形態の説明のため比較的単純な形状としているが、実際の経路は、多数の屈曲部及び分岐等を有するような複雑な形状であり得る。   In the following description, it is assumed that the modeled object 50 is a mold, and the path 60 circulates a fluid (first fluid) for cooling the mold. That is, the modeled object 50 according to the first embodiment is a mold having a cooling circuit. The model 50 may be simply a cooling circuit, or a mold may be connected to the model 50. Further, although the path 60 illustrated in FIG. 4 has a relatively simple shape for the description of the embodiment, the actual path may have a complicated shape having a large number of bent portions, branches, and the like. .

経路60を流通する流体は、例えば冷却水である。経路60の入口60aから経路60に流体が流入し、出口60bから流体が流出する。図4においては、左側が上流側で、右側が下流側である。また、図4において造形物50の上側に位置している破線で囲まれた領域は、冷却が必要な高温領域92及び高温領域94である。高温領域92は、高温領域94よりも上流側にある。経路60は、これらの高温領域92及び高温領域94に近づくように配置されている。   The fluid flowing through the path 60 is, for example, cooling water. The fluid flows into the path 60 from the inlet 60a of the path 60, and the fluid flows out from the outlet 60b. In FIG. 4, the left side is the upstream side and the right side is the downstream side. Moreover, the area | region enclosed with the broken line located in the upper side of the molded article 50 in FIG. 4 is the high temperature area | region 92 and the high temperature area | region 94 which require cooling. The high temperature region 92 is upstream of the high temperature region 94. The path 60 is disposed so as to approach the high temperature region 92 and the high temperature region 94.

具体的には、入口60aから上方(鉛直方向)に延設された部分経路61の下流側に、高温領域92に近づけるように、水平方向に延設された部分経路62が配置されている。また、高温領域92によって昇温された冷却水を冷却するために、高温領域から遠ざけるように、部分経路62の下流側に下方に延設された部分経路63と、部分経路63の下流側に水平方向に延設された部分経路64とが配置されている。また、高温領域94に近づけるように、部分経路64の下流側に上方に延設された部分経路65と、部分経路65の下流側に水平方向に延設された部分経路66とが配置されている。そして、部分経路66の下流側に、出口60bに向かって下方に延設された部分経路67が配置されている。従って、部分経路62の両側に屈曲部71及び屈曲部72が形成され、部分経路64の両側に屈曲部73及び屈曲部74が形成され、部分経路66の両側に屈曲部75及び屈曲部76が形成されている。   Specifically, a partial path 62 extending in the horizontal direction is arranged on the downstream side of the partial path 61 extending upward (in the vertical direction) from the inlet 60 a so as to approach the high temperature region 92. Further, in order to cool the cooling water heated by the high temperature region 92, a partial path 63 extending downward on the downstream side of the partial path 62 and a downstream side of the partial path 63 so as to be away from the high temperature area. A partial path 64 extending in the horizontal direction is arranged. Also, a partial path 65 extending upward on the downstream side of the partial path 64 and a partial path 66 extending in the horizontal direction on the downstream side of the partial path 65 are arranged so as to approach the high temperature region 94. Yes. And the partial path | route 67 extended below toward the exit 60b is arrange | positioned in the downstream of the partial path | route 66. FIG. Therefore, the bent portion 71 and the bent portion 72 are formed on both sides of the partial path 62, the bent portion 73 and the bent portion 74 are formed on both sides of the partial path 64, and the bent portion 75 and the bent portion 76 are formed on both sides of the partial path 66. Is formed.

図5は、実施の形態1にかかる造形物50の部分拡大図である。図5は、経路60のうち水平方向に延びる部分(例えば部分経路62)を流通する流体の流れ方向に略垂直に切断した面における造形物50の断面図である。上述したように、積層造形装置1は、経路60に対応する位置で、粉末を溶融結合させないようにする。具体的には、経路60の下方の粉末層52Aでは粉末に全体的にレーザビームLBが照射されて粉末が溶融結合している。一方、その上の層である粉末層52B〜52Kでは、部分的に粉末にレーザビームLBが照射されないことで粉末が溶融結合しておらず、経路60に粉末が残留している。そして、経路60の上方の粉末層52Lでは、粉末は全体的に溶融結合している。このように、粉末が溶融結合していない部分が各粉末層52B〜52Kで連続して形成されることで、経路60が形成される。なお、経路60の上側の層(例えば粉末層52H〜52L)では、溶融結合した粉末が重力によって落下しないように、積層のピッチを変えてもよい。この場合、水平な経路60の上面(天井)は、粗くなり得る。   FIG. 5 is a partially enlarged view of the modeled object 50 according to the first embodiment. FIG. 5 is a cross-sectional view of the modeled object 50 on a plane cut substantially perpendicular to the flow direction of the fluid flowing through a portion (for example, the partial path 62) extending in the horizontal direction in the path 60. As described above, the additive manufacturing apparatus 1 prevents the powder from being melt-bonded at a position corresponding to the path 60. Specifically, in the powder layer 52A below the path 60, the powder is entirely irradiated with the laser beam LB, and the powder is melt-bonded. On the other hand, in the powder layers 52 </ b> B to 52 </ b> K, which are the upper layers, the powder is not melt-bonded by partially irradiating the laser beam LB, and the powder remains in the path 60. In the powder layer 52L above the path 60, the powder is totally melt-bonded. Thus, the path | route 60 is formed because the part in which the powder is not melt-bonded is continuously formed by the powder layers 52B to 52K. In addition, in the upper layer of the path 60 (for example, the powder layers 52H to 52L), the stacking pitch may be changed so that the melt-bonded powder does not fall due to gravity. In this case, the upper surface (ceiling) of the horizontal path 60 can be rough.

また、上述したように、造形物50を製造した後、経路60の内部には、溶融結合しないで残留している残留粉末が存在する。従って、この残留粉末を除去する必要がある。実施の形態1では、例えば入口60aから経路60に圧縮エア、水又は油等の流体を注入し、又は、例えば出口60bから経路60内の空気を吸引することによって、経路60に残存する残留粉末を除去する。つまり、実施の形態1では、流体(第2の流体)を用いて、経路60に残留する残留粉末を除去する。   In addition, as described above, after the model 50 is manufactured, residual powder that remains without being melt-bonded exists in the path 60. Therefore, it is necessary to remove this residual powder. In the first embodiment, a residual powder remaining in the path 60 by injecting fluid such as compressed air, water, or oil from the inlet 60a into the path 60, or sucking air in the path 60 from the outlet 60b, for example. Remove. That is, in Embodiment 1, the residual powder remaining in the path 60 is removed using the fluid (second fluid).

<内部構造検討部114>
次に、内部構造検討部114は、造形物50の内部構造を検討する(ステップS20)。具体的には、内部構造検討部114は、実際に造形物50を製造する前に、三次元データを用いて経路60を模擬した経路モデルを用いて、造形物50の内部構造(経路60)が所定の性能を満たすか否かを判定する。なお、「経路モデル」とは、S10の工程で取得された三次元データを用いて製造(試作)された試作品であってもよい。また、「経路モデル」は、S10の工程で取得された三次元データを用いたCAE解析においてシミュレーションによって再現された経路であってもよい。
<Internal structure review section 114>
Next, the internal structure examining unit 114 examines the internal structure of the modeled object 50 (step S20). Specifically, the internal structure reviewing unit 114 uses the path model simulating the path 60 using the three-dimensional data before actually manufacturing the modeled object 50 to use the internal structure (path 60) of the modeled object 50. Determines whether or not the predetermined performance is satisfied. The “route model” may be a prototype manufactured (prototype) using the three-dimensional data acquired in step S10. Further, the “route model” may be a route reproduced by simulation in the CAE analysis using the three-dimensional data acquired in the step S10.

また、検討対象となる「所定の性能」には様々なものがある。実施の形態1では、内部構造検討部114は、「機能成立性」、「構造成立性」及び「残留粉末の除去性」について検討する。「機能成立性」は、第1の流体によって発揮されるべき機能(本実施の形態では冷却機能)を十分に発揮できるか否かを示す。「構造成立性」は、造形物50が中空形状である経路60を内部に有することになった場合でも造形物50が必要な剛性を確保できるか否かを示す。「残留粉末の除去性」は、造形物50の経路60内に存在する残留粉末を十分に除去できるか否かを示す。ここで、実施の形態1にかかる積層造形方法では、少なくとも、「残留粉末の除去性」について検討される。従って、本実施の形態においては、「機能成立性」及び「構造成立性」の検討については、必ずしも行われる必要はない。   There are various “predetermined performance” to be examined. In the first embodiment, the internal structure examining unit 114 examines “function establishment”, “structure establishment”, and “residual powder removal”. “Function establishment” indicates whether or not the function to be exhibited by the first fluid (cooling function in the present embodiment) can be sufficiently exhibited. “Structure establishment” indicates whether or not the molded article 50 can ensure the required rigidity even when the molded article 50 has a hollow path 60 therein. “Removability of residual powder” indicates whether or not the residual powder existing in the path 60 of the shaped article 50 can be sufficiently removed. Here, in the additive manufacturing method according to the first embodiment, at least “removability of residual powder” is studied. Therefore, in the present embodiment, it is not always necessary to examine “function establishment” and “structure establishment”.

つまり、実施の形態1にかかる積層造形方法では、少なくとも、三次元データを用いて造形物50が製造された後で溶融結合しないで経路60内の各箇所(部分経路61〜67及び屈曲部71〜76等)に残留する残留粉末の除去性について判定される。さらに言い換えると、S20の工程では、内部構造検討部114は、造形物50を実際に製造する前に、三次元データを用いて造形物50が製造された後の経路60の各箇所における残留粉末の除去性を判定する。このとき、後述するように、内部構造検討部114は、経路モデルにおける経路60の内壁面の粗さに基いて、残留粉末の除去性を判定する。また、内部構造検討部114は、残留粉末の除去性の判定後、除去性が向上するように、経路60を修正してもよい。   That is, in the layered manufacturing method according to the first embodiment, at least each location in the path 60 (partial paths 61 to 67 and the bent portion 71 without being melt-bonded after the model 50 is manufactured using the three-dimensional data. ˜76 etc.) and the removability of the residual powder remaining is determined. Furthermore, in other words, in the process of S20, the internal structure reviewing unit 114, before actually manufacturing the modeled object 50, the residual powder in each part of the path 60 after the modeled object 50 is manufactured using the three-dimensional data. Determine removability. At this time, as will be described later, the internal structure examining unit 114 determines the removability of the residual powder based on the roughness of the inner wall surface of the path 60 in the path model. Further, the internal structure examining unit 114 may modify the path 60 so that the removability is improved after the determination of the removability of the residual powder.

<三次元データ修正部116>
次に、三次元データ修正部116は、S20の工程で判定された除去性に基づいて、S10の工程で取得された三次元データを修正する(ステップS30)。具体的には、三次元データ修正部116は、S20の工程で判定された除去性が向上するように、S10の工程で取得された三次元データを修正する。さらに具体的には、三次元データ修正部116は、S20の工程において除去性が良好でないと判定された箇所の除去性が向上するように、三次元データを修正する。つまり、三次元データ修正部116によって修正された三次元データでは、除去性が改善されるように、粉末の積層厚み(又は、硬化層の厚み、以下同様。)や経路60の配置が修正されている。ここで、「配置」とは、経路60の長さ、径、曲がり具合(曲率)、位置(造形物50の外表面からの距離、分岐等を含む)等を含む。なお、S20の工程で「機能成立性」及び「構造成立性」について検討された場合は、三次元データ修正部116は、さらに「機能成立性」及び「構造成立性」が向上するように、S10の工程で取得された三次元データを修正してもよい。なお、経路60の配置の修正自体については、三次元データ修正部116が行ってもよいし、内部構造検討部114が行ってもよい。
<Three-dimensional data correction unit 116>
Next, the three-dimensional data correction unit 116 corrects the three-dimensional data acquired in the step S10 based on the removability determined in the step S20 (step S30). Specifically, the three-dimensional data correction unit 116 corrects the three-dimensional data acquired in the step S10 so that the removability determined in the step S20 is improved. More specifically, the three-dimensional data correction unit 116 corrects the three-dimensional data so as to improve the removability of the portion determined to have poor removability in the step S20. That is, in the three-dimensional data corrected by the three-dimensional data correction unit 116, the powder stack thickness (or the thickness of the hardened layer, the same applies hereinafter) and the arrangement of the path 60 are corrected so that the removability is improved. ing. Here, the “arrangement” includes the length, diameter, bending state (curvature), position (including distance from the outer surface of the modeled object 50, branching, etc.), and the like. In addition, when “function establishment” and “structure establishment” are examined in the process of S20, the three-dimensional data correction unit 116 further improves “function establishment” and “structure establishment”. You may correct the three-dimensional data acquired at the process of S10. Note that the correction of the arrangement of the path 60 itself may be performed by the three-dimensional data correction unit 116 or the internal structure review unit 114.

<積層造形制御部118>
積層造形制御部118は、S30の工程で修正された三次元データを用いて、上述したように、積層造形によって造形物50を製造する(ステップS40)。そして、S40の工程で実際に製造された造形物50の内部に形成された経路60から、第2の流体を用いて、残留粉末が除去される(ステップS50)。
<Laminated modeling control unit 118>
The additive manufacturing control unit 118 uses the three-dimensional data corrected in step S30 to manufacture the object 50 by additive manufacturing as described above (step S40). And residual powder is removed using the 2nd fluid from the path | route 60 formed in the inside of the molded article 50 actually manufactured at the process of S40 (step S50).

このように、実施の形態1にかかる積層造形方法では、経路60の残留粉末の除去性が向上されているように、造形物50にかかる三次元データが修正されている。従って、実施の形態1にかかる積層造形方法は、実際に製造された造形物50の内部に形成された経路60に残留する残留粉末を良好に除去することが可能となる。   As described above, in the additive manufacturing method according to the first embodiment, the three-dimensional data related to the modeled object 50 is corrected so that the removability of the residual powder in the path 60 is improved. Therefore, the additive manufacturing method according to the first embodiment can satisfactorily remove the residual powder remaining in the path 60 formed in the actually manufactured object 50.

<内部構造検討部114の詳細>
図6は、図3に示したフローチャートにおけるS20の工程の詳細を示すフローチャートである。まず、内部構造検討部114は、S10の工程で取得された三次元データを用いて、経路モデルを配置する(ステップS210)。例えば、積層造形方法(S20の工程)が試作品を用いて行われる場合、S10の工程で三次元データを用いて、積層造形装置1を用いて試作品が製作される。これにより、造形物50の試作品の内部に、経路モデルが形成される。また、例えば、積層造形方法(S20の工程)がCAE解析を用いて行われる場合、S10の工程で三次元データを用いたコンピュータシミュレーションにより、経路モデルが再現される。
<Details of internal structure review unit 114>
FIG. 6 is a flowchart showing details of the step S20 in the flowchart shown in FIG. First, the internal structure review unit 114 arranges a route model using the three-dimensional data acquired in the process of S10 (step S210). For example, when the additive manufacturing method (step S20) is performed using a prototype, a prototype is manufactured using the additive manufacturing apparatus 1 using the three-dimensional data in step S10. Thereby, a path | route model is formed in the prototype of the molded article 50. FIG. For example, when the additive manufacturing method (step S20) is performed using CAE analysis, the route model is reproduced by computer simulation using three-dimensional data in step S10.

次に、内部構造検討部114は、機能成立性の検討を行う(ステップS220)。そして、内部構造検討部114は、機能の条件を充足するか否かを判定する(ステップS222)。機能の条件を充足しない場合(S222のNO)、工程はS210に戻る。一方、機能の条件を充足する場合(S222のYES)、工程はS230に進む。   Next, the internal structure examination unit 114 examines function feasibility (step S220). Then, the internal structure review unit 114 determines whether or not the function condition is satisfied (step S222). If the function condition is not satisfied (NO in S222), the process returns to S210. On the other hand, when the function condition is satisfied (YES in S222), the process proceeds to S230.

経路60によって発揮される機能が冷却機能である場合、内部構造検討部114は、経路モデルに冷却水を流通させて金型で成形を行ったときの高温領域92,94(図4)の温度を取得して、その温度が所定温度以下となるか否かを判定する(S222)。そして、温度が所定温度以下である場合に、機能の条件を充足すると判定される(S222のYES)。   When the function exhibited by the path 60 is a cooling function, the internal structure examining unit 114 causes the temperatures of the high temperature regions 92 and 94 (FIG. 4) when the cooling water is circulated through the path model and molding is performed using a mold. Is acquired and it is determined whether or not the temperature falls below a predetermined temperature (S222). Then, when the temperature is equal to or lower than the predetermined temperature, it is determined that the function condition is satisfied (YES in S222).

S20の工程が試作品を用いて行われる場合、S220において、試作品に形成された経路モデルに冷却水を流通させて、その試作品にかかる金型で成形が行われる。そして、内部構造検討部114は、そのときの、試作品における高温領域92,94に対応する箇所の温度を取得する。温度は、例えばサーモグラフィによって計測可能である。なお、試作品を用いる場合、成形品又は金型の不具合の有無を検知することで、機能の条件を充足するか否かを判定してもよい。   When the process of S20 is performed using a prototype, in S220, cooling water is circulated through the path model formed in the prototype, and molding is performed with a mold related to the prototype. And the internal structure examination part 114 acquires the temperature of the location corresponding to the high temperature area | regions 92 and 94 in a prototype at that time. The temperature can be measured by, for example, thermography. In addition, when using a prototype, you may determine whether the conditions of a function are satisfied by detecting the presence or absence of the malfunction of a molded article or a metal mold | die.

また、S20の工程がCAE解析を用いて行われる場合、S220において、内部構造検討部114は、CAEによるコンピュータシミュレーションで、経路モデルに冷却水を流通させた状態で金型成形を行うことを再現する。そして、内部構造検討部114は、CAEによる温度解析(冷却解析)により、高温領域92,94の温度を算出する。   In addition, when the process of S20 is performed using CAE analysis, in S220, the internal structure examining unit 114 reproduces that the mold is formed in a state in which cooling water is circulated through the path model by computer simulation using CAE. To do. And the internal structure examination part 114 calculates the temperature of the high temperature area | regions 92 and 94 by the temperature analysis (cooling analysis) by CAE.

また、冷却機能の条件を充足しない場合(S222のNO)、S210の工程で、内部構造検討部114は、冷却機能の条件を充足するように、経路モデルの配置を変更する。例えば、内部構造検討部114は、高温領域92,94に近い経路60(部分経路62,66)の径を大きくしてもよい。また、内部構造検討部114は、高温領域92,94に経路60(部分経路62,66)をさらに近づけてもよいし、高温領域92,94により近い部分経路を新たに配置するように分岐を設けてもよい。   If the conditions for the cooling function are not satisfied (NO in S222), the internal structure examining unit 114 changes the arrangement of the path model so as to satisfy the conditions for the cooling function in the process of S210. For example, the internal structure review unit 114 may increase the diameter of the path 60 (partial paths 62 and 66) close to the high temperature regions 92 and 94. Further, the internal structure reviewing unit 114 may bring the path 60 (partial paths 62 and 66) closer to the high temperature regions 92 and 94, or branch so as to newly arrange a partial path closer to the high temperature regions 92 and 94. It may be provided.

なお、経路60によって発揮される機能が防音又は防振である場合、内部構造検討部114は、経路モデルに第1の流体を流通させたときの音量又は振動の大きさが、所定の値以下であるかを判定してもよい(S222)。また、経路60によって発揮される機能が搬送である場合、内部構造検討部114は、経路モデルに第1の流体を流通させて物を搬送したときの速度が所定の速度以上であるか否かを判定してもよい(S222)。   When the function exhibited by the path 60 is soundproofing or vibration isolation, the internal structure reviewing unit 114 determines that the volume or vibration magnitude when the first fluid is circulated through the path model is a predetermined value or less. It may be determined whether or not (S222). Further, when the function exhibited by the path 60 is transport, the internal structure reviewing unit 114 determines whether or not the speed when transporting an object by circulating the first fluid through the path model is equal to or higher than a predetermined speed. May be determined (S222).

次に、内部構造検討部114は、構造成立性の検討を行う(ステップS230)。そして、内部構造検討部114は、剛性の条件を充足するか否かを判定する(ステップS232)。剛性の条件を充足しない場合(S232のNO)、工程はS210に戻る。一方、剛性の条件を充足する場合(S232のYES)、工程はS240に進む。   Next, the internal structure review unit 114 examines structure feasibility (step S230). Then, the internal structure examining unit 114 determines whether or not the rigidity condition is satisfied (step S232). When the rigidity condition is not satisfied (NO in S232), the process returns to S210. On the other hand, when the rigidity condition is satisfied (YES in S232), the process proceeds to S240.

具体的には、内部構造検討部114は、経路モデルを内部に有する造形物50のモデル(金型モデル)に負荷を加えたときの、金型モデルにおける歪又は変形量を取得して、その歪又は変形量が所定の許容値以下であるか否かを判定する(S222)。そして、歪又は変形量が所定の許容値以下である場合に、剛性の条件を充足すると判定される(S222のYES)。なお、S230では、剛性の評価ではなく強度の評価を行ってもよく、この場合、強度の条件の判定は、金型モデルにおける歪又は変形量ではなく、応力値を用いて行われ得る。   Specifically, the internal structure review unit 114 acquires the distortion or deformation amount in the mold model when a load is applied to the model (mold model) of the model 50 having the path model therein, It is determined whether the amount of distortion or deformation is equal to or less than a predetermined allowable value (S222). Then, when the strain or deformation amount is equal to or less than a predetermined allowable value, it is determined that the rigidity condition is satisfied (YES in S222). In S230, strength evaluation may be performed instead of stiffness evaluation. In this case, determination of the strength condition may be performed using a stress value instead of the strain or deformation amount in the mold model.

S20の工程が試作品を用いて行われる場合、S230において、経路モデルが内部に形成された試作品に対して剛性試験が行われる。そして、内部構造検討部114は、そのときの所定の箇所における歪又は変形量を取得する。なお、歪は、所定の箇所に歪ゲージを取り付けることで計測可能である。なお、試作品を用いる場合、試作品の剛性不足による成形品又は金型の不具合を検知することで、構造の成立性を判定してもよい。   When the process of S20 is performed using a prototype, in S230, a rigidity test is performed on the prototype in which the path model is formed. And the internal structure examination part 114 acquires the distortion or deformation | transformation amount in the predetermined location at that time. The strain can be measured by attaching a strain gauge at a predetermined location. In addition, when using a prototype, you may determine the feasibility of a structure by detecting the malfunction of the molded article or metal mold | die by insufficient rigidity of a prototype.

また、S20の工程がCAE解析を用いて行われる場合、S230において、内部構造検討部114は、FEM(Finite Element Method;有限要素法)を用いた構造解析を行う。そして、内部構造検討部114は、所定の箇所における歪又は変形量を算出する。なお、内部構造検討部114は、構造解析によって得られた応力分布で示された応力値が許容値以下であるか否かを判定してもよい。また、構造解析において、熱応力を考慮してもよい。   When the process of S20 is performed using CAE analysis, the internal structure review unit 114 performs structural analysis using FEM (Finite Element Method) in S230. Then, the internal structure review unit 114 calculates the strain or deformation amount at a predetermined location. Note that the internal structure review unit 114 may determine whether or not the stress value indicated by the stress distribution obtained by the structural analysis is equal to or less than an allowable value. Further, thermal stress may be taken into consideration in the structural analysis.

なお、条件を充足しない場合(S232のNO)、S210の工程で、内部構造検討部114は、剛性の条件を充足するように、経路モデルの配置を変更する。例えば、内部構造検討部114は、経路60を造形物50の外表面から離すように、経路60の配置を変更してもよい。   If the condition is not satisfied (NO in S232), the internal structure examining unit 114 changes the arrangement of the route model so as to satisfy the rigidity condition in the process of S210. For example, the internal structure examining unit 114 may change the arrangement of the path 60 so that the path 60 is separated from the outer surface of the model 50.

次に、内部構造検討部114は、経路60に残留する残留粉末の除去性の検討を行う(ステップS240)。そして、内部構造検討部114は、除去性の条件を充足するか否かを判定する(ステップS242)。除去性の条件を充足しない場合(S242のNO)、工程はS210に戻る。一方、除去性の条件を充足する場合(S242のYES)、S20の処理は終了する。   Next, the internal structure examining unit 114 examines the removability of the residual powder remaining in the path 60 (step S240). Then, the internal structure review unit 114 determines whether or not the removability condition is satisfied (step S242). If the removability condition is not satisfied (NO in S242), the process returns to S210. On the other hand, when the removability condition is satisfied (YES in S242), the process of S20 ends.

上述したように、内部構造検討部114は、三次元データを用いて経路60を模擬した経路モデルにおける経路60の内壁面の粗さに基いて、造形物50を製造する前に、三次元データを用いて造形物50が製造された後の経路60の残留した粉末の除去性を判定する(S242)。具体的には、内部構造検討部114は、経路モデルに第2の流体を流通させて経路モデルの各箇所における流量及び流速の少なくとも一方を取得して、その流量及び流速の少なくとも一方が所定の基準値以上であるか否かを判定する(S242)。そして、流量及び流速の少なくとも一方が所定の基準値以上である場合に、残留粉末の除去性が良好である、つまり除去性の条件を充足すると判定される(S242のYES)。つまり、第2の流体の流量及び流速が大きければ、第2の流体のエネルギーが大きくなるので、残留粉末の除去性は良好となり得る。なお、上記の「所定の基準値」は、経路60の各箇所(図4の部分経路61〜67、屈曲部71〜76)それぞれで異なっていてもよい。そして、各箇所における流量や流速には、流動抵抗による圧力損失が大きく影響することになる。また、流動抵抗による圧力損失ΔPは、図7に示すように、経路60を円筒と仮定し、経路60の内径をDとし、経路60の長さをLとし、経路60を流れる流体の流速をVとすると、以下の式1で表される。
(式1)ΔP=ρλLV/2D
ここで、ρは流体の密度を示し、λは経路60の内壁面の摩擦係数を示す。本実施の形態1では、この経路60の摩擦係数に特に着目することとし、除去性の判定精度を向上すべく、経路60の内壁面の粗さに基づいて決定される補正係数を経路60の内壁面の摩擦係数に掛け合わせることで、経路60の内壁面の摩擦係数を補正する。
As described above, the internal structure review unit 114 determines the three-dimensional data before manufacturing the model 50 based on the roughness of the inner wall surface of the path 60 in the path model that simulates the path 60 using the three-dimensional data. The removability of the powder remaining in the path 60 after the shaped article 50 is manufactured is determined using (S242). Specifically, the internal structure review unit 114 circulates the second fluid in the route model, acquires at least one of the flow rate and the flow velocity at each location of the route model, and at least one of the flow rate and the flow velocity is predetermined. It is determined whether or not it is equal to or greater than a reference value (S242). Then, when at least one of the flow rate and the flow velocity is equal to or higher than a predetermined reference value, it is determined that the removability of the residual powder is good, that is, the removability condition is satisfied (YES in S242). That is, if the flow rate and flow velocity of the second fluid are large, the energy of the second fluid is increased, so that the removability of the residual powder can be improved. The “predetermined reference value” may be different at each location of the route 60 (partial routes 61 to 67 and bent portions 71 to 76 in FIG. 4). And the pressure loss by flow resistance has big influence on the flow volume and flow velocity in each location. As shown in FIG. 7, the pressure loss ΔP due to the flow resistance assumes that the path 60 is a cylinder, the inner diameter of the path 60 is D, the length of the path 60 is L, and the flow velocity of the fluid flowing through the path 60 is Assuming V, it is expressed by the following formula 1.
(Formula 1) ΔP = ρλLV 2 / 2D
Here, ρ represents the density of the fluid, and λ represents the friction coefficient of the inner wall surface of the path 60. In the first embodiment, particular attention is paid to the friction coefficient of the path 60, and the correction coefficient determined based on the roughness of the inner wall surface of the path 60 is set to improve the accuracy of determination of the removability. By multiplying the friction coefficient of the inner wall surface, the friction coefficient of the inner wall surface of the path 60 is corrected.

(粉体の積層厚みと摩擦係数との関係)
図8に、経路60の内壁面を拡大した写真を示している。図8に示すように、積層造形装置1によって形成された経路60の内壁面は、規則的な波打ち形状となっている。また、この波打ち形状による凹凸は、粉体の積層厚みに対して正の相関関係を有する。従って、粉体の積層厚みを薄くすればするほど、経路60の内壁面の粗さが抑えられることになる。しかしながら、粉体の積層厚みを薄くすると造形時間が長引くことになる。これに対し、造形時間の短縮を目的として粉体の積層厚みを厚くすると、経路60の内壁面の粗さが悪化することになる。そこで、S20の工程がCAE解析を用いて行われる場合、内部構造検討部114は、CAEによるコンピュータシミュレーションにおいて、図9に示す補正係数を経路60の内壁面の摩擦係数に掛け合わせるとととする。即ち、粉体の積層厚みが標準的である場合は補正係数を×1.0とし、粉体の積層厚みが標準的な厚みよりも所定量厚い場合は補正係数をより大きな×1.5とし、粉体の積層厚みが標準的な厚みよりも所定量薄い場合は補正係数をより小さな×0.5とする。ここで、粉体の標準的な積層厚みは、粉末材料特性や設備能力、造形時間などによって決定される。上記の補正によれば、粉体の標準的な積層厚みに対しての積層厚みの厚薄に応じて流動抵抗が適宜増減されることになり、積層厚みを考慮した除去性の判定が実現される。
(Relationship between powder thickness and friction coefficient)
In FIG. 8, the photograph which expanded the inner wall face of the path | route 60 is shown. As shown in FIG. 8, the inner wall surface of the path 60 formed by the additive manufacturing apparatus 1 has a regular wavy shape. Moreover, the unevenness | corrugation by this wavy shape has a positive correlation with the lamination thickness of powder. Accordingly, the thinner the laminated thickness of the powder, the more the roughness of the inner wall surface of the path 60 can be suppressed. However, if the laminated thickness of the powder is reduced, the modeling time is prolonged. On the other hand, when the powder lamination thickness is increased for the purpose of shortening the modeling time, the roughness of the inner wall surface of the path 60 is deteriorated. Therefore, when the process of S20 is performed using CAE analysis, the internal structure examining unit 114 multiplies the correction coefficient shown in FIG. 9 by the friction coefficient of the inner wall surface of the path 60 in the computer simulation by CAE. . That is, when the powder lamination thickness is standard, the correction coefficient is x1.0, and when the powder lamination thickness is a predetermined amount thicker than the standard thickness, the correction coefficient is x1.5. When the laminated thickness of the powder is a predetermined amount smaller than the standard thickness, the correction coefficient is set to smaller x0.5. Here, the standard lamination thickness of the powder is determined by the powder material characteristics, facility capacity, modeling time, and the like. According to the above correction, the flow resistance is appropriately increased / decreased according to the thickness of the stack relative to the standard stack thickness of the powder, and the determination of removability in consideration of the stack thickness is realized. .

(経路60の内壁面の向きと摩擦係数との関係)
また、図10に、経路60の横断面を拡大した写真を示している。図10に示すように、経路60の内壁面のうちほぼ下向きの天井面は、他の面と比較して粗くなっている。これは、天井面において粉体が溶融し凝固する過程において重力により下方に引っ張られるからである。この現象は、重力の作用する方向と密接に関連しているので、経路60の内壁面の粗さは、経路60の内壁面の向きと密接に関連することになる。具体的には、図11に示すように、経路60の内壁面のうちほぼ下向きである天井面90は相対的に粗いと評価でき、経路60の内壁面のうちほぼ横向きである側壁面91は天井面90ほどには粗くないと評価できる。端的に言えば、経路60の内壁面は下向きであるほど粗くなると言える。そこで、S20の工程がCAE解析を用いて行われる場合、内部構造検討部114は、CAEによるコンピュータシミュレーションにおいて、図12に示す補正係数を経路60の内壁面の摩擦係数に掛け合わせることとする。即ち、経路60の内壁面のうちほぼ下向きの天井面90については補正係数を×2.00とし、経路60の内壁面のうちほぼ横向きの側壁面91については補正係数を×1.25とする。また、経路60の内壁面のうちほぼ上向きの部分については標準的な補正係数としての×1.00とすればよい。なお、図11に示すように、完全に横向きの平坦な立ち壁面92については、図12に示すように補正係数を×1.50にするとよい。上記の補正によれば、経路60の内壁面の摩擦係数を重力の影響を適切に加味して補正することができるようになり、重力の影響を考慮した除去性の判定が実現される。
(Relationship between direction of inner wall surface of path 60 and friction coefficient)
FIG. 10 shows an enlarged photograph of the cross section of the path 60. As shown in FIG. 10, the substantially downward ceiling surface of the inner wall surface of the path 60 is rougher than the other surfaces. This is because the powder is pulled downward by gravity in the process of melting and solidifying the powder on the ceiling surface. Since this phenomenon is closely related to the direction in which gravity acts, the roughness of the inner wall surface of the path 60 is closely related to the direction of the inner wall surface of the path 60. Specifically, as shown in FIG. 11, the ceiling surface 90 that is substantially downward of the inner wall surface of the path 60 can be evaluated as relatively rough, and the side wall surface 91 that is substantially laterally of the inner wall surface of the path 60 is It can be evaluated that it is not as rough as the ceiling surface 90. In short, it can be said that the inner wall surface of the path 60 becomes rougher as it goes downward. Therefore, when the process of S20 is performed using CAE analysis, the internal structure examining unit 114 multiplies the correction coefficient shown in FIG. 12 by the friction coefficient of the inner wall surface of the path 60 in the computer simulation by CAE. That is, the correction coefficient is set to x2.00 for the substantially downward ceiling surface 90 of the inner wall surface of the path 60, and the correction coefficient is set to x1.25 for the substantially lateral wall surface 91 of the inner wall surface of the path 60. . Moreover, what is necessary is just to set it as * 1.00 as a standard correction coefficient about the substantially upward part among the inner wall surfaces of the path | route 60. FIG. In addition, as shown in FIG. 11, it is good to set a correction coefficient to 1.50 as shown in FIG. According to the above correction, the friction coefficient of the inner wall surface of the path 60 can be corrected by appropriately taking into consideration the influence of gravity, and the determination of removability in consideration of the influence of gravity is realized.

なお、上記の各補正係数は、三次元データや粉体の積層厚みに基づく理論値として求めてもよいし、実験や測定を重ねて統計学的に決定してもよい。   Each correction coefficient described above may be obtained as a theoretical value based on the three-dimensional data or the layer thickness of the powder, or may be determined statistically through repeated experiments and measurements.

以上に、経路60の内壁面の摩擦係数を補正する手法として、粉体の積層厚みを考慮したものと、経路60の内壁面の向きを考慮したものの2通りを説明した。しかしながら、これら2通りの手法は何れか一方のみを採用してもよいし、同時に採用してもよい。即ち、除去性を判定する工程において、経路60の内壁面の積層厚みが薄いほど除去性が良好であり、加えて、経路60の内壁面が下向きであるほど除去性が不良であると判定する。ただし、図8及び図10を比較して判る通り、粉体の積層厚みよりも、経路60の内壁面の向きの方が、経路60の内壁面の粗さに大きく影響している。即ち、経路60の内壁面が下向きであると、経路60の内壁面はランダムに荒れた状態となる。従って、これら2通りの手法を同時に採用する場合は、経路60の内壁面の積層厚みよりも経路60の内壁面の向きが除去性の良否に強く影響を与えるものとして、経路60の内壁面の積層厚みよりも経路60の内壁面の向きを優先的に考慮して経路60の内壁面の摩擦係数を補正し、もって、除去性を判定することが望ましい。図13には、経路60の内壁面の積層厚みと経路60の内壁面の向きを同時に考慮した場合の補正係数を示している。図13に示すように、経路60の内壁面の積層厚みの違いによる補正係数の増減幅は最大でも0.5となっているのに対し、経路60の内壁面の向きの違いによる補正係数の増減幅は最大で0.75としている。以上の補正係数によれば、除去性に与える影響の軽重に基いて除去性を適切に判定することができるようになる。   As described above, there are two methods for correcting the friction coefficient of the inner wall surface of the path 60, one that considers the laminated thickness of the powder and the other that considers the direction of the inner wall surface of the path 60. However, only one of these two methods may be adopted or at the same time. That is, in the step of determining removability, the thinner the inner wall surface of the path 60 is, the better the removability is. In addition, the lower the inner wall surface of the path 60 is, the better the removability is determined. . However, as can be seen by comparing FIG. 8 and FIG. 10, the direction of the inner wall surface of the path 60 has a greater influence on the roughness of the inner wall surface of the path 60 than the laminated thickness of the powder. That is, when the inner wall surface of the path 60 is facing downward, the inner wall surface of the path 60 is randomly roughened. Therefore, when these two methods are adopted at the same time, it is assumed that the orientation of the inner wall surface of the path 60 has a greater influence on the quality of the removal than the laminated thickness of the inner wall surface of the path 60. It is preferable to determine the removability by correcting the friction coefficient of the inner wall surface of the path 60 in consideration of the direction of the inner wall surface of the path 60 with priority over the stacking thickness. FIG. 13 shows a correction coefficient when the laminated thickness of the inner wall surface of the path 60 and the orientation of the inner wall surface of the path 60 are considered simultaneously. As shown in FIG. 13, the increase / decrease width of the correction coefficient due to the difference in the laminated thickness of the inner wall surface of the path 60 is 0.5 at the maximum, whereas the correction coefficient due to the difference in the direction of the inner wall surface of the path 60 The maximum increase / decrease width is 0.75. According to the correction coefficient described above, the removability can be appropriately determined based on the weight of the influence on the removability.

なお、S20の工程が試作品を用いて行われる場合、S240において、経路モデルが内部に形成された試作品に対して除去性の判定が行われる。具体的には、試作品において、経路の分岐部や屈曲部など、複雑な形状部の断面形状を限度見本化又は評価値化、指標値化して、流量又は流速の実測値と積層厚さを関連付けておき、実際に使用する金型を制作するに際しては、上記関連付けに基いて除去性を検討し、必要に応じて除去性を改善するような修正作業を実行することになる。   In addition, when the process of S20 is performed using a prototype, in S240, determination of removability is performed with respect to the prototype in which the path model is formed. Specifically, in a prototype, the cross-sectional shape of a complicated shape part such as a branch part or a bent part of a route is converted into a limit sample or evaluation value, and converted into an index value, and an actual measurement value of flow rate or flow velocity and a laminated thickness are obtained. In association with each other, when producing a mold to be actually used, the removability is examined based on the above association, and correction work is performed to improve the removability as necessary.

また、好ましくは、内部構造検討部114は、圧力損失の大きな形状である箇所について、残留粉末の除去性を判定する。これにより、除去性が悪い可能性のある箇所について、経路60の内壁面の粗さに応じた流動抵抗の補正をした上で除去性の判定を行うことになるので、経路60の全体について除去性の判定を行う必要がなくなる。従って、除去性の判定を効率的に行うことが可能となる。   Moreover, preferably, the internal structure examining unit 114 determines the removability of the residual powder for a portion having a shape with a large pressure loss. As a result, the removability is determined after correcting the flow resistance in accordance with the roughness of the inner wall surface of the path 60 at a place where the removability may be poor, so that the entire path 60 is removed. There is no need to perform sex determination. Accordingly, it is possible to efficiently determine the removability.

なお、除去性の条件を充足しない場合(S242のNO)、S210の工程で、内部構造検討部114は、除去性の条件を充足するように、粉体の積層厚みを変更したり、経路モデルの配置を変更する。例えば、内部構造検討部114は、除去性が良好でないと判定された箇所について、粉体の積層厚みを薄くしたり、経路60を水平に対して若干傾斜させたりするとよい。   When the removability condition is not satisfied (NO in S242), in step S210, the internal structure examining unit 114 changes the powder stack thickness or the path model so as to satisfy the removability condition. Change the placement of. For example, the internal structure examining unit 114 may reduce the thickness of the laminated powder or place the path 60 slightly inclined with respect to the horizontal at a location determined to have poor removability.

(変形例)
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、図6に示したフローチャートにおいて、S220、S230及びS240の工程の順序は、適宜、変更され得る。また、S220(S222)及びS230(S232)の工程の少なくとも一方は、行われなくてもよい。
(Modification)
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. For example, in the flowchart shown in FIG. 6, the order of steps S220, S230, and S240 can be changed as appropriate. Further, at least one of the steps S220 (S222) and S230 (S232) may not be performed.

また、上述した実施の形態においては、図3のS20の工程(図6の各工程)は、制御装置100によって行われるとしたが、このような構成に限られない。図6の各工程は、可能であれば、作業者が行ってもよい。   In the embodiment described above, the process of S20 in FIG. 3 (each process of FIG. 6) is performed by the control device 100, but is not limited to such a configuration. Each step of FIG. 6 may be performed by an operator if possible.

また、上述した実施の形態においては、図3のS10の工程で取得される三次元データには、経路60の情報が含まれているとしたが、このような構成に限られない。S10で取得される三次元データは、造形物50の外形の情報のみを含み、経路60の情報(内部構造の情報)を含まなくてもよい。この場合、S210の工程で、三次元データを用いて経路60に対応する経路モデルを生成してもよい。この場合、S30の工程では、S10で取得された、造形物50の外形を示す三次元データに、S20で生成された経路モデルに対応する経路60の情報を追加(反映)してもよい。   In the above-described embodiment, the three-dimensional data acquired in step S10 of FIG. 3 includes the information on the route 60. However, the configuration is not limited to this. The three-dimensional data acquired in S10 includes only information on the outer shape of the model 50, and may not include information on the path 60 (information on the internal structure). In this case, a route model corresponding to the route 60 may be generated using the three-dimensional data in the step of S210. In this case, in the process of S30, the information on the route 60 corresponding to the route model generated in S20 may be added (reflected) to the three-dimensional data indicating the outer shape of the model 50 acquired in S10.

また、上述したように、造形物50を製造した後、経路60の内部には、溶融結合しないで残留している残留粉末が存在する。この残留粉末を除去するに際し、例えば入口60aから経路60に圧縮エア、高温エア、ドライエア、不活性ガスなどの気体、水、油、洗浄剤、液体研磨剤などの液体、パイプ用のワイヤーブラシなどの器具を注入及び挿入し、又は、例えば出口60bから経路60内の空気を吸引する。   In addition, as described above, after the model 50 is manufactured, residual powder that remains without being melt-bonded exists in the path 60. When removing this residual powder, for example, compressed air, high-temperature air, dry air, inert gas and other liquids, water, oil, cleaning agents, liquid abrasives, pipe brushes, and the like from the inlet 60a to the path 60 The device is injected and inserted, or the air in the passage 60 is sucked from the outlet 60b, for example.

また、上述した実施の形態1では、除去性の一つの指標として経路60内を流れる流量や流速を観測することとしたが、流量や流速はあくまで指標であって、他に代わるものがあればそれを採用してもよい。   In the first embodiment described above, the flow rate and the flow velocity flowing through the path 60 are observed as one index of removability. However, the flow rate and the flow velocity are just indicators, and there are other alternatives. It may be adopted.

1・・・積層造形装置、50・・・造形物、51・・・積層粉末、52A〜52L・・・粉末層、60・・・経路、61〜67・・・部分経路、71〜76・・・屈曲部、100・・・制御装置、112・・・三次元データ取得部、114・・・内部構造検討部、116・・・三次元データ修正部、118・・・積層造形制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laminate shaping apparatus, 50 ... Modeling thing, 51 ... Laminated powder, 52A-52L ... Powder layer, 60 ... Path | route, 61-67 ... Partial path | route, 71-76 * ..Bending part, 100 ... control device, 112 ... three-dimensional data acquisition part, 114 ... internal structure examination part, 116 ... three-dimensional data correction part, 118 ... layered manufacturing control part

Claims (5)

粉末を積層し溶融結合させることを繰り返すことによって三次元形状の造形物を製造する際に、部分的に前記粉末を溶融結合させないようにしてその部分に未結合のまま前記粉末を残留させることで、第1の流体を流通させる中空の経路が内部に形成された前記造形物を製造する積層造形方法であって、
前記造形物に関する三次元データを取得する工程と、
前記三次元データを用いて前記経路を模擬した経路モデルにおける前記経路の内壁面の粗さに基いて、前記造形物を製造する前に、前記三次元データを用いて前記造形物が製造された後の前記経路の前記残留した粉末の除去性を判定する工程と、
前記判定された除去性が向上するように、前記三次元データを修正する工程と、
前記修正された三次元データを用いて、前記造形物を製造する工程と
を有する積層造形方法。
When manufacturing a three-dimensional shaped object by repeatedly laminating and melt-bonding powder, the powder is left unbonded in that part so that the powder is not partially melt-bonded. The additive manufacturing method for manufacturing the modeled object in which a hollow path through which the first fluid flows is formed,
Obtaining three-dimensional data related to the shaped object;
Based on the roughness of the inner wall surface of the route in the route model simulating the route using the three-dimensional data, the shaped object was manufactured using the three-dimensional data before the shaped object was manufactured. Determining the removability of the remaining powder in the later path;
Modifying the three-dimensional data so that the determined removability is improved;
And a step of manufacturing the model using the corrected three-dimensional data.
前記除去性を判定する工程において、前記経路の内壁面の積層厚みが薄いほど前記除去性が良好であると判定する、
請求項1に記載の積層造形方法。
In the step of determining the removability, it is determined that the removability is better as the lamination thickness of the inner wall surface of the path is smaller.
The additive manufacturing method according to claim 1.
前記除去性を判定する工程において、前記経路の内壁面が下向きであるほど前記除去性が不良であると判定する、
請求項1又は2に記載の積層造形方法。
In the step of determining the removability, it is determined that the removability is poorer as the inner wall surface of the path is downward.
The additive manufacturing method according to claim 1 or 2.
前記除去性を判定する工程において、前記経路の内壁面の積層厚みが薄いほど前記除去性が良好であり、前記経路の内壁面が下向きであるほど前記除去性が不良であると判定し、
前記除去性を判定する工程において、前記経路の内壁面の積層厚みよりも前記経路の内壁面の向きが前記除去性の良否に影響するものとして、前記経路の内壁面の積層厚みよりも前記経路の内壁面の向きを優先的に考慮して前記除去性を判定する、
請求項1に記載の積層造形方法。
In the step of determining the removability, the removability is better as the lamination thickness of the inner wall surface of the path is thinner, and the removability is determined to be worse as the inner wall surface of the path is downward,
In the step of determining the removability, the direction of the inner wall surface of the path affects the quality of the removability rather than the stack thickness of the inner wall surface of the path. Determining the removability in consideration of the direction of the inner wall surface of the
The additive manufacturing method according to claim 1.
前記除去性の判定の対象となる前記経路の箇所は、前記経路の形状に応じて定められる、
請求項1から4のいずれか1項に記載の積層造形方法。
The location of the route that is the target of the removability determination is determined according to the shape of the route.
The additive manufacturing method according to any one of claims 1 to 4.
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