JP2018127710A - 三次元積層造形装置およびその制御方法並びにビーム走査パターン生成プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
を備え、前記コントローラは、前記ベースプレート上の造形可能領域の少なくとも一部において、前記ビーム照射ユニットからの前記ビームの照射位置を起点として前記ガス流れの下流側に延ばした基準線の両側の禁止角度範囲を除く許容角度範囲内に前記ビームの走査方向を制限するよう構成される。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
図1に示すように、三次元積層造形装置2は、ベースプレート4と、ベースプレート4上に形成された粉末層6を選択的に固化するように粉末層6に光ビーム8(レーザビーム)を照射するための光ビーム照射ユニット10と、粉末層6上にガス流れFを形成するためのガス流れ形成ユニット12と、光ビーム照射ユニット10及びガス流れ形成ユニット12を制御するコントローラ20とを備える。光ビーム照射ユニット10は、光ビーム8を走査するための光スキャナ14(ガルバノミラー)と、不図示の光源とを含む。なお、図1に示す三次元積層造形装置2(2A)では、ガス流れ形成ユニット12は、例えばポンプ等によって粉末層6上に一方向のガス流れFを形成するように構成されている。なお、ガス流れFのガスの種類は特に限定されないが、例えばArガスや窒素ガス等の不活性ガスを用いてもよい。
図1及び図2に示すように、コントローラ20は、ベースプレート4上の造形可能領域Sの少なくとも一部において、光ビーム照射ユニット10からの光ビームの照射位置Pを起点としてガス流れFの下流側に延ばした基準線Lの両側の禁止角度範囲A1を除く許容角度範囲A2内に光ビーム8の走査方向dsを制限する。すなわち、コントローラ20は、許容角度範囲A2内の方向にのみ光ビーム8を走査するよう光ビーム照射ユニット10を制御する。
一実施形態では、図4及び図5に示すように、造形可能領域Sは、光スキャナ14よりもガス流れFの下流側に位置する第1領域S1と、光スキャナ14よりもガス流れFの上流側に位置する第2領域S2と、を含む。また、コントローラ20は、第1領域S1への光ビーム8の照射時、許容角度範囲A2(図2及び図3参照)内への光ビーム8の走査方向の制限を解除し、第2領域S2への光ビーム8の照射時、許容角度範囲A2内に光ビームの走査方向を制限する。
まず、S11において、造形物の三次元形状データを生成し、S12において、造形物の三次元形状データからスライスデータを生成する。次に、S13において、スライスデータに基づいて光ビーム走査パターンを生成する。そして、S14において、スライスデータに基づいて一層ずつ造形処理を行うことで造形物を完成させる。
4 ベースプレート
6 粉末層
8 光ビーム
10 光ビーム照射ユニット
12 ガス流れ形成ユニット
14 光スキャナ
16 ヒューム
18 上流端
20 コントローラ
22 ポンプ
24 第1流路
26 第2流路
28 第3流路
30 第4流路
32 第1バルブ
34 第2バルブ
36 第3バルブ
38 第4バルブ
40 フィルタ
42 風向計
44 チャンバ
Claims (10)
- ベースプレートと、
前記ベースプレート上に形成された粉末層を選択的に固化するように前記粉末層にビームを照射するためのビーム照射ユニットと、
前記粉末層上にガス流れを形成するためのガス流れ形成ユニットと、
前記ビーム照射ユニットを制御するコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、前記ベースプレート上の造形可能領域の少なくとも一部において、前記ビーム照射ユニットからの前記ビームの照射位置を起点として前記ガス流れの下流側に延ばした基準線の両側の禁止角度範囲を除く許容角度範囲内に前記ビームの走査方向を制限するよう構成されたことを特徴とする三次元積層造形装置。 - 前記禁止角度範囲は、前記基準線の両側にそれぞれ少なくとも20度の角度範囲を含むことを特徴とする請求項1に記載の三次元積層造形装置。
- 前記ビーム照射ユニットは、前記ビームを走査するためのスキャナを含み、
前記造形可能領域は、
前記スキャナよりも前記ガス流れの下流側に位置する第1領域と、
前記スキャナよりも前記ガス流れの上流側に位置する第2領域と、
を含み、
前記コントローラは、
前記第1領域への前記ビームの照射時、前記許容角度範囲内への前記ビームの走査方向の制限を解除し、
前記第2領域への前記ビームの照射時、前記許容角度範囲内に前記ビームの走査方向を制限するよう構成されたことを特徴とする請求項1又は2に記載の三次元積層造形装置。 - ベースプレートと、
前記ベースプレート上に形成された粉末層を選択的に固化するように前記粉末層にビームを照射するためのビーム照射ユニットと、
前記粉末層上にガス流れを形成するためのガス流れ形成ユニットと、
を備え、
前記ビーム照射ユニットは、前記ビームを走査するためのスキャナを含み、
前記スキャナは、前記ガス流れの流れ方向における前記ベースプレートの中央位置に対して前記流れ方向の上流側にオフセットして配置されていることを特徴とする三次元積層造形装置。 - ベースプレートと、
ビームを走査するためのスキャナを含み、前記ベースプレート上に形成された粉末層を選択的に固化するように前記粉末層に前記ビームを照射するためのビーム照射ユニットと、
第1方向と、前記第1方向とは少なくとも反対側に向かう方向成分を有する第2方向と、の間で切り替え可能にガス流れを前記粉末層上に形成するように構成されたガス流れ形成ユニットと、
前記ガス流れ形成ユニットを制御するコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、
前記ベースプレート上の造形可能領域のうち、前記スキャナよりも前記第1方向の下流側に位置する第1領域への前記ビームの照射時、前記第1方向の前記ガス流れを前記粉末層上に形成し、
前記造形可能領域のうち、前記スキャナよりも前記第1方向の上流側に位置する第2領域への前記ビームの照射時、前記第2方向の前記ガス流れを前記粉末層上に形成するように、
前記ガス流れ形成ユニットを制御するよう構成されたことを特徴とする三次元積層造形装置。 - 前記第2方向は、前記第1方向に対して、160度以上200度以下の角度をなすことを特徴とする請求項5に記載の三次元積層造形装置。
- 前記粉末層上における前記ガス流れの方向を検出するための流れ方向センサを更に備え、
前記コントローラは、前記ガス流れが前記第2方向に切り替わったことを示す検出結果を前記流れ方向センサから受け取った後、前記第2領域への前記ビームの照射を開始させるように前記ビーム照射ユニットを制御するよう構成されたことを特徴とする請求項5又は6に記載の三次元積層造形装置。 - 三次元積層造形装置の制御方法であって、
ベースプレート上に形成された粉末層上にガス流れを形成するステップと、
前記ベースプレート上に形成された前記粉末層を選択的に固化するように前記粉末層にビームを照射するステップと、
を備え、
前記粉末層にビームを照射するステップでは、前記ベースプレート上の造形可能領域の少なくとも一部において、前記ビームの照射位置を起点として前記粉末層上のガス流れの下流側に延ばした基準線の両側の禁止角度範囲を除く許容角度範囲内に前記ビームの走査方向を制限することを特徴とする、三次元積層造形装置の制御方法。 - 三次元積層造形装置の制御方法であって、
ベースプレート上に形成された粉末層上にガス流れを形成するステップと、
前記ベースプレート上に形成された粉末層を選択的に固化するように前記粉末層にビームを照射するステップと、
を備え、
前記粉末層に前記ビームを照射するステップでは、前記ベースプレート上の造形可能領域のうち、スキャナよりも第1方向の下流側に位置する第1領域への前記ビームの照射時、前記第1方向の前記ガス流れを前記粉末層上に形成し、
前記造形可能領域のうち、前記スキャナよりも前記第1方向の上流側に位置する第2領域への前記ビームの照射時、前記第1方向とは少なくとも反対側に向かう方向成分を有する第2方向の前記ガス流れを前記粉末層上に形成することを特徴とする三次元積層造形装置の制御方法。 - 造形物の三次元形状データからスライスデータを生成する処理と、
生成された前記スライスデータに基づいて、ベースプレート上の造形可能領域の少なくとも一部において、ビームの照射位置を起点としてガス流れ形成ユニットによるガス流れの下流側に延ばした基準線の両側の禁止角度範囲を除く許容角度範囲内に前記ビームの走査方向を制限するようにビーム走査パターンを生成する処理と、
をコンピュータに実行させることを特徴とする、三次元積層造形装置のビーム走査パターン生成プログラム。
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