JP2018145526A - Three-dimensional lamination device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce quality reduction of a three-dimensional article.SOLUTION: A three-dimensional lamination device 1 forms a three-dimensional article by laminating a molding layer on a base part 100. The three-dimensional lamination device 1 has: a powder feed part for feeding a powder material; a light irradiation part for irradiating light beam to the powder material and sintering or dissolving and solidifying at least a part of the powder material to which the light beam is irradiated to form a molding layer; a three-dimensional lamination chamber 2 sealed from outside and housing the powder feed part, the light irradiation part, and the base part 100; a gas discharge part 37 for discharging a gas in the three-dimensional lamination chamber 2; and a gas introduction part 38 for introducing a prescribed gas into the three-dimensional lamination chamber 2. The gas discharge part 37 discharges the gas in the three-dimensional lamination chamber 2 and the gas introduction part 38 introduces the prescribed gas, and then a prescribed gas atmosphere is made in the three-dimensional lamination chamber 2.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、積層により三次元形状物を製造する三次元積層装置に関するものである。   The present invention relates to a three-dimensional laminating apparatus for producing a three-dimensional shape object by laminating.

三次元形状物を製造する技術として、金属粉末材料に光ビームを照射することによって三次元形状物を製造する積層造形技術が知られている。例えば、特許文献1には、金属粉末材料で形成された粉末層に光ビームを照射して焼結層を形成し、それを繰り返すことによって複数の焼結層が一体として積層された三次元形状造形物を製造する方法が記載されている。   As a technique for manufacturing a three-dimensional shape, a layered manufacturing technique for manufacturing a three-dimensional shape by irradiating a metal powder material with a light beam is known. For example, Patent Document 1 discloses a three-dimensional shape in which a powder layer formed of a metal powder material is irradiated with a light beam to form a sintered layer, and a plurality of sintered layers are laminated integrally by repeating this process. A method for manufacturing a shaped object is described.

特開2006−124732号公報JP 2006-124732 A

ところで、三次元形状物を製造する際に、例えば金属粉末材料に酸化等の変質が生じる場合がある。金属粉末材料が変質した場合、三次元形状物の品質が低下する可能性がある。   By the way, when manufacturing a three-dimensional shape thing, alteration, such as oxidation, may arise in metal powder material, for example. When the metal powder material is altered, the quality of the three-dimensional shape may be deteriorated.

本発明は、三次元形状物の品質低下を抑制する三次元積層装置を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the three-dimensional lamination apparatus which suppresses the quality degradation of a three-dimensional shaped object.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の三次元積層装置は、基台部に成形層を積層させて三次元形状物を形成する三次元積層装置であって、粉末材料を供給する粉末供給部と、前記粉末材料に光ビームを照射し、前記光ビームが照射された前記粉末材料の少なくとも一部を焼結又は溶融固化させて前記成形層を形成する光照射部と、外部から密封され、前記粉末供給部、前記光照射部及び前記基台部を収納する三次元積層室と、前記三次元積層室内の気体を排出する気体排出部と、前記三次元積層室内に所定の気体を導入する気体導入部と、を有し、前記気体排出部が前記三次元積層室内の気体を排出して、前記気体導入部が前記所定の気体を導入することにより、前記三次元積層室内を所定の気体雰囲気にする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the three-dimensional laminating apparatus of the present invention is a three-dimensional laminating apparatus that forms a three-dimensional shaped object by laminating a molding layer on a base part, and a powder material A powder supply unit that irradiates the powder material with a light beam, and sinters or melts and solidifies at least a part of the powder material irradiated with the light beam to form the molding layer; A three-dimensional stacking chamber that is sealed from the outside and stores the powder supply unit, the light irradiation unit, and the base unit; a gas discharge unit that discharges gas in the three-dimensional stacking chamber; and the three-dimensional stacking chamber. A gas introduction part for introducing a predetermined gas, the gas discharge part discharges the gas in the three-dimensional stacking chamber, and the gas introduction part introduces the predetermined gas, thereby the three-dimensional A predetermined gas atmosphere is set in the stacking chamber.

この三次元積層装置は、密封された所定の気体雰囲気下で成形層を形成する。従って、この三次元積層装置は、粉末材料の変質を抑制し、三次元形状物の品質低下を抑制することができる。   This three-dimensional laminating apparatus forms a molding layer in a sealed predetermined gas atmosphere. Therefore, this three-dimensional laminating apparatus can suppress the deterioration of the powder material and suppress the quality deterioration of the three-dimensional shape.

前記三次元積層装置において、前記粉末供給部は、先端の開口部から前記基台部に向かって前記粉末材料を噴射し、前記光照射部は、先端の開口部から、前記粉末供給部から前記基台部に向けて移動する前記粉末材料に光ビームを照射し、前記粉末材料を溶融させて、溶融した前記粉末材料を前記基台部上で固化させて、前記三次元積層室は、前記粉末供給部の開口部と前記光照射部の開口部とを収納することが好ましい。この三次元積層装置は、所定の気体雰囲気下で成形層を形成するため、三次元形状物の品質低下を抑制することができる。   In the three-dimensional laminating apparatus, the powder supply unit injects the powder material from the opening at the tip toward the base, and the light irradiation unit from the powder supply unit through the opening at the tip. The powder material moving toward the base part is irradiated with a light beam, the powder material is melted, and the melted powder material is solidified on the base part. It is preferable to accommodate the opening of the powder supply unit and the opening of the light irradiation unit. Since this three-dimensional laminating apparatus forms a molding layer in a predetermined gas atmosphere, it is possible to suppress the quality deterioration of the three-dimensional shape.

前記三次元積層装置において、前記粉末供給部と前記光照射部とは、前記粉末供給部が前記光照射部の外周に同心円状に配置され、前記光照射部の前記光ビームが通過する経路を囲う内管と、前記内管を覆い前記内管との間に前記粉末材料の流れる粉末流路を形成する外管とを有し、かつ一方向に移動可能な積層部を形成し、前記積層部に取付けられて、前記積層部の移動に伴い前記三次元積層室を外部から密封しながら前記一方向に沿って伸縮する伸縮部を有することが好ましい。この三次元積層装置は、伸縮部を有することにより、粉末供給部が移動する場合であっても、好適に三次元積層室内を密封することができる。   In the three-dimensional laminating apparatus, the powder supply unit and the light irradiation unit are configured such that the powder supply unit is disposed concentrically on the outer periphery of the light irradiation unit, and a path through which the light beam of the light irradiation unit passes. An inner tube that surrounds the outer tube, and an outer tube that covers the inner tube and forms a powder flow path through which the powder material flows, and forms a laminated portion that is movable in one direction. It is preferable to have an expansion / contraction part that is attached to a part and expands and contracts along the one direction while sealing the three-dimensional stacking chamber from the outside as the stacking part moves. This three-dimensional laminating apparatus can suitably seal the inside of the three-dimensional laminating chamber even when the powder supply unit moves by having the expansion / contraction part.

前記三次元積層装置において、前記積層部は、一軸方向にのみ移動可能であることが好ましい。これにより、三次元積層装置は、三次元積層室内を密封する伸縮部を、一軸方向に伸縮可能に配置することができ、伸縮部に係る負荷を少なくしつつ移動に追従して伸縮させることができ、より好適に三次元積層室内を密封することができる。これにより、積層部を多軸方向に移動させる構造にする場合に比べ、装置構成を小さくすることができ、かつ、密閉性をより維持しやすくすることができる。   In the three-dimensional laminating apparatus, it is preferable that the laminating unit is movable only in a uniaxial direction. Thereby, the three-dimensional laminating apparatus can arrange the expansion / contraction part that seals the three-dimensional lamination chamber so that it can extend and contract in the uniaxial direction, and can expand and contract following the movement while reducing the load on the expansion / contraction part. It is possible to seal the inside of the three-dimensional stacking chamber more preferably. Thereby, compared with the case where it is set as the structure which moves a laminated part to a multi-axis direction, an apparatus structure can be made small and it can make it easier to maintain sealing performance.

前記三次元積層装置は、前記粉末供給部及び前記光照射部に取付けられて前記基台部の前記成形層が形成される部分を覆うカバー部と、前記カバー部内の気体を排出するカバー部気体排出部と、前記カバー部内に所定の気体を導入するカバー部気体導入部と、を有し、前記カバー部気体排出部が前記カバー部内の気体を排出して前記カバー部気体導入部が前記所定の気体を導入することにより、前記カバー部は、前記基台部周囲を前記所定の気体雰囲気にすることが好ましい。この三次元積層装置は、カバー部により、成形層の周囲を所定の気体雰囲気下にする。従って、この三次元積層装置は、三次元形状物の品質低下をより好適に抑制することができる。   The three-dimensional laminating apparatus includes a cover unit that is attached to the powder supply unit and the light irradiation unit and covers a portion of the base unit where the molding layer is formed, and a cover unit gas that discharges the gas in the cover unit A discharge part and a cover part gas introduction part for introducing a predetermined gas into the cover part, wherein the cover part gas discharge part discharges the gas in the cover part and the cover part gas introduction part is the predetermined part. By introducing this gas, it is preferable that the cover part has the predetermined gas atmosphere around the base part. In this three-dimensional laminating apparatus, the periphery of the molding layer is placed in a predetermined gas atmosphere by the cover portion. Therefore, this three-dimensional laminating apparatus can more suitably suppress the quality deterioration of the three-dimensional shape object.

前記三次元積層装置は、前記三次元積層室と前記三次元積層室の外部とを接続して、前記三次元積層室及び三次元積層室の外部から密封される予備室を有し、前記基台部は、前記予備室を介して前記三次元積層室外部から前記三次元積層室内に移動されることにより、前記三次元積層室内に収納されることが好ましい。この三次元積層装置は、予備室を有するため、基台部を三次元積層室に出し入れした際にも、三次元積層室の気体の排出と導入とを、好適に行うことができる。   The three-dimensional laminating apparatus includes a spare chamber that connects the three-dimensional laminating chamber and the outside of the three-dimensional laminating chamber and is sealed from the outside of the three-dimensional laminating chamber and the three-dimensional laminating chamber, It is preferable that the pedestal is accommodated in the three-dimensional stacking chamber by being moved from the outside of the three-dimensional stacking chamber into the three-dimensional stacking chamber via the preliminary chamber. Since this three-dimensional laminating apparatus has a spare chamber, it is possible to suitably discharge and introduce gas in the three-dimensional laminating chamber even when the base portion is taken in and out of the three-dimensional laminating chamber.

本発明によれば、三次元形状物の品質低下を抑制することができる。   According to the present invention, it is possible to suppress deterioration in quality of a three-dimensional shape object.

図1は、実施形態1の三次元積層装置を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a three-dimensional laminating apparatus according to the first embodiment. 図2は、積層ヘッド収納室の図1におけるA−A断面における要部断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the main part in the AA cross section in FIG. 1 of the laminated head storage chamber. 図3は、積層ヘッド収納室を図2における方向Lから見た場合の図面である。3 is a drawing of the laminated head storage chamber as viewed from the direction L in FIG. 図4は、積層ヘッドのノズルの一例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a nozzle of a laminated head. 図5は、制御装置の構成を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram illustrating the configuration of the control device. 図6Aは、粉末導入部の一例を示す模式図である。FIG. 6A is a schematic diagram illustrating an example of a powder introduction unit. 図6Bは、粉末導入部の一例を示す模式図である。FIG. 6B is a schematic diagram illustrating an example of a powder introduction unit. 図7は、粉末回収部の一例を示す模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an example of a powder recovery unit. 図8は、実施形態1に係る三次元積層装置による三次元形状物の製造方法を示す模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a method of manufacturing a three-dimensional shape by the three-dimensional stacking apparatus according to the first embodiment. 図9は、実施形態1に係る三次元積層装置による三次元形状物の製造工程を示すフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart illustrating a manufacturing process of a three-dimensional shape by the three-dimensional stacking apparatus according to the first embodiment. 図10は、実施形態2に係るカバー部の一例を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating an example of a cover unit according to the second embodiment. 図11は、実施形態2に係るカバー部により粉末の周囲の気体雰囲気を調整する工程を示すフローチャートである。FIG. 11 is a flowchart illustrating a process of adjusting the gas atmosphere around the powder by the cover unit according to the second embodiment.

以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment, Moreover, when there are two or more embodiments, what comprises a combination of each Example is also included.

図1は、実施形態1の三次元積層装置1を示す模式図である。ここで、実施形態1では、水平面内の一方向をX軸方向、水平面内においてX軸方向と直交する方向をY軸方向、X軸方向及びY軸方向のそれぞれと直交する方向(すなわち鉛直方向)をZ軸方向とする。   FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a three-dimensional laminating apparatus 1 according to the first embodiment. Here, in the first embodiment, one direction in the horizontal plane is the X-axis direction, and a direction orthogonal to the X-axis direction in the horizontal plane is a direction orthogonal to the Y-axis direction, the X-axis direction, and the Y-axis direction (that is, the vertical direction). ) Is the Z-axis direction.

図1に示す三次元積層装置1は、基台部100に三次元形状物を製造する装置である。基台部100は、三次元形状物が形成される土台となる部材であり、三次元積層装置1で所定の位置に搬送され、表面に三次元形成物が形成される。実施形態1の基台部100は、板状の部材である。なお、基台部100は、これに限定されない。基台部100は、三次元形状物の土台となる部材を用いてもよいし、三次元形状物を付加する部材を用いてもよい。所定の位置に三次元形成物が形成されることで、部品、製品となる部材を基台部100として用いてもよい。   A three-dimensional laminating apparatus 1 shown in FIG. 1 is an apparatus that manufactures a three-dimensional shape on a base part 100. The base part 100 is a member that becomes a base on which a three-dimensional shaped object is formed, and is transported to a predetermined position by the three-dimensional laminating apparatus 1 to form a three-dimensional formed object on the surface. The base part 100 of Embodiment 1 is a plate-shaped member. The base unit 100 is not limited to this. The base unit 100 may use a member that becomes a base of a three-dimensional shape object, or may use a member that adds a three-dimensional shape object. A member that becomes a part or product may be used as the base part 100 by forming a three-dimensional formed object at a predetermined position.

三次元積層装置1は、三次元積層室2と、予備室3と、積層ヘッド収納室4と、機械加工部収納室5と、ベッド10と、テーブル部11と、積層部としての積層ヘッド12と、機械加工部13と、ベローズ18と、ベローズ19と、制御装置20と、形状計測部30と、加熱ヘッド31と、機械加工部計測部32と、工具交換部33と、ノズル交換部34と、粉末導入部35と、基台移動部36と、気体排出部37と、気体導入部38と、粉末回収部39と、を有する。   The three-dimensional laminating apparatus 1 includes a three-dimensional laminating chamber 2, a preliminary chamber 3, a laminating head storage chamber 4, a machining unit storage chamber 5, a bed 10, a table unit 11, and a laminating head 12 as a laminating unit. The machining unit 13, the bellows 18, the bellows 19, the control device 20, the shape measuring unit 30, the heating head 31, the machining unit measuring unit 32, the tool changing unit 33, and the nozzle changing unit 34. And a powder introduction part 35, a base movement part 36, a gas discharge part 37, a gas introduction part 38, and a powder recovery part 39.

三次元積層室2は、接続された配管等の設計された連通部分以外が外部から密封されている筐体(チャンバー)である。なお、設計された連通部分は、密閉状態と開放状態を切り換えるバルブ等が設けられており、必要に応じて、三次元積層室2を密閉状態とすることができる。三次元積層室2は、ベッド10と、テーブル部11と、積層ヘッド12の一部と、機械加工部13の一部と、加熱ヘッド31の一部と、機械加工部計測部32と、工具交換部33と、ノズル交換部34とが内部に配置されている。   The three-dimensional stacking chamber 2 is a casing (chamber) in which a portion other than a designed communication portion such as a connected pipe is sealed from the outside. In addition, the designed communication part is provided with a valve or the like for switching between a sealed state and an open state, and the three-dimensional stacking chamber 2 can be sealed if necessary. The three-dimensional laminating chamber 2 includes a bed 10, a table unit 11, a part of the laminating head 12, a part of the machining unit 13, a part of the heating head 31, a machining unit measuring unit 32, and a tool. The replacement part 33 and the nozzle replacement part 34 are arranged inside.

予備室3は、三次元積層室2に隣接して設けられている。予備室3は、接続された配管等の設計された連通部分以外が外部及び三次元積層室2から密封されている。予備室3は、外部と三次元積層室2とを接続する減圧室となっている。予備室3内には、基台移動部36が設けられている。ここで、予備室3は、三次元積層室2との接続部に例えば気密性を有する扉6が設けられている。また、予備室3は、気密性を有する扉7により外部と接続されている。また、予備室3には、予備室3から空気等の気体を排出する予備室気体排出部25が設けられている。予備室3は、扉7を開くことで、外部から必要な部材を内部に搬入することができる。また、予備室3は、扉6を開くことで、三次元積層室2との間で部材の搬入、搬出を行うことができる。すなわち、予備室3は、扉7を閉じることにより、外部から隔離されて、外部から密封される。また、予備室3は、扉6が閉じられることにより、三次元積層室から隔離される。   The preliminary chamber 3 is provided adjacent to the three-dimensional stacking chamber 2. The spare chamber 3 is sealed from the outside and the three-dimensional stacking chamber 2 except for designed communication portions such as connected pipes. The preliminary chamber 3 is a decompression chamber that connects the outside and the three-dimensional stacking chamber 2. A base moving unit 36 is provided in the preliminary chamber 3. Here, the preliminary chamber 3 is provided with a door 6 having airtightness, for example, at a connection portion with the three-dimensional stacking chamber 2. In addition, the preliminary chamber 3 is connected to the outside by a door 7 having airtightness. In addition, the preliminary chamber 3 is provided with a preliminary chamber gas discharge unit 25 that discharges a gas such as air from the preliminary chamber 3. The preliminary chamber 3 can carry in a necessary member from the outside by opening the door 7. Moreover, the preliminary | backup chamber 3 can carry in and carrying out a member between the three-dimensional lamination | stacking chambers 2 by opening the door 6. FIG. That is, the preliminary chamber 3 is isolated from the outside by closing the door 7 and sealed from the outside. Further, the preliminary chamber 3 is isolated from the three-dimensional stacking chamber by closing the door 6.

積層ヘッド収納室4は、三次元積層室2のZ軸方向上側の面に設けられている。積層ヘッド収納室4は、Z軸スライド部4aで三次元積層室2に対してZ軸方向(矢印102の方向)に移動可能な状態で支持されている。図2は、積層ヘッド収納室4の図1におけるA−A断面における要部断面図である。図3は、積層ヘッド収納室4を図2における方向Lから見た場合の図面である。図2に示すように、積層ヘッド収納室4は、Z軸方向下側の面41において、三次元積層室2のZ軸方向上側の面42の開口部43と、開口部43の外周に沿って設けられた伸縮部としてのベローズ18により接続されている。   The stacking head storage chamber 4 is provided on the upper surface of the three-dimensional stacking chamber 2 in the Z-axis direction. The stacking head storage chamber 4 is supported by the Z-axis slide portion 4a so as to be movable in the Z-axis direction (the direction of the arrow 102) with respect to the three-dimensional stacking chamber 2. FIG. 2 is a cross-sectional view of the main part of the laminated head storage chamber 4 taken along the line AA in FIG. 3 is a drawing of the laminated head storage chamber 4 as viewed from the direction L in FIG. As shown in FIG. 2, the stacking head storage chamber 4 has an opening 43 on the upper surface 42 in the Z-axis direction of the three-dimensional stacking chamber 2 along the outer periphery of the opening 43 on the lower surface 41 in the Z-axis direction. And connected by a bellows 18 as an expansion / contraction part.

図2及び図3に示すように、積層ヘッド収納室4は、面41のベローズ18よりも放射方向内側に、開口部44,45を有する。積層ヘッド収納室4は、積層ヘッド12と、形状計測部30と、加熱ヘッド31と、を支持している。積層ヘッド収納室4は、積層ヘッド12のノズル23を含む一部を、開口部44を介して三次元積層室2に向けて突出させている。また、積層ヘッド収納室4は、加熱ヘッド31の先端部24を含む一部を、開口部45を介して三次元積層室2に向けて突出させている。開口部44と積層ヘッド12とは固定されており、開口部44と積層ヘッド12とは、三次元積層室2を密封する状態で互いに接続されている。開口部45と加熱ヘッド31とは固定されており、開口部45と積層ヘッド12とは、三次元積層室2を密封する状態で互いに接続されている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the laminated head storage chamber 4 has openings 44 and 45 on the inner side in the radial direction from the bellows 18 of the surface 41. The laminated head storage chamber 4 supports the laminated head 12, the shape measuring unit 30, and the heating head 31. In the stacking head storage chamber 4, a part including the nozzle 23 of the stacking head 12 is protruded toward the three-dimensional stacking chamber 2 through the opening 44. Further, the stacking head storage chamber 4 has a part including the distal end portion 24 of the heating head 31 protruding toward the three-dimensional stacking chamber 2 through the opening 45. The opening 44 and the lamination head 12 are fixed, and the opening 44 and the lamination head 12 are connected to each other in a state of sealing the three-dimensional lamination chamber 2. The opening 45 and the heating head 31 are fixed, and the opening 45 and the lamination head 12 are connected to each other in a state of sealing the three-dimensional lamination chamber 2.

次に、ベローズ18について説明する。ベローズ18は、ベローズ部51と、ガイド部53とを有する。ベローズ部51は、三次元積層室2の面42の開口部43の外周に沿って設けられ、三次元積層室2の面42から積層ヘッド収納室4の面41まで、Z軸方向に沿って延在する。ベローズ部51は、放射方向外側へ向かう山部55と放射方向内側へ向かう谷部56とをZ軸方向に沿って交互に繰り返している形状となっている。従って、ベローズ部51は、Z軸方向に沿って伸縮可能である。   Next, the bellows 18 will be described. The bellows 18 includes a bellows portion 51 and a guide portion 53. The bellows portion 51 is provided along the outer periphery of the opening 43 of the surface 42 of the three-dimensional stacking chamber 2, and extends from the surface 42 of the three-dimensional stacking chamber 2 to the surface 41 of the stacking head storage chamber 4 along the Z-axis direction. Extend. The bellows portion 51 has a shape in which a crest 55 that extends radially outward and a trough 56 that travels radially inward are alternately repeated along the Z-axis direction. Therefore, the bellows portion 51 can be expanded and contracted along the Z-axis direction.

ガイド部53は、ベローズ部51の外周に沿って設けられている。ガイド部53は、ベローズ部51を保護する機能を有する。ガイド部53は、サブガイド部53a,53b,53cを有する。サブガイド部53aは、積層ヘッド収納室4の面41からZ軸方向下方に向かって延在し、Z軸方向下方の先端の可動部58aにおいて、ベローズ部51の山部55aに取付けられている。サブガイド部53bは、Z軸方向上部の端部における可動部59bにおいてサブガイド部53aの可動部58aに取付けられ、Z軸方向下部に向かって延在する。サブガイド部53bは、Z軸方向下部の端部における可動部58bにおいて、ベローズ部51の山部55bに取付けられている。なお、山部55bは、山部55aよりもZ軸方向下部に位置する。サブガイド部53cは、Z軸方向上方の端部における可動部59cにおいてサブガイド部53bの可動部58bに取付けられ、Z軸方向下部の端部において三次元積層室2の面42に取付けられる。   The guide part 53 is provided along the outer periphery of the bellows part 51. The guide part 53 has a function of protecting the bellows part 51. The guide portion 53 has sub guide portions 53a, 53b, and 53c. The sub-guide portion 53a extends downward from the surface 41 of the laminated head storage chamber 4 in the Z-axis direction, and is attached to the peak portion 55a of the bellows portion 51 at the movable portion 58a at the tip at the bottom in the Z-axis direction. . The sub guide portion 53b is attached to the movable portion 58a of the sub guide portion 53a at the movable portion 59b at the upper end portion in the Z axis direction, and extends toward the lower portion in the Z axis direction. The sub guide part 53b is attached to the peak part 55b of the bellows part 51 at the movable part 58b at the lower end in the Z-axis direction. The peak portion 55b is located below the peak portion 55a in the Z-axis direction. The sub guide portion 53c is attached to the movable portion 58b of the sub guide portion 53b at the movable portion 59c at the upper end portion in the Z-axis direction, and is attached to the surface 42 of the three-dimensional stacking chamber 2 at the lower end portion in the Z-axis direction.

サブガイド部53a,53b,53cの可動部58a,58b,59b,59cは、それぞれ変形可能である。従って、サブガイド部53a,53b,53cは、ベローズ部51の伸縮に伴って伸縮する。なお、ガイド部53は、ベローズ部51の外周に設けられ、ベローズ部51の伸縮に伴って伸縮するものであれば、この構造に限られない。また、例えばベローズ部51を保護する必要がない場合、ベローズ18は、ガイド部53を有さなくてもよい。   The movable parts 58a, 58b, 59b, 59c of the sub guide parts 53a, 53b, 53c can be deformed, respectively. Accordingly, the sub guide portions 53a, 53b, and 53c expand and contract as the bellows portion 51 expands and contracts. The guide portion 53 is not limited to this structure as long as it is provided on the outer periphery of the bellows portion 51 and expands and contracts with the expansion and contraction of the bellows portion 51. For example, when it is not necessary to protect the bellows part 51, the bellows 18 does not need to have the guide part 53. FIG.

上述のように、積層ヘッド収納室4の開口部44,45と積層ヘッド12とは、互いに密封されている。また、ベローズ18は、ベローズ部51が三次元積層室2の面42の開口部43の外周に沿って設けられている。従って、ベローズ部51の内周と積層ヘッド収納室4の面41とで囲まれた空間50は、三次元積層室2の開口部43により三次元積層室2と繋がり、三次元積層室2とともに密閉されている。   As described above, the openings 44 and 45 of the laminated head storage chamber 4 and the laminated head 12 are sealed with each other. In the bellows 18, the bellows portion 51 is provided along the outer periphery of the opening 43 of the surface 42 of the three-dimensional stacking chamber 2. Accordingly, the space 50 surrounded by the inner periphery of the bellows portion 51 and the surface 41 of the laminated head storage chamber 4 is connected to the three-dimensional laminated chamber 2 by the opening 43 of the three-dimensional laminated chamber 2 and together with the three-dimensional laminated chamber 2 It is sealed.

積層ヘッド収納室4は、Z軸スライド部4aでZ軸方向に移動することで、保持している積層ヘッド12と、形状計測部30と、加熱ヘッド31とをZ軸方向に移動させる。また、積層ヘッド収納室4は、ベローズ18を介して三次元積層室2と接続していることで、Z軸方向の移動に伴い、ベローズ18をZ軸方向に伸縮させる。この際、ベローズ18は、三次元積層室2を密封しながら、Z軸方向に伸縮する。なお、積層ヘッド収納室4は、積層ヘッド12と、形状計測部30と、加熱ヘッド31とを、X軸方向及びY軸方向に移動させてもよい。   The laminated head storage chamber 4 moves in the Z-axis direction by the Z-axis slide portion 4a, thereby moving the held laminated head 12, the shape measuring unit 30, and the heating head 31 in the Z-axis direction. Further, the stacked head storage chamber 4 is connected to the three-dimensional stacked chamber 2 via the bellows 18 so that the bellows 18 is expanded and contracted in the Z-axis direction as the Z-axis direction moves. At this time, the bellows 18 expands and contracts in the Z-axis direction while sealing the three-dimensional stacking chamber 2. Note that the stacking head storage chamber 4 may move the stacking head 12, the shape measuring unit 30, and the heating head 31 in the X-axis direction and the Y-axis direction.

なお、ベローズ部51は、Z軸方向に沿って伸縮可能であり、三次元積層室2内を密封可能なものであれば、実施形態1で説明した形状に限られない。例えば、ベローズ部51は、径の異なる複数の筒状部材を軸方向に連結したものであって、径の大きい筒状部材内に、それよりも径が小さい他の筒状部材を収納するものであってもよいし、例えば筒状の弾性部材であってもよい。   The bellows portion 51 is not limited to the shape described in the first embodiment as long as it can expand and contract along the Z-axis direction and can seal the inside of the three-dimensional stacking chamber 2. For example, the bellows portion 51 is obtained by connecting a plurality of cylindrical members having different diameters in the axial direction, and accommodating another cylindrical member having a smaller diameter in a cylindrical member having a larger diameter. For example, a cylindrical elastic member may be used.

機械加工部収納室5は、三次元積層室2のZ軸方向上側の面に設けられている。また、機械加工部収納室5は、積層ヘッド収納室4に隣接して配置されている。機械加工部収納室5は、Z軸スライド部5aで三次元積層室2に対してZ軸方向(矢印104の方向)に移動可能な状態で支持されている。機械加工部収納室5は、Z軸方向下側の面がベローズ19により三次元積層室2と繋がっている。ベローズ19は、機械加工部収納室5のZ軸方向下側の面と三次元積層室2と繋げ、機械加工部収納室5のZ軸方向下側の面を三次元積層室2の一部とする。また、三次元積層室2は、ベローズ19で囲われた領域に開口が形成されている。機械加工部収納室5のZ軸方向下側の面とベローズ19とで囲まれた空間は、三次元積層室2と繋がり、三次元積層室2とともに密閉されている。機械加工部収納室5は、機械加工部13を支持している。また、機械加工部収納室5は、機械加工部13の工具22を含む一部がZ軸方向下側の面から三次元積層室2に向けて突出している。なお、ベローズ19の構造は、ベローズ18の構造と同じであるため、説明を省略する。   The machined part storage chamber 5 is provided on the upper surface of the three-dimensional stacking chamber 2 in the Z-axis direction. Further, the machining section storage chamber 5 is disposed adjacent to the laminated head storage chamber 4. The machining section storage chamber 5 is supported by the Z-axis slide section 5a so as to be movable in the Z-axis direction (the direction of the arrow 104) with respect to the three-dimensional stacking chamber 2. The machined portion storage chamber 5 is connected to the three-dimensional stacking chamber 2 by a bellows 19 on the lower surface in the Z-axis direction. The bellows 19 is connected to the lower surface of the machining unit storage chamber 5 in the Z-axis direction and the three-dimensional stacking chamber 2, and the lower surface of the machining unit storage chamber 5 in the Z-axis direction is part of the three-dimensional stacking chamber 2. And The three-dimensional stacking chamber 2 has an opening formed in a region surrounded by the bellows 19. A space surrounded by the Z-axis direction lower surface of the machined portion storage chamber 5 and the bellows 19 is connected to the three-dimensional stacking chamber 2 and sealed together with the three-dimensional stacking chamber 2. The machining unit storage chamber 5 supports the machining unit 13. Further, in the machining portion storage chamber 5, a part including the tool 22 of the machining portion 13 protrudes from the lower surface in the Z-axis direction toward the three-dimensional stacking chamber 2. Since the structure of the bellows 19 is the same as the structure of the bellows 18, the description is omitted.

機械加工部収納室5は、Z軸スライド部5aでZ軸方向に移動することで、保持している機械加工部13をZ軸方向に移動させる。また、機械加工部収納室5は、ベローズ19を介して三次元積層室2と接続していることで、Z軸方向の移動に伴い、ベローズ19をZ軸方向に伸縮させる。この際、ベローズ19は、三次元積層室2を密封しながら、Z軸方向に伸縮する。なお、機械加工部収納室5は、機械加工部13をX軸方向及びY軸方向に移動させてもよい。   The machining section storage chamber 5 moves in the Z-axis direction by the Z-axis slide section 5a, thereby moving the held machining section 13 in the Z-axis direction. Further, the machined portion storage chamber 5 is connected to the three-dimensional stacking chamber 2 via the bellows 19 so that the bellows 19 is expanded and contracted in the Z-axis direction along with the movement in the Z-axis direction. At this time, the bellows 19 expands and contracts in the Z-axis direction while sealing the three-dimensional stacking chamber 2. The machining unit storage chamber 5 may move the machining unit 13 in the X-axis direction and the Y-axis direction.

ベッド10は、三次元積層室2内のZ軸方向の底部に設けられている。ベッド10は、テーブル部11を支持している。ベッド10は、各種配線や配管や駆動機構が配置されている。   The bed 10 is provided at the bottom in the Z-axis direction in the three-dimensional stacking chamber 2. The bed 10 supports the table unit 11. The bed 10 is provided with various wirings, piping, and driving mechanisms.

テーブル部11は、ベッド10の上面に配置され、基台部100を支持する。テーブル部11は、Y軸スライド部15と、X軸スライド部16と、回転テーブル部17と、を有する。テーブル部11は、基台部100を取り付けて基台部100をベッド10上で移動させる。   The table unit 11 is disposed on the upper surface of the bed 10 and supports the base unit 100. The table unit 11 includes a Y-axis slide unit 15, an X-axis slide unit 16, and a rotary table unit 17. The table part 11 attaches the base part 100 and moves the base part 100 on the bed 10.

Y軸スライド部15は、ベッド10に対してX軸スライド部16をY軸方向(矢印106の方向)に沿って移動させる。X軸スライド部16は、Y軸スライド部15の稼働部となる部材に固定されており、Y軸スライド部15に対して回転テーブル部17をX軸方向(矢印108の方向)に沿って移動させる。回転テーブル部17は、X軸スライド部16の稼働部となる部材に固定されており、基台部100を支持している。回転テーブル部17は、例えば傾斜円テーブルであり、固定台17aと、回転テーブル17bと、傾斜テーブル17cと、回転テーブル17dと、を有する。固定台17aは、X軸スライド部16の稼働部となる部材に固定されている。回転テーブル17bは、固定台17aに支持されており、Z軸方向と平行な回転軸110を回転軸として回転する。傾斜テーブル17cは、回転テーブル17bに支持されており、回転テーブル17bの支持されている面に直交する回転軸112を軸として回動される。回転テーブル17dは、傾斜テーブル17cに支持されており、傾斜テーブル17cの支持されている面に直交する回転軸114を軸として回転される。回転テーブル17dは、基台部100を固定している。このように、回転テーブル部17は、回転軸110、112、114を軸として各部を回転させることで、基台部100を直交する3軸周りに回転させることができる。テーブル部11は、回転テーブル部17に固定されている基台部100を、基台部100は、Y軸スライド部15及びX軸スライド部16により、Y軸方向及びX軸方向に移動させる。また、テーブル部11は、回転テーブル部17により回転軸110、112、114を軸として各部を回転させることで、基台部100を直交する3軸周りに回転させる。テーブル部11は、さらにZ軸方向に沿って基台部100を移動させてもよい。   The Y-axis slide part 15 moves the X-axis slide part 16 with respect to the bed 10 along the Y-axis direction (the direction of the arrow 106). The X-axis slide unit 16 is fixed to a member that is an operation unit of the Y-axis slide unit 15, and the rotary table unit 17 is moved along the X-axis direction (the direction of the arrow 108) with respect to the Y-axis slide unit 15. Let The rotary table unit 17 is fixed to a member that is an operation unit of the X-axis slide unit 16 and supports the base unit 100. The rotary table unit 17 is, for example, an inclined circular table, and includes a fixed base 17a, a rotary table 17b, an inclined table 17c, and a rotary table 17d. The fixed base 17 a is fixed to a member that becomes an operating part of the X-axis slide part 16. The rotary table 17b is supported by the fixed base 17a, and rotates around the rotary shaft 110 parallel to the Z-axis direction. The tilt table 17c is supported by the rotary table 17b, and is rotated about the rotary shaft 112 orthogonal to the surface of the rotary table 17b. The rotary table 17d is supported by the tilt table 17c, and is rotated about a rotary shaft 114 orthogonal to the surface of the tilt table 17c that is supported. The rotary table 17d fixes the base unit 100. In this way, the rotary table unit 17 can rotate the base unit 100 around three orthogonal axes by rotating each unit around the rotation shafts 110, 112, and 114. The table unit 11 moves the base unit 100 fixed to the rotary table unit 17 in the Y-axis direction and the X-axis direction by the Y-axis slide unit 15 and the X-axis slide unit 16. Moreover, the table part 11 rotates the base part 100 around three orthogonal axes by rotating each part around the rotation axes 110, 112, and 114 by the rotary table part 17. The table unit 11 may further move the base unit 100 along the Z-axis direction.

積層ヘッド12は、基台部100に向けて粉末材料を噴射し、さらに噴射した粉末材料にレーザ光を照射することにより粉末を溶融させて、溶融した粉末を基台部100上で固化させて成形層を形成する。積層ヘッド12に導入される粉末は、三次元形状物の原料となる材料の粉末である。実施形態1において、粉末は、例えば鉄、銅、アルミニウム又はチタン等の金属材料などを用いることができる。なお、粉末としては、セラミック等の金属材料以外の材料を用いてもよい。積層ヘッド12は、ベッド10のZ軸方向の上側の面に対面する位置に設けられており、テーブル部11と対面している。積層ヘッド12は、Z軸方向の下部にノズル23が設置されている。積層ヘッド12は、本体66にノズル23が装着されている。   The laminating head 12 injects a powder material toward the base part 100, further melts the powder by irradiating the injected powder material with laser light, and solidifies the molten powder on the base part 100. A molding layer is formed. The powder introduced into the lamination head 12 is a powder of a material that is a raw material for a three-dimensional shape. In Embodiment 1, for example, a metal material such as iron, copper, aluminum, or titanium can be used as the powder. In addition, you may use materials other than metal materials, such as a ceramic, as a powder. The laminated head 12 is provided at a position facing the upper surface of the bed 10 in the Z-axis direction, and faces the table unit 11. The laminated head 12 is provided with a nozzle 23 at the bottom in the Z-axis direction. In the laminated head 12, the nozzle 23 is attached to the main body 66.

図4は、積層ヘッド12のノズル23の一例を示す断面図である。図4に示すように、ノズル23は、外管61と、外管61の内部に挿入された内管62とを有する二重管である。外管61は、管状の部材であり、先端(Z軸方向下側)に向かって径が小さくなっている。内管62は、外管61の内部に挿入されている。内管62も、管状の部材であり、先端(Z軸方向下側)に向かって径が小さくなる形状である。外管61は、その内周と内管62の外周との間において、粉末材料(粉末)Pの通過する粉末流路63を構成する。内管62は、その内周面側にレーザ光の通過するレーザ経路64を構成する。ここで、ノズル23が装着されている本体66は、ノズル23と同様に二重管であり、粉末流路63とレーザ経路64も同様に形成されている。積層ヘッド12は、レーザ経路64の周囲を囲うように粉末流路63が配置されている。実施形態1では、粉末流路63が、粉末を噴射する粉末噴射部となる。積層ヘッド12は、粉末導入部35から導入された粉末Pが粉末流路63を流れ、外管61と内管62との間の先端の開口部である粉末噴射口部65aから噴射される。   FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of the nozzle 23 of the laminated head 12. As shown in FIG. 4, the nozzle 23 is a double tube having an outer tube 61 and an inner tube 62 inserted into the outer tube 61. The outer tube 61 is a tubular member, and has a diameter that decreases toward the tip (lower side in the Z-axis direction). The inner tube 62 is inserted into the outer tube 61. The inner tube 62 is also a tubular member and has a shape whose diameter decreases toward the tip (lower side in the Z-axis direction). The outer tube 61 constitutes a powder flow path 63 through which the powder material (powder) P passes between the inner periphery and the outer periphery of the inner tube 62. The inner tube 62 forms a laser path 64 through which laser light passes on the inner peripheral surface side. Here, the main body 66 to which the nozzle 23 is mounted is a double tube like the nozzle 23, and the powder flow path 63 and the laser path 64 are formed in the same manner. In the laminated head 12, a powder flow path 63 is arranged so as to surround the laser path 64. In the first embodiment, the powder flow path 63 is a powder injection unit that injects powder. In the stacking head 12, the powder P introduced from the powder introduction part 35 flows through the powder flow path 63 and is ejected from a powder ejection port part 65 a which is an opening at the tip between the outer pipe 61 and the inner pipe 62.

また、実施形態1においては、レーザ経路64が光照射部となる。積層ヘッド12は、レーザ経路64に、光源67と光ファイバ68と集光部69とを有する。光源67は、レーザ光を出力する。光ファイバ68は、光源67から出力されたレーザをレーザ経路64に案内する。集光部69は、レーザ経路64に配置され、光ファイバ68から出力されたレーザの光路に配置されている。集光部69は、光ファイバ68から出力されたレーザ光Lを集光する。集光部69で集光されたレーザ光Lは、内管62の先端の開口部であるレーザ照射口部65bから出力される。積層ヘッド12は、集光部69を本体66に配置したが、集光部69の一部または全部をノズル23に配置してもよい。ノズル23に集光部69の一部または全部を配置した場合、ノズル23を交換することで、焦点位置を異なる位置とすることができる。   In the first embodiment, the laser path 64 is a light irradiation unit. The laminated head 12 includes a light source 67, an optical fiber 68, and a condensing unit 69 in the laser path 64. The light source 67 outputs laser light. The optical fiber 68 guides the laser output from the light source 67 to the laser path 64. The condensing unit 69 is disposed in the laser path 64 and is disposed in the optical path of the laser output from the optical fiber 68. The condensing unit 69 condenses the laser light L output from the optical fiber 68. The laser beam L condensed by the condensing unit 69 is output from a laser irradiation port 65 b that is an opening at the tip of the inner tube 62. In the laminated head 12, the light collecting unit 69 is arranged in the main body 66, but a part or all of the light collecting unit 69 may be arranged in the nozzle 23. When a part or all of the light condensing unit 69 is arranged in the nozzle 23, the focal position can be set to a different position by exchanging the nozzle 23.

積層ヘッド12は、粉末流路63から粉末Pを噴射し、レーザ経路64からレーザ光Lを出力する。積層ヘッド12から噴射された粉末Pは、積層ヘッド12から出力されたレーザ光Lが照射される領域に侵入し、レーザ光Lによって加熱される。レーザ光Lが照射された粉末Pは溶融した後、基台部100上に到達する。溶融した状態で基台部100上に到達した粉末Pは、冷却されて固化する。これにより、基台部100上に成形層を形成する。   The stacking head 12 ejects the powder P from the powder flow path 63 and outputs the laser light L from the laser path 64. The powder P ejected from the lamination head 12 enters the region irradiated with the laser beam L output from the lamination head 12 and is heated by the laser beam L. After the powder P irradiated with the laser beam L is melted, it reaches the base 100. The powder P that has reached the base 100 in a molten state is cooled and solidified. Thereby, a molding layer is formed on the base part 100.

ここで、実施形態1の積層ヘッド12は、光源67から出力されたレーザ光Lを光ファイバ68で案内した光ファイバはなくてもよい。また、集光部69は、本体66に設けてもノズル23に設けても、両方に設けてもよい。実施形態1の積層ヘッド12は、効果的に加工ができるため、粉末Pを噴射する粉末流路63と、レーザ光Lを照射するレーザ経路64とを同軸に設けたがこれに限定されない。積層ヘッド12は、粉末Pを噴射する機構とレーザ光Lを照射する機構とを別体としてもよい。実施形態1の積層ヘッド12は、粉体材料にレーザ光Lを照射したが、粉体材料を溶解または焼結させることができればよく、レーザ光以外の光ビームを照射してもよい。   Here, the laminated head 12 according to the first embodiment may not include an optical fiber that guides the laser light L output from the light source 67 through the optical fiber 68. Further, the condensing unit 69 may be provided on the main body 66, the nozzle 23, or both. Since the laminated head 12 of the first embodiment can be processed effectively, the powder flow path 63 for injecting the powder P and the laser path 64 for irradiating the laser light L are provided coaxially, but the present invention is not limited to this. The stacking head 12 may have a mechanism for spraying the powder P and a mechanism for irradiating the laser beam L as separate bodies. The laminated head 12 according to the first embodiment irradiates the powder material with the laser light L, but may irradiate a light beam other than the laser light as long as the powder material can be dissolved or sintered.

機械加工部13は、例えば成形層等を機械加工する。図1に示すように、機械加工部13は、ベッド10のZ軸方向の上側の面に対面する位置に設けられており、テーブル部11と対面している。機械加工部13は、Z軸方向の下部側の端部に工具22が装着されている。なお、機械加工部13は、ベッド10よりもZ軸方向上側で、テーブル部11による基台部100の移動可能範囲に設けられていればよく、配置位置は実施形態1の位置に限られない。   The machining unit 13 performs machining of a molded layer or the like, for example. As shown in FIG. 1, the machining portion 13 is provided at a position facing the upper surface of the bed 10 in the Z-axis direction, and faces the table portion 11. The machined portion 13 is provided with a tool 22 at the lower end in the Z-axis direction. In addition, the machining part 13 should just be provided in the Z-axis direction upper side from the bed 10 in the movable range of the base part 100 by the table part 11, and an arrangement position is not restricted to the position of Embodiment 1. .

図5は、制御装置20の構成を示す模式図である。制御装置20は、三次元積層装置1の各部と電気的に接続されており、三次元積層装置1の各部の動作を制御する。制御装置20は、三次元積層室2や予備室3の外部に設置されている。制御装置20は、図5に示すように、入力部71と、制御部72と、記憶部73と、出力部74と、通信部75と、を有する。入力部71と、制御部72と、記憶部73と、出力部74と、通信部75と、の各部は電気的に接続されている。   FIG. 5 is a schematic diagram illustrating the configuration of the control device 20. The control device 20 is electrically connected to each part of the three-dimensional laminating apparatus 1 and controls the operation of each part of the three-dimensional laminating apparatus 1. The control device 20 is installed outside the three-dimensional stacking chamber 2 and the spare chamber 3. As illustrated in FIG. 5, the control device 20 includes an input unit 71, a control unit 72, a storage unit 73, an output unit 74, and a communication unit 75. Each part of the input part 71, the control part 72, the memory | storage part 73, the output part 74, and the communication part 75 is electrically connected.

入力部71は、例えば操作パネルである。作業者は、入力部71に情報や指令等を入力する。制御部72は、例えばCPU(Central Processing Unit)及びメモリである。制御部72は、三次元積層装置1の各部に、三次元積層装置1の各部の動作を制御する指令を出力する。また、制御部72には、三次元積層装置1の各部からの情報等が入力される。記憶部73は、例えば、例えばRAM(Random Access Memory)又はROM(Read Only Memory)等の記憶装置である。記憶部73には、制御部72で実行されることで各部の動作を制御する三次元積層装置1の運転プログラムや、三次元積層装置1の情報、又は三次元形状物の設計情報等が記憶される。出力部74は、例えばディスプレイである。出力部74は、例えば三次元積層装置1の各部からの情報等を表示する。通信部75は、例えばインターネット又はLAN(Local Area Network)等のような通信回線と通信して、通信回線との間で情報をやり取りする。なお、制御装置20は、少なくとも制御部72及び記憶部73を有していればよい。制御装置20は、制御部72及び記憶部73を有していれば、三次元積層装置1の各部に指令を出力することができる。   The input unit 71 is, for example, an operation panel. The worker inputs information, commands, and the like to the input unit 71. The control unit 72 is, for example, a CPU (Central Processing Unit) and a memory. The control unit 72 outputs a command for controlling the operation of each part of the three-dimensional laminating apparatus 1 to each part of the three-dimensional laminating apparatus 1. In addition, information from each unit of the three-dimensional laminating apparatus 1 is input to the control unit 72. The storage unit 73 is, for example, a storage device such as a RAM (Random Access Memory) or a ROM (Read Only Memory). The storage unit 73 stores an operation program of the three-dimensional laminating apparatus 1 that controls the operation of each unit by being executed by the control unit 72, information on the three-dimensional laminating apparatus 1, design information of a three-dimensional shape object, and the like. Is done. The output unit 74 is a display, for example. The output unit 74 displays, for example, information from each unit of the three-dimensional laminating apparatus 1. The communication unit 75 communicates with a communication line such as the Internet or a LAN (Local Area Network) and exchanges information with the communication line. In addition, the control apparatus 20 should just have the control part 72 and the memory | storage part 73 at least. If the control device 20 includes the control unit 72 and the storage unit 73, it can output a command to each unit of the three-dimensional stacking device 1.

形状計測部30は、積層ヘッド収納室4に固定されている。形状計測部30は、積層ヘッド12に隣接して配置されている。形状計測部30は、基台部100上に形成された成形層の表面形状を計測する。形状計測部30は、例えば3Dスキャナや相対距離を計測する装置を用いることができる。形状計測部30は、例えば基台部100上の成形層の表面にレーザ光をスキャニング(走査)させ、その反射光から成形層の表面の位置情報を算出することにより、成形層の表面形状を計測する。また、実施形態1において、形状計測部30は、積層ヘッド収納室4に取付けられているが、基台部100上に形成された成形層の表面形状を計測できればよく、別の位置に取り付けられてもよい。   The shape measuring unit 30 is fixed to the laminated head storage chamber 4. The shape measuring unit 30 is disposed adjacent to the laminated head 12. The shape measuring unit 30 measures the surface shape of the molding layer formed on the base unit 100. As the shape measuring unit 30, for example, a 3D scanner or a device that measures a relative distance can be used. For example, the shape measuring unit 30 scans (scans) a laser beam on the surface of the molding layer on the base unit 100, and calculates position information on the surface of the molding layer from the reflected light, thereby determining the surface shape of the molding layer. measure. Further, in the first embodiment, the shape measuring unit 30 is attached to the stacked head storage chamber 4, but it is only necessary to measure the surface shape of the molding layer formed on the base unit 100 and is attached to another position. May be.

加熱ヘッド31は、基台部100上の成形層又は溶融した粉末P等を加熱する。加熱ヘッド31は、積層ヘッド収納室4に固定されている。加熱ヘッド31は、積層ヘッド12に隣接して配置されている。加熱ヘッド31は、例えば、レーザ光、赤外光や電磁波を照射し、成形層又は溶融した粉末Pを加熱する。加熱ヘッド31で成形層又は溶融した粉末Pを加熱することで、成形層又は溶融した粉末Pの温度を制御することができる。これにより、成形層又は溶融した粉末Pの急激な温度低下を抑制したり、粉末Pが溶融しやすい雰囲気(高い温度環境)を形成したりすることができる。なお、加熱ヘッド31は、例えば成形層表面の温度を計測する温度センサをさらに設け、温度センサの計測結果に基づいて、加熱を制御してもよい。   The heating head 31 heats the molding layer on the base 100 or the molten powder P. The heating head 31 is fixed to the laminated head storage chamber 4. The heating head 31 is disposed adjacent to the laminated head 12. The heating head 31 irradiates laser light, infrared light, or electromagnetic waves, for example, and heats the molding layer or the melted powder P. By heating the molding layer or the melted powder P with the heating head 31, the temperature of the molding layer or the melted powder P can be controlled. Thereby, the rapid temperature fall of the shaping | molding layer or the fuse | melted powder P can be suppressed, or the atmosphere (high temperature environment) where the powder P is easy to fuse | melt can be formed. The heating head 31 may further include, for example, a temperature sensor that measures the temperature of the surface of the molding layer, and may control heating based on the measurement result of the temperature sensor.

機械加工部計測部32は、機械加工部13の工具22の先端の位置を計測する。機械加工部計測部32は、撮像によって機械加工部13の工具22の先端の位置を計測する。従って、機械加工部計測部32は、機械加工部13を作動させながら工具22の先端の位置を計測することができる。ただし、機械加工部計測部32は、撮像によるものに限られず、例えばレーザ光によって機械加工部13の工具22の先端位置を計測するものであってもよい。   The machining unit measurement unit 32 measures the position of the tip of the tool 22 of the machining unit 13. The machining unit measurement unit 32 measures the position of the tip of the tool 22 of the machining unit 13 by imaging. Therefore, the machining unit measurement unit 32 can measure the position of the tip of the tool 22 while operating the machining unit 13. However, the machining unit measurement unit 32 is not limited to the one based on imaging, and may measure the tip position of the tool 22 of the machining unit 13 with a laser beam, for example.

工具交換部33は、三次元積層室2の内部に配置されている。工具交換部33は、機械加工部13に装着される工具22を交換する。工具交換部33は、工具22を保持していない部分を機械加工部13と対面する位置に移動させる。その後、工具交換部33は、機械加工部13と対面する位置に工具22を把持していない部分に移動させる。その後、機械加工部13に装着されている工具22を取り外す処理を実行する。その後、機械加工部13に装着する別の工具22を把持している部分を機械加工部13に対面する位置に移動させ、機械加工部13に別の工具22を取り付ける。このように、工具交換部33は、機械加工部13の工具22を着脱することにより、機械加工部13の工具22を交換することができる。なお、工具交換部33は、機械加工部13の工具22を交換することができれば、この構成に限られない。   The tool changer 33 is disposed inside the three-dimensional stacking chamber 2. The tool exchange unit 33 exchanges the tool 22 attached to the machining unit 13. The tool changer 33 moves a portion that does not hold the tool 22 to a position facing the machining unit 13. Thereafter, the tool changer 33 moves the tool 22 to a position where the tool 22 is not gripped at a position facing the machining unit 13. Then, the process which removes the tool 22 with which the machining part 13 was mounted | worn is performed. Thereafter, the part holding another tool 22 to be mounted on the machining unit 13 is moved to a position facing the machining unit 13, and the other tool 22 is attached to the machining unit 13. Thus, the tool changer 33 can replace the tool 22 of the machining unit 13 by attaching and detaching the tool 22 of the machining unit 13. The tool changing unit 33 is not limited to this configuration as long as the tool 22 of the machining unit 13 can be changed.

ノズル交換部34は、三次元積層室2の内部に配置されている。ノズル交換部34は、積層ヘッド12に装着されるノズル23を交換する。ノズル交換部34は、工具交換部33と同様の構造を用いることができる。   The nozzle replacement unit 34 is disposed inside the three-dimensional stacking chamber 2. The nozzle replacement unit 34 replaces the nozzles 23 attached to the stacking head 12. The nozzle changer 34 can use the same structure as the tool changer 33.

粉末導入部35は、積層ヘッド12に三次元形状物の原料となる粉末材料を積層ヘッド12に導入する。図6A及び図6Bは、それぞれ粉末導入部の一例を示す模式図である。図6Aに示すように、実施形態1において、粉末はカートリッジ83に封入された状態で管理される。すなわち、粉末は、例えば材料の種類毎にカートリッジ83内に封入されて出荷される。カートリッジ83には材料表示部84が設けられる。材料表示部84は、例えば材料の種類などの粉末の情報を示す表示である。材料表示部84は、目視で確認できる情報に限定されず、ICチップ、二次元コード又はマーク等、読み取り器で読み取ることで情報を取得できる表示であってもよい。材料表示部84は、粉末の材料の種類を示すことができれば、これらに限られない。材料表示部84は、粉末の材料の種類以外にも、例えば粉末の粒度、重量、純度又は酸化物被膜等の、三次元形状物製造の上で必要な粉末の情報を示すことができる。また、材料表示部84は、粉末が正規品であるか否かを示す情報を含んでいてもよい。   The powder introduction unit 35 introduces a powder material, which is a raw material for the three-dimensional shape, into the lamination head 12. 6A and 6B are schematic views showing examples of the powder introduction part, respectively. As shown in FIG. 6A, in Embodiment 1, the powder is managed in a state of being enclosed in a cartridge 83. That is, the powder is shipped in a cartridge 83 for each type of material, for example. The cartridge 83 is provided with a material display portion 84. The material display part 84 is a display which shows the information of powder, such as the kind of material, for example. The material display unit 84 is not limited to information that can be visually confirmed, and may be a display such as an IC chip, a two-dimensional code, or a mark that can acquire information by reading with a reader. The material display part 84 will not be restricted to these, if the kind of powder material can be shown. In addition to the type of powder material, the material display unit 84 can show information on powder necessary for manufacturing a three-dimensional shape such as powder particle size, weight, purity, or oxide film. Moreover, the material display part 84 may contain the information which shows whether powder is a regular product.

粉末導入部35は、粉末収納部81及び粉末識別部82を有する。粉末収納部81は、例えば箱状の部材であり、内部にカートリッジ83を収納する。粉末収納部81は、粉末を搬出するための搬送空気供給部や、粉末を積層ヘッド12に搬送する搬送経路が接続されている。粉末収納部81は、カートリッジ83が収納された場合、カートリッジ83に貯留されている粉末を積層ヘッド12に導入する。粉末識別部82は、粉末収納部81にカートリッジ83が収納されたことを検出したら、カートリッジ83の材料表示部84を読み取り、カートリッジ83に貯留されている粉末の情報を読み取る。粉末導入部35は、粉末識別部82で粉末の情報を取得することで、積層ヘッド12に既知の粉末を供給することができる。   The powder introduction unit 35 includes a powder storage unit 81 and a powder identification unit 82. The powder storage unit 81 is a box-shaped member, for example, and stores the cartridge 83 therein. The powder storage unit 81 is connected to a conveyance air supply unit for carrying out the powder and a conveyance path for conveying the powder to the lamination head 12. When the cartridge 83 is stored, the powder storage unit 81 introduces the powder stored in the cartridge 83 to the stacking head 12. When the powder identification unit 82 detects that the cartridge 83 is stored in the powder storage unit 81, the powder identification unit 82 reads the material display unit 84 of the cartridge 83 and reads information on the powder stored in the cartridge 83. The powder introduction unit 35 can supply known powder to the stacking head 12 by acquiring powder information by the powder identification unit 82.

ここで、粉末導入部35は、カートリッジ83内に封入された状態で管理されていない粉末を積層ヘッド12に供給するようにしてもよい。図6Bは、粉末がカートリッジに封入されない場合の粉末導入部35Aを示している。粉末導入部35Aは、粉末収納部81Aと、粉末識別部82Aと、粉末収納部81Aと粉末識別部82Aとを繋げる粉末案内管89とを有する。粉末収納部81Aは、例えば箱状の部材であり、内部に粉末Pを収納する。粉末識別部82Aは、粉末案内管89を介して供給された粉末を分析し、粉末の材料の種類、粒度、重量、純度又は酸化物被膜等の、三次元形状物製造の上で必要な粉末の情報を計測する。粉末識別部82としては、分光分析により粉末の材料を識別する分光分析装置、粒度分析により粉末の粒度を計測する粒度分析装置、粉末の重量を計測する重量計等を用いることができる。粉末識別部82Aは、例えば計測した粉末の材料の種類、粒度及び重量等から、粉末の純度を計測する。また、粉末識別部82Aは、例えば導電率により、粉末の酸化物被膜を計測する。粉末導入部35Aも、粉末識別部82Aで粉末の情報を取得することで、積層ヘッド12に既知の粉末を供給することができる。   Here, the powder introduction unit 35 may supply powder that is not managed in a state of being enclosed in the cartridge 83 to the stacking head 12. FIG. 6B shows the powder introduction portion 35A when the powder is not enclosed in the cartridge. The powder introduction unit 35A includes a powder storage unit 81A, a powder identification unit 82A, and a powder guide tube 89 that connects the powder storage unit 81A and the powder identification unit 82A. The powder storage unit 81A is, for example, a box-shaped member, and stores the powder P therein. The powder identification unit 82A analyzes the powder supplied via the powder guide tube 89, and the powder necessary for manufacturing the three-dimensional shape product such as the type, particle size, weight, purity, or oxide coating of the powder. Measure information. As the powder identification unit 82, a spectroscopic analysis device that identifies a powder material by spectroscopic analysis, a particle size analysis device that measures the particle size of powder by particle size analysis, a weigh scale that measures the weight of powder, or the like can be used. The powder identification unit 82A measures the purity of the powder from, for example, the type, particle size, and weight of the measured powder material. Moreover, the powder identification part 82A measures the powder oxide film by, for example, conductivity. The powder introduction unit 35 </ b> A can also supply known powder to the stacking head 12 by acquiring powder information by the powder identification unit 82 </ b> A.

基台移動部36は、予備室3に配置されている。基台移動部36は、基台部100aを予備室3内から三次元積層室2内に移動させ、三次元積層室2内の基台部100を予備室3内に移動させる。基台移動部36は、外部から予備室3内に搬入された基台部100aが取付けられる。基台移動部36は、取付けられた基台部100aを予備室3から三次元積層室2内に搬入する。より詳しくは、基台移動部36は、基台移動部36に取付けられた基台部100aを、三次元積層室2内に移動させて、回転テーブル部17に取付ける。基台移動部36は、例えばロボットアームや直交軸搬送装置により、基台部100を移動させる。   The base moving unit 36 is disposed in the preliminary chamber 3. The base moving unit 36 moves the base unit 100 a from the preliminary chamber 3 into the three-dimensional stacked chamber 2, and moves the base unit 100 in the three-dimensional stacked chamber 2 into the preliminary chamber 3. The base moving part 36 is attached with a base part 100a carried into the spare chamber 3 from the outside. The base moving part 36 carries the attached base part 100a from the preliminary chamber 3 into the three-dimensional stacking chamber 2. More specifically, the base moving part 36 moves the base part 100 a attached to the base moving part 36 into the three-dimensional stacking chamber 2 and attaches it to the rotary table part 17. The base moving unit 36 moves the base unit 100 using, for example, a robot arm or an orthogonal axis transfer device.

気体排出部37は、例えば真空ポンプであり、三次元積層室2内の空気を排出する。気体導入部38は、三次元積層室2内に所定成分のガス、例えばアルゴン、窒素等の不活性ガスを導入する。三次元積層装置1は、気体排出部37により三次元積層室2の空気を排出し、気体導入部38により三次元積層室2に所定成分の気体、例えばアルゴン、窒素等の不活性ガスを導入する。これにより、三次元積層装置1は、三次元積層室2内を所望するガス雰囲気にすることができる。ここで、実施形態1において、気体導入部38は、気体排出部37よりもZ軸方向下方に設けられる。三次元積層装置1は、気体導入部38を気体排出部37よりもZ軸方向下方に設けることで、空気中の酸素等の気体よりも比重が高いアルゴン等を導入するガスとして用いた場合、三次元積層室2内に好適にアルゴンガスを満たすことができる。なお、導入するガスを空気よりも軽いガスとする場合、配管の配置を逆にすればよい。また、気体排出部37は、三次元積層室2内の空気以外の気体を排出してもよい。   The gas discharge part 37 is a vacuum pump, for example, and discharges the air in the three-dimensional stacking chamber 2. The gas introduction unit 38 introduces a predetermined component gas, for example, an inert gas such as argon or nitrogen, into the three-dimensional stacking chamber 2. The three-dimensional stacking apparatus 1 discharges air from the three-dimensional stacking chamber 2 through a gas discharge unit 37 and introduces a predetermined component gas, for example, an inert gas such as argon or nitrogen, into the three-dimensional stacking chamber 2 through a gas introduction unit 38. To do. Thereby, the three-dimensional laminating apparatus 1 can make the inside of the three-dimensional laminating chamber 2 a desired gas atmosphere. Here, in Embodiment 1, the gas introduction part 38 is provided below the gas discharge part 37 in the Z-axis direction. When the three-dimensional laminating apparatus 1 is used as a gas for introducing argon or the like having a higher specific gravity than a gas such as oxygen in the air by providing the gas introduction unit 38 below the gas discharge unit 37 in the Z-axis direction, Argon gas can be suitably filled in the three-dimensional stacking chamber 2. In addition, what is necessary is just to reverse arrangement | positioning of piping, when making the gas introduced into a gas lighter than air. Moreover, the gas discharge part 37 may discharge | emit gases other than the air in the three-dimensional lamination | stacking chamber 2. FIG.

粉末回収部39は、積層ヘッド12の粉末噴射口部65aから噴射された粉末Pであって、成形層を形成しなかった粉末Pを回収する。粉末回収部39は、三次元積層室2内の気体を吸引して、気体に含まれる粉末Pを回収する。積層ヘッド12から噴射された粉末Pは、レーザ光Lにより溶融固化して、成形層を形成する。しかし、粉末Pの一部は、例えばレーザ光Lが照射されないことで、そのまま三次元積層室2内に残る場合がある。また、機械加工部13により切削されて成形層から排出された切粉が三次元積層室2に残る。粉末回収部39は、三次元積層室2に残った粉末Pや切粉を回収する。粉末回収部39は、ブラシ等機械的に粉末を回収する機構を備えていてもよい。   The powder recovery unit 39 recovers the powder P that has been ejected from the powder ejection port 65a of the stacking head 12 and that has not formed the molding layer. The powder recovery unit 39 sucks the gas in the three-dimensional stacking chamber 2 and recovers the powder P contained in the gas. The powder P sprayed from the lamination head 12 is melted and solidified by the laser light L to form a molding layer. However, a part of the powder P may remain in the three-dimensional stacking chamber 2 as it is, for example, when the laser beam L is not irradiated. Further, the chips cut by the machining unit 13 and discharged from the molding layer remain in the three-dimensional stacking chamber 2. The powder recovery unit 39 recovers the powder P and chips remaining in the three-dimensional stacking chamber 2. The powder recovery unit 39 may include a mechanism for mechanically recovering powder such as a brush.

図7は、粉末回収部39の一例を示す模式図である。図7に示すように、粉末回収部39は、導入部85と、サイクロン部86と、気体排出部87と、粉末排出部88とを有する。導入部85は、例えば管状の部材であり、一方の端部が例えば三次元積層室2内に接続されている。サイクロン部86は、例えば中空の円錐台形状の部材であり、例えば鉛直方向下方に向かって径が小さくなる。導入部85の他方の端部は、サイクロン部86の外周の接線方向に沿って、サイクロン部86に接続されている。気体排出部87は、管状の部材であり、一方の端部がサイクロン部86の鉛直方向上方の端部に接続されている。粉末排出部88は、管状の部材であり、一方の端部がサイクロン部86の鉛直方向下方の端部に接続されている。   FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an example of the powder recovery unit 39. As shown in FIG. 7, the powder recovery unit 39 includes an introduction unit 85, a cyclone unit 86, a gas discharge unit 87, and a powder discharge unit 88. The introduction portion 85 is, for example, a tubular member, and one end portion is connected to, for example, the three-dimensional stacking chamber 2. The cyclone portion 86 is, for example, a hollow frustoconical member, and its diameter decreases, for example, downward in the vertical direction. The other end of the introduction part 85 is connected to the cyclone part 86 along the tangential direction of the outer periphery of the cyclone part 86. The gas discharge part 87 is a tubular member, and one end part is connected to the upper end part of the cyclone part 86 in the vertical direction. The powder discharge portion 88 is a tubular member, and one end portion is connected to the end portion of the cyclone portion 86 on the lower side in the vertical direction.

気体排出部87の他方の端部には、例えば気体を吸引するポンプが接続されている。従って、気体排出部87は、サイクロン部86から気体を吸引して、サイクロン部86を負圧にする。サイクロン部86は負圧になるため、導入部85は、三次元積層室2から気体を吸引する。導入部85は、三次元積層室2内の気体と共に、成形層を形成しなかった粉末Pを吸引する。導入部85は、サイクロン部86の外周の接線方向に沿って、サイクロン部86に接続されている。従って、導入部85に吸引された気体及び粉末Pは、サイクロン部86の内周に沿って旋回する。粉末Pは、気体よりも比重が高いため、サイクロン部86の内周の放射方向外側に遠心分離される。粉末Pは、自重により延伸方向下方の粉末排出部88に向かい、粉末排出部88から排出される。また、気体は気体排出部87により排出される。   For example, a pump for sucking gas is connected to the other end of the gas discharge portion 87. Therefore, the gas discharge part 87 draws gas from the cyclone part 86, and makes the cyclone part 86 into a negative pressure. Since the cyclone portion 86 has a negative pressure, the introduction portion 85 sucks gas from the three-dimensional stacking chamber 2. The introduction part 85 sucks the powder P that has not formed the molding layer together with the gas in the three-dimensional stacking chamber 2. The introduction part 85 is connected to the cyclone part 86 along the tangential direction of the outer periphery of the cyclone part 86. Accordingly, the gas and the powder P sucked into the introduction part 85 swirl along the inner periphery of the cyclone part 86. Since the specific gravity of the powder P is higher than that of the gas, the powder P is centrifuged outward in the radial direction of the inner periphery of the cyclone portion 86. The powder P is discharged from the powder discharge unit 88 toward the powder discharge unit 88 below the stretching direction by its own weight. Further, the gas is discharged by the gas discharge unit 87.

粉末回収部39は、このようにして成形層を形成しなかった粉末Pを回収する。また、実施形態1における粉末回収部39は、粉末Pを比重毎に分けて回収してもよい。例えば比重が低い粉末は、自重が小さいため、粉末排出部88に向かわずに、気体排出部87に吸引される。従って、粉末回収部39は、比重毎に粉末Pを分別して回収することができる。なお、粉末回収部39は、成形層を形成しなかった粉末Pを回収することができれば、このような構成に限られない。   The powder recovery unit 39 recovers the powder P that has not formed the molding layer in this way. Moreover, the powder collection | recovery part 39 in Embodiment 1 may collect | recover and collect the powder P for every specific gravity. For example, a powder having a low specific gravity is sucked into the gas discharge unit 87 without going to the powder discharge unit 88 because its own weight is small. Therefore, the powder recovery unit 39 can separate and recover the powder P for each specific gravity. In addition, the powder collection | recovery part 39 will not be restricted to such a structure, if the powder P which did not form a shaping | molding layer can be collect | recovered.

次に、三次元積層装置1による三次元形状物の製造方法について説明する。図8は、実施形態1に係る三次元積層装置1による三次元形状物の製造方法を示す模式図である。また、図8に示す製造方法は、制御装置20が各部の動作を制御することで実行することができる。実施形態1においては、台座91上に三次元形状物を製造する場合として説明する。台座91は、例えば金属製の板状部材であるが、上部に三次元形状物が製造されるものであれば、形状及び材料は任意である。台座91は、基台部100上に取付けられる。基台部100は、台座91と共に、テーブル部11の回転テーブル部17に固定される。なお、台座91を基台部100とすることもできる。   Next, the manufacturing method of the three-dimensional shape object by the three-dimensional laminating apparatus 1 is demonstrated. FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a method for manufacturing a three-dimensional shape by the three-dimensional laminating apparatus 1 according to the first embodiment. Further, the manufacturing method shown in FIG. 8 can be executed by the control device 20 controlling the operation of each part. Embodiment 1 demonstrates as a case where a three-dimensional shape thing is manufactured on the base 91. FIG. The pedestal 91 is, for example, a metal plate-like member, but the shape and material are arbitrary as long as a three-dimensional shape is manufactured on the top. The pedestal 91 is attached on the base part 100. The base unit 100 is fixed to the rotary table unit 17 of the table unit 11 together with the base 91. The pedestal 91 can also be used as the base part 100.

制御装置20は、ステップS1に示すように、テーブル部11により、基台部100上の台座91が積層ヘッド12のZ軸方向下方に配置されるように、基台部100を移動させる。   As shown in step S <b> 1, the control device 20 causes the table unit 11 to move the base unit 100 so that the pedestal 91 on the base unit 100 is disposed below the stacking head 12 in the Z-axis direction.

次に、制御装置20は、ステップS2に示すように、粉末導入部35から積層ヘッド12に粉末を導入し、積層ヘッド12から気体と共に粉末Pを噴射しつつ、レーザ光Lを照射する。粉末Pは、所定の収束径をもって、基台部100上の台座91に向かって噴射される。レーザ光Lは、積層ヘッド12と台座91との間において、所定のスポット径をもって粉末Pに照射される。ここで、粉末Pの収束径のZ軸方向での位置に対するレーザ光Lのスポット径のZ軸方向での位置および粉末Pの収束径のZ軸方向での位置におけるスポット径は、例えば集光部49の位置を動かすことにより制御することができる。   Next, as shown in step S <b> 2, the control device 20 introduces powder from the powder introduction unit 35 to the stacking head 12, and irradiates the laser beam L while injecting the powder P together with gas from the stacking head 12. The powder P is sprayed toward the base 91 on the base 100 with a predetermined convergence diameter. The laser beam L is applied to the powder P with a predetermined spot diameter between the laminated head 12 and the pedestal 91. Here, the spot diameter in the Z-axis direction of the spot diameter of the laser beam L with respect to the position in the Z-axis direction of the convergence diameter of the powder P and the spot diameter at the position in the Z-axis direction of the convergence diameter of the powder P are, for example, condensing It can be controlled by moving the position of the portion 49.

制御装置20は、積層ヘッド12によりレーザ光Lを照射しつつ粉末Pを噴射することで、ステップS3に示すように、粉末Pがレーザ光Lの照射により溶融する。溶融した粉末Pは、溶融体Aとして、基台部100上の台座91に向かってZ軸方向下方へ落下する。   The control device 20 sprays the powder P while irradiating the laser beam L from the laminated head 12, so that the powder P is melted by the irradiation of the laser beam L as shown in step S <b> 3. The melted powder P falls as a melt A downward toward the pedestal 91 on the base part 100 in the Z-axis direction.

Z軸方向下方へ落下した溶融体Aは、基台部100上の台座91の所定の位置に到達する。台座91上の溶融体Aは、台座91上の所定の位置で、例えば放冷されることにより冷却される。冷却された溶融体Aは、ステップS4に示すように、台座91上で固化体Bとして固化される。   The melt A that has dropped downward in the Z-axis direction reaches a predetermined position of the base 91 on the base portion 100. The melt A on the pedestal 91 is cooled, for example, by being allowed to cool at a predetermined position on the pedestal 91. The cooled melt A is solidified as a solidified body B on the pedestal 91 as shown in step S4.

制御装置20は、テーブル部11で基台部100上を所定の位置に移動させつつ、ステップS2からステップS4に示す手順で積層ヘッド12により固化体Bを基台部100上に形成する。これらの手順を繰り返すことにより、ステップS5に示すように、固化体Bは、台座91上で所定の形状を有する成形層92を形成する。   The control device 20 forms the solidified body B on the base unit 100 by the stacking head 12 according to the procedure shown in steps S2 to S4 while moving the base unit 100 to a predetermined position by the table unit 11. By repeating these procedures, the solidified body B forms a molding layer 92 having a predetermined shape on the pedestal 91 as shown in step S5.

制御装置20は、ステップS6に示すように、台座91に形成された成形層92が機械加工部13のZ軸方向下方に配置されるように、テーブル部11により基台部100の台座91を移動させる。さらに、制御装置20は、機械加工部13により、成形層92を機械加工する。制御装置20は、機械加工部13による機械加工を実施するか否かを選択し、不要な場合は実行しなくてもよい。従って、ステップS6に示す機械加工は、制御装置20の指令によっては、実施されない場合がある。   As shown in step S <b> 6, the control device 20 moves the base 91 of the base portion 100 by the table portion 11 so that the molding layer 92 formed on the base 91 is disposed below the machining portion 13 in the Z-axis direction. Move. Further, the control device 20 performs machining on the molded layer 92 by the machining unit 13. The control device 20 selects whether or not the machining by the machining unit 13 is performed, and may not be performed if unnecessary. Therefore, the machining shown in step S6 may not be performed depending on the command of the control device 20.

次に、制御装置20は、ステップS7に示すように、台座91に形成された成形層92が積層ヘッド12のZ軸方向下方に配置されるように、テーブル部11により基台部100の台座91を移動させる。そして、ステップS2からステップS6に示す手順を繰り返し、成形層92の上に成形層93が順次積層され、三次元形状物が製造される。   Next, as shown in step S <b> 7, the control device 20 causes the table portion 11 to place the pedestal of the base portion 100 so that the molding layer 92 formed on the pedestal 91 is disposed below the laminated head 12 in the Z-axis direction. 91 is moved. And the procedure shown to step S2 to step S6 is repeated, the shaping | molding layer 93 is laminated | stacked sequentially on the shaping | molding layer 92, and a three-dimensional shape thing is manufactured.

以上を纏めると、実施形態1に係る三次元積層装置1は、次のように三次元形状物を製造する。積層ヘッド12の粉末噴射部63は、粉末Pを基台部100上の台座91に向かって噴射する。また、積層ヘッド12の粉末流路63は、積層ヘッド12と台座91との間において、粉末Pにレーザ光Lを照射する。レーザ光Lが照射された粉末Pは、溶融され、基台部100上の台座91上で固化されて、成形層92を形成する。三次元積層装置1は、成形層92上に順次成形層93を積層し、機械加工部13により成形層92,93に適宜機械加工を加えて、三次元形状物を製造する。   In summary, the three-dimensional stacking apparatus 1 according to the first embodiment manufactures a three-dimensional object as follows. The powder injection unit 63 of the laminated head 12 injects the powder P toward the pedestal 91 on the base unit 100. Further, the powder flow path 63 of the lamination head 12 irradiates the powder P with the laser light L between the lamination head 12 and the pedestal 91. The powder P irradiated with the laser light L is melted and solidified on a pedestal 91 on the base part 100 to form a molding layer 92. The three-dimensional laminating apparatus 1 sequentially laminates the molding layer 93 on the molding layer 92, and applies appropriate machining to the molding layers 92, 93 by the machining unit 13 to produce a three-dimensional shape product.

実施形態1において、三次元形状物は、台座91上に製造されたが、三次元形状物は、台座91上に製造されなくてもよい。三次元形状物は、例えば基台部100上に直接製造されてもよい。また、三次元積層装置1は、既存の造形物上に成形層を積層することにより、いわゆる肉盛り溶接を行ってもよい。   In the first embodiment, the three-dimensional shape is manufactured on the pedestal 91, but the three-dimensional shape may not be manufactured on the pedestal 91. The three-dimensional shape may be manufactured directly on the base 100, for example. Moreover, the three-dimensional laminating apparatus 1 may perform what is called build-up welding by laminating a molding layer on an existing modeled object.

次に、実施形態1に係る三次元積層装置1による三次元形状物の製造の詳細な工程について説明する。図9は、実施形態1に係る三次元積層装置1による三次元形状物の製造工程を示すフローチャートである。制御装置20は、例えば記憶部73内に記憶された三次元形状物の設計情報を読み出す。   Next, a detailed process of manufacturing a three-dimensional object by the three-dimensional laminating apparatus 1 according to the first embodiment will be described. FIG. 9 is a flowchart illustrating a manufacturing process of a three-dimensional shape by the three-dimensional stacking apparatus 1 according to the first embodiment. For example, the control device 20 reads design information of a three-dimensional shape object stored in the storage unit 73.

次に、制御装置20は、気体排出部37により三次元積層室2内の空気を排出する(ステップS11)。ここで、三次元積層室2は、扉6が閉じており、予備室3と分離されている。また、三次元積層室2は、他の外気と連通している部分も閉じられ、密封されている。制御装置20は、例えば、気体排出部37により空気を排出することで、三次元積層室2内の酸素濃度が100ppm以下、好ましくは10ppm以下とする。制御装置20は、三次元積層室2内の酸素濃度が100ppm以下とすることで、不活性状態とすることができ、10ppm以下とすることで、より確実に不活性状態とすることができる。   Next, the control apparatus 20 discharges the air in the three-dimensional stacking chamber 2 by the gas discharge part 37 (step S11). Here, the three-dimensional stacking chamber 2 has a door 6 closed and is separated from the preliminary chamber 3. Further, the three-dimensional stacking chamber 2 is also closed and sealed at a portion communicating with other outside air. For example, the control device 20 discharges air by the gas discharge unit 37 so that the oxygen concentration in the three-dimensional stacked chamber 2 is 100 ppm or less, preferably 10 ppm or less. The control device 20 can be in an inactive state when the oxygen concentration in the three-dimensional stacking chamber 2 is 100 ppm or less, and can be more reliably in an inactive state by being 10 ppm or less.

次に、台座91を有する基台部100を予備室3内の基台移動部36に取付ける(ステップS12)。なお、三次元積層装置1は、ステップS12の処理を、ステップS11の処理よりも先に行ってもよい。   Next, the base part 100 having the base 91 is attached to the base moving part 36 in the preliminary chamber 3 (step S12). Note that the three-dimensional laminating apparatus 1 may perform the process of step S12 prior to the process of step S11.

制御装置20は、予備室3内の基台移動部36が取付けられたら、予備室3の扉7を閉じ、予備室気体排出部25により、予備室3内の空気を排出する(ステップS13)。制御装置20は、予備室気体排出部25で空気を排出することで、予備室3内の酸素濃度を低下させる。予備室3内の酸素濃度は、例えば三次元積層室2内と同じ酸素濃度になることが好ましい。   When the base moving part 36 in the spare room 3 is attached, the control device 20 closes the door 7 of the spare room 3, and discharges the air in the spare room 3 by the spare room gas discharge part 25 (step S13). . The control device 20 reduces the oxygen concentration in the preliminary chamber 3 by discharging air from the preliminary chamber gas discharge unit 25. The oxygen concentration in the preliminary chamber 3 is preferably the same as that in the three-dimensional stacked chamber 2, for example.

制御装置20は、予備室3の空気の排出が完了したら、三次元積層室2の扉6を開き、基台移動部36により三次元積層室2内の回転テーブル部17に基台部100を取付ける(ステップS14)。基台部100は、回転テーブル部17に固定される。制御装置20は、基台部100を回転テーブル部17に取り付けたら、基台移動部36を予備室3内に戻し、扉6を閉じる。   When the discharge of the air in the preliminary chamber 3 is completed, the control device 20 opens the door 6 of the three-dimensional stacking chamber 2, and the base moving unit 36 moves the base unit 100 to the rotary table unit 17 in the three-dimensional stacking chamber 2. Attach (step S14). The base unit 100 is fixed to the rotary table unit 17. When the base unit 100 is attached to the turntable unit 17, the control device 20 returns the base moving unit 36 into the spare chamber 3 and closes the door 6.

制御装置20が、基台部100を回転テーブル部17にセットしたら、気体導入部38により三次元積層室2内にガスを導入する(ステップS15)。制御装置20は、気体導入部38により、三次元積層室2内を、導入したガス雰囲気にする。実施形態1において、気体導入部38が導入するガスは、窒素若しくはアルゴン等の不活性ガスである。気体導入部38は、三次元積層室2内の残留酸素濃度が100ppm以下となるように、不活性ガスを導入する。   If the control apparatus 20 sets the base part 100 to the turntable part 17, gas will be introduce | transduced in the three-dimensional lamination | stacking chamber 2 by the gas introduction part 38 (step S15). The control device 20 brings the inside of the three-dimensional stacked chamber 2 into the introduced gas atmosphere by the gas introduction unit 38. In the first embodiment, the gas introduced by the gas introduction unit 38 is an inert gas such as nitrogen or argon. The gas introduction unit 38 introduces an inert gas so that the residual oxygen concentration in the three-dimensional stacking chamber 2 is 100 ppm or less.

また、三次元積層装置1は、粉末材料の種類によっては、ステップS11,ステップS13,ステップS15を省略してもよい。例えば粉末材料の酸化によっても三次元形状物の品質等が問題にならない場合は、これらのステップを省略し、三次元積層室2及び予備室3を大気雰囲気にしてもよい。また、ステップS13及びステップS15は、ステップS16以降においても継続して行われていてもよい。すなわち、気体排出部37は、三次元形状物を製造している間、三次元積層室2から空気を適宜排出してもよい。また気体導入部38は、三次元形状物を製造している間、三次元積層室2内に適宜不活性ガスを導入してもよい。   Moreover, the three-dimensional laminating apparatus 1 may omit step S11, step S13, and step S15 depending on the type of powder material. For example, when the quality of the three-dimensional shape does not become a problem even when the powder material is oxidized, these steps may be omitted, and the three-dimensional stacking chamber 2 and the preparatory chamber 3 may be set to an air atmosphere. Moreover, step S13 and step S15 may be performed continuously also after step S16. That is, the gas discharge unit 37 may appropriately discharge air from the three-dimensional stacking chamber 2 while manufacturing the three-dimensional shape object. In addition, the gas introduction unit 38 may appropriately introduce an inert gas into the three-dimensional stacking chamber 2 while manufacturing the three-dimensional object.

制御装置20は、三次元積層室2への不活性ガスの導入が完了したら、基台部100上の台座91について機械加工を行うかを判断する(ステップS16)。例えば、制御装置20は、形状計測部30に台座91の表面形状を計測させる。制御装置20は、形状計測部30の計測結果に基づき、台座91について機械加工を行うかを判断する。制御装置20は、例えば、台座91の表面粗さが所定の値より大きかった場合、台座91の機械加工を行うと判断する。ただし、制御装置20による台座91の機械加工の要否判断は、これに限られず、形状計測部30の計測結果によらなくてもよい。制御装置20は、例えば、記憶部73内に台座91の情報を記憶させておき、台座91の情報と三次元形状物の設計情報とから、台座91の加工要否を判断してもよい。また、制御装置20は、常に台座91を加工する設定としてもよい。   When the introduction of the inert gas into the three-dimensional stacking chamber 2 is completed, the control device 20 determines whether to machine the pedestal 91 on the base unit 100 (step S16). For example, the control device 20 causes the shape measuring unit 30 to measure the surface shape of the pedestal 91. The control device 20 determines whether to machine the pedestal 91 based on the measurement result of the shape measuring unit 30. For example, when the surface roughness of the pedestal 91 is larger than a predetermined value, the control device 20 determines to machine the pedestal 91. However, the necessity determination of the machining of the pedestal 91 by the control device 20 is not limited to this, and may not be based on the measurement result of the shape measuring unit 30. For example, the control device 20 may store information on the pedestal 91 in the storage unit 73, and determine whether the processing of the pedestal 91 is necessary from the information on the pedestal 91 and the design information of the three-dimensional shape object. Moreover, the control apparatus 20 is good also as the setting which always processes the base 91. FIG.

制御装置20は、台座91の機械加工が必要であると判断した場合(ステップS16でYes)、機械加工部13により、所定の条件で台座91の機械加工を行う(ステップS17)。制御装置20は、例えば形状計測部30による台座91の形状計測結果、又は台座91の情報と三次元形状物の設計情報と等に基づき、台座91の機械加工の条件を決定する。   When the control device 20 determines that the machining of the pedestal 91 is necessary (Yes in step S16), the machining unit 13 performs machining of the pedestal 91 under predetermined conditions (step S17). The control device 20 determines the machining conditions of the pedestal 91 based on, for example, the shape measurement result of the pedestal 91 by the shape measuring unit 30 or the information on the pedestal 91 and the design information of the three-dimensional shape.

制御装置20は、台座91の加工が必要でないと判断した場合(ステップS16でNo)、または、所定の条件で台座91の機械加工を行った場合、例えば記憶部73から読み出した三次元形状物の設計情報に基づき、成形層の形成条件を決定する(ステップS18)。成形層の形成条件とは、例えば、成形層の各層の形状、粉末Pの種類、粉末Pの噴射速度、粉末Pの噴射圧力、レーザ光Lの照射条件、粉末Pの収束径とレーザ光Lのスポット径と成形層表面との位置関係、気中で溶融した粉末Pの寸法、温度、形成中の成形層表面に形成される溶融プールの寸法、冷却速度、又はテーブル部11による基台部100の移動速度等、成形層を形成する上で必要な条件である。   When the control device 20 determines that machining of the pedestal 91 is not necessary (No in step S16), or when machining the pedestal 91 under a predetermined condition, for example, a three-dimensional shape object read from the storage unit 73 Based on the design information, the formation condition of the molding layer is determined (step S18). The forming conditions of the forming layer include, for example, the shape of each layer of the forming layer, the type of powder P, the spraying speed of the powder P, the spraying pressure of the powder P, the irradiation condition of the laser light L, the convergent diameter of the powder P and the laser light L. The positional relationship between the spot diameter and the surface of the molding layer, the size of the powder P melted in the air, the temperature, the size of the molten pool formed on the surface of the molding layer being formed, the cooling rate, or the base portion by the table portion 11 These are necessary conditions for forming the molding layer, such as a moving speed of 100.

制御装置20は、成形層の形成条件を決定したら、積層ヘッド12により、粉末Pを基台部100上の台座91に向かって噴射し、レーザ光Lの照射を開始する(ステップS19)。制御装置20は、粉末Pを噴射しつつ、レーザ光Lを照射することで、レーザ光Lにより粉末Pを溶融し、溶融した粉末Pを固化することができ、台座91上に固化体Bが形成する。   After determining the forming conditions of the molding layer, the control device 20 sprays the powder P toward the pedestal 91 on the base portion 100 by the lamination head 12, and starts the irradiation with the laser light L (step S19). The control device 20 can melt the powder P with the laser light L by irradiating the laser light L while injecting the powder P, and solidify the melted powder P. Form.

制御装置20は、粉末Pを噴射しつつ、レーザ光Lを照射し、テーブル部11により基台部100を移動させることで、台座91上に成形層92を形成する(ステップS20)。制御装置20は、加熱ヘッド31により、成形層92を加熱したり、固化体Bが付着する前の部分を加熱したりしてもよい。   The control apparatus 20 irradiates the laser beam L while injecting the powder P, and moves the base part 100 by the table part 11, thereby forming the molding layer 92 on the pedestal 91 (step S20). The control device 20 may heat the molding layer 92 with the heating head 31 or heat a portion before the solidified body B adheres.

制御装置20は、成形層92を形成したら、成形層92に機械加工が必要かを判断する(ステップS21)。制御装置20は、例えば形状計測部30に、成形層92の表面形状を計測させる。制御装置20は、形状計測部30の計測結果に基づき、成形層92の機械加工の要否を判断する。例えば、制御装置20は、成形層92の表面粗さが所定の値より大きかった場合、成形層92の機械加工を行うと判断する。ただし、成形層92の機械加工の要否判断の基準は、これに限られない。制御装置20は、例えば三次元形状物の設計情報と成形層の形成条件とから、成形層92の機械加工の要否を判断してもよい。例えば、制御装置20は、成形層の形成条件から算出された成形層92の表面粗さが三次元形状物の設計情報に基づく必要な表面粗さよりも大きい場合、成形層92に機械加工が必要であると判断するようにしてもよい。   After forming the molding layer 92, the control device 20 determines whether the molding layer 92 needs to be machined (step S21). For example, the control device 20 causes the shape measuring unit 30 to measure the surface shape of the molding layer 92. The control device 20 determines whether machining of the molding layer 92 is necessary based on the measurement result of the shape measuring unit 30. For example, the control device 20 determines that the molding layer 92 is to be machined when the surface roughness of the molding layer 92 is larger than a predetermined value. However, the criteria for determining whether machining of the molded layer 92 is necessary are not limited to this. For example, the control device 20 may determine whether or not the molding layer 92 needs to be machined based on the design information of the three-dimensional shape and the formation conditions of the molding layer. For example, when the surface roughness of the molding layer 92 calculated from the molding layer forming conditions is larger than the necessary surface roughness based on the design information of the three-dimensional shape, the control device 20 needs to machine the molding layer 92. You may make it judge that it is.

制御装置20は、成形層92の機械加工が必要ではないと判断した場合(ステップS21でNo)、ステップS24に進む。制御装置20は、成形層92の機械加工が必要である(ステップS21でYes)と判断した場合、成形層92の機械加工の加工条件を決定する(ステップS22)。例えば、制御装置20は、形状計測部30の計測結果、又は三次元形状物の設計情報と成形層の形成条件と等に基づき、加工条件を決定する。制御装置20は、成形層加工条件を決定したら、機械加工部13により、決定した加工条件に基づいて成形層92を機械加工する(ステップS23)。   When the control device 20 determines that machining of the molded layer 92 is not necessary (No in step S21), the control device 20 proceeds to step S24. When determining that the molding layer 92 needs to be machined (Yes in step S21), the control device 20 determines machining conditions for the molding layer 92 (step S22). For example, the control device 20 determines the processing condition based on the measurement result of the shape measuring unit 30, or the design information of the three-dimensional shape object, the forming layer forming condition, and the like. After determining the molding layer processing conditions, the control device 20 causes the machining unit 13 to machine the molding layer 92 based on the determined processing conditions (step S23).

制御装置20は、成形層92の機械加工を行った場合、または、成形層92の機械加工が必要ではないと判断した場合、成形層92の上に更に成形層93を積層する必要があるかを判断する(ステップS24)。制御装置20は、例えば記憶部73から読み出した三次元形状物の設計情報に基づき、成形層92の上に更に成形層93を積層する必要があるかを判断する。   When the control device 20 performs machining of the molding layer 92 or determines that the machining of the molding layer 92 is not necessary, is it necessary to further stack the molding layer 93 on the molding layer 92? Is determined (step S24). The control device 20 determines, for example, whether it is necessary to further laminate the molding layer 93 on the molding layer 92 based on the design information of the three-dimensional shape read from the storage unit 73.

制御装置20は、成形層93の積層が必要であると判断した場合(ステップS24でYes)、ステップS18に戻って、成形層92上に成形層93を積層する。制御装置20は、成形層93の積層が不要である(ステップS24でNo)と判断した場合、三次元形状物の製造が完了となる。   When determining that the molding layer 93 needs to be stacked (Yes in Step S24), the control device 20 returns to Step S18 and stacks the molding layer 93 on the molding layer 92. When the control device 20 determines that the formation of the molding layer 93 is unnecessary (No in step S24), the manufacture of the three-dimensional shape is completed.

三次元積層室2内において例えば酸素又は窒素等の気体濃度が高い場合、粉末Pは、例えば酸化又は窒化等の変質を生じる可能性がある。しかし、実施形態1においては、気体排出部37は、三次元積層室2内の空気を排出し、気体導入部38は、三次元積層室2内に不活性ガスを導入する。従って、実施形態1に係る三次元積層装置1は、粉末Pの変質を抑制し、三次元形状物の品質の低下を抑制することができる。さらに、気体導入部38は、任意の気体を導入することができる。従って、実施形態1に係る三次元積層装置1は、例えば粉末の種類に応じて、最適な気体雰囲気下で、三次元形状物を製造することができる。   When the gas concentration of, for example, oxygen or nitrogen is high in the three-dimensional stacking chamber 2, the powder P may cause alteration such as oxidation or nitridation. However, in the first embodiment, the gas discharge unit 37 discharges the air in the three-dimensional stacking chamber 2, and the gas introduction unit 38 introduces an inert gas into the three-dimensional stacking chamber 2. Therefore, the three-dimensional laminating apparatus 1 according to the first embodiment can suppress the deterioration of the powder P and suppress the deterioration of the quality of the three-dimensional shape. Furthermore, the gas introduction unit 38 can introduce an arbitrary gas. Therefore, the three-dimensional laminating apparatus 1 according to the first embodiment can manufacture a three-dimensional shape object in an optimal gas atmosphere, for example, depending on the type of powder.

また、実施形態1に係る三次元積層装置1は、積層ヘッド12により成形層を形成する。従って、実施形態1においては、積層ヘッド12の粉末噴射口部65a及びレーザ照射口部65bを含むノズル23を三次元積層室2内に配置している。ここで、積層ヘッド12はZ軸方向に可動する機械である。実施形態1に係る三次元積層装置1は、積層ヘッド12の移動に伴い伸縮しつつ、三次元積層室2内を密封するベローズ18を有する。従って、三次元積層装置1は、三次元積層室2内に積層ヘッド12等の可動する機械を収納する場合においても、三次元積層室2内の気密低下を抑制し、三次元形状物の品質の低下を抑制することができる。さらに、三次元積層装置10は、本実施形態のように、積層ヘッド12を一軸方向にのみ移動する機構とすることで、ベローズ18を一軸方向に伸縮可能に配置すればよくなる。これにより、ベローズ18に係る負荷を少なくしつつ移動に追従して伸縮させることができ、より好適に三次元積層室2内を密封することができる。これにより、積層ヘッド12を多軸方向に移動させる構造にする場合に比べ、装置構成を小さくすることができ、かつ、密閉性をより維持しやすくすることができる。さらに、ベローズ18は、積層ヘッド12のノズル23のみを三次元積層室2内に配置することができる。従って、三次元積層装置1は、積層ヘッド12の全てを三次元積層室2内に配置させるよりも、三次元積層室2の容積を小さくすることができる。そのため、三次元積層装置1は、三次元積層室2内の気体の排出と所定の気体の導入を容易に行うことができる。また、ベローズ19と機械加工部13との関係も同様である。   In the three-dimensional laminating apparatus 1 according to the first embodiment, the molding layer is formed by the laminating head 12. Therefore, in the first embodiment, the nozzle 23 including the powder injection port portion 65 a and the laser irradiation port portion 65 b of the stacking head 12 is disposed in the three-dimensional stacking chamber 2. Here, the lamination head 12 is a machine that moves in the Z-axis direction. The three-dimensional laminating apparatus 1 according to the first embodiment includes a bellows 18 that seals the inside of the three-dimensional laminating chamber 2 while expanding and contracting as the laminating head 12 moves. Therefore, the three-dimensional laminating apparatus 1 suppresses a decrease in airtightness in the three-dimensional laminating chamber 2 even when a movable machine such as the laminating head 12 is accommodated in the three-dimensional laminating chamber 2, and the quality of the three-dimensional shaped object Can be suppressed. Furthermore, the three-dimensional laminating apparatus 10 may be configured such that the bellows 18 can be expanded and contracted in the uniaxial direction by using a mechanism that moves the laminating head 12 only in the uniaxial direction as in this embodiment. Thereby, it can be expanded and contracted following the movement while reducing the load on the bellows 18, and the inside of the three-dimensional stacking chamber 2 can be sealed more suitably. Thereby, compared with the case where it is set as the structure which moves the lamination | stacking head 12 to a multi-axis direction, an apparatus structure can be made small and it can make it easier to maintain sealing performance. Further, the bellows 18 can arrange only the nozzle 23 of the lamination head 12 in the three-dimensional lamination chamber 2. Therefore, the three-dimensional laminating apparatus 1 can reduce the volume of the three-dimensional laminating chamber 2 as compared to arranging all the laminating heads 12 in the three-dimensional laminating chamber 2. Therefore, the three-dimensional stacking apparatus 1 can easily discharge the gas in the three-dimensional stacking chamber 2 and introduce a predetermined gas. The relationship between the bellows 19 and the machined portion 13 is the same.

さらに、三次元積層装置1は、予備室3を有する。予備室3は、三次元積層室2と外部とが直接接続されることを抑制する。従って、予備室3は、例えば三次元積層室2内に基台部100を出し入れする際に、外部から三次元積層室2内に空気が流入したり、三次元積層室2内の不活性ガスが外部に流出したりすることを抑制することができる。そのため、三次元積層装置1は、三次元積層室2内の気体を排出したり、三次元積層室2内に所定の気体を導入したりする時間を短縮することができる。また、基台移動部36は、三次元積層室2の内部に基台部100を移動させる。三次元積層室2は、内部の空気が排出されている場合がある。基台移動部36は、例えば作業者が三次元積層室2の内部に入らなくても、三次元積層室2の内部に基台部100を移動させることができる。   Furthermore, the three-dimensional laminating apparatus 1 has a preliminary chamber 3. The preliminary chamber 3 suppresses the direct connection between the three-dimensional stacked chamber 2 and the outside. Therefore, when the base part 100 is taken in and out of, for example, the three-dimensional stacking chamber 2, the spare chamber 3 flows into the three-dimensional stacking chamber 2 from the outside, or the inert gas in the three-dimensional stacking chamber 2. Can be prevented from flowing out to the outside. Therefore, the three-dimensional stacking apparatus 1 can shorten the time for exhausting the gas in the three-dimensional stacking chamber 2 or introducing a predetermined gas into the three-dimensional stacking chamber 2. In addition, the base moving unit 36 moves the base unit 100 into the three-dimensional stacking chamber 2. In the three-dimensional stacking chamber 2, the internal air may be discharged. The base moving unit 36 can move the base unit 100 to the inside of the three-dimensional stacking chamber 2 without, for example, an operator entering the three-dimensional stacking chamber 2.

(実施形態2)
次に、本発明の実施形態2について、図面を参照に説明する。実施形態2に係る三次元積層装置1Aは、積層ヘッド12にカバー部120を有する点で、実施形態1に係る三次元積層装置1と異なる。実施形態2に係る三次元積層装置1Aは、他の点において実施形態1に係る三次元積層装置1と同じ構成であるため、重複する部分の説明を省略する。
(Embodiment 2)
Next, Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to the drawings. The three-dimensional laminating apparatus 1A according to the second embodiment is different from the three-dimensional laminating apparatus 1 according to the first embodiment in that the laminating head 12 includes a cover portion 120. Since the three-dimensional laminating apparatus 1A according to the second embodiment has the same configuration as that of the three-dimensional laminating apparatus 1 according to the first embodiment in other points, the description of overlapping parts is omitted.

図10は、実施形態2に係るカバー部120の一例を示す断面図である。カバー部120は、内部に空間121を形成する箱状の部材である。カバー部120は、基台部100の三次元形状物が製造される箇所を覆う。カバー部120は、カバー部120に接続されるカバー部気体排出部122及びカバー部気体導入部124により、積層ヘッド12から噴射される粉末Pの周囲の気体雰囲気を調整する。   FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating an example of the cover unit 120 according to the second embodiment. The cover part 120 is a box-shaped member that forms a space 121 therein. The cover part 120 covers the place where the three-dimensional shape object of the base part 100 is manufactured. The cover part 120 adjusts the gas atmosphere around the powder P ejected from the laminated head 12 by the cover part gas discharge part 122 and the cover part gas introduction part 124 connected to the cover part 120.

図10に示すように、カバー部120は、取付部132と、壁部134と、気体排出用開口部136と、気体導入用開口部138と、開口部140とを有する。   As shown in FIG. 10, the cover part 120 includes an attachment part 132, a wall part 134, a gas discharge opening part 136, a gas introduction opening part 138, and an opening part 140.

取付部132は、積層ヘッド12が取り付けられる板状の部材であり、開口部133を有する。壁部134は、取付部132の周方向に沿って設けられる。壁部134は、取付部132の外周から、取付部132の面と交差する方向に向かって端部135まで延在する。壁部134は、端部135の内周において、開口部140を形成する。取付部132と壁部134とに囲まれる部分は、空間121を形成する。   The attachment portion 132 is a plate-like member to which the laminated head 12 is attached, and has an opening 133. The wall part 134 is provided along the circumferential direction of the attachment part 132. The wall portion 134 extends from the outer periphery of the attachment portion 132 to the end portion 135 in a direction intersecting the surface of the attachment portion 132. The wall portion 134 forms an opening 140 on the inner periphery of the end portion 135. A portion surrounded by the attachment portion 132 and the wall portion 134 forms a space 121.

気体排出用開口部136は、壁部134に設けられ、空間121とカバー部120の外部とを導通させる。気体導入用開口部138は、壁部134に設けられ、空間121とカバー部120の外部とを導通させる。気体排出用開口部136は、気体導入用開口部138よりも取付部132側に設けられている。ただし、気体排出用開口部136と気体導入用開口部138とは、空間121とカバー部120の外部とを導通させるものであれば、これらの位置に限られない。気体排出用開口部136は、気体導入用開口部138よりも開口部140側に設けられてもよい。また、気体排出用開口部136と気体導入用開口部138とは、例えば取付部132に設けられてもよい。   The gas discharge opening 136 is provided in the wall portion 134 and allows the space 121 and the outside of the cover portion 120 to conduct. The gas introduction opening 138 is provided in the wall portion 134, and conducts the space 121 and the outside of the cover portion 120. The gas discharge opening 136 is provided closer to the mounting portion 132 than the gas introduction opening 138. However, the gas discharge opening 136 and the gas introduction opening 138 are not limited to these positions as long as the space 121 and the outside of the cover 120 are electrically connected. The gas discharge opening 136 may be provided closer to the opening 140 than the gas introduction opening 138. Further, the gas discharge opening 136 and the gas introduction opening 138 may be provided in the mounting portion 132, for example.

気体排出用開口部136は、排出管142を介して、カバー部気体排出部122と接続されている。カバー部気体排出部122は、例えば真空ポンプである。カバー部気体排出部122は、制御装置20によって制御され、カバー部120の空間121内の空気を排出する。カバー部気体排出部122は、制御装置20によって制御される。カバー部気体排出部122は、三次元積層室2の外部に設けられているが、例えば三次元積層室2内に設けられていてもよい。また、カバー部気体排出部122は、カバー部120の空間121内の空気以外の気体を排出してもよい。   The gas discharge opening 136 is connected to the cover gas discharge unit 122 via the discharge pipe 142. The cover part gas discharge part 122 is, for example, a vacuum pump. The cover part gas discharge part 122 is controlled by the control device 20 and discharges the air in the space 121 of the cover part 120. The cover part gas discharge part 122 is controlled by the control device 20. The cover part gas discharge part 122 is provided outside the three-dimensional stacking chamber 2, but may be provided in the three-dimensional stacking chamber 2, for example. Further, the cover part gas discharge part 122 may discharge a gas other than the air in the space 121 of the cover part 120.

気体導入用開口部138は、導入管144を介して、カバー部気体導入部124と接続されている。カバー部気体導入部124は、制御装置20によって制御され、カバー部120の空間121内に所定成分の気体、例えばアルゴン、窒素等の不活性ガスを導入する。実施形態2においては、カバー部気体導入部124は、三次元積層室2内に導入される気体と同じ気体が導入される。カバー部気体導入部124は、三次元積層室2の外部に設けられているが、例えば三次元積層室2内に設けられていてもよい。なお、カバー部120の空間121内には、三次元積層室2内に導入される気体と異なる気体が導入されてもよい。   The gas introduction opening 138 is connected to the cover part gas introduction part 124 via the introduction pipe 144. The cover part gas introduction part 124 is controlled by the control device 20 and introduces a predetermined component gas, for example, an inert gas such as argon or nitrogen into the space 121 of the cover part 120. In the second embodiment, the same gas as the gas introduced into the three-dimensional stacking chamber 2 is introduced into the cover portion gas introduction portion 124. The cover part gas introduction part 124 is provided outside the three-dimensional stacking chamber 2, but may be provided in the three-dimensional stacking chamber 2, for example. Note that a gas different from the gas introduced into the three-dimensional stacking chamber 2 may be introduced into the space 121 of the cover part 120.

カバー部120は、積層ヘッド12に取付けられる。より詳しくは、カバー部120は、取付部132の開口部133を介して、空間121に積層ヘッド12のノズル23を収納するように、積層ヘッド12に取付けられる。積層ヘッド12と取付部132の開口部133とは、互いに密封されている。カバー部120は、積層ヘッド12に取付けられることにより、Z軸方向下部に向かって、開口部140を開口させる。次に、カバー部120により粉末Pの周囲の気体雰囲気を調整する方法について説明する。   The cover part 120 is attached to the laminated head 12. More specifically, the cover portion 120 is attached to the laminated head 12 so that the nozzle 23 of the laminated head 12 is accommodated in the space 121 through the opening 133 of the attachment portion 132. The laminated head 12 and the opening 133 of the attachment portion 132 are sealed from each other. The cover part 120 is attached to the laminated head 12 to open the opening part 140 toward the lower part in the Z-axis direction. Next, a method for adjusting the gas atmosphere around the powder P using the cover 120 will be described.

図11は、実施形態2に係るカバー部120により粉末Pの周囲の気体雰囲気を調整する工程を示すフローチャートである。制御装置20は、三次元積層室2内の空気を排出し、三次元積層室2内に不活性ガスを導入する。次に、制御装置20は、テーブル部11により、カバー部120が基台部100上の台座91を覆うように、基台部100を移動させる(ステップS31)。カバー部120の端部135は、基台部100のZ軸方向上方に位置する。カバー部120は、積層ヘッド12とともに移動するため、制御装置20は、カバー部120の端部135と基台部100とを互いに接触せずに、空間137を形成させている。なお、カバー部120は、基台部100の三次元形状物が製造される箇所を覆えば、台座91の全体を覆わなくてもよい。例えば、カバー部120は、台座91のZ軸方向上方の面のみを覆ってもよい。なお、ステップS31において、制御装置20は、カバー部120が基台部100上の台座91を覆うように、積層ヘッド12をZ軸方向に移動させてもよい。   FIG. 11 is a flowchart illustrating a process of adjusting the gas atmosphere around the powder P by the cover unit 120 according to the second embodiment. The control device 20 discharges air in the three-dimensional stacking chamber 2 and introduces an inert gas into the three-dimensional stacking chamber 2. Next, the control apparatus 20 moves the base part 100 by the table part 11 so that the cover part 120 may cover the base 91 on the base part 100 (step S31). The end part 135 of the cover part 120 is located above the base part 100 in the Z-axis direction. Since the cover part 120 moves together with the laminated head 12, the control device 20 forms a space 137 without bringing the end part 135 of the cover part 120 and the base part 100 into contact with each other. In addition, the cover part 120 does not need to cover the whole base 91, if the location where the three-dimensional shape object of the base part 100 is manufactured is covered. For example, the cover unit 120 may cover only the upper surface of the base 91 in the Z-axis direction. In step S <b> 31, the control device 20 may move the stacking head 12 in the Z-axis direction so that the cover unit 120 covers the base 91 on the base unit 100.

制御装置20が、カバー部120が台座91を覆うように基台部100を移動させたら、制御装置20は、カバー部気体排出部122によりカバー部120内の空間121内の空気を排出する(ステップS32)。制御装置20は、例えば、カバー部気体排出部122によりにより空気を排出することで、カバー部120内の酸素濃度が100ppm以下、好ましくは10ppm以下とする。制御装置20は、カバー部120内の酸素濃度を100ppm以下とすることで、不活性状態とすることができ、10ppm以下とすることで、より確実に不活性状態とすることができる。   When the control device 20 moves the base portion 100 so that the cover portion 120 covers the base 91, the control device 20 discharges the air in the space 121 in the cover portion 120 by the cover portion gas discharge portion 122 ( Step S32). For example, the control device 20 discharges air by the cover portion gas discharge portion 122 so that the oxygen concentration in the cover portion 120 is 100 ppm or less, preferably 10 ppm or less. The control device 20 can be inactivated by setting the oxygen concentration in the cover 120 to 100 ppm or less, and can be more reliably inactivated by setting it to 10 ppm or less.

制御装置20がカバー部120の空間121内の空気を排出させたら、制御装置20は、カバー部気体導入部124により、カバー部120内の空間121内に不活性ガスを導入する(ステップS33)。制御装置20は、カバー部気体導入部124により、カバー部120内の空間121内を、導入した不活性ガス雰囲気にする。実施形態2において、カバー部気体導入部124が導入するガスは、気体導入部38により三次元積層室2内に導入されるガスと同じ窒素もしくはアルゴン等の不活性ガスである。気体導入部38は、三次元積層室2内の残留酸素濃度が100ppm以下となるように、不活性ガスを導入する。   If the control apparatus 20 discharges the air in the space 121 of the cover part 120, the control apparatus 20 will introduce an inert gas into the space 121 in the cover part 120 by the cover part gas introduction part 124 (step S33). . The control device 20 makes the introduced inert gas atmosphere in the space 121 in the cover part 120 by the cover part gas introduction part 124. In the second embodiment, the gas introduced by the cover part gas introduction part 124 is the same inert gas such as nitrogen or argon as the gas introduced into the three-dimensional stacking chamber 2 by the gas introduction part 38. The gas introduction unit 38 introduces an inert gas so that the residual oxygen concentration in the three-dimensional stacking chamber 2 is 100 ppm or less.

制御装置20がカバー部120の空間121内に不活性ガスを導入したら、制御装置20は、積層ヘッド12により、三次元形状物を製造する(ステップS34)。すなわち、制御装置20は、制御装置20がカバー部120の空間121内に不活性ガスを導入した後に、三次元形状物の製造を開始する。台座91が空間121内に収納されているため、成形層92は、不活性ガス雰囲気下の空間121内で形成される。三次元形状物の製造が完了すれば、この工程は終了する。なお、ステップS32及びステップS33は、ステップS34においても継続して行われる。すなわち、制御装置20は、三次元形状物を製造している間、カバー部気体排出部122によりカバー部120内の空間121内の空気を排出し続ける。また、制御装置20は、三次元形状物を製造している間、カバー部120内の空間121内に適宜不活性ガスを導入し続ける。ただし、制御装置20は、例えば空間121内の酸素濃度及び不活性ガス濃度に応じて、空間121内の空気を適宜排出させ、空間121内に不活性ガスを適宜導入してもよい。   If the control apparatus 20 introduce | transduces an inert gas in the space 121 of the cover part 120, the control apparatus 20 will manufacture a three-dimensional shape by the lamination | stacking head 12 (step S34). That is, the control device 20 starts manufacturing a three-dimensional shape after the control device 20 introduces an inert gas into the space 121 of the cover part 120. Since the pedestal 91 is accommodated in the space 121, the molding layer 92 is formed in the space 121 under an inert gas atmosphere. If the manufacture of the three-dimensional shape is completed, this process is finished. Note that step S32 and step S33 are also continued in step S34. That is, the control device 20 continues to discharge the air in the space 121 in the cover portion 120 by the cover portion gas discharge portion 122 while manufacturing the three-dimensional shape object. Further, the control device 20 continues to introduce an inert gas as appropriate into the space 121 in the cover part 120 while the three-dimensional shape is being manufactured. However, the control device 20 may appropriately discharge the air in the space 121 and appropriately introduce the inert gas into the space 121 according to, for example, the oxygen concentration and the inert gas concentration in the space 121.

このように、実施形態2に係る三次元積層装置1Aは、カバー部120を有する。カバー部120は、台座91を覆い、台座91が収納される空間121内の空気を排出し、空間121内に不活性ガスを導入する。すなわち、実施形態2に係る三次元積層装置1Aは、三次元積層室2内を不活性ガス雰囲気下にした上で、さらに、成形層92が形成される箇所から、空気を排出して不活性ガスを導入する。従って、実施形態2に係る三次元積層装置1Aは、成形層92の周囲をより好適に不活性ガス雰囲気下にすることができる。そのため、実施形態2に係る三次元積層装置1Aは、粉末Pの変質を抑制し、三次元形状物の品質の低下を抑制することができる。さらに、カバー部気体導入部124は、任意の気体を導入することができる。従って、実施形態2に係る三次元積層装置1Aは、例えば粉末の種類に応じて、最適な気体雰囲気下で、三次元形状物を製造することができる。   As described above, the three-dimensional laminating apparatus 1 </ b> A according to the second embodiment includes the cover unit 120. The cover part 120 covers the pedestal 91, discharges air in the space 121 in which the pedestal 91 is accommodated, and introduces an inert gas into the space 121. That is, the three-dimensional laminating apparatus 1A according to the second embodiment is inactive by exhausting air from a place where the molding layer 92 is formed after the inside of the three-dimensional laminating chamber 2 is placed in an inert gas atmosphere. Introduce gas. Therefore, the three-dimensional laminating apparatus 1A according to the second embodiment can make the periphery of the molding layer 92 more preferably in an inert gas atmosphere. Therefore, the three-dimensional laminating apparatus 1A according to the second embodiment can suppress the quality change of the powder P and suppress the deterioration of the quality of the three-dimensional shape object. Furthermore, the cover part gas introduction part 124 can introduce any gas. Therefore, the three-dimensional laminating apparatus 1A according to the second embodiment can manufacture a three-dimensional shape object under an optimum gas atmosphere according to, for example, the type of powder.

また、実施形態2に係る三次元積層装置1Aは、三次元形状物を製造している間、カバー部120内の空気を排出し、不活性ガスを導入させる。従って、実施形態2に係る三次元積層装置1Aは、カバー部120の端部135と基台部100との間に空間137が形成されていても、カバー部120内を好適に不活性ガス雰囲気下にすることができる。   Further, the three-dimensional laminating apparatus 1A according to the second embodiment discharges air in the cover part 120 and introduces an inert gas while manufacturing a three-dimensional shape object. Therefore, in the three-dimensional laminating apparatus 1A according to the second embodiment, even if the space 137 is formed between the end portion 135 of the cover portion 120 and the base portion 100, the inside of the cover portion 120 is preferably in an inert gas atmosphere. Can be down.

また、気体導入用開口部138は、気体排出用開口部136よりもZ軸方向下方に設けられる。三次元積層装置1Aは、気体導入用開口部138を気体排出用開口部136よりもZ軸方向下方に設けることで、空気中の酸素等の気体よりも比重が高いアルゴン等を導入するガスとして用いた場合、カバー部120内に好適にアルゴンガスを満たすことができる。なお、導入するガスを空気よりも軽いガスとする場合、気体導入用開口部138と気体排出用開口部136との配置を逆にすればよい。   In addition, the gas introduction opening 138 is provided below the gas discharge opening 136 in the Z-axis direction. As the gas for introducing argon or the like having a higher specific gravity than a gas such as oxygen in the air, the three-dimensional laminating apparatus 1A provides the gas introduction opening 138 below the gas discharge opening 136 in the Z-axis direction. When used, the cover portion 120 can be suitably filled with argon gas. When the gas to be introduced is lighter than air, the arrangement of the gas introduction opening 138 and the gas discharge opening 136 may be reversed.

カバー部120内に空気中の酸素等の気体よりも比重が高いアルゴンガスなどを導入する場合、気体導入用開口部138は台座91よりZ軸方向上方に形成されていることが望ましい。空気中の酸素等の気体よりも比重が高いアルゴンガスは、Z軸方向下方に移動しやすい。気体導入用開口部138が台座91よりZ軸方向上方に設けられていることにより、実施形態2に係る三次元積層装置1Aは、導入したアルゴンガスを成形層92の周囲により好適に移動させることができる。なお、導入するガスを空気よりも軽いガスとする場合、気体導入用開口部138は台座91よりZ軸方向下方に形成されていることが望ましい。   When introducing argon gas or the like having a higher specific gravity than a gas such as oxygen in the air into the cover portion 120, the gas introduction opening 138 is preferably formed above the pedestal 91 in the Z-axis direction. Argon gas having a higher specific gravity than gas such as oxygen in the air is likely to move downward in the Z-axis direction. By providing the gas introduction opening 138 above the pedestal 91 in the Z-axis direction, the three-dimensional laminating apparatus 1A according to the second embodiment allows the introduced argon gas to move more favorably around the molding layer 92. Can do. When the gas to be introduced is lighter than air, the gas introduction opening 138 is preferably formed below the pedestal 91 in the Z-axis direction.

以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態の内容によりこれらの実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、前述した実施形態等の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。さらに、前述した実施形態等の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。例えば、本実施形態に係る三次元積層装置1は、積層ヘッド12により粉末Pを噴射して、粉末Pにレーザ光Lを照射する構成に限られない。三次元積層装置1は、粉末Pを供給して粉末Pにレーザ光Lを照射することにより成形層を形成し、成形層に適宜機械加工を加えることができればよい。例えば、三次元積層装置1は、粉末供給部により粉末層を形成し、粉末層の一部にレーザ光Lを照射して粉末を焼結させることにより、成形層を形成するものであってもよい。また、例えば、三次元積層装置は、制御装置20をインターネット等の通信回線を通じて外部の機器と接続され、外部の機器から入力される指示に基づいて加工条件、例えば成形層の形成条件を変更、設定してもよい。つまり、三次元積層装置は、通信回線を用いて通信し、外部の機器から加工条件を変更できるようにしてもよい。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, these embodiment is not limited by the content of these embodiment. In addition, the above-described constituent elements include those that can be easily assumed by those skilled in the art, those that are substantially the same, and those in a so-called equivalent range. Furthermore, the above-described components can be appropriately combined. Furthermore, various omissions, substitutions, or changes of the constituent elements can be made without departing from the spirit of the above-described embodiments and the like. Furthermore, various omissions, substitutions, or changes of the constituent elements can be made without departing from the spirit of the above-described embodiments and the like. For example, the three-dimensional laminating apparatus 1 according to the present embodiment is not limited to the configuration in which the powder P is ejected by the laminating head 12 and the powder P is irradiated with the laser light L. The three-dimensional laminating apparatus 1 is only required to supply the powder P, irradiate the powder P with the laser light L, form a molding layer, and appropriately apply machining to the molding layer. For example, the three-dimensional laminating apparatus 1 may form a molding layer by forming a powder layer with a powder supply unit and irradiating a part of the powder layer with laser light L to sinter the powder. Good. Further, for example, the three-dimensional laminating apparatus is connected to an external device through a communication line such as the Internet, and the processing condition, for example, the forming layer forming condition is changed based on an instruction input from the external device. It may be set. That is, the three-dimensional laminating apparatus may communicate using a communication line and change processing conditions from an external device.

1 三次元積層装置
2 三次元積層室
3 予備室
4 積層ヘッド収納室
4a、5a Z軸スライド部
5 機械加工部収納室
6、7 扉
10 ベッド
11 テーブル部
12 積層ヘッド
13 機械加工部
15 Y軸スライド部
16 X軸スライド部
17 回転テーブル部
18、19 ベローズ
20 制御装置
22 工具
23 ノズル
25 予備室気体排出部
30 形状計測部
31 加熱ヘッド
32 機械加工部計測部
33 工具交換部
34 ノズル交換部
35、35A 粉末導入部
36 基台移動部
37 気体排出部
38 気体導入部
39 粉末回収部
41,42 面
43,44,45 開口部
50 空間
51 ベローズ部
53 ガイド部
53a,53b,53c サブガイド部
55 山部
56 谷部
58a,58b,59b,59c 可動部
61 外管
62 内管
63 粉末流路
64 レーザ経路
65a 粉末噴射口部
65b レーザ照射口部
66 本体
67 光源
68 光ファイバ
69 集光部
71 入力部
72 制御部
73 記憶部
74 出力部
75 通信部
80 空間
81、81A 粉末収納部
82、82A 粉末識別部
83 カートリッジ
84 材料表示部
85 導入部
86 サイクロン部
87 気体排出部
88 粉末排出部
91 台座
92、93 成形層
100 基台部
102、104、106、108 矢印
120 カバー部
121 空間
122 カバー部気体排出部
124 カバー部気体導入部
132 取付部
133 開口部
134 壁部
135 端部
136 気体排出用開口部
137 空間
138 気体導入用開口部
140 開口部
A 溶融体
B 固化体
L レーザ光
P 粉末
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Three-dimensional laminating apparatus 2 Three-dimensional laminating chamber 3 Preliminary chamber 4 Laminating head storage chamber 4a, 5a Z-axis slide part 5 Machining part storage chamber 6, 7 Door 10 Bed 11 Table part 12 Laminating head 13 Machining part 15 Y-axis Slide part 16 X-axis slide part 17 Rotary table part 18, 19 Bellows 20 Control device 22 Tool 23 Nozzle 25 Preliminary chamber gas discharge part 30 Shape measurement part 31 Heating head 32 Machining part measurement part 33 Tool exchange part 34 Nozzle exchange part 35 35A Powder introduction part 36 Base moving part 37 Gas discharge part 38 Gas introduction part 39 Powder recovery part 41, 42 Surface 43, 44, 45 Opening part 50 Space 51 Bellows part 53 Guide part 53a, 53b, 53c Sub guide part 55 Mountain part 56 Valley part 58a, 58b, 59b, 59c Movable part 61 Outer pipe 62 Inner pipe 63 Powder Flow path 64 Laser path 65a Powder injection port 65b Laser irradiation port 66 Main body 67 Light source 68 Optical fiber 69 Condensing unit 71 Input unit 72 Control unit 73 Storage unit 74 Output unit 75 Communication unit 80 Space 81, 81A Powder storage unit 82 , 82A Powder identification part 83 Cartridge 84 Material display part 85 Introduction part 86 Cyclone part 87 Gas discharge part 88 Powder discharge part 91 Base 92, 93 Molding layer 100 Base part 102, 104, 106, 108 Arrow 120 Cover part 121 Space 122 Cover part gas discharge part 124 Cover part gas introduction part 132 Attachment part 133 Opening part 134 Wall part 135 End part 136 Gas discharge opening part 137 Space 138 Gas introduction opening part 140 Opening part A Melting body B Solidified body L Laser beam P Powder

Claims (11)

基台部、台座、または既存の造形物に対して粉末材料を噴射するとともにレーザ光を照射することにより、成形層を積層させて三次元形状物を製造する三次元積層装置であって、
前記三次元積層装置の三次元積層室内に不活性ガスを供給することにより、前記三次元形状物を製造する際の残留酸素濃度を調整する気体導入部と、
前記気体導入部における前記不活性ガスの供給条件を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記三次元積層装置の運転プログラム、前記三次元積層装置の情報、及び前記成形層の形成条件を決定するための前記三次元形状物の設計情報の少なくとも一つを記憶する記憶部と、
前記記憶部の情報に基づき、前記成形層の積層に用いられる粉末材料の種類に応じて、残留酸素濃度が調整された所定の気体雰囲気となるよう、前記気体導入部における前記不活性ガスの供給条件を決定する制御部と、を含む、三次元積層装置。
A three-dimensional laminating apparatus for producing a three-dimensional shaped object by laminating a molding layer by irradiating a laser beam while injecting a powder material onto a base part, a pedestal, or an existing modeled object,
A gas introduction unit for adjusting a residual oxygen concentration when producing the three-dimensional shape by supplying an inert gas into the three-dimensional lamination chamber of the three-dimensional lamination apparatus;
A control device for controlling a supply condition of the inert gas in the gas introduction unit,
The control device includes:
A storage unit for storing at least one of the operation program of the three-dimensional laminating apparatus, the information of the three-dimensional laminating apparatus, and the design information of the three-dimensional shape object for determining the forming condition of the molding layer;
Supply of the inert gas in the gas introduction unit based on the information in the storage unit so as to obtain a predetermined gas atmosphere in which the residual oxygen concentration is adjusted according to the type of powder material used for stacking the molding layer A three-dimensional laminating apparatus comprising: a control unit that determines conditions.
前記粉末材料が封入されたカートリッジに表示される材料表示部を読み取る読み取り器と、
前記読み取り器にて前記材料表示部が読み取られたカートリッジから前記粉末材料が導入され、前記三次元積層室内に向けて前記粉末材料を搬送する搬送経路と、
前記読み取り器からの前記材料表示部の情報に基づいて、前記粉末材料の種類を判別する粉末識別部と、をさらに備える、請求項1に記載の三次元積層装置。
A reader for reading a material display portion displayed on a cartridge in which the powder material is enclosed;
The powder material is introduced from the cartridge from which the material display unit is read by the reader, and a conveyance path for conveying the powder material into the three-dimensional stacking chamber;
The three-dimensional laminating apparatus according to claim 1, further comprising: a powder identification unit that determines a type of the powder material based on information of the material display unit from the reader.
前記記憶部は、前記成形層の積層に用いられる前記粉末材料の種類と、前記成形層を形成する上で必要な条件とを記憶し、
前記制御部は、判別された前記粉末材料の種類を前記記憶部に記憶された情報と照らし合わせることにより、前記成形層を形成する上で必要な条件を決定する、請求項2に記載の三次元積層装置。
The storage unit stores the type of the powder material used for laminating the molding layer and the conditions necessary for forming the molding layer,
The tertiary unit according to claim 2, wherein the control unit determines a necessary condition for forming the molding layer by comparing the determined type of the powder material with information stored in the storage unit. Original laminating equipment.
前記気体導入部は、前記三次元積層室内全体が所定の気体雰囲気になるよう、不活性ガスを導入する、請求項1に記載の三次元積層装置。   The three-dimensional stacking apparatus according to claim 1, wherein the gas introduction unit introduces an inert gas so that the entire three-dimensional stacking chamber has a predetermined gas atmosphere. 前記気体導入部は、前記成形層に噴射される粉末材料の周囲が所定の気体雰囲気になるよう、局所的に不活性ガスを導入する、請求項1に記載の三次元積層装置。   2. The three-dimensional laminating apparatus according to claim 1, wherein the gas introduction unit locally introduces an inert gas so that a periphery of the powder material injected to the molding layer has a predetermined gas atmosphere. 前記気体導入部は、前記三次元積層室内全体が所定の気体雰囲気になるよう不活性ガスを導入する第1の気体導入部と、前記成形層に噴射される粉末材料の周囲が所定の気体雰囲気になるよう局所的に不活性ガスを導入する第2の気体導入部とを有する、請求項1に記載の三次元積層装置。   The gas introduction unit includes a first gas introduction unit that introduces an inert gas so that the entire three-dimensional stacking chamber has a predetermined gas atmosphere, and a predetermined gas atmosphere around the powder material injected into the molding layer. The three-dimensional laminating apparatus according to claim 1, further comprising: a second gas introduction unit that locally introduces an inert gas. 前記残留酸素濃度は、100ppm以下である、請求項1に記載の三次元積層装置。   The three-dimensional laminating apparatus according to claim 1, wherein the residual oxygen concentration is 100 ppm or less. 前記残留酸素濃度は、10ppm以下である、請求項7に記載の三次元積層装置。   The three-dimensional laminating apparatus according to claim 7, wherein the residual oxygen concentration is 10 ppm or less. 前記三次元積層室内の気体を排出する気体排出部を更に備える、請求項1に記載の三次元積層装置。   The three-dimensional stacking apparatus according to claim 1, further comprising a gas discharge unit that discharges the gas in the three-dimensional stacking chamber. 前記気体導入部は、前記三次元積層室に不活性ガスを取り込むための第1の開口部を有し、前記気体排出部は、前記三次元積層室から気体を排出するための第2の開口部を有し、前記第1の開口部は、前記第2の開口部よりも下方に配置される、請求項9に記載の三次元積層装置。   The gas introduction part has a first opening for taking in an inert gas into the three-dimensional stacking chamber, and the gas discharge part is a second opening for discharging gas from the three-dimensional stacking chamber. The three-dimensional laminating apparatus according to claim 9, wherein the first opening is disposed below the second opening. 前記成形層が積層される部分を覆うカバー部と、
前記カバー部内に所定の気体を導入するカバー部気体導入部と、を有し、
前記カバー部気体導入部が前記所定の気体を導入することにより、前記カバー部は、前記基台部の周囲を前記所定の気体雰囲気にする、
請求項1に記載の三次元積層装置。
A cover portion covering a portion where the molding layer is laminated;
A cover part gas introduction part for introducing a predetermined gas into the cover part,
When the cover gas introduction part introduces the predetermined gas, the cover part makes the periphery of the base part the predetermined gas atmosphere.
The three-dimensional laminating apparatus according to claim 1.
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