JP2019065381A - 3次元の物体を付加製造する少なくとも1つの装置を動作させる方法 - Google Patents

3次元の物体を付加製造する少なくとも1つの装置を動作させる方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2019065381A
JP2019065381A JP2018093402A JP2018093402A JP2019065381A JP 2019065381 A JP2019065381 A JP 2019065381A JP 2018093402 A JP2018093402 A JP 2018093402A JP 2018093402 A JP2018093402 A JP 2018093402A JP 2019065381 A JP2019065381 A JP 2019065381A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
shaped
support structure
area
wall
wall area
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2018093402A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6882230B2 (ja
Inventor
ペーター・ポンティラー−シュムラ
Pontiller-Schymura Peter
ボーリス・アイヒェンベルク
Eichenberg Boris
フランク・シェーデル
Schoedel Frank
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CL Schutzrechtsverwaltung GmbH
Original Assignee
CL Schutzrechtsverwaltung GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CL Schutzrechtsverwaltung GmbH filed Critical CL Schutzrechtsverwaltung GmbH
Publication of JP2019065381A publication Critical patent/JP2019065381A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6882230B2 publication Critical patent/JP6882230B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00Processes of additive manufacturing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/40Structures for supporting 3D objects during manufacture and intended to be sacrificed after completion thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20Direct sintering or melting
    • B22F10/28Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/40Structures for supporting workpieces or articles during manufacture and removed afterwards
    • B22F10/47Structures for supporting workpieces or articles during manufacture and removed afterwards characterised by structural features
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28BSHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B1/00Producing shaped prefabricated articles from the material
    • B28B1/001Rapid manufacturing of 3D objects by additive depositing, agglomerating or laminating of material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10Processes of additive manufacturing
    • B29C64/141Processes of additive manufacturing using only solid materials
    • B29C64/153Processes of additive manufacturing using only solid materials using layers of powder being selectively joined, e.g. by selective laser sintering or melting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y40/00Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10Processes of additive manufacturing
    • B29C64/165Processes of additive manufacturing using a combination of solid and fluid materials, e.g. a powder selectively bound by a liquid binder, catalyst, inhibitor or energy absorber
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Producing Shaped Articles From Materials (AREA)

Abstract

【課題】3次元の物体を付加製造する装置を動作させる改善された方法を提供する。【解決手段】エネルギービーム(4)によって固化することができる造形材料(3)の層を連続して層ごとに選択的に照射及び固化することによって3次元の物体(2)を付加製造する少なくとも1つの装置(1)を動作させる方法が提供され、造形平面(6)内で少なくとも1つの特にチャンバ状の造形領域(9)を制限する少なくとも1つの壁領域(8、11、12)が造形され、物体(2)は、造形領域(9)内で造形され、少なくとも1つの支持構造(10、14〜20)が、エネルギービーム(4)を介して造形領域(9)内で付加造形され、この支持構造(10、14〜20)は、壁領域(8、11、12)と造形領域(9)内で造形されつつある少なくとも1つの物体(2)との間に少なくとも部分的に延びる。【選択図】図3

Description

本発明は、エネルギービームによって固化することができる造形材料の層を連続して層ごとに選択的に照射及び固化することによって3次元の物体を付加製造(積層造形)する少なくとも1つの装置を動作させる方法に関し、造形平面内で少なくとも1つの造形領域を制限する少なくとも1つの特にチャンバ状の壁領域が造形され、物体はこの造形領域内に造形される。
そのような装置及びそれぞれの動作方法は、概して、従来技術で知られている。典型的には、装置の造形チャンバに位置する造形板上へ造形材料が塗布され、たとえば造形材料は、コータを介して塗布され、塗布された造形材料の上層(又はエネルギービームが影響するいくつかの上層)が造形平面を形成し、この造形平面は、エネルギービームを介して直接照射することができる。それぞれの層を連続して被覆及び照射することによって、物体が造形される。
より大きい物体又は直径若しくは寸法の変動がより大きい物体を製造する方策に対する絶え間ない探究に基づいて、より大きい物体を特に一体として製造することを可能にするために、装置の造形チャンバは絶えずより大きく作製又は構築されている。そのような大きい造形チャンバ及び大きい造形平面は、すべての物体の製造プロセスで使用されるわけではなく、製造すべき物体が造形平面全体よりはるかに小さい場合、相当量の造形材料が固化されないまま残る。したがって、製造プロセス中に固化されない造形材料は廃棄され、又は再利用しなければならない。
この理由で、利用可能な造形平面全体を物体が造形される造形領域に制限することが知られている。それぞれの造形領域は、造形材料が塗布された可能性のある利用可能な造形平面の残り部分から造形領域を分離する少なくとも1つの壁領域によって制限される。これにより、造形領域内にのみ造形材料を塗布することが可能になる。それぞれの壁領域は、典型的には、物体とともに造形され、それにより壁領域は、3次元の物体が造形される造形材料の体積を収容する。したがって、造形材料はまた、壁領域内又は壁領域を形成する造形材料の最後の層の上に塗布することができる。
より大きい物体を造形する方策に対する探究に加えて、線条細工、すかし細工等のより繊細な構造を含む物体を製造するための努力が、従来技術でなされている。本発明の目的は、3次元の物体を付加製造する装置を動作させる改善された方法を提供することである。
この目的は、請求項1に記載の装置によって本発明で実現される。本発明の有利な実施形態は、従属請求項に準拠する。
本明細書に記載する方法は、エネルギービームによって固化することができる粉末状の造形材料(「造形材料」)の層を連続して層ごとに選択的に照射及び固化することによって3次元の物体(以下、「物体」ともいう。)、たとえば技術的構成要素を付加製造する装置上で実行することができる。それぞれの造形材料は、金属、セラミック、又はポリマーの粉末とすることができる。それぞれのエネルギービームは、レーザビーム又は電子ビームとすることができる。それぞれの装置は、たとえば、選択的レーザ焼結装置、選択的レーザ溶融装置、又は選択的電子ビーム溶融装置とすることができる。
この方法を実行することができるそれぞれの装置は、その動作中に使用される複数の機能ユニットを備えることができる。例示的な機能ユニットには、プロセスチャンバや、プロセスチャンバ内に配置された造形材料層を少なくとも1つのエネルギービームで選択的に照射するように適合された照射デバイスや、及び所与の流動特性、たとえば所与の流動プロファイル、流速などでプロセスチャンバを通って少なくとも部分的に流れるガス状流体流を生成するように適合された流れ生成デバイスが挙げられる。ガス状流体流は、プロセスチャンバを通って流れる間に、固化されていない粒状の造形材料、特に装置の動作中に生成される煙又は煙残留物で充填することが可能である。ガス状流体流は、典型的には不活性であり、すなわち典型的には、不活性ガス、たとえばアルゴン、窒素、二酸化炭素などの流れである。
本発明は、少なくとも1つの支持構造がエネルギービームを介して造形領域内で付加造形され、この支持構造が、壁領域と造形領域内で造形されている少なくとも1つの物体との間に少なくとも部分的に延びるという概念に基づいている。支持構造は、壁領域又は造形されている(造形されつつある)物体に接触する必要はない。支持構造は、壁領域と造形されている物体との間に配置することができ、壁領域又は物体に直接接触することなく構造上の支持を追加することができる。言い換えれば、支持構造は、支持構造の一部、特に主要部が、壁領域と造形されている物体との間に延びる限り、任意の形状を構成することができ、又は任意の方向に配置することができる。したがって、造形領域内又は少なくとも1つの壁領域によって囲まれたチャンバ状の造形領域内の造形材料は、壁領域と造形領域内に造形されている少なくとも1つの物体との間に少なくとも部分的に延びる少なくとも1つの支持構造を介して支持することができる。
したがって、少なくとも1つの支持構造を介して、製造プロセスで固化されなかった造形材料の動きなどの材料の動き又はたとえば重力の作用による物体の変形・くずれ・変動などの物体の動きを回避又は低減することができる。したがって、少なくとも1つの支持構造は、壁領域と造形領域内の物体との間の領域に構造上の完全性を追加することによって、造形領域内で造形材料及び造形されている物体を支持する。さらに、少なくとも1つの支持構造を使用して、造形材料の特定の体積を定位置で保持することができ、それは、特定の造形材料の体積を定位置で保持する支持構造によって、滴り落ちる動きなどの造形材料の動きを回避又は低減することができるときである。
したがって、本発明は、物体の繊細な部分に悪影響を与える自重・重荷による重力の作用によって繊細な物体が変形するのを回避するために、造形領域内で造形されている物体並びに粉末状の造形材料を支持することを可能にする。
この方法の第1の実施形態によれば、壁領域から造形されている物体の方へ少なくとも部分的に延びる少なくとも1つの支持構造が造形される。この実施形態によれば、支持構造は、造形領域、すなわち少なくとも1つの壁領域が囲む体積内に付加造形される。支持構造は、壁領域から造形されている物体の方へ延び、支持構造は、造形されている物体に接触する必要はない。言い換えれば、支持構造は、壁領域から造形されている物体の方へ延びる任意の形状を構成することができたり、又は任意の方向に配置することができる。
上述したように、支持構造の配置はまた、物体の形状に応じて配置されると理解することができ、支持構造は、壁領域に面しているすでに造形された物体の表面に本質的に直交して延びることができる。
上記の場合はいずれも、支持構造は、造形されている物体を壁領域に対して支持することを可能にし、それにより物体と壁領域との間の造形材料は、支持構造によって定位置で支持及び保持され、それにより物体に影響する力は、壁領域内へ伝達され、したがって支持構造を介して壁領域によって支持される。当然ながら、この支持構造又は少なくとも1つの他の支持構造はまた、それぞれ造形平面又は造形領域上の造形材料の表面に本質的に直交して少なくとも部分的に延びることができる。特に、壁領域に接触するとともに壁領域から造形されている物体の方へ延びる支持構造を有することが可能である。したがって、支持構造と壁領域との間の固定された連結が提供され、これを使用して、造形領域内の造形材料及び/又は造形領域内の造形されている物体を支持することができる。壁領域から延びることによって、発生した力を壁領域内へ直接伝達することができ、したがって、この力は壁領域によって支持される。
この方法の別の実施形態によれば、造形されている物体から壁領域の方へ延びる少なくとも1つの支持構造が造形される。したがって、支持構造は、造形領域、すなわち少なくとも1つの壁領域が囲む体積内に付加造形される。支持構造は、連続して層ごとに造形されている物体から壁領域の方へ延びるが、この際、支持構造は、壁領域に接触する必要はない。言い換えれば、支持構造は、支持構造の一部、特に主要部が、造形されている物体から壁領域の方へ延びる限り、任意の形状を構成することができるし、又は任意の方向に配置することができる。
前述の方策における支持構造の配置はまた、物体の形状に応じて配置されると理解することができ、支持構造は、すでに造形された物体の表面に対して任意の角度に、たとえば本質的に直交して延びることができ、且つ/又は壁領域に向かって任意の角度で、たとえば壁領域に本質的に直交して配置されることもできる。
上記の場合はいずれも、支持構造は、造形されている物体を壁領域に対して支持することを可能にし、それにより物体と壁領域との間の造形材料は、支持構造を介して定位置で支持及び保持される。当然ながら、この支持構造又は少なくとも1つの他の支持構造はまた、それぞれ造形平面又は造形領域上の造形材料の表面に本質的に直交して少なくとも部分的に延びることができる。特に、物体に接触して物体から壁領域の方へ延びる支持構造を有することが可能である。したがって、支持構造と物体との間の固定された連結が提供され、これを使用して、造形領域内の造形材料及び/又は造形領域内の造形されている物体を造形材料に対して支持することができる。
さらに、少なくとも2つの支持構造を有することが可能であり、1つの支持構造は、壁領域から物体の方へ延び、1つの支持構造は、物体から壁領域の方へ延び、両方の支持構造の自由端は、互いの方を向いている。したがって、壁領域に対する物体の支持をさらに改善することができる。
壁領域から造形されている物体へ延びて壁領域を物体に結合する少なくとも1つの支持構造をさらに造形することができる。したがって、物体は、壁領域から造形されている物体へ延び(又は逆も同様である)、支持構造は、壁領域と物体との間の直接結合を生成する。
したがって、物体は、支持構造を介して壁領域によって直接支持され、物体に影響するように発生した力は、支持構造を介して壁領域へ伝達される。したがって、壁領域に対する物体の相対位置は、物体を壁領域に対して定位置で保持する少なくとも1つの支持構造によって固定されるため、物体の動き、特に造形板又は壁領域に対する動きを低減又は回避することができる。加えて、壁領域を造形されている物体に直接結合する支持構造を介して、造形材料を定位置で保持することができ、それにより滴り落ちる動きなどの造形材料の動きを回避又は低減することができる。
支持構造の形状は、概して、任意に選択することができ、たとえば少なくとも1つの支持構造は、支柱状に又は支柱として造形することができる。したがって、支持構造は、造形材料及び/又は物体が支持されるように配置及び/又は成形することができる。支柱状の形状又は支柱として造形されている支持構造により、支持構造の所定の支持特性が可能になる。
この方法の別の実施形態によれば、壁領域に沿って且つ/又は円周方向に、少なくとも部分的に延びる少なくとも1つの支持構造が造形され、特に少なくとも1つの支持構造が、弓形として若しくは弓形状・アーチ状に少なくとも部分的に造形され、且つ/又は少なくとも1つの支持構造が、円板として若しくは円板状に少なくとも部分的に造形される。したがって、支持構造は、造形領域のより広い角度範囲を覆うように円周方向に延びることができ、支持構造は特に、造形材料を定位置で保持して造形されている物体を支持するように適合することができる。概して、物体は、直接的な支持を介して、たとえば物体をたとえば壁領域に結合する支持構造を介して、直接支持することができる。さらに、たとえば造形材料を定位置で保持して物体を支持する支持構造を有することによって、間接的な支持も可能である。
この実施形態は、わん・すり鉢又はかごの形状など、特に造形材料を保持するように適合された特有の形状を有する支持構造を可能にし、支持構造はまた、格子、たとえば格子かご(ざる)として成形することができる。
上述したように、少なくとも1つの支持構造は、概して、任意の形状に構成することができ、特に少なくとも1つの湾曲部及び/又は少なくとも1つの分岐を含むように造形された少なくとも1つの支持構造を有することが可能である。したがって、支持構造は、支持構造への力の推定若しくは計算される流れ、又は支持構造を介してたとえば壁領域へ伝達される推定若しくは計算される力に関連して、構築又は造形することができる。この少なくとも1つの湾曲部は、たとえば造形材料を収容及び保持する小さいすり鉢又はかごに形成することによって、固化されていない造形材料を定位置で保持するという点で、少なくとも1つの支持構造をさらに改善することができる。また、少なくとも1つの支持構造がたとえば造形平面に対して配置される角度は、任意に選択することができる。有利には、少なくとも1つの支持構造は傾斜しており、たとえば物体の方へ上昇している。
上述したように、湾曲部の任意の組合せ、特にジグザグの形状が可能である。当然ながら、湾曲部及び/又は分岐部の組合せと個々の支持構造の配置及び/又は形状とを任意に組み合わせることができる。
分岐を有する少なくとも1つの部分を含む少なくとも1つの支持構造を有することによって、支持構造を分岐させ、それによって支持構造が影響することができる造形領域内に複数の小領域を有することが可能である。支持構造の湾曲及び/又は分岐は、造形されている物体の特有の形状に関連して選択することができる。さらに、自己補強特性を有する少なくとも1つの支持構造を有することが可能である。したがって、この少なくとも1つの支持構造の少なくとも一部は、その部分自体を補強し、又は同じ支持構造の少なくとも1つの他の部分を補強する。
この方法の別の実施形態によれば、少なくとも2つの支持構造が、特に造形方向に所定の距離をあけて、好ましくは2つの支持構造間の層の数に応じて、及び/又は高さに応じて、及び/又は造形されている物体の形状に応じて造形される。したがって、造形方向に、すなわちそれぞれ造形平面又は塗布された造形材料層に本質的に直交する方向に、複数の支持構造を設けることができ、連続する製造プロセスにおいて、少なくとも2つの支持構造が、たとえば所定の距離をあけて造形される。したがって、一つの距離を画定することができ、その後、次の支持構造が造形領域内に付加造形される。また、層の数を画定することが可能であり、その後、別の支持構造が造形されて、すなわち2つの支持構造間の層の数が画定される。
さらに、製造プロセスで設けられている支持構造の数は、高さに応じたもの、及び/又は造形されている物体の形状に応じたものとすることができる。特に物体の形状を考慮することによって、3次元の物体のそれほど繊細ではない領域に比べて、より繊細な領域は、より多くの支持構造を介して支持することができる。
支持構造、特に造形された物体に直接結合された支持構造の除去を簡略にするために、造形された物体を少なくとも1つの支持構造から分離するための少なくとも1つの所定の破断領域を含む少なくとも1つの支持構造が造形される。したがって、少なくとも1つの所定の破断領域を有する少なくとも1つの支持構造を設けて、造形された物体の除去又は取扱いをそれぞれより容易にし、それにより支持構造、特に造形された物体に直接結合された支持構造は、所定の破断領域を介してより容易に除去することができる。
また、たとえば壁領域との連結をまず破断し、支持構造が物体に取り付けられたままの状態で物体を造形チャンバから取り出すことによって、造形された物体の改善された取り出しを可能にして、複数の破断領域を有することも可能である。その後、支持構造を物体に結合する所定の破断領域を破断して、支持構造を物体から除去することができる。
この方法の別の実施形態によれば、少なくとも2つの壁領域が造形され、造形領域は、2つの壁領域間に囲まれる。したがって、造形領域を制限する2つの壁領域が設けられ、造形領域の内径を画定する特に内壁領域を設けることができる。また、造形領域の外径を画定する外壁領域を設けることができる。したがって、造形領域は、2つの壁領域によって囲まれたチャンバ状になる。2つの壁領域、たとえば環状の壁領域を有することは、中空の物体、たとえば回転対称の物体の製造に関して特に有利である。
さらに、少なくとも1つの壁領域自体を支持構造によって支持することができ、それにより壁領域のうち、たとえば造形されている物体から離れる方を向いている壁領域の側から離れて延びる少なくとも1つの支持構造が造形される。したがって、それぞれの支持構造は、壁領域を支持することができ、特に造形材料が塗布される造形板に又は前に造形された造形材料層に壁領域を結合することができる。壁領域を支持するそれぞれの支持構造は、内壁領域並びに外壁領域に備えることができる。特に、前記支持構造を壁領域から離れて物体の方へ向け、すなわち壁領域を支持する支持構造を造形領域内に配置すること、又は前記支持構造を物体から離れる方へ向け、すなわち支持構造を造形領域の外側に配置することが可能である。
さらに、本発明は、少なくとも1つのエネルギービームによって固化することができる造形材料の層を連続して層ごとに選択的に照射及び固化することによって3次元の物体を付加製造する装置に関し、この装置は、少なくとも1つのエネルギービームを生成するように適合され、かつこのエネルギービームを造形平面内に延びるエネルギービームの経路に沿って案内するように適合された少なくとも1つの照射デバイスを備え、照射デバイスは、造形平面内で造形材料を照射するように適合され、それにより造形平面の少なくとも1つのチャンバ状の造形領域を制限する少なくとも1つの壁領域が造形され、物体は、造形領域内で造形され、照射デバイスは、造形平面の造形領域内で造形材料を照射するように適合され、それにより壁領域と造形領域内で造形されている少なくとも1つの物体との間に延びる少なくとも1つの支持構造が付加造形される。
上述した本発明の方法は、本発明の装置上で実行することができる。本発明の方法に関して説明するすべての特徴、詳細、及び利点は、本発明の装置に完全に移行可能であることが自明である。
本発明の例示的な実施形態について、図を参照して説明する。これらの図は、概略図である。
本発明の第1の実施形態による装置を示す図である。 本発明の第2の実施形態による装置の上面図である。 図2の断面III−IIIを示す図である。
図1は、少なくとも1つのエネルギービーム4によって固化することができる造形材料3の層を連続して層ごとに選択的に照射及び固化することによって3次元の物体2を付加製造(積層造形)する装置1を示す。便宜上、固化されていない造形材料3のみを参照符号3で示すが、当然ながら、造形された物体2もまた、造形材料3を層ごとに照射及び固化することによって、造形材料3から造形されたものである。
物体2及び造形材料3は、装置1の造形板5上に配置され、造形板5は、造形平面6を画定する。概して、造形平面6全体を利用可能であり、それにより造形材料3を造形平面6上へ塗布することができる。造形材料3の節約のため、造形平面6全体のサイズに比べて小さい3次元の物体2を製造するときは、造形平面6全体を使用するわけではない。図1に示す製造プロセスで現在造形されている(造形されつつある)物体2は、造形平面6全体を必要としないため、後述するように、物体2が造形される領域は制限される。
装置1は、エネルギービーム4を造形平面6内で生成及び案内するように適合され、特にエネルギービーム4を造形平面6内に延びるエネルギービームの経路に沿って案内するように適合された照射デバイス7を備える。したがって、エネルギービーム4は、造形平面6上へ案内され、造形材料3を直接照射し、それによって固化することができる。物体2を製造するために使用される造形材料3の体積を低減させるために、上述したように、造形平面6のうち実際上使用される部分が低減される。造形平面6の使用部分の低減を実現するために、物体2が造形されるチャンバ状の造形領域9を制限する壁領域8が造形される。したがって、造形領域9は、造形材料3を照射し、したがって3次元の物体2を製造するために実際上使用される領域を画定する。
したがって、壁領域8は、エネルギービーム4によって直接照射することができる造形材料3の体積を収容する。言い換えれば、壁領域8によって画定された区域内でのみ、造形平面6上へ造形材料3が塗布され、それにより壁領域8は、物体2とともに連続して造形される。したがって、造形平面6全体が造形材料3で被覆されるわけではなく、壁領域8によって制限された造形領域9のサイズが低減され、したがって造形平面6全体より小さいため、製造プロセス全体にわたって固化されないで残る造形材料3の量を低減させることができる。
物体2の十分な支持を提供するために、造形材料3を照射することができ、それにより固化されていない造形材料3及び物体2を造形領域9内で支持する支持構造10が造形される。付加造形される支持構造10のさらなる詳細は、図3に関して以下で説明する。
図2は、本発明の第2の実施形態による装置1の上面図を示す。装置1は概して、図1に示す装置1と同様に造形されるため、同じ部分には同じ数字を使用する。
したがって、図2に示す装置1はまた、造形平面6を上面図に示しており、造形平面6上に物体2が製造されている。造形領域9を制限するために、物体2とともに2つの壁領域11、12が付加造形される。したがって、壁領域11は本質的に、環状の形状を構成し、壁領域11はまた、造形領域9の内径を画定する内壁領域と見なすことができ、壁領域12はまた本質的に、環状の形状を構成し、造形領域9の外径を画定する外壁領域と見なすことができる。言い換えれば、壁領域11、12は、造形領域9を制限し、それによって造形材料3の体積をチャンバ状に囲む。
壁領域11、12は、造形材料3の層を連続して塗布し、塗布された造形材料3の層を選択的に照射することによって、物体2とともに連続して造形される。図2から導出することができるように、造形平面6全体を造形材料3で被覆しなくてはならないわけではなく、壁領域11、12によって画定されたより小さい体積の造形材料3が使用されるため、造形材料3を節約することができる。
図3は、図2の例示的な断面III−IIIを示す。図3から導出することができるように、造形領域9内に物体2が造形されており、物体2及び造形材料3を造形領域9内で支持するために、複数の支持構造10が製造プロセスで付加造形される。さらに、造形領域9内の物体2及び造形材料3によって誘起される力を壁領域11、12から造形板5へ伝達することによって壁領域11、12を支持する2つの支持構造13が製造される。
図3は、壁領域12と物体2との間に延びるように造形された支持構造14をさらに示す。したがって、物体2と壁領域12との間に配置された造形材料3上へ物体2によって誘起される力は、支持構造14によって受け取ることができる。図3から導出することができるように、支持構造14は、支柱状の形状を構成する。
さらに、壁領域12から物体2の方へ延びる支持構造15が造形され、支持構造15は、壁領域12に直接結合される。支持構造15に並んで、物体2から壁領域12の方へ延びる支持構造16が造形され、支持構造15、16、特に支持構造15、16の自由端は、互いの方を向いている。
図3は、物体2の周りに円周方向に延びる別の支持構造17を示し、支持構造17は、造形材料3のための受け取り室(受け取り場所)を提供して壁領域12に対する物体2の支持を保証するように湾曲している。支持構造17は、たとえば、物体2の周りに角度的に、たとえば物体2の周りに全体的に、又は所定の角度範囲、たとえば90°にわたって延びることができる。別の支持構造18は、ジグザグの形状を構成して、造形材料3のための複数の受け取り室を提供し、それにより支持構造18内に受け取られ又は支持構造18によって支持された造形材料3を定位置で保持することができる。
物体2の反対側、すなわち物体2と壁領域11との間には、2つの支持構造19、20が付加造形され、支持構造19は、十字状の断面を構成し、部分的には造形平面6に対して平行に延び、部分的には造形平面6に直交して延びる。
支持構造20は、格子状を構成し、支持構造20は湾曲しており、それにより支持構造20は、格子かごを形成する。支持構造20は、造形材料3を受け取り、それによって物体2を壁領域11上で支持するように適合される。
当然ながら、支持構造10、14〜20はすべて、特に物体2及び/又は壁領域11、12の方へ位置する所定の破断領域を含むことができる。支持構造10、14〜20は例示のみを目的とし、したがって配置、形状、向きなどを任意に変化させることができ、特に図示する個々の支持構造10、14〜20の特徴を任意に組み合わせることができる。本発明の方法は、図1〜3に示す装置1上で実行することができることが自明である。
1 装置
2 3次元の物体
3 造形材料
4 エネルギービーム
5 造形板
6 造形平面
7 照射デバイス
8 壁領域
9 造形領域
10 支持構造
11 壁領域
12 壁領域
13 支持構造
14 支持構造
15 支持構造
16 支持構造
17 支持構造
18 支持構造
19 支持構造
20 支持構造

Claims (13)

  1. エネルギービーム(4)によって固化することができる造形材料(3)の層を連続して層ごとに選択的に照射及び固化することによって3次元の物体(2)を付加製造する少なくとも1つの装置(1)を動作させる方法であって、造形平面(6)内で少なくとも1つの特にチャンバ状の造形領域(9)を制限する少なくとも1つの壁領域(8、11、12)が造形され、前記物体(2)が、前記造形領域(9)内で造形される方法において、
    少なくとも1つの支持構造(10、14〜20)が、前記エネルギービーム(4)を介して前記造形領域(9)内で付加造形され、前記支持構造(10、14〜20)が、前記壁領域(8、11、12)と前記造形領域(9)内で造形されつつある少なくとも1つの物体(2)との間に少なくとも部分的に延びることを特徴とする方法。
  2. 前記壁領域(8、11、12)から造形されている前記物体(2)の方へ少なくとも部分的に延びる少なくとも1つの支持構造(10、14〜20)が造形されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  3. 造形されている前記物体(2)から前記壁領域(8、11、12)の方へ延びる少なくとも1つの支持構造(10、14〜20)が造形されることを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 前記壁領域(8、11、12)から造形されている前記物体(2)へ延びて前記壁領域(8、11、12)を前記物体(2)に結合する少なくとも1つの支持構造(10、14〜20)が造形されることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一つに記載の方法。
  5. 少なくとも1つの支持構造(10、14〜20)が、支柱状に又は支柱として造形されることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一つに記載の方法。
  6. 前記壁領域(8、11、12)に沿って且つ/又は円周方向に、少なくとも部分的に延びる少なくとも1つの支持構造(10、14〜20)が造形され、特に少なくとも1つの支持構造(10、14〜20)が、弓形として若しくは弓形状・アーチ状に少なくとも部分的に造形され、且つ/又は少なくとも1つの支持構造(10、14〜20)が、円板として若しくは円板状に少なくとも部分的に造形されることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一つに記載の方法。
  7. 少なくとも1つの湾曲部及び/又は少なくとも1つの分岐を含む少なくとも1つの支持構造(10、14〜20)が造形されることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一つに記載の方法。
  8. 少なくとも2つの支持構造(10、14〜20)が、所定の距離をあけて、特に前記2つの支持構造(10、14〜20)間の層の数に応じて、及び/又は高さに応じて、及び/又は造形されている前記物体(2)の形状に応じて造形されることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一つに記載の方法。
  9. 前記造形された物体(2)を前記少なくとも1つの支持構造(10、14〜20)から分離するための少なくとも1つの所定の破断領域を含む少なくとも1つの支持構造(10、14〜20)が造形されることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一つに記載の方法。
  10. 少なくとも2つの壁領域(8、11、12)が造形され、前記造形領域(9)は、前記2つの壁領域(8、11、12)間に囲まれることを特徴とする、請求項1〜9のいずれか一つに記載の方法。
  11. 前記壁領域(8、11、12)のうち造形されている前記物体(2)から離れる方を向いている側から離れて延びる少なくとも1つの支持構造(10、14〜20)が造形されることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか一つに記載の方法。
  12. 少なくとも1つのエネルギービーム(4)によって固化することができる造形材料(3)の層を連続して層ごとに選択的に照射及び固化することによって3次元の物体(2)を付加製造する装置(1)であって、前記装置(1)が、前記少なくとも1つのエネルギービーム(4)を生成するように適合され、かつ前記エネルギービーム(4)を造形平面(6)内に延びるエネルギービーム(4)の経路に沿って案内するように適合された少なくとも1つの照射デバイスを備え、前記照射デバイスが、前記造形平面(6)内で造形材料(3)を照射するように適合され、それにより前記造形平面(6)の少なくとも1つのチャンバ状の造形領域(9)を制限する少なくとも1つの壁領域(8、11、12)が造形され、前記物体(2)が、前記造形領域(9)内で造形される、装置において、
    前記照射デバイスは、前記造形平面(6)の前記造形領域(9)内で造形材料(3)を照射するように適合され、それにより前記壁領域(8、11、12)と前記造形領域(9)内で造形されつつある少なくとも1つの物体(2)との間に延びる少なくとも1つの支持構造(10、14〜20)が付加造形されることを特徴とする装置。
  13. 前記装置(1)は、請求項1〜11のいずれか一つに記載の方法を実行するように適合されることを特徴とする、請求項12に記載の装置(1)。
JP2018093402A 2017-10-04 2018-05-15 3次元の物体を付加製造する少なくとも1つの装置を動作させる方法 Active JP6882230B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP17194826.8A EP3466651A1 (en) 2017-10-04 2017-10-04 Method for operating at least one apparatus for additively manufacturing three-dimensional objects
EP17194826.8 2017-10-04

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019065381A true JP2019065381A (ja) 2019-04-25
JP6882230B2 JP6882230B2 (ja) 2021-06-02

Family

ID=60019835

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018093402A Active JP6882230B2 (ja) 2017-10-04 2018-05-15 3次元の物体を付加製造する少なくとも1つの装置を動作させる方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20190099957A1 (ja)
EP (2) EP3632658A1 (ja)
JP (1) JP6882230B2 (ja)
CN (1) CN109605738A (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3934893A4 (en) * 2019-07-11 2022-09-07 Hewlett-Packard Development Company, L.P. ENVELOPE PRINTING PROCESS
KR102236112B1 (ko) * 2019-07-31 2021-04-06 한국기계연구원 베드의 일부 영역에서 3차원 프린팅이 가능한 3차원 프린팅 방법 및 이에 사용되는 3차원 프린터
WO2021113300A1 (en) * 2019-12-03 2021-06-10 Nikon Corporation Powderbed containment for 3d build printing system parts
EP4196301A1 (en) * 2020-08-14 2023-06-21 3D Systems, Inc. Three-dimensional printing system that minimizes use of metal powder
EP4049829A1 (en) 2021-02-25 2022-08-31 EOS GmbH Electro Optical Systems Support structure for a three-dimensional object and method of producing the same

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011251529A (ja) * 2010-05-12 2011-12-15 Eos Gmbh Electro Optical Systems 作業領域を限定して三次元の物体を製造する装置および方法
JP2017140830A (ja) * 2016-02-11 2017-08-17 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ 積層造形法のための方法及びその周囲の支持体

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
HUE032444T2 (en) * 2014-06-04 2017-09-28 Carl Aug Picard Gmbh Snail element and process for additive manufacturing of screw elements
US10814387B2 (en) * 2015-08-03 2020-10-27 General Electric Company Powder recirculating additive manufacturing apparatus and method
JP2017052208A (ja) * 2015-09-10 2017-03-16 株式会社リコー 立体造形システム、立体造形装置の制御装置、立体造形装置の制御方法、及び立体造形装置の制御プログラム
US10357828B2 (en) * 2016-02-11 2019-07-23 General Electric Company Methods and leading edge supports for additive manufacturing
US10486362B2 (en) * 2016-02-11 2019-11-26 General Electric Company Method and connecting supports for additive manufacturing
US10391753B2 (en) * 2016-02-11 2019-08-27 General Electric Company Methods and keyway supports for additive manufacturing

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011251529A (ja) * 2010-05-12 2011-12-15 Eos Gmbh Electro Optical Systems 作業領域を限定して三次元の物体を製造する装置および方法
JP2017140830A (ja) * 2016-02-11 2017-08-17 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ 積層造形法のための方法及びその周囲の支持体

Also Published As

Publication number Publication date
JP6882230B2 (ja) 2021-06-02
CN109605738A (zh) 2019-04-12
US20190099957A1 (en) 2019-04-04
EP3466651A1 (en) 2019-04-10
EP3632658A1 (en) 2020-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2019065381A (ja) 3次元の物体を付加製造する少なくとも1つの装置を動作させる方法
JP6475766B2 (ja) 積層造形法のための方法及びその周囲の支持体
JP6409079B2 (ja) 積層造形法のための方法及びキー溝支持体
US11077498B2 (en) Method for manufacturing a component by thermal spraying
JP6500047B2 (ja) 積層造形法のための方法及び接続支持体
JP6496758B2 (ja) 積層造形法のための方法及びコンフォーマル支持体
JP6628737B2 (ja) 複合物体を成形加工するための方法及び装置
CN102218534B (zh) 三维造型制品的制造装置
US9962766B2 (en) Method and apparatus for making an object
JP2012006379A (ja) ブローチ加工要素を備える三次元物体の生成的な製造方法及び対応データセットの生成方法
US20160175932A1 (en) Additive manufacturing method and apparatus
CN115673337A (zh) 用于加性制造的方法和前缘支承
JP2011173420A (ja) 微細技術に適した三次元物体を製造する方法および装置
JP2017149139A (ja) 積層造形法のための粉末除去ポートを有する方法及び支持体
JP2017141511A (ja) 積層造形法のための方法及び破断可能な支持体
CN105834421B (zh) 用于制造元件的方法和元件
JP4404947B1 (ja) 三次元造形物製造方法
JP2017522207A (ja) タイヤ金型のための部品、特にライニングブレード及び関連する補強要素の粉体ベースの付加製造方法
EP2492084A4 (en) METHOD FOR MANUFACTURING THREE DIMENSIONAL SHAPE OBJECT AND MANUFACTURING DEVICE THEREOF
JP6504064B2 (ja) 金属部材の製造方法
RU2005113270A (ru) Модифицирование структуры заготовки
US20160311024A1 (en) Method and Device for Producing a Three-Dimensional Object
JP7276914B2 (ja) 三次元的な物体を付加的に製造するための方法
US20190009368A1 (en) Methods and support structures leveraging grown build envelope
JP2020079449A (ja) 三次元物体の付加的製造方法及び装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180515

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20190329

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190411

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20190507

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190702

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20191002

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20191225

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200526

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20200826

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201126

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210406

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210506

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6882230

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150