JP2019081933A - 積層造形用ノズル、及び積層造形装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、造形エリアに均一な流速の不活性ガスを供給可能な積層造形用ノズル、及び積層造形装置を提供することを目的とする。【解決手段】チャンバの幅方向に延びており、外部から不活性ガスが導入されるヘッダ４１と、幅方向にわたってヘッダ４１に連通するとともに、ヘッダ４１から供給された不活性ガスを造形エリアに対して水平に吹き出すノズル本体４３と、を備え、ノズル本体４３は、ノズル本体４３内を不活性ガスが流れる複数の流路に区画するハニカム部５２と、ハニカム部５２の下流側に配置され、複数の流路を通過した不活性ガスが導かれ、幅方向において連通する吹出部５５と、ハニカム部５２と吹出部５５との間に配置され、かつ複数の開口部を有する多孔部５４と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、積層造形用ノズル、及び積層造形装置に関する。
金属材料粉体をレーザ光によって溶融、焼結させる際には、積層造形装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１には、チャンバと、不活性ガス供給部と、ヒュームコレクタと、ステージと、リコータと、昇降部と、レーザ光照射部と、を備えた積層造形装置が開示されている。
不活性ガス供給部は、チャンバ内に不活性ガスを供給する。ヒュームコレクタは、不活性ガスを吸引するとともに、ヒュームを除去する。ステージの上面には、金属粉末層が積層された粉末床が形成されている。
リコータは、ステージの上面側に金属粉末を供給することで、金属粉末層を形成する。造形品の造形時において、昇降部は、ステージを下方に移動させる。レーザ光照射部は、金属粉末層にレーザ光を照射することで、造形部を造形する。
特開２０１７−４８４０７号公報
ところで、不活性ガス供給部の幅方向において、不活性ガス供給部（ヘッダ及びノズル本体）から吹き出される不活性ガスの流速や向きが異なると、金属粉末の乱れやヒュームやスパッタの除去性能のエリア毎の差が発生する恐れがあった。
そこで、本発明は、造形エリアに均一な流速の不活性ガスを供給することの可能な積層造形用ノズル、及び積層造形装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る積層造形用ノズルによれば、積層造形が行われるチャンバ内の造形エリアに不活性ガスを供給する積層造形用ノズルであって、前記チャンバの幅方向に延びており、外部から前記不活性ガスが導入されるヘッダと、前記幅方向にわたって前記ヘッダに連通するとともに、前記ヘッダから供給された前記不活性ガスを前記造形エリアに対して水平に吹き出すノズル本体と、を備え、前記ノズル本体は、該ノズル本体内を前記不活性ガスが流れる複数の流路に区画するハニカム部と、前記ハニカム部の下流側に配置され、前記複数の流路を通過した前記不活性ガスが導かれ、前記幅方向において連通する吹出部と、前記ハニカム部と前記吹出部との間に配置された多孔部と、を有し、前記多孔部は、前記不活性ガスの流れ方向に対して直交する前記流路の断面積よりも小さい開口面積とされた開口部を複数有する。
本発明によれば、ノズル本体内を不活性ガスが流れる複数の流路に区画するハニカム部を有することで、流路が延在する方向に対して垂直方向の不活性ガスの速度成分を減少させて、旋回等の二次流れ成分を低減させることが可能となる。
また、不活性ガスの流れ方向に対して直交する流路の断面積よりも小さい開口面積とされた開口部を複数有する多孔部を備えることで、開口部を通過する不活性ガスに抵抗を負荷させて、不活性ガスの流速偏差を低減することが可能となる。
また、上記多孔部を有することで、流路を細分化して、渦のスケールを小さくして、不活性ガスの乱れを抑制することが可能となる。
したがって、上述したハニカム部及び多孔部を有することで、造形エリアに均一な流速の不活性ガスを供給することができる。
また、上記本発明の一態様に係る積層造形用ノズルにおいて、前記流路の流路長は、該流路の等価直径よりも大きくてもよい。
このように、流路の流路長を流路の等価直径よりも大きくすることで、流路の延在方向に対して垂直方向の不活性ガスの速度成分を十分に減少させることが可能となるので、旋回等の二次流れ成分を十分に低減させることができる。
また、本発明の一態様に係る積層造形用ノズルによれば、前記多孔部は、多孔板であってもよい。
このように、多孔部として多孔板を用いることで、流路を細分化することが可能となるので、渦のスケールを小さくして、不活性ガスの乱れを抑制することができる。
また、本発明の一態様に係る積層造形用ノズルによれば、前記多孔部は、金属製メッシュ部材であってもよい。
このように、多孔部として金属製メッシュ部材を用いることで、多孔板を用いた場合と比較して、複数の開口を区画する枠の幅を小さくすることが可能となる。これにより、渦のスケールをさらに小さくすることが可能となるので、不活性ガスの乱れをさらに抑制できる。
また、多孔部として金属製メッシュ部材を用いることで、渦（ウェイク）に起因する不活性ガスのばらつきが減衰するまでの距離を短くすることが可能となる。これにより、多孔部の下流に配置される吹出部の長さを短くすることができる。
また、本発明の一態様に係る積層造形用ノズルによれば、前記多孔部は、発泡金属部材であってもよい。
このように、多孔部として発泡金属部材を用いることで、金属製メッシュ部材を用いた場合と同様な効果を得ることができる。
また、本発明の一態様に係る積層造形用ノズルによれば、前記ヘッダと前記ハニカム部との間には、前記ヘッダと前記ハニカム部とを連結する剥離抑制部が設けられており、前記ハニカム部は、前記剥離抑制部よりも小さい角度で傾斜してもよい。
このように、ハニカム部が剥離抑制部よりも小さい角度で傾斜することで、剥離抑制部からハニカム部の流路に流入する不活性ガスの流れ方向が急激に変化することを抑制可能となる。これにより、剥離抑制部とハニカム部との境界付近における不活性ガスの剥離を抑制することができる。
また、本発明の一態様に係る積層造形用ノズルによれば、前記吹出部は、鉛直方向に対して垂直な下板部と、該下板部の上方に配置された上板部と、を有しており、前記上板部は、前記ハニカム部から前記吹出部の吹出口に向かうにつれて、前記吹出部内に形成された流路の流路断面積を小さくするように、前記下板部に対して傾斜していてもよい。
このような構成とすることで、不活性ガスの流速偏差や乱れを低減できるとともに、造形エリアに対して水平に不活性ガスを吹き出すことができる。
上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る積層造形装置によれば、金属粉末を溶融させて焼結することで、造形品を造形する積層造形装置であって、上記積層造形用ノズルと、下部にノズル本体挿入用開口部及び導出口が形成され、該ノズル本体挿入用開口部と該導出口とが対向配置されたチャンバと、上面側に造形エリアが配置され、鉛直方向に移動可能なステージと、前記チャンバ内に設けられ、前記ステージの上面に金属粉末を供給するリコータと、前記ステージの上面に堆積した前記金属粉末に対してレーザ光を照射することで、該金属粉末を溶融させるレーザ照射部と、を備え、前記積層造形用ノズルのノズル本体は、前記ノズル本体挿入用開口部に配置されていてもよい。
このような構成とされた積層造形装置は、上記積層造形用ノズルを有することで、造形エリアに均一な流速の不活性ガスを供給することができる。
また、造形エリアに均一な流速の不活性ガスを供給することが可能となることで、積層造形装置が造形する造形品の品質を向上させることができる。
本発明によれば、造形エリアに均一な流速の不活性ガスを供給することができる。
本発明の実施形態に係る積層造形装置の概略構成を模式的に示す断面図である。 図１に示す第１の積層造形用ノズルを拡大した図であり、ヘッダ及び剥離抑制部のみを断面で図示した図である。 図２に示すハニカム部をＤ視した図である。 図２に示す多孔部をＥ視した図である。 図２に示す吹出部をＥ視した図である。 他の多孔部の平面図である。
以下、図面を参照して本発明を適用した実施形態について詳細に説明する。
（実施形態）
図１〜図５を参照して、本発明の実施形態に係る積層造形装置１０について説明する。
図１において、Ａは第１の積層造形用ノズル２１から吹き出された不活性ガスの移動方向（以下、「Ａ方向」という）、Ｂは第２の積層造形用ノズル２４から吹き出された不活性ガスの移動方向（以下、「Ｂ方向」という）、Ｃはチャンバ１１のチャンバ本体２６から排出される不活性ガス、金属蒸気（「ヒューム」ともいう）、及び金属飛散（「スパッタ」ともいう）の移動方向（以下、「Ｃ方向」という）をそれぞれ示している。
図２において、θ１はＸＹ平面（Ｘ方向及びＹ方向を含む平面）に対する剥離抑制部５１の傾斜角度（以下、「角度θ１」という）をそれぞれ示している。
また、図２において、θ２はＸＹ平面（Ｘ方向及びＹ方向を含む平面）に対するハニカム部５２の傾斜角度（以下、「角度θ２」という）、Ｍは図３に示す流路６２の流路長（以下、「流路長Ｍ」という）をそれぞれ示している。
図２において、図１に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。図３〜図５において、図２に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。
図１〜図５において、Ｚ方向は鉛直方向を示している。図１及び図２に示すＸ方向は、Ｚ方向に対して直交する方向であるとともに、図１に示すチャンバ１１に形成されたノズル本体挿入用開口部３３Ａと導出口３４Ａとが対向する方向を示している。図３〜図５に示すＹ方向は、Ｘ方向及びＺ方向に対して直交するチャンバ１１の幅方向を示している。
積層造形装置１０は、チャンバ１１と、ステージ１３と、支持部材１５と、昇降駆動部（図示せず）と、リコータ１７と、レーザ照射部１９と、第１の積層造形用ノズル２１と、第１の不活性ガス供給ライン２２と、第２の積層造形用ノズル２４と、第２の不活性ガス供給ライン（図示せず）と、を有する。
チャンバ１１は、チャンバ本体２６と、昇降機構収容部２８と、を有する。チャンバ本体２６は、底板３１と、天板３２と、側板３３，３４と、空間３６と、を有する。
底板３１は、中央部にステージ１３を収容するための開口部３１Ａが形成されている。
天板３２は、底板３１から離間した状態で、底板３１の上方に配置されている。天板３２は、Ｚ方向において底板３１と対向している。天板３２は、レーザ光Ｌを透過可能な窓部を有する。
側板３３，３４は、底板３１と天板３２との間に設けられている。側板３３，３４は、Ｘ方向において対向配置されている。側板３３，３４の下端は、それぞれ底板３１の外周縁と接続されている。側板３３，３４の上端は、それぞれ天板３２の外周縁と接続されている。
側板３３には、ノズル本体挿入用開口部３３Ａ，３３Ｂが形成されている。ノズル本体挿入用開口部３３Ａは、側板３３の下部（具体的には、底板３１に近い部分）を貫通するように形成されている。ノズル本体挿入用開口部３３Ａは、Ｙ方向に延在している。
ノズル本体挿入用開口部３３Ｂは、側板３３の上部（具体的には、天板３２に近い部分）を貫通するように形成されている。ノズル本体挿入用開口部３３Ｂは、Ｙ方向に延在している。
側板３４には、導出口３４Ａが形成されている。導出口３４Ａは、側板３４の下部（具体的には、底板３１に近い部分）を貫通するとともに、ノズル本体挿入用開口部３３Ａと対向するように形成されている。これにより、導出口３４Ａは、Ｙ方向に延在している。
導出口３４Ａは、不活性ガス、金属蒸気（「ヒューム」ともいう）、及び金属飛散（「スパッタ」ともいう）をチャンバ本体２６の外部に導出するための開口部である。
なお、Ｙ方向には、図示していない一対の側板が対向配置されている。一対の側板は、底板３１、天板３２、及び側板３３，３４と接続されている。一対の側板は、底板３１、天板３２、及び側板３３，３４とともに、空間３６を区画している。空間３６では、積層造形が行われる。
昇降機構収容部２８は、筒状とされており、チャンバ本体２６の下方に配置されている。昇降機構収容部２８の上端は、底板３１の内縁と接続されている。昇降機構収容部２８は、その内側に柱状空間２８Ａを区画している。柱状空間２８Ａは、ステージ１３を収容可能な大きさとされている。
ステージ１３は、板状の部材であり、上面１３ａと、下面１３ｂと、を有する。上面１３ａは、平面とされている。上面１３ａは、金属粉末が堆積された層（以下、「金属粉末層」という）が複数積層されることで、複数の金属粉末層よりなる粉末積層部１４が形成される。粉末積層部１４は、造形品を形成する際の材料となる。
ステージ１３は、金属粉末層に対してレーザ光Ｌが照射されて、金属粉末が溶融し、焼結した段階で、金属粉末を堆積させる層の厚さ分だけ下方に移動する。そして、新たな金属粉末層させた後、該金属粉末層にレーザ光Ｌが照射して、金属粉末を溶融させ、金属粉末が焼結した段階で、金属粉末層の厚さ分だけ下方に移動する。
つまり、ステージ１３は、レーザ光Ｌによる加工が進むにつれて、少しずつ下方に移動する。
造形品が形成される造形エリアＲは、ステージ１３の上面１３ａ及びその上方の領域に配置されている。
支持部材１５は、一端がステージ１３の下面１３ｂ側と接続された状態で、ステージ１３の下方（Ｚ方向）に延在している。
昇降駆動部（図示せず）は、支持部材１５をＺ方向に移動させるための駆動部である。
リコータ１７は、チャンバ本体２６内に収容されている。リコータ１７は、底板３１の上方に配置されている。リコータ１７は、図１に示す奥行方向（図３〜図５に示すＹ方向）に移動可能な構成とされている。
リコータ１７は、Ｙ方向に移動しながらステージ１３上の造形エリアＲに金属粉末を落下させることで、金属粉末層を形成する。レーザ光Ｌの照射時において、リコータ１７は、造形エリアＲの外側で待機する。
レーザ照射部１９は、天板３２の上方に配置されている。レーザ照射部１９は、ステージ１３の上面１３ａに形成された金属粉末層にレーザ光Ｌを照射することで、金属粉末を溶融させる。溶融した金属粉末は、固まることで、造形品の一部となる。
なお、図１では、一例として、チャンバ本体２６内の外側（具体的には、天板３２の上方）にレーザ照射部１９を配置させた場合を例に挙げて説明したが、チャンバ本体２６内（空間３６）にレーザ照射部１９を配置させてもよい。
第１の積層造形用ノズル２１は、ヘッダ４１と、ノズル本体４３と、を有する。
ヘッダ４１は、ヘッダ本体４５と、ガス導入口４５Ａと、ガス導出口４５Ｂと、を有する。
ヘッダ本体４５は、筒状とされた部材であり、Ｙ方向に延在している。ヘッダ本体４５の内部には、Ｙ方向に延在する柱状空間４１Ａが形成されている。
ガス導入口４５Ａは、ヘッダ本体４５のうち、第１の不活性ガス供給ライン２２と接続される部分に形成されている。ガス導入口４５Ａは、Ｙ方向に延在するように形成されている。
ガス導入口４５Ａには、第１の不活性ガス供給ライン２２により供給される不活性ガスが導入される。
ガス導出口４５Ｂは、ガス導入口４５Ａの反対側に位置するヘッダ本体４５に形成されている。ガス導出口４５Ｂは、Ｙ方向に延在するように形成されている。ガス導出口４５Ｂは、ノズル本体４３と接続されている。
ガス導出口４５Ｂは、柱状空間４１Ａに導入された不活性ガスをノズル本体４３に導出する。
ノズル本体４３は、ノズル本体挿入用開口部３３Ａに挿入された状態で、側板３３に固定されている。
ノズル本体４３は、剥離抑制部５１と、ハニカム部５２と、連結部５３と、多孔部５４と、吹出部５５と、を有する。
剥離抑制部５１は、ヘッダ本体４５とハニカム部５２との間に設けられている。剥離抑制部５１は、一端がヘッダ本体４５と接続されており、他端がハニカム部５２と接続されている。剥離抑制部５１は、Ｙ方向に延在している。剥離抑制部５１内に形成された空間５１Ａは、ハニカム部５２に形成された複数の流路６２、及び柱状空間４１Ａに連通している。
剥離抑制部５１は、ガス導出口４５Ｂから導出された不活性ガスをハニカム部５２へ導くための経路である。
剥離抑制部５１は、ＸＹ平面に対して角度θ１で傾斜する方向に延在している。
ハニカム部５２は、剥離抑制部５１と連結部５３との間に設けられている。ハニカム部５２は、一端が剥離抑制部５１と接続されており、他端が連結部５３と接続されている。
ハニカム部５２は、ＸＹ平面に対して角度θ２で傾斜している。ハニカム部５２は、Ｙ方向に延在している。
ハニカム部５２は、枠部６１と、枠部６１により区画された複数の流路６２と、を有する。複数の流路６２は、角度θ２で傾斜した状態で、剥離抑制部５１から連結部５３に向かう方向に延 在している。
複数の流路６２は、空間５１Ａ、及び連結部５３内に形成された空間（図示せず）に連通している。複数の流路６２には、剥離抑制部５１を通過した不活性ガスが導入される。流路６２を通過した不活性ガスは、連結部５３内に導出される。
このような構成とされたハニカム部５２を有することで、流路６２が延在する方向に対して垂直方向の不活性ガスの速度成分を減少させて、旋回等の二次流れ成分を低減させることが可能となる。
また、流路６２の流路長Ｍは、例えば、流路６２の等価直径よりも大きくしてもよい。
このように、流路６２の流路長Ｍを流路６２の等価直径よりも大きくすることで、流路の延在方向に対して垂直方向の不活性ガスの速度成分を十分に減少させて、旋回等の二次流れ成分を十分に低減させることができる。
また、ハニカム部５２の傾斜角度である角度θ２は、例えば、剥離抑制部５１の傾斜角度である角度θ１よりも小さくしてもよい。
このように、剥離抑制部５１よりも小さい角度でハニカム部５２を傾斜させることで、剥離抑制部５１からハニカム部５２の複数の流路６２に流入する不活性ガスの流れ方向が急激に変化することを抑制可能となる。つまり、不活性ガスの流れを段階的に水平に近づけることが可能なる。これにより、剥離抑制部５１とハニカム部５２との境界付近における不活性ガスの乱れや損失を抑制することができる。
また、ハニカム部５２に案内羽根としての機能を持たせることで、省スペース化を実現できる。
なお、図３では、一例として、複数の流路６２が四角柱形状の場合を例に挙げて説明したが、流路６２の形状は、これに限定されない。複数の流路６２の形状として、例えば、円柱形状や六角柱形状等を用いてもよい。
連結部５３は、Ｘ方向に延出しており、ハニカム部５２と多孔部５４との間に設けられている。連結部５３は、一端がハニカム部５２と接続されている、連結部５３は、他端側に配置されたフランジ部５３Ａを有する。連結部５３は、ハニカム部５２を通過した不活性ガスを多孔部５４に供給する。
多孔部５４は、ハニカム部５２の下流側に設けられている。多孔部５４は、連結部５３のフランジ部５３Ａと吹出部５５のフランジ部７５との間に挟まれた状態で固定されている。多孔部５４は、ハニカム部５２と吹出部５５との間に配置されている。
多孔部５４としては、例えば、枠部６８で区画された複数の開口部６７を有する多孔板６５を用いることが可能である。複数の開口部６７は、不活性ガスの流れ方向に対して直交する流路６２の断面積よりも小さい開口面積とされている。
多孔板６５に供給された不活性ガスは、開口部６７を通過した後、吹出部５５に導出される。
このように、多孔部５４として、上記構成とされた多孔板６５を用いることで、多孔板６５に形成された開口部６７を通過する不活性ガスに抵抗を負荷させることが可能となる。これにより、不活性ガスの流速偏差を低減することができる。
また、多孔板６５が不活性ガスの流れ方向に対して直交する流路６２の断面積よりも小さい開口面積とされた複数の開口部６７を有することで、流路を細分化することが可能となるので、渦のスケールを小さくして、不活性ガスの乱れをさらに抑制することができる。
吹出部５５は、多孔部５４の下流側に配置されている。吹出部５５は、多孔部５４を通過した不活性ガスが流れる流路５５Ａと、流路５５Ａを通過した不活性ガスをチャンバ本体２６内に吹き出す吹出口５５Ｂを有する。
流路５５Ａは、Ｙ方向において仕切が無く、連通している。つまり、流路５５Ａは、１つのみ存在している。
また、流路５５Ａに連通する吹出口５５Ｂは、Ｙ方向において仕切が無く、連通している。つまり、吹出口５５Ｂは、１つのみ存在している。
吹出部５５は、流路５５Ａ及び吹出口５５Ｂを区画する下板部７１、上板部７２、及び側板部７３，７４と、フランジ部７５と、を有する。
下板部７１は、Ｚ方向に対して直交する上面７１ａを有する。
上板部７２は、下板部７１の上方に配置されている。上板部７２は、ハニカム部５２から吹出部５５の吹出口５５Ｂに向かうにつれて、流路５５Ａの流路断面積を小さくするように、下板部７１に対して傾斜している。
上板部７２は、下板部７１の上面７１ａに対して傾斜するとともに、流路５５Ａ及び吹出口５５Ｂの上面側を区画する下面７２ａを有する。
上記構成とされた吹出部５５を有することで、造形エリアＲに対して水平に不活性ガスを吹き出すことができる。
側板部７３は、Ｙ方向における下板部７１及び上板部７２の一方の端部を連結するように配置されている。側板部７４は、Ｙ方向における下板部７１及び上板部７２の他方の端部を連結するように配置されている。
側板部７３，７４は、Ｙ方向において、離間した状態で対向配置されている。
フランジ部７５は、多孔部５４が配置される側の端部に設けられている。フランジ部７５は、フランジ部５３Ａとの間に多孔部５４を配置するための部分である。
次に、図１及び図２を参照して、第１の不活性ガス供給ライン２２について説明する。
第１の不活性ガス供給ライン２２は、一端が図示していない不活性ガス供給源と接続されており、他端がガス導入口４５Ａと接続されている。
第１の不活性ガス供給ライン２２は、不活性ガス供給源から供給された不活性ガスを柱状空間４１Ａに導くためのラインである。
第２の積層造形用ノズル２４は、ノズル本体挿入用開口部３３Ｂに挿入されている。第２の積層造形用ノズル２４は、第２の不活性ガス供給ラインと接続されている。第２の積層造形用ノズル２４は、水平方向（Ｂ方向）に不活性ガスを吹き出す。第２の積層造形用ノズル２４は、ノズル本体４３と同じ種類の不活性ガスを吹き出す。
第２の不活性ガス供給ラインは、図示していない不活性ガス供給源と接続されている。第２の不活性ガス供給ラインは、不活性ガス供給源から供給された不活性ガスを第２の積層造形用ノズル２４に導くためのラインである。
本実施形態の第１の積層造形用ノズル２１によれば、ノズル本体４３内を不活性ガスが流れる複数の流路６２に区画するハニカム部５２を有することで、流路６２が延在する方向に対して垂直方向の不活性ガスの速度成分を減少させて、旋回等の二次流れ成分を低減させることが可能となる。
また、不活性ガスの流れ方向に対して直交する流路６２の断面積よりも小さい開口面積とされた開口部６７を複数有する多孔部５４を備えることで、開口部６７を通過する不活性ガスに抵抗を負荷させて、不活性ガスの流速偏差を低減することが可能となる。
また、上記多孔部５４を有することで、流路を細分化して、渦のスケールを小さくして、不活性ガスの乱れを抑制することが可能となる。
したがって、上述したハニカム部５２及び多孔部５４を有することで、造形エリアに均一な流速の不活性ガスを供給することができる。
本実施形態の積層造形装置１０によれば、第１の積層造形用ノズル２１を有することで、造形エリアＲに均一な流速の不活性ガスを供給することができる。
また、造形エリアＲに均一な流速の不活性ガスを供給することが可能となることで、積層造形装置１０が造形する造形品の品質を向上させることができる。
ここで、図６を参照して、他の多孔部の例について説明する。
先に説明した多孔部５４に替えて、多孔部として金属製メッシュ部材８６を用いてもよい。金属製メッシュ部材８６は、図示していない枠体と、該枠体の内側に配置され、金属枠８７及び複数の開口部８８を含む金属メッシュ部と、を有する。
金属枠８７は、図４に示す枠部６８よりも幅が狭くなるように構成されている。複数の開口部８８は、不活性ガスの流れ方向に対して直交する流路６２（図３参照）の断面積よりも小さい開口面積とされている。
上記構成とされた金属製メッシュ部材８６を用いることで、多孔板６５を用いた場合と比較して、複数の開口部８８を区画する金属枠８７の幅を小さくすることが可能となる。これにより、渦のスケールをさらに小さくすることが可能となるので、不活性ガスの乱れをさらに抑制できる。
さらに、上記構成とされた金属製メッシュ部材８６を用いることで、渦（ウェイク）に起因する不活性ガスのばらつきが減衰するまでの距離を短くすることが可能となる。これにより、金属製メッシュ部材８６の下流に配置される吹出部５５の長さ（Ｘ方向の長さ）を短くすることができる。
なお、金属製メッシュ部材８６に替えて、多孔部として発泡金属部材を用いてもよい。この場合、金属製メッシュ部材を用いた場合と同様な効果を得ることができる。
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
１０…積層造形装置
１１…チャンバ
１３…ステージ
１３ａ，７１ａ…上面
１３ｂ，７２ａ…下面
１４…粉末積層部
１５…支持部材
１７…リコータ
１９…レーザ照射部
２１…第１の積層造形用ノズル
２２…第１の不活性ガス供給ライン
２４…第２の積層造形用ノズル
２６…チャンバ本体
２８…昇降機構収容部
２８Ａ，４１Ａ…柱状空間
３１…底板
３１Ａ，６７，８８…開口部
３２…天板
３３，３４…側板
３３Ａ，３３Ｂ…ノズル本体挿入用開口部
３６，５１Ａ…空間
４１…ヘッダ
４３…ノズル本体
４５…ヘッダ本体
４５Ａ…ガス導入口
４５Ｂ…ガス導出口
５１…剥離抑制部
５１ａ…内面
５２…ハニカム部
５３…連結部
５３Ａ，７５…フランジ部
５４…多孔部
５５…吹出部
５５Ａ，６２…流路
５５Ｂ…吹出口
６１，６８…枠部
６５…多孔板
７１…下板部
７２…上板部
７３，７４…側板部
８６…金属製メッシュ部材
８７…金属枠
Ｌ…レーザ光
Ｍ…流路長
θ１，θ２…角度

Claims (8)

  1. 積層造形が行われるチャンバ内の造形エリアに不活性ガスを供給する積層造形用ノズルであって、
    前記チャンバの幅方向に延びており、外部から前記不活性ガスが導入されるヘッダと、
    前記幅方向にわたって前記ヘッダに連通するとともに、前記ヘッダから供給された前記不活性ガスを前記造形エリアに対して水平に吹き出すノズル本体と、
    を備え、
    前記ノズル本体は、該ノズル本体内を前記不活性ガスが流れる複数の流路に区画するハニカム部と、
    前記ハニカム部の下流側に配置され、前記複数の流路を通過した前記不活性ガスが導かれ、前記幅方向において連通する吹出部と、
    前記ハニカム部と前記吹出部との間に配置された多孔部と、
    を有し、
    前記多孔部は、前記不活性ガスの流れ方向に対して直交する前記流路の断面積よりも小さい開口面積とされた開口部を複数有する積層造形用ノズル。
  2. 前記流路の流路長は、該流路の等価直径よりも大きい請求項１記載の積層造形用ノズル。
  3. 前記多孔部は、多孔板である請求項１または２記載の積層造形用ノズル。
  4. 前記多孔部は、金属製メッシュ部材である請求項１から３のうち、いずれか一項記載の積層造形用ノズル。
  5. 前記多孔部は、発泡金属部材である請求項１から３のうち、いずれか一項記載の積層造形用ノズル。
  6. 前記ヘッダと前記ハニカム部との間には、前記ヘッダと前記ハニカム部とを連結する剥離抑制部が設けられており、
    前記ハニカム部は、前記剥離抑制部よりも小さい角度で傾斜する請求項１から５のうち、いずれか一項記載の積層造形用ノズル。
  7. 前記吹出部は、鉛直方向に対して垂直な下板部と、該下板部の上方に配置された上板部と、を有しており、
    前記上板部は、前記ハニカム部から前記吹出部の吹出口に向かうにつれて、前記吹出部内に形成された流路の流路断面積を小さくするように、前記下板部に対して傾斜する請求項１から６のうち、いずれか一項記載の積層造形用ノズル。
  8. 金属粉末を溶融させて焼結することで、造形品を造形する積層造形装置であって、
    請求項１から７のうち、いずれか一項記載の積層造形用ノズルと、
    下部にノズル本体挿入用開口部及び導出口が形成され、該ノズル本体挿入用開口部と該導出口とが対向配置されたチャンバと、
    上面側に造形エリアが配置され、鉛直方向に移動可能なステージと、
    前記チャンバ内に設けられ、前記ステージの上面に金属粉末を供給するリコータと、
    前記ステージの上面に堆積した前記金属粉末に対してレーザ光を照射することで、該金属粉末を溶融させるレーザ照射部と、
    を備え、
    前記積層造形用ノズルのノズル本体は、前記ノズル本体挿入用開口部に配置されている積層造形装置。
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