JP2019142015A - Additional manufacturing device - Google Patents

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Kinya Aota
欣也 青田
川中 啓嗣
Keiji Kawanaka
啓嗣 川中
昇 齋藤
Noboru Saito
昇 齋藤
篤彦 大沼
Atsuhiko Onuma
篤彦 大沼
慎二 松下
Shinji Matsushita
慎二 松下
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Yingjuan Yang
インジャ ヤン
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Abstract

To provide an additional manufacturing device for preventing misregistration and inclination of an irradiation part which irradiates high energy beams such as a laser beam and an electron beam, enabling quality improvement of a shaped object.SOLUTION: An additional manufacturing device 1 has a support part 9 which supports an irradiation part 8 outside a chamber 2. The support part 9 is separated from the chamber 2, and it supports the irradiation part 8 apart from the chamber 2.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、付加製造装置に関する。   The present invention relates to an additive manufacturing apparatus.

従来から、付加製造技術が知られている。付加製造は、材料を付着することによって物体を三次元形状の数値表現から作成するプロセスであり、除去的な製造とは対照をなすものである。付加製造は、「3Dプリンター」や「積層造形」とも呼ばれ、多くの場合、複数の層を積層させることによって実現される。付加製造を行う装置の一例として、粉末材料を層状に堆積させつつ、レーザ光で選択的に加熱して固化させることで立体的な造形物を形成する粉末床溶融結合装置に関する発明が知られている(下記特許文献1を参照)。   Conventionally, an additive manufacturing technique is known. Additive manufacturing is the process of creating an object from a numerical representation of a three-dimensional shape by depositing material, in contrast to repetitive manufacturing. Additive manufacturing is also called “3D printer” or “laminated modeling”, and is often realized by laminating a plurality of layers. As an example of an apparatus for performing addition manufacturing, an invention related to a powder bed fusion bonding apparatus that forms a three-dimensional shaped object by selectively heating and solidifying with a laser beam while depositing a powder material in layers is known. (See Patent Document 1 below).

特許文献1に記載された粉末床溶融結合装置は、造形用容器と、レーザ光源と、チャンバーと、レーザウインドウと、光走査素子と、赤外線カメラと、を備えたことを特徴とする(同文献、請求項1等を参照)。造形用容器は、粉末材料の薄層と共に造形物を収容する。レーザ光源は、粉末材料の薄層に照射するレーザ光を生成する。チャンバーは、造形用容器を収容する。レーザウインドウは、チャンバー上面に設けられる。光走査素子は、レーザウインドウを通じて粉末材料の薄層にレーザ光を照射して走査させる。赤外線カメラは、光走査素子に隣接して配置され、レーザウインドウを通じて造形用容器の表面の粉末材料の薄層の温度分布を撮像する。   The powder bed fusion bonding apparatus described in Patent Document 1 includes a modeling container, a laser light source, a chamber, a laser window, an optical scanning element, and an infrared camera (the same document). , See claim 1). The modeling container accommodates a modeled object together with a thin layer of powder material. The laser light source generates laser light that irradiates a thin layer of powder material. The chamber accommodates a modeling container. The laser window is provided on the upper surface of the chamber. The optical scanning element irradiates and scans a thin layer of powder material through a laser window. The infrared camera is arranged adjacent to the optical scanning element, and images the temperature distribution of the thin layer of the powder material on the surface of the modeling container through the laser window.

また、特許文献1に記載された粉末床溶融結合装置は、光走査素子および赤外線カメラなどの光学機器とチャンバーとの間にレーザウインドウが配置され、このレーザウインドウを介在させて、チャンバーに光学機器が取り付けられている。これにより、レーザ光の照射や赤外線ヒータで加熱された粉末材料の一部が昇華して、光学機器が短時間で故障してしまうのを回避している(同文献、第0056、0057段落および図3等を参照)。   In addition, the powder bed melting and bonding apparatus described in Patent Document 1 includes a laser window disposed between an optical device such as an optical scanning element and an infrared camera and a chamber, and the optical device is disposed in the chamber via the laser window. Is attached. This avoids sublimation of a part of the powder material heated by laser light irradiation or an infrared heater and failure of the optical device in a short time (the same document, paragraphs 0056, 0057 and (See FIG. 3 etc.)

特開2017−144691号公報JP 2017-144691 A

上記従来の粉末床溶融結合装置は、前述のように、レーザ光出射部を含む光学機器がチャンバーに取り付けられている。そのため、たとえばチャンバーの内部を大気圧よりも減圧して真空圧にすると、チャンバーが内側に向けてたわむように変形し、レーザ光出射部に位置ずれや傾きを生じるおそれがある。このようなレーザ光出射部の位置ずれや傾きは、造形物の品質を低下させる要因となる。   In the conventional powder bed fusion bonding apparatus, as described above, an optical device including a laser beam emitting portion is attached to a chamber. For this reason, for example, when the inside of the chamber is depressurized from the atmospheric pressure to a vacuum pressure, the chamber is deformed so as to bend inward, and there is a possibility that the laser beam emitting portion is displaced or tilted. Such misalignment or inclination of the laser beam emitting portion is a factor that degrades the quality of the modeled object.

本開示は、レーザ光や電子ビームなどの高エネルギービームを照射する照射部の位置ずれや傾きを防止して、造形物の品質を向上させることが可能な付加製造装置を提供する。   The present disclosure provides an additional manufacturing apparatus capable of improving the quality of a modeled object by preventing displacement and inclination of an irradiation unit that emits a high energy beam such as a laser beam or an electron beam.

本開示の一態様は、付加製造用の材料を収容するチャンバーと、該チャンバーに設けられた透過窓と、該透過窓を介して前記材料に高エネルギービームを照射する照射部と、前記チャンバーの内部を減圧する減圧部と、を備えた付加製造装置であって、前記チャンバーの外部に前記照射部を支持する支持部を備え、前記支持部は、前記チャンバーから離隔され、前記照射部を前記チャンバーから離隔させて支持することを特徴とする付加製造装置である。   One embodiment of the present disclosure includes a chamber that accommodates a material for additive manufacturing, a transmission window provided in the chamber, an irradiation unit that irradiates the material with a high-energy beam through the transmission window, An additional manufacturing apparatus comprising: a decompression unit that decompresses the interior; and a support unit that supports the irradiation unit outside the chamber, wherein the support unit is separated from the chamber, and the irradiation unit is It is an additional manufacturing apparatus characterized by being supported separately from the chamber.

上記一態様によれば、レーザ光や電子ビームなどの高エネルギービームを照射する照射部の位置ずれや傾きを防止して、造形物の品質を向上させることが可能な付加製造装置を提供することができる。   According to the above aspect, it is possible to provide an additional manufacturing apparatus capable of improving the quality of a modeled object by preventing positional deviation and inclination of an irradiation unit that irradiates a high energy beam such as a laser beam or an electron beam. Can do.

本開示の実施形態1に係る付加製造装置の模式的な断面図。1 is a schematic cross-sectional view of an additive manufacturing apparatus according to Embodiment 1 of the present disclosure. 本開示の実施形態2に係る付加製造装置の模式的な断面図。A typical sectional view of an addition manufacture device concerning Embodiment 2 of this indication. 本開示の実施形態3に係る付加製造装置の模式的な断面図。A typical sectional view of an addition manufacture device concerning Embodiment 3 of this indication. 本開示の実施形態4に係る付加製造装置の模式的な断面図。A typical sectional view of an addition manufacture device concerning Embodiment 4 of this indication. 比較形態に係る付加製造装置の模式的な断面図。Typical sectional drawing of the addition manufacturing apparatus which concerns on a comparison form. 比較形態の付加製造装置の照射部と付加製造部の位置関係を示す模式図。The schematic diagram which shows the positional relationship of the irradiation part of an additional manufacturing apparatus of a comparison form, and an additional manufacturing part.

以下、図面を参照して本開示に係る付加製造装置の実施形態を説明する。   Hereinafter, an embodiment of an additive manufacturing apparatus according to the present disclosure will be described with reference to the drawings.

[実施形態1]
図1は、本開示の実施形態1に係る付加製造装置1の概略構成を示す模式的な断面図である。詳細については後述するが、本実施形態の付加製造装置1は、以下の構成を最大の特徴としている。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an additive manufacturing apparatus 1 according to Embodiment 1 of the present disclosure. Although details will be described later, the additive manufacturing apparatus 1 of the present embodiment has the following features as the maximum features.

付加製造装置1は、付加製造用の材料粉末Pを収容するチャンバー2と、このチャンバー2に設けられた透過窓22と、この透過窓22を介して材料粉末Pに高エネルギービームBを照射する照射部8と、チャンバー2の内部を減圧する減圧部3と、を備えている。さらに、付加製造装置1は、チャンバー2の外部に照射部8を支持する支持部9を備えている。この支持部9は、チャンバー2から離隔され、照射部8をチャンバー2から離隔させて支持している。   The additive manufacturing apparatus 1 irradiates the material powder P with a high energy beam B through the chamber 2 that houses the material powder P for additive manufacturing, the transmission window 22 provided in the chamber 2, and the transmission window 22. An irradiation unit 8 and a decompression unit 3 that decompresses the interior of the chamber 2 are provided. Furthermore, the additional manufacturing apparatus 1 includes a support portion 9 that supports the irradiation unit 8 outside the chamber 2. The support portion 9 is separated from the chamber 2 and supports the irradiation portion 8 while being separated from the chamber 2.

以下、本実施形態の付加製造装置1の各部の構成について、詳細に説明する。付加製造装置1は、たとえば、チャンバー2と、減圧部3と、材料供給部4と、付加製造部5と、回収部6と、リコータ7と、照射部8と、支持部9と、基台部10とを備えている。付加製造装置1は、たとえば、付加製造部5に敷き詰められた付加製造用の材料である材料粉末Pを、高エネルギービームBの熱エネルギーによって選択的に溶融結合させて造形物Mの付加製造を行う粉末床溶融結合方式を採用している。   Hereinafter, the structure of each part of the additional manufacturing apparatus 1 of this embodiment is demonstrated in detail. The additional manufacturing apparatus 1 includes, for example, a chamber 2, a decompression unit 3, a material supply unit 4, an additional manufacturing unit 5, a collection unit 6, a recoater 7, an irradiation unit 8, a support unit 9, and a base. Part 10. For example, the additive manufacturing apparatus 1 selectively melts and bonds the material powder P, which is a material for additive manufacturing spread in the additive manufacturing unit 5, with the heat energy of the high energy beam B, and performs additive manufacturing of the shaped article M. Adopting the powder bed fusion bonding method.

チャンバー2は、たとえば、照射部8および減圧部3を除く付加製造装置1の各部を収容している。チャンバー2は、たとえば、保護ガラス21がはめ込まれた透過窓22を有している。透過窓22は、チャンバー2の外部に配置された照射部8から照射される高エネルギービームBを透過させ、チャンバー2の内部の付加製造部5のステージ51に敷き詰められた材料粉末Pに到達させる。   The chamber 2 accommodates each part of the additive manufacturing apparatus 1 except the irradiation part 8 and the decompression part 3, for example. The chamber 2 has, for example, a transmission window 22 in which a protective glass 21 is fitted. The transmission window 22 transmits the high energy beam B irradiated from the irradiation unit 8 arranged outside the chamber 2 and reaches the material powder P spread on the stage 51 of the additional manufacturing unit 5 inside the chamber 2. .

チャンバー2は、チャンバー2の内部のガスを排出するガス出口2bを有している。図示を省略するが、チャンバー2は、たとえば、アルゴンガスや窒素ガスなどの不活性ガスを導入するガス入口を有してもよい。また、後述する別の実施形態において詳細に説明するが、チャンバー2は、少なくとも透過窓22の周囲の外表面に、補強リブを有してもよい。   The chamber 2 has a gas outlet 2 b that discharges the gas inside the chamber 2. Although not shown, the chamber 2 may have a gas inlet for introducing an inert gas such as argon gas or nitrogen gas, for example. Further, as will be described in detail in another embodiment to be described later, the chamber 2 may have a reinforcing rib on at least the outer surface around the transmission window 22.

減圧部3は、たとえば、真空ポンプによって構成され、ガス出口2bに接続された真空引き用の配管23を介してチャンバー2に接続される。減圧部3は、配管23を介してチャンバー2の内部のガスを吸い込んでチャンバー2の外部に排出することで、チャンバー2の内圧を大気圧よりも減圧された真空圧にして、チャンバー2の内部を真空状態にする。チャンバー2の内部の圧力は、減圧部3によって、たとえば絶対圧で10[Pa]から10−3[Pa]に減圧される。 The decompression unit 3 is constituted by, for example, a vacuum pump, and is connected to the chamber 2 via a vacuuming pipe 23 connected to the gas outlet 2b. The decompression unit 3 sucks the gas inside the chamber 2 through the pipe 23 and discharges it to the outside of the chamber 2, so that the internal pressure of the chamber 2 is reduced to a vacuum pressure lower than the atmospheric pressure, and the inside of the chamber 2 To a vacuum. The pressure inside the chamber 2 is reduced, for example, by absolute pressure from 10 [Pa] to 10 −3 [Pa] by the decompression unit 3.

材料供給部4は、たとえば、側壁と底壁とによって囲まれた凹状の部分である。材料供給部4は、材料粉末Pを供給するためのステージ41を有している。材料供給部4の底壁は、材料供給用のステージ41によって構成されている。材料供給部4は、上方が開放されて側壁の上端に開口部を有し、材料供給用のステージ41上に材料粉末Pが載置される。材料供給用のステージ41は、たとえば、適宜の昇降機構によって、所定のピッチで昇降可能に設けられている。   The material supply unit 4 is, for example, a concave part surrounded by a side wall and a bottom wall. The material supply unit 4 has a stage 41 for supplying the material powder P. The bottom wall of the material supply unit 4 is configured by a material supply stage 41. The material supply unit 4 is open at the top and has an opening at the upper end of the side wall, and the material powder P is placed on the material supply stage 41. The material supply stage 41 is provided so as to be movable up and down at a predetermined pitch by an appropriate lifting mechanism, for example.

造形物Mの付加製造に用いられる材料粉末Pとしては、特に限定されないが、たとえば、銅、チタン合金、ニッケル合金、アルミニウム合金、コバルトクロム合金、ステンレス鋼などの金属材料の粉末、ポリアミドなどの樹脂材料の粉末、セラミックスの粉末などを用いることができる。本実施形態の付加製造装置1は、材料粉末Pとして、たとえば金属材料の粉末を使用する。   Although it does not specifically limit as material powder P used for addition manufacture of the molded article M, For example, powder of metal materials, such as copper, a titanium alloy, a nickel alloy, an aluminum alloy, a cobalt chromium alloy, stainless steel, resin, such as polyamide Material powder, ceramic powder, or the like can be used. The additive manufacturing apparatus 1 of the present embodiment uses, for example, a metal material powder as the material powder P.

付加製造部5は、たとえば、前述の材料供給部4と同様に、側壁と底壁とによって囲まれた凹状の部分である。付加製造部5は、付加製造用のステージ51を有している。付加製造部5の底壁は、付加製造用のステージ51によって構成されている。付加製造部5は、材料供給部4と同様に、上方が開放されて側壁の上端に開口部を有し、付加製造用のステージ51上に、材料供給部4から供給される材料粉末Pと、付加製造によって製造される造形物Mが載置される。付加製造部5の開口部と材料供給部4の開口部は、たとえば、鉛直方向の高さがおおむね等しく、おおむね水平方向に並んでいる。付加製造用のステージ51は、前述の材料供給用のステージ41と同様に、たとえば、適宜の昇降機構によって、所定のピッチで昇降可能に設けられている。   The additional manufacturing unit 5 is, for example, a concave part surrounded by a side wall and a bottom wall, like the material supply unit 4 described above. The additional manufacturing unit 5 includes a stage 51 for additional manufacturing. The bottom wall of the additional manufacturing section 5 is configured by a stage 51 for additional manufacturing. Like the material supply unit 4, the additional manufacturing unit 5 has an opening at the upper end of the side wall and an opening at the upper end of the side wall. On the stage 51 for additional manufacturing, the material powder P supplied from the material supply unit 4 and The modeled object M manufactured by addition manufacture is mounted. The opening of the additional manufacturing unit 5 and the opening of the material supply unit 4 are, for example, substantially equal in height in the vertical direction and are generally aligned in the horizontal direction. The stage 51 for additional manufacture is provided so as to be able to be raised and lowered at a predetermined pitch by, for example, an appropriate lifting mechanism, similarly to the stage 41 for material supply described above.

回収部6は、たとえば、側壁と底壁によって囲まれた凹状の部分である。図示の例において、回収部6の底壁は、側壁の下端部に固定されているが、材料供給部4および付加製造部5と同様に、昇降可能なステージによって構成されていてもよい。回収部6は、上部が開放されて側壁の上端に開口部を有している。回収部6の開口部と、付加製造部5の開口部は、鉛直方向の高さがおおむね等しく、おおむね水平方向に並んでいる。回収部6は、たとえば、リコータ7によって材料供給部4から付加製造部5に供給された余分な材料粉末Pを収容して回収する。   The collection part 6 is a concave part surrounded by a side wall and a bottom wall, for example. In the illustrated example, the bottom wall of the recovery unit 6 is fixed to the lower end of the side wall, but may be configured by a stage that can be raised and lowered, like the material supply unit 4 and the additional manufacturing unit 5. The collection unit 6 is open at the top and has an opening at the upper end of the side wall. The opening of the collection unit 6 and the opening of the additional manufacturing unit 5 are approximately equal in height in the vertical direction and are generally aligned in the horizontal direction. The collection unit 6 accommodates and collects excess material powder P supplied from the material supply unit 4 to the additional production unit 5 by the recoater 7, for example.

リコータ7は、たとえば、適宜の移動機構により、材料供給部4および付加製造部5の開口部に沿って、おおむね水平方向に移動可能に設けられている。リコータ7は、その移動方向に往復することができるように設けられている。リコータ7は、材料供給部4から材料粉末Pを付加製造部5に供給するときに、材料供給部4の開口部の手前側の位置から、材料供給部4の開口部と付加製造部5の開口部を横断して、回収部6の開口部に臨む位置まで移動する。   The recoater 7 is provided so as to be movable in the horizontal direction generally along the openings of the material supply unit 4 and the additional manufacturing unit 5 by an appropriate moving mechanism, for example. The recoater 7 is provided so as to reciprocate in the moving direction. When the recoater 7 supplies the material powder P from the material supply unit 4 to the additional manufacturing unit 5, the recoater 7 opens the opening of the material supply unit 4 and the additional manufacturing unit 5 from the position on the near side of the opening of the material supply unit 4. It moves across the opening to a position facing the opening of the collection unit 6.

照射部8は、たとえば、真空中で数kW程度の出力の電子ビームを発生させる電子照射部、または、数百Wから数kW程度の出力のレーザを発生させるレーザ光源とガルバノスキャナーなどの光学系とによって構成することができる。本実施形態の付加製造装置1の照射部8は、たとえば、波長が1070nm、出力が500Wのシングルモードファイバーレーザ、すなわちエネルギー強度がガウス分布のファイバーレーザを発生させるレーザ光源を含む。   The irradiation unit 8 is, for example, an electron irradiation unit that generates an electron beam with an output of about several kW in a vacuum, or an optical system such as a laser light source and a galvano scanner that generates a laser with an output of about several hundreds to several kW. And can be configured. The irradiation unit 8 of the additional manufacturing apparatus 1 of the present embodiment includes, for example, a laser light source that generates a single mode fiber laser having a wavelength of 1070 nm and an output of 500 W, that is, a fiber laser having a Gaussian distribution of energy intensity.

支持部9は、前述のように、チャンバー2の外部に照射部8を支持するための構造体であり、チャンバー2から離隔して設けられ、照射部8をチャンバー2から離隔させて支持している。すなわち、支持部9は、チャンバー2に固定されておらず、チャンバー2に対して独立して設けられており、チャンバー2との間に空隙を有している。支持部9は、たとえば、柱状または梁状の構造体であり、チャンバー2の周囲に格子状または枠状に設けられている。支持部9は、たとえば、全体がチャンバー2から所定の距離をおいて配置され、チャンバー2に接することなく、チャンバー2を取り囲んでいる。支持部9は、たとえば、ステンレス鋼や構造用鋼など、付加製造装置1の運転による変形を生じない十分な剛性を有する素材によって構成されている。   As described above, the support unit 9 is a structure for supporting the irradiation unit 8 outside the chamber 2. The support unit 9 is provided apart from the chamber 2, and supports the irradiation unit 8 separately from the chamber 2. Yes. That is, the support portion 9 is not fixed to the chamber 2, is provided independently of the chamber 2, and has a gap with the chamber 2. The support portion 9 is, for example, a columnar or beam-like structure, and is provided around the chamber 2 in a lattice shape or a frame shape. For example, the entire support portion 9 is disposed at a predetermined distance from the chamber 2 and surrounds the chamber 2 without contacting the chamber 2. The support portion 9 is made of, for example, a material having sufficient rigidity that does not cause deformation due to the operation of the additional manufacturing apparatus 1 such as stainless steel or structural steel.

基台部10は、たとえば、チャンバー2と、その内部に収容された材料供給部4、付加製造部5、回収部6、およびリコータ7などの付加製造装置1を構成する各部材を支持するための平板状、格子状または枠状の構造体である。基台部10は、たとえば、付加製造装置1の底部に配置され、各部材を下方から支持している。より具体的には、チャンバー2は、基台部10の上面に固定され、基台部10によって支持されている。   The base 10 supports, for example, each member constituting the additional manufacturing apparatus 1 such as the chamber 2 and the material supply unit 4, the additional manufacturing unit 5, the recovery unit 6, and the recoater 7 accommodated therein. The plate-like, lattice-like or frame-like structure. The base part 10 is arrange | positioned at the bottom part of the addition manufacturing apparatus 1, for example, and is supporting each member from the downward direction. More specifically, the chamber 2 is fixed to the upper surface of the base part 10 and supported by the base part 10.

また、チャンバー2の内部に収容された材料供給部4、付加製造部5、回収部6、およびリコータ7などの各部も、たとえば、少なくとも一部が基台部10に固定され、チャンバー2とは独立して、基台部10によって支持されている。図1に示す例において、基台部10は、チャンバー2の側壁の下端部を閉塞しており、基台部10によってチャンバー2の底壁が構成されている。なお、チャンバー2は、基台部10とは別に底壁を有してもよく、その底壁が基台部10に固定されていてもよい。   Further, for example, at least a part of each part such as the material supply unit 4, the additional manufacturing unit 5, the recovery unit 6, and the recoater 7 housed in the chamber 2 is fixed to the base unit 10. Independently, it is supported by the base 10. In the example shown in FIG. 1, the base 10 closes the lower end of the side wall of the chamber 2, and the base 10 forms the bottom wall of the chamber 2. The chamber 2 may have a bottom wall separately from the base part 10, and the bottom wall may be fixed to the base part 10.

基台部10は、たとえば、ステンレス鋼や構造用鋼など、付加製造装置1の運転による変形を生じない十分な剛性を有する素材によって構成されている。基台部10は、たとえば、複数の脚部を有し、その複数の脚部によって床面の上に支持されている。基台部10と床面との間のスペースには、たとえば、付加製造装置1の各部を構成するモータ、電源、制御機器、ガス供給機器、ガス回収機器、配管、ケーブルなどの各種の補機類が配置される。   The base 10 is made of a material having sufficient rigidity that does not cause deformation due to the operation of the additional manufacturing apparatus 1, such as stainless steel or structural steel. The base 10 has, for example, a plurality of legs, and is supported on the floor surface by the plurality of legs. In the space between the base 10 and the floor, for example, various auxiliary machines such as a motor, a power supply, a control device, a gas supply device, a gas recovery device, a pipe, and a cable constituting each part of the additional manufacturing apparatus 1 Kind is arranged.

本実施形態の付加製造装置1において、チャンバー2の外部に照射部8を支持する支持部9は、たとえば、基台部10に固定されている。より具体的には、支持部9は、たとえば、下端部に設けられたフランジが、ボルトやナットなどの締結部材によって基台部10に固定されている。また、支持部9の下端部は、たとえば、溶接によって基台部10に固定されていてもよい。支持部9は、たとえば、チャンバー2の外寸よりも一回り大きい寸法にされ、基台部10に固定された状態でチャンバー2から離隔され、照射部8をチャンバー2から離隔させて支持している。   In the additive manufacturing apparatus 1 of the present embodiment, the support part 9 that supports the irradiation part 8 outside the chamber 2 is fixed to the base part 10, for example. More specifically, as for the support part 9, the flange provided in the lower end part is being fixed to the base part 10 with fastening members, such as a volt | bolt and a nut. Moreover, the lower end part of the support part 9 may be fixed to the base part 10 by welding, for example. The support portion 9 is, for example, one dimension larger than the outer dimension of the chamber 2, is separated from the chamber 2 while being fixed to the base portion 10, and supports the irradiation portion 8 while being separated from the chamber 2. Yes.

以下、本実施形態の付加製造装置1の作用について説明する。   Hereinafter, the operation of the additive manufacturing apparatus 1 of the present embodiment will be described.

本実施形態の付加製造装置1によって造形物Mの付加製造を行うには、まず、減圧部3によってチャンバー2の内部の空気を排出し、チャンバー2の内部を大気圧よりも減圧して真空状態にする。また、チャンバー2がガス入口を有する場合には、チャンバー2の内部アルゴンガスや窒素ガスなどの不活性ガスを導入するとともに、減圧部3によってチャンバー2の内部のガスを排出して、チャンバー2の内部を大気圧よりも低い真空状態にする。   In order to perform the additive manufacturing of the shaped article M by the additional manufacturing apparatus 1 of the present embodiment, first, the air inside the chamber 2 is discharged by the decompression unit 3, and the inside of the chamber 2 is depressurized from the atmospheric pressure to be in a vacuum state. To. When the chamber 2 has a gas inlet, an inert gas such as an argon gas or a nitrogen gas inside the chamber 2 is introduced, and the gas inside the chamber 2 is discharged by the decompression unit 3. The inside is evacuated to a pressure lower than atmospheric pressure.

次に、付加製造部5のステージ51を側壁の上端部の開口部から所定のピッチで下降させ、付加製造部5に所定量の付加製造用の材料粉末Pを収容可能な状態にする。次に、材料供給部4のステージ41を所定のピッチで上昇させ、開口部よりも上方に所定量の付加製造用の材料粉末Pを押し上げる。次に、材料供給部4の開口部を横断するようにリコータ7を移動させ、材料供給部4の開口部の上方に押し上げられた材料粉末Pをリコータ7によって付加製造部5に移動させる。   Next, the stage 51 of the additional manufacturing unit 5 is lowered from the opening at the upper end of the side wall at a predetermined pitch so that a predetermined amount of the material powder P for additional manufacturing can be accommodated in the additional manufacturing unit 5. Next, the stage 41 of the material supply unit 4 is raised at a predetermined pitch, and a predetermined amount of the material powder P for additive manufacturing is pushed up above the opening. Next, the recoater 7 is moved so as to cross the opening of the material supply unit 4, and the material powder P pushed up above the opening of the material supply unit 4 is moved to the additional manufacturing unit 5 by the recoater 7.

さらに、付加製造部5の開口部を横断するようにリコータ7を移動させ、リコータ7によって材料粉末Pを付加製造部5の開口部へ導入して付加製造部5のステージ51に載置するとともに、リコータ7によって材料粉末Pを付加製造部5の開口部の高さに平坦に均して敷き詰める。このとき、余分な材料粉末Pは、リコータ7によって回収部6の開口部へ導入され、回収部6に収容されて回収される。その後、リコータ7を逆方向に移動させて元の位置に戻す。   Further, the recoater 7 is moved so as to cross the opening of the additional manufacturing section 5, and the material powder P is introduced into the opening of the additional manufacturing section 5 by the recoater 7 and placed on the stage 51 of the additional manufacturing section 5. Then, the recoater 7 spreads the material powder P evenly and evenly on the height of the opening of the additional manufacturing section 5. At this time, the excess material powder P is introduced into the opening of the recovery unit 6 by the recoater 7, accommodated in the recovery unit 6 and recovered. Thereafter, the recoater 7 is moved in the reverse direction to return to the original position.

次に、造形物Mの三次元形状のデータに基づいて、照射部8から、付加製造部5のステージ51上の材料粉末Pの所定の領域に、レーザや電子ビームなどの高エネルギービームBを照射する。これにより、所定の領域の材料粉末Pが溶融結合されて造形物Mの一部が形成される。このとき、チャンバー2は、内部の圧力が大気圧よりも低い真空状態になっている。そのため、チャンバー2の内部と外部との圧力差によって、チャンバー2を画定する隔壁は、内側にたわむように変形している。   Next, based on the three-dimensional shape data of the model M, a high energy beam B such as a laser or an electron beam is applied from the irradiation unit 8 to a predetermined region of the material powder P on the stage 51 of the additional manufacturing unit 5. Irradiate. As a result, the material powder P in a predetermined region is melt-bonded to form a part of the shaped object M. At this time, the chamber 2 is in a vacuum state in which the internal pressure is lower than the atmospheric pressure. Therefore, the partition wall that defines the chamber 2 is deformed so as to bend inward due to the pressure difference between the inside and the outside of the chamber 2.

図5は、前記した従来の粉末床溶融結合装置と同様にチャンバー2に透過窓22を介して照射部8を取り付けた場合の問題点を説明する比較形態の付加製造装置1Xの模式的な断面図である。図6は、図5に示す比較形態の付加製造装置1Xの付加製造部5と照射部8との関係を示す模式図である。なお、比較形態の付加製造装置1Xにおいて、本実施形態の付加製造装置1と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。   FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a comparative additional manufacturing apparatus 1X for explaining a problem when the irradiation unit 8 is attached to the chamber 2 through the transmission window 22 in the same manner as the conventional powder bed fusion bonding apparatus described above. FIG. FIG. 6 is a schematic diagram showing the relationship between the additional manufacturing unit 5 and the irradiation unit 8 of the additional manufacturing apparatus 1X of the comparative form shown in FIG. Note that in the additive manufacturing apparatus 1X of the comparative embodiment, the same reference numerals are given to the same configurations as those of the additive manufacturing apparatus 1 of the present embodiment, and the description thereof is omitted.

チャンバー2の内部を大気圧よりも減圧して真空状態にすると、チャンバー2の内部と外部との圧力差によって、チャンバー2を画定する隔壁が内側にたわむように変形する。そのため、照射部8がチャンバー2に取り付けられている場合、チャンバー2の内部が真空状態になると、照射部8の位置や傾きが、チャンバー2を減圧する前の位置や傾きから変化する。そのため、照射部8から照射された高エネルギービームBが材料粉末Pに照射される照射位置も変化し、造形物Mの品質を低下させるおそれがある。   When the inside of the chamber 2 is vacuumed by reducing the pressure from the atmospheric pressure, the partition wall defining the chamber 2 is deformed so as to bend inward due to the pressure difference between the inside and outside of the chamber 2. Therefore, when the irradiation unit 8 is attached to the chamber 2, when the inside of the chamber 2 is in a vacuum state, the position and inclination of the irradiation unit 8 change from the position and inclination before the chamber 2 is decompressed. Therefore, the irradiation position at which the material powder P is irradiated with the high energy beam B irradiated from the irradiation unit 8 is also changed, and the quality of the model M may be deteriorated.

特に、付加製造装置1Xが複数の照射部8を有し、複数の照射部8によって分担して造形物Mの付加製造を行う場合、上記のような照射部8の位置ずれや傾きは、造形物Mの品質に大きく影響する。これは、各照射部8が分担する領域の境界で各照射部8が照射する高エネルギービームBの照射位置を一致させる必要があるためである。   In particular, when the additional manufacturing apparatus 1X includes a plurality of irradiation units 8 and performs additional manufacturing of the shaped article M by sharing the plurality of irradiation units 8, the positional deviation and the inclination of the irradiation unit 8 as described above are the modeling. It greatly affects the quality of the object M. This is because it is necessary to match the irradiation position of the high energy beam B irradiated by each irradiation unit 8 at the boundary of the region shared by each irradiation unit 8.

たとえば、図6に示すように、照射部8と付加製造部5に敷き詰められた材料粉末Pとの間の距離Hが、800[mm]である場合を想定する。この場合、チャンバー2の減圧後に傾いた照射部8の傾き角θが0.1[°]であると、高エネルギービームBの照射位置は、チャンバー2の減圧前の照射位置から、約1.4[mm]ずれる。一方、高エネルギービームBがレーザ光である場合、照射位置におけるビーム径は、たとえば0.1[mm]である。そのため、たとえば、高エネルギービームBの照射位置のずれをビーム径の10%以下、すなわち0.01[mm]以下にする場合、照射部8の傾き角θを0.0007[°]以下にする必要がある。   For example, as shown in FIG. 6, a case is assumed in which a distance H between the irradiation unit 8 and the material powder P spread on the additional manufacturing unit 5 is 800 [mm]. In this case, when the inclination angle θ of the irradiation unit 8 inclined after the chamber 2 is depressurized is 0.1 [°], the irradiation position of the high energy beam B is approximately 1. 4 [mm] shift. On the other hand, when the high energy beam B is laser light, the beam diameter at the irradiation position is, for example, 0.1 [mm]. Therefore, for example, when the deviation of the irradiation position of the high energy beam B is set to 10% or less of the beam diameter, that is, 0.01 [mm] or less, the inclination angle θ of the irradiation unit 8 is set to 0.0007 [°] or less. There is a need.

しかし、図5に示す比較形態の付加製造装置1Xのように、照射部8がチャンバー2に取り付けられている場合、チャンバー2の内部が真空状態になると、照射部8が、たとえば約0.03[°]程度の傾き角θで傾く場合がある。この傾きを抑制するために、チャンバー2の隔壁を厚くしたり、補強したりすることが考えられるが、費用の増加、重量の増加、外寸の増加、構造の複雑化などが生じるため、現実的ではない。   However, when the irradiation unit 8 is attached to the chamber 2 as in the additive manufacturing apparatus 1X of the comparative form shown in FIG. 5, when the inside of the chamber 2 is in a vacuum state, the irradiation unit 8 is, for example, about 0.03. In some cases, it may be inclined at an inclination angle θ of about [°]. In order to suppress this inclination, it is conceivable to thicken or reinforce the partition wall of the chamber 2, but this increases the cost, increases the weight, increases the outer dimensions, and complicates the structure. Not right.

これに対し、本実施形態の付加製造装置1は、前述のように、付加製造用の材料粉末Pを収容するチャンバー2と、このチャンバー2に設けられた透過窓22と、この透過窓22を介して材料粉末Pに高エネルギービームBを照射する照射部8と、チャンバー2の内部を減圧する減圧部3と、を備えている。さらに、本実施形態の付加製造装置1は、チャンバー2の外部に照射部8を支持する支持部9を備え、この支持部9が、チャンバー2から離隔され、照射部8をチャンバー2から離隔させて支持している。   On the other hand, as described above, the additive manufacturing apparatus 1 of the present embodiment includes the chamber 2 containing the material powder P for additive manufacturing, the transmission window 22 provided in the chamber 2, and the transmission window 22. An irradiation unit 8 that irradiates the material powder P with the high energy beam B and a decompression unit 3 that decompresses the interior of the chamber 2 are provided. Further, the additive manufacturing apparatus 1 of the present embodiment includes a support unit 9 that supports the irradiation unit 8 outside the chamber 2, the support unit 9 is separated from the chamber 2, and the irradiation unit 8 is separated from the chamber 2. And support.

そのため、チャンバー2の内部を大気圧より減圧させて真空状態にすることで、チャンバー2の隔壁が内側にたわむように変形しても、チャンバー2の変形の影響は、チャンバー2から離隔された支持部9には及ばない。また、支持部9は、照射部8をチャンバー2から離隔させて支持している。そのため、照射部8は、チャンバー2の変形によって位置がずれたり、傾いたりすることはない。   Therefore, even if the inside of the chamber 2 is depressurized from the atmospheric pressure to be in a vacuum state, even if the partition wall of the chamber 2 is deformed so as to bend inward, the influence of the deformation of the chamber 2 is not supported by the chamber 2 It does not reach part 9. Further, the support unit 9 supports the irradiation unit 8 while being separated from the chamber 2. Therefore, the irradiation unit 8 is not displaced or tilted by the deformation of the chamber 2.

これにより、チャンバー2の内部を減圧させる前と後で、照射部8から照射された高エネルギービームBが材料粉末Pに照射される照射位置が変化するのを防止できる。したがって、本実施形態の付加製造装置1によれば、レーザ光や電子ビームなどの高エネルギービームBを照射する照射部8の位置ずれや傾きを防止して、造形物Mの品質を向上させることができる。   Thereby, it can prevent that the irradiation position where the high energy beam B irradiated from the irradiation part 8 is irradiated to the material powder P before and after decompressing the inside of the chamber 2 is changed. Therefore, according to the additive manufacturing apparatus 1 of the present embodiment, it is possible to prevent the displacement and the inclination of the irradiation unit 8 that irradiates the high energy beam B such as a laser beam or an electron beam, and to improve the quality of the model M. Can do.

また、本実施形態の付加製造装置1は、前述のように、チャンバー2を支持する基台部10を備えている。そして、支持部9は、基台部10に固定されている。これにより、チャンバー2に収容されて基台部10に支持された付加製造部5と、支持部9との位置関係が変化することが防止される。そのため、支持部9によって支持された照射部8と、付加製造部5に敷き詰められた材料粉末Pとの位置関係が変化することが防止され、付加製造部5で造形される造形物Mの品質を向上させることができる。   Moreover, the additional manufacturing apparatus 1 of this embodiment is provided with the base part 10 which supports the chamber 2 as mentioned above. The support portion 9 is fixed to the base portion 10. Thereby, it is prevented that the positional relationship between the additional manufacturing unit 5 housed in the chamber 2 and supported by the base unit 10 and the support unit 9 is changed. Therefore, it is prevented that the positional relationship between the irradiation unit 8 supported by the support unit 9 and the material powder P spread on the additional manufacturing unit 5 is changed, and the quality of the model M that is modeled by the additional manufacturing unit 5 Can be improved.

以上説明したように、本実施形態によれば、レーザ光や電子ビームなどの高エネルギービームBを照射する照射部8の位置ずれや傾きを防止して、造形物Mの品質を向上させることが可能な付加製造装置1を提供することができる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to improve the quality of the shaped object M by preventing the displacement and the inclination of the irradiation unit 8 that irradiates the high energy beam B such as a laser beam or an electron beam. A possible additional manufacturing apparatus 1 can be provided.

[実施形態2]
図2は、本開示の実施形態2に係る付加製造装置1Aの概略構成を示す模式的な断面図である。本実施形態の付加製造装置1Aは、支持部9によって支持された複数の照射部8を備える点、および、照射部8と透過窓22との間の高エネルギービームBが通過する空間を包囲する遮蔽部11を備える点で、前述の実施形態1に係る付加製造装置1と異なっている。本実施形態の付加製造装置1Aのその他の構成は、前述の実施形態1の付加製造装置1の構成と同様であるので、同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
[Embodiment 2]
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an additive manufacturing apparatus 1A according to Embodiment 2 of the present disclosure. 1 A of additional manufacturing apparatuses of this embodiment surround the space which the high energy beam B between the point provided with the several irradiation part 8 supported by the support part 9, and the irradiation part 8 and the permeation | transmission window 22 passes. It differs from the additional manufacturing apparatus 1 which concerns on above-mentioned Embodiment 1 by the point provided with the shielding part 11. FIG. Other configurations of the additive manufacturing apparatus 1A of the present embodiment are the same as the configurations of the additive manufacturing apparatus 1 of the above-described first embodiment, and thus the same parts are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

本実施形態の付加製造装置1Aにおいて、チャンバー2は、たとえば、支持部9によって支持された複数の照射部8に対応する複数の透過窓22を有している。照射部8の数は特に限定されないが、たとえば、2つから4つ程度の照射部8を支持部9によって支持することができる。このような構成により、付加製造装置1Aは、複数の照射部8によって造形物Mを分担して造形することができ、造形物Mの造形を迅速に行うことができる。また、前述のように、各照射部8が造形を分担する範囲の境界において、高エネルギービームBが材料粉末Pに照射される照射位置の位置ずれを防止して、付加製造部5で造形される造形物Mの品質を向上させることができる。   In the additive manufacturing apparatus 1A of the present embodiment, the chamber 2 includes, for example, a plurality of transmission windows 22 corresponding to the plurality of irradiation units 8 supported by the support unit 9. The number of the irradiation units 8 is not particularly limited. For example, about two to four irradiation units 8 can be supported by the support unit 9. With such a configuration, the additive manufacturing apparatus 1 </ b> A can model the model M by sharing the model M with the plurality of irradiation units 8, and can model the model M quickly. Further, as described above, at the boundary of the range in which each irradiation unit 8 shares the modeling, the position of the irradiation position where the high energy beam B is irradiated to the material powder P is prevented, and the additional manufacturing unit 5 performs modeling. The quality of the modeled object M can be improved.

遮蔽部11は、照射部8と透過窓22との間の高エネルギービームBが通過する空間を包囲することで、高エネルギービームBが反射などによって遮蔽部11の外部へ放出されるのを防止する。これにより、高エネルギービームBを使用する付加製造装置1Aの安全性を向上させることができる。   The shielding unit 11 surrounds the space through which the high energy beam B passes between the irradiation unit 8 and the transmission window 22, thereby preventing the high energy beam B from being emitted outside the shielding unit 11 due to reflection or the like. To do. Thereby, the safety | security of the additional manufacturing apparatus 1A which uses the high energy beam B can be improved.

また、本実施形態の付加製造装置1において、遮蔽部11は、たとえば、照射部8と透過窓22とが対向する方向に変形可能に設けられている。より具体的には、たとえば、遮蔽部11の素材として、チャンバー2の変形に追従して変形することが可能な柔軟性や弾性を有する素材を使用することができる。また、たとえば、金属等の剛性を有する素材であっても、複数の筒状部材を組み合わせた伸縮構造や、蛇腹構造を採用することで、遮蔽部11を照射部8と透過窓22とが対向する方向に変形可能に構成することができる。このような構成により、遮蔽部11を支持部9とチャンバー2に接触させて高エネルギービームBの漏洩を確実に防止しつつ、遮蔽部11によってチャンバー2の変形を許容し、チャンバー2の変形が支持部9に影響を及ぼすのを防止できる。   Moreover, in the additional manufacturing apparatus 1 of this embodiment, the shielding part 11 is provided so that a deformation | transformation is possible in the direction where the irradiation part 8 and the permeation | transmission window 22 oppose, for example. More specifically, for example, a material having flexibility and elasticity that can be deformed following the deformation of the chamber 2 can be used as the material of the shielding part 11. For example, even if the material has rigidity such as metal, the irradiation unit 8 and the transmission window 22 are opposed to each other by adopting a telescopic structure in which a plurality of cylindrical members are combined or a bellows structure. It can comprise so that a deformation | transformation is possible. With such a configuration, the shielding part 11 is brought into contact with the support part 9 and the chamber 2 to reliably prevent the leakage of the high energy beam B, while allowing the deformation of the chamber 2 by the shielding part 11, and the deformation of the chamber 2 is prevented. It is possible to prevent the support portion 9 from being affected.

[実施形態3]
図3は、本開示の実施形態3に係る付加製造装置1Bの概略構成を示す模式的な断面図である。本実施形態の付加製造装置1Bは、以下に説明する三つの点が、前述の実施形態1に係る付加製造装置1と異なっている。本実施形態の付加製造装置1Bのその他の構成は、前述の実施形態1の付加製造装置1の構成と同様であるので、同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
[Embodiment 3]
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an additive manufacturing apparatus 1B according to Embodiment 3 of the present disclosure. The additional manufacturing apparatus 1B of the present embodiment is different from the additional manufacturing apparatus 1 according to the first embodiment described above in three points described below. Since the other structure of the additional manufacturing apparatus 1B of this embodiment is the same as that of the additional manufacturing apparatus 1 of the above-mentioned Embodiment 1, the same code | symbol is attached | subjected to the same part and description is abbreviate | omitted.

本実施形態の付加製造装置1Bが前述の実施形態1の付加製造装置1と異なる第1の点は、チャンバー2が主室2Aと副室2Bとを有する点である。主室2Aは、たとえば副室2Bよりも容積が大きく、材料粉末Pが敷き詰められる付加製造部5の他、材料供給部4、回収部6、およびリコータ7等を収容している。副室2Bは、たとえば主室2Aとの間の隔壁に開口を設けることによって主室2Aに連通させて設けられ、主室2Aと反対側の照射部8に対向する隔壁に透過窓22が設けられている。   The first difference between the additional manufacturing apparatus 1B of the present embodiment and the additional manufacturing apparatus 1 of the first embodiment is that the chamber 2 has a main chamber 2A and a sub chamber 2B. The main chamber 2A has, for example, a volume larger than that of the sub chamber 2B, and houses the material supply unit 4, the recovery unit 6, the recoater 7, and the like in addition to the additional manufacturing unit 5 on which the material powder P is spread. The sub chamber 2B is provided in communication with the main chamber 2A, for example, by providing an opening in the partition between the main chamber 2A, and a transmission window 22 is provided in the partition facing the irradiation unit 8 on the side opposite to the main chamber 2A. It has been.

また、本実施形態の付加製造装置1Bが前述の実施形態1の付加製造装置1と異なる第2の点は、副室2Bが、たとえばアルゴンガスや窒素ガスなどの不活性ガスを導入するガス入口2aを有し、主室2Aが、減圧部3に接続されたガス出口2bを有している点である。さらに、本実施形態の付加製造装置1Bが前述の実施形態1の付加製造装置1と異なる第3の点は、チャンバー2が、少なくとも透過窓22の周囲の外表面に補強リブ24を有している点である。   The second point of difference between the additional manufacturing apparatus 1B of the present embodiment and the additional manufacturing apparatus 1 of the first embodiment is that the sub chamber 2B introduces an inert gas such as argon gas or nitrogen gas. The main chamber 2 </ b> A has a gas outlet 2 b connected to the decompression unit 3. Furthermore, the third point that the additive manufacturing apparatus 1B of the present embodiment is different from the additive manufacturing apparatus 1 of the first embodiment is that the chamber 2 has reinforcing ribs 24 at least on the outer surface around the transmission window 22. It is a point.

上記第1の点により、本実施形態の付加製造装置1Bは、材料粉末Pが配置される付加製造部5等を主室2Aに収容し、保護ガラス21を有する透過窓22を材料粉末Pから離れた位置にある副室2Bに設けることができる。これにより、主室2Aに収容された材料粉末Pの溶融結合時に発生する金属蒸気を含むヒュームが、副室2Bに設けられた透過窓22の保護ガラス21へ到達しにくくなり、保護ガラス21の曇りや汚れを防止することができる。   By the said 1st point, the additional manufacturing apparatus 1B of this embodiment accommodates the additional manufacturing part 5 grade | etc., Where the material powder P is arrange | positioned in the main chamber 2A, and makes the permeation | transmission window 22 which has the protective glass 21 from the material powder P. It can be provided in the sub chamber 2B at a remote position. Thereby, it becomes difficult for the fumes containing the metal vapor generated when the material powder P accommodated in the main chamber 2A is melt-bonded to reach the protective glass 21 of the transmission window 22 provided in the sub chamber 2B. Clouding and dirt can be prevented.

また、副室2Bを主室2Aよりも小さくして、副室2Bに透過窓22を設けることで、照射部8に対向し、透過窓22が設けられるチャンバー2の隔壁の面積を可及的に小さくすることができる。これにより、照射部8に対向し、透過窓22が設けられるチャンバー2の隔壁のたわみを抑制することができ、透過窓22にはめ込まれる保護ガラス21とチャンバー2の隔壁との間の気密性を向上させることができる。   Further, by making the sub chamber 2B smaller than the main chamber 2A and providing the transmission window 22 in the sub chamber 2B, the area of the partition wall of the chamber 2 facing the irradiation unit 8 and provided with the transmission window 22 is made as much as possible. Can be made smaller. Thereby, the deflection of the partition wall of the chamber 2 facing the irradiation unit 8 and provided with the transmission window 22 can be suppressed, and the airtightness between the protective glass 21 fitted in the transmission window 22 and the partition wall of the chamber 2 can be reduced. Can be improved.

また、上記第2の点により、本実施形態の付加製造装置1Bは、副室2Bのガス入口2aからガスを導入し、主室2Aのガス出口2bからガスを排出することができ、副室2Bの内圧を主室2Aの内圧よりも高くすることができる。これにより、たとえば材料粉末Pの溶融結合時に主室2Aにおいて発生した金属蒸気を含むヒュームが副室2Bへ移動するのを防止できる。そのため、副室2Bに設けられた透過窓22の保護ガラス21の曇りや汚れを防止することができる。   Further, due to the second point, the additive manufacturing apparatus 1B of the present embodiment can introduce gas from the gas inlet 2a of the sub chamber 2B and discharge gas from the gas outlet 2b of the main chamber 2A. The internal pressure of 2B can be made higher than the internal pressure of the main chamber 2A. Thereby, for example, fumes including metal vapor generated in the main chamber 2A when the material powder P is melt-bonded can be prevented from moving to the sub chamber 2B. Therefore, fogging and dirt of the protective glass 21 of the transmission window 22 provided in the sub chamber 2B can be prevented.

また、上記第3の点のように、付加製造装置1Bのチャンバー2は、少なくとも透過窓22の周囲の外表面に補強リブ24を有している。この構成により、チャンバー2の内部を減圧して真空状態にしたときに、少なくとも透過窓22の周囲のチャンバー2の隔壁の変形が抑制される。これにより、透過窓22の保護ガラス21とチャンバー2の隔壁との間の気密性が低下するのを防止することができる。特に、主室2Aよりも小さい副室2Bに透過窓22が設けられ、少なくとも透過窓22の周囲の外表面に補強リブ24を有することで、より効果的に透過窓22の周囲のチャンバー2の隔壁を補強することが可能である。   Further, as in the third point, the chamber 2 of the additive manufacturing apparatus 1 </ b> B has reinforcing ribs 24 at least on the outer surface around the transmission window 22. With this configuration, when the inside of the chamber 2 is depressurized to be in a vacuum state, at least deformation of the partition wall of the chamber 2 around the transmission window 22 is suppressed. Thereby, it can prevent that the airtightness between the protective glass 21 of the permeation | transmission window 22 and the partition of the chamber 2 falls. In particular, the transmission window 22 is provided in the sub-chamber 2B smaller than the main chamber 2A, and the reinforcing ribs 24 are provided at least on the outer surface around the transmission window 22, so that the chamber 2 around the transmission window 22 can be more effectively provided. It is possible to reinforce the partition wall.

[実施形態4]
図4は、本開示の実施形態4に係る付加製造装置1Cの概略構成を示す模式的な断面図である。本実施形態の付加製造装置1Cは、チャンバー2の外部から透過窓22を介してチャンバー2の内部を撮像する撮像部12を備え、支持部9が撮像部12をチャンバー2から離隔させて支持する点で、前述の実施形態2に係る付加製造装置1Aと異なっている。本実施形態の付加製造装置1Cのその他の構成は、前述の実施形態2の付加製造装置1Aの構成と同様であるので、同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
[Embodiment 4]
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an additive manufacturing apparatus 1C according to Embodiment 4 of the present disclosure. 1 C of additional manufacturing apparatuses of this embodiment are equipped with the imaging part 12 which images the inside of the chamber 2 from the exterior of the chamber 2 via the transmission window 22, and the support part 9 spaces apart the imaging part 12 from the chamber 2, and supports it. This is different from the additive manufacturing apparatus 1A according to the second embodiment described above. Since the other configuration of the additive manufacturing apparatus 1C of the present embodiment is the same as that of the additive manufacturing apparatus 1A of the above-described second embodiment, the same portions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

撮像部12は、たとえば、付加製造部5において造形された造形物Mの形状を撮影する検査用のCCDカメラや、付加製造部5のステージ51上の材料粉末Pの温度を測定するための赤外線カメラなどによって構成することができる。チャンバー2は、たとえば、撮像部12と付加製造部5との間に、撮像用の透過窓22を有してもよい。本実施形態の付加製造装置1Cによれば、チャンバー2の内部を大気圧よりも低い真空状態に減圧して、チャンバー2の隔壁が内側にたわんでも、支持部9に支持された撮像部12にチャンバー2の変形の影響が及ぶことがない。そのため、撮像部12の位置ずれや傾きを防止して、撮像部12の造形物Mの検査や温度測定に不具合が生じるのを防止できる。   The imaging unit 12 is, for example, an inspection CCD camera that captures the shape of the model M that is modeled in the additional manufacturing unit 5, or an infrared ray for measuring the temperature of the material powder P on the stage 51 of the additional manufacturing unit 5. It can be configured by a camera or the like. The chamber 2 may have, for example, an imaging transmission window 22 between the imaging unit 12 and the additional manufacturing unit 5. According to the additional manufacturing apparatus 1C of the present embodiment, the inside of the chamber 2 is depressurized to a vacuum state lower than the atmospheric pressure, and even if the partition wall of the chamber 2 bends inward, the imaging unit 12 supported by the support unit 9 The deformation of the chamber 2 is not affected. For this reason, it is possible to prevent a position shift or an inclination of the imaging unit 12 and prevent a defect from occurring in the inspection of the molded article M and the temperature measurement of the imaging unit 12.

以上、図面を用いて本開示に係る付加製造装置の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本開示に係る発明に含まれるものである。たとえば、前述の実施形態では、粉末床溶融結合方式の付加製造装置について説明した。しかし、本開示に係る発明は、粉末床溶融結合方式の付加製造装置に限定されず、チャンバーの内圧が大気圧よりも減圧され、チャンバーの内部の付加製造用の材料に対してチャンバーの外部から高エネルギービームを照射する方式であれば適用することが可能である。   As described above, the embodiment of the additive manufacturing apparatus according to the present disclosure has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and the design can be changed without departing from the gist of the present invention. And the like are included in the invention according to the present disclosure. For example, in the above-described embodiment, the additive manufacturing apparatus of the powder bed fusion bonding method has been described. However, the invention according to the present disclosure is not limited to the powder bed melt-bonding type additive manufacturing apparatus, and the internal pressure of the chamber is reduced from the atmospheric pressure, and the additive manufacturing material inside the chamber is external to the chamber. Any method that irradiates with a high energy beam can be applied.

1 付加製造装置
1A 付加製造装置
1B 付加製造装置
1C 付加製造装置
2 チャンバー
2A 主室
2B 副室
2a ガス入口
2b ガス出口
22 透過窓
24 補強リブ
3 減圧部
8 照射部
9 支持部
10 基台部
12 撮像部
11 遮蔽部
B 高エネルギービーム
P 材料粉末(付加製造用の材料)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Additional manufacturing apparatus 1A Additional manufacturing apparatus 1B Additional manufacturing apparatus 1C Additional manufacturing apparatus 2 Chamber 2A Main room 2B Subchamber 2a Gas inlet 2b Gas outlet 22 Permeation window 24 Reinforcement rib 3 Decompression part 8 Irradiation part 9 Support part 10 Base part 12 Imaging unit 11 Shielding unit B High energy beam P Material powder (material for additive manufacturing)

Claims (9)

付加製造用の材料を収容するチャンバーと、該チャンバーに設けられた透過窓と、該透過窓を介して前記材料に高エネルギービームを照射する照射部と、前記チャンバーの内部を減圧する減圧部と、を備えた付加製造装置であって、
前記チャンバーの外部に前記照射部を支持する支持部を備え、
前記支持部は、前記チャンバーから離隔され、前記照射部を前記チャンバーから離隔させて支持することを特徴とする付加製造装置。
A chamber containing a material for additive manufacturing, a transmission window provided in the chamber, an irradiation unit for irradiating the material with a high energy beam through the transmission window, and a decompression unit for decompressing the inside of the chamber An additional manufacturing apparatus comprising:
A support unit for supporting the irradiation unit outside the chamber;
The additional manufacturing apparatus, wherein the support part is separated from the chamber and supports the irradiation part while being separated from the chamber.
前記支持部によって支持された複数の前記照射部を備えることを特徴とする請求項1に記載の付加製造装置。   The additive manufacturing apparatus according to claim 1, further comprising a plurality of the irradiation units supported by the support unit. 前記チャンバーを支持する基台部を備え、
前記支持部は、前記基台部に固定されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の付加製造装置。
A base for supporting the chamber;
The additive manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the support portion is fixed to the base portion.
前記チャンバーの外部から前記透過窓を介して前記チャンバーの内部を撮像する撮像部を備え、
前記支持部は、前記撮像部を前記チャンバーから離隔させて支持することを特徴とする請求項1に記載の付加製造装置。
An imaging unit that images the inside of the chamber from the outside of the chamber through the transmission window,
The additive manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the support unit supports the imaging unit while being spaced apart from the chamber.
前記照射部と前記透過窓との間の前記高エネルギービームが通過する空間を包囲する遮蔽部を備えることを特徴とする請求項1に記載の付加製造装置。   2. The additive manufacturing apparatus according to claim 1, further comprising a shielding unit that surrounds a space through which the high-energy beam passes between the irradiation unit and the transmission window. 前記遮蔽部は、前記照射部と前記透過窓とが対向する方向に変形可能に設けられていることを特徴とする請求項5に記載の付加製造装置。   The additive manufacturing apparatus according to claim 5, wherein the shielding part is provided so as to be deformable in a direction in which the irradiation part and the transmission window face each other. 前記チャンバーは、前記材料が収容される主室と、該主室に連通させて設けられ前記透過窓が設けられた副室と、を有することを特徴とする請求項1に記載の付加製造装置。   2. The additive manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the chamber includes a main chamber in which the material is accommodated, and a sub chamber provided in communication with the main chamber and provided with the transmission window. . 前記副室は、ガスを導入するガス入口を有し、
前記主室は、前記減圧部に接続されたガス出口を有することを特徴とする請求項7に記載の付加製造装置。
The sub chamber has a gas inlet for introducing gas,
The additive manufacturing apparatus according to claim 7, wherein the main chamber has a gas outlet connected to the decompression unit.
前記チャンバーは、少なくとも前記透過窓の周囲の外表面に補強リブを有することを特徴とする請求項1に記載の付加製造装置。   The additive manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the chamber has a reinforcing rib on at least an outer surface around the transmission window.
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