JP2020055234A - Lamination molding apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、積層造形装置に関する。 The present disclosure relates to an additive manufacturing apparatus.
材料である粉末に例えば電子ビームを照射して粉末を溶融させて3次元積層造形物を製造する積層造形装置がある(例えば特許文献1参照)。 There is an additive manufacturing apparatus that manufactures a three-dimensional additive manufacturing object by irradiating, for example, an electron beam to powder as a material to melt the powder (for example, see Patent Document 1).
例えば電子ビームが照射されて粉末が高温になると、粉末の絶対温度の4乗と周辺の絶対温度の4乗との差に比例して、放射伝熱(輻射)によって放熱される。本開示は、造形物を造形する際の熱損失を抑制することが可能な積層造形装置を説明する。 For example, when the powder is heated to a high temperature by irradiation with an electron beam, the powder is radiated by radiative heat transfer (radiation) in proportion to the difference between the fourth power of the absolute temperature of the powder and the fourth power of the surrounding absolute temperature. The present disclosure describes a layered modeling apparatus that can suppress heat loss when modeling a modeled object.
本開示の積層造形装置は、粉末を含む粉末床を保持する粉末保持部と、粉末にエネルギを付与するエネルギ付与部と、粉末保持部に保持された粉末床から放射された熱エネルギを、粉末床に反射する反射体と、を含む。 The additive manufacturing apparatus according to the present disclosure includes a powder holding unit that holds a powder bed including powder, an energy applying unit that applies energy to the powder, and heat energy radiated from the powder bed held by the powder holding unit. A reflector that reflects off the floor.
積層造形装置では、粉末床から放射された熱エネルギは反射体によって反射されて粉末床に伝熱される。これにより、粉末床からの熱損失を抑制できる。 In the additive manufacturing apparatus, heat energy radiated from the powder bed is reflected by the reflector and transferred to the powder bed. Thereby, heat loss from the powder bed can be suppressed.
反射体は、エネルギ付与部から照射されたエネルギビームの照射領域の外側に配置されていてもよい。これにより、エネルギビームの照射領域を狭めることが防止される。 The reflector may be arranged outside the irradiation area of the energy beam irradiated from the energy applying unit. This prevents the energy beam irradiation area from being narrowed.
反射体の反射面は曲面を含んでもよい。曲面は、粉末床とは反対側にくぼむように湾曲していてもよい。これにより、曲面を形成して、熱エネルギが反射される位置を設定することができる。 The reflecting surface of the reflector may include a curved surface. The curved surface may be curved so as to be recessed on the opposite side of the powder bed. Thereby, a curved surface can be formed and the position where heat energy is reflected can be set.
積層造形装置は、反射体に対して粉末床とは反対側で、反射体と離間して配置された背面側反射体を備えていてもよい。これにより、反射体から、粉末床とは反対側に放射された熱エネルギを、背面側反射体によって反射体に反射させることができる。反射体の温度低下を抑制して、反射体から粉末床に反射される熱エネルギの減少を抑制することができる。 The additive manufacturing apparatus may include a rear reflector disposed on the opposite side of the reflector from the powder bed and apart from the reflector. Thereby, the heat energy radiated from the reflector to the opposite side to the powder bed can be reflected to the reflector by the rear reflector. A decrease in the temperature of the reflector can be suppressed, and a decrease in heat energy reflected from the reflector to the powder bed can be suppressed.
積層造形装置は、粉末床の表面に沿う方向に移動し、粉末床の表面を均すリコータを備えていてもよい。反射体はリコータより上方に配置されていてもよい。これにより、リコータが移動する範囲より上方に反射体を配置することができる。 The additive manufacturing apparatus may include a recoater that moves in a direction along the surface of the powder bed to level the surface of the powder bed. The reflector may be located above the recoater. Thus, the reflector can be arranged above the range in which the recoater moves.
積層造形装置は、粉末床の表面と、反射体との間に配置された補助反射体を備えていてもよい。積層造形装置は、補助反射体を反射体に対して変位させる補助反射体移動機構を備えていてもよい。これにより、粉末床から放射された熱エネルギを補助反射体によって粉末床に反射させることができる。積層造形装置は、補助反射体の向きを変えて、熱エネルギが反射される位置を変えてもよい。積層造形装置は、補助反射体を変位させて、リコータが移動する範囲を確保してもよい。積層造形装置は、リコータの移動の妨げとならないように、補助反射体を変位させることができる。 The additive manufacturing apparatus may include an auxiliary reflector disposed between the surface of the powder bed and the reflector. The additive manufacturing apparatus may include an auxiliary reflector moving mechanism for displacing the auxiliary reflector with respect to the reflector. Thereby, the heat energy radiated from the powder bed can be reflected on the powder bed by the auxiliary reflector. The additive manufacturing apparatus may change the direction of the auxiliary reflector to change the position where the heat energy is reflected. The additive manufacturing apparatus may secure the range in which the recoater moves by displacing the auxiliary reflector. The additive manufacturing apparatus can displace the auxiliary reflector so as not to hinder the movement of the recoater.
本開示の積層造形装置は、造形物を造形する際の熱損失を抑制することができる。 The layered modeling apparatus of the present disclosure can suppress heat loss at the time of modeling a molded article.
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. In each of the drawings, the same or corresponding portions have the same reference characters allotted, and overlapping description will be omitted.
図1に示される積層造形装置(以下、「造形装置」という)1は、いわゆる3D(三次元)プリンタであり、層状に配置した金属粉末2に部分的にエネルギを付与して、金属粉末2を焼結又は溶融できる。造形装置1は、これを繰り返して三次元の造形物3を製造できる。
1 is a so-called 3D (three-dimensional) printer, which partially applies energy to the
造形物3は、例えば機械部品などであり、その他の構造物であってもよい。金属粉末2としては例えばチタン系金属粉末、インコネル(登録商標)粉末、アルミニウム粉末、ステンレス粉末等が挙げられる。造形物3の材料である粉末は、金属粉末に限定されない。粉末は、例えばCFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)など、炭素繊維と樹脂を含む粉末でもよく、その他の粉末でもよい。粉末は、導電性を有する導電体粉末を含んでもよい。
The modeled
造形装置1は、真空チャンバ4、作業テーブル(粉末保持部)5、昇降装置6、粉末供給装置(粉末供給部)7、電子線照射装置(エネルギ付与部)8及びコントローラ31を備える。真空チャンバ4は、内部を真空(低圧)状態とすることが可能な容器であり、図示しない真空ポンプが接続されている。作業テーブル5は、例えば板状を成し、造形物3の材料である金属粉末2が配置される粉末保持部である。作業テーブル5上の金属粉末2は例えば層状に複数回に分けて配置される。作業テーブル5は、平面視において、例えば矩形状を成している。作業テーブル5の形状は、矩形に限定されず、円形でもよく、その他の形状でもよい。
The
作業テーブル5は、真空チャンバ4内において、造形タンク10内に配置されている。造形タンク10内において、作業テーブル5は、Z方向(上下方向)に移動可能であり、金属粉末2の層数に応じて順次降下する。造形タンク10の側壁10aは、作業テーブル5の移動を案内する。側壁10aは、作業テーブル5の外形に対応するように角筒状(作業テーブルが円形の場合は円筒状)を成している。造形タンク10の側壁10a及び作業テーブル5は、金属粉末2及び造形された造形物3を収容する収容部を形成する。作業テーブル5は造形タンク10の底部を構成してもよい。
The work table 5 is arranged in the
昇降装置6は、作業テーブル5上の金属粉末2及び製造途中の造形物3を昇降させることができる。昇降装置6は、例えばラックアンドピニオン方式の駆動機構を含み、作業テーブル5をZ方向に移動させる。昇降装置6は、作業テーブル5の底面に連結されて下方に伸びる棒状の上下方向部材(ラック)6aと、この上下方向部材6aを駆動するための駆動源6bと、を含んでもよい。駆動源6bとしては、例えば電動モータを用いることができる。電動モータの出力軸にはピニオンが設けられ、上下方向部材6aの側面にはピニオンと噛み合う歯形が設けられていてもよい。電動モータが駆動され、ピニオンが回転して動力が伝達されて、上下方向部材6aが上下方向に移動できる。電動モータの回転を停止することで、上下方向部材6aが位置決めされて、作業テーブル5のZ方向の位置が決まり、その位置が保持される。昇降装置6は、ラックアンドピニオン方式の駆動機構に限定されず、例えば、ボールねじ、シリンダなどその他の駆動機構を備えるものでもよい。
The
粉末供給装置7は、原料である金属粉末2を貯留する貯留部である原料タンク11を含んでもよい。原料タンク11は、真空チャンバ4内に配置されている。原料タンク11は、Z方向において作業テーブル5より上方に配置されている。原料タンク11は、例えば、Z方向と交差するX方向において、電子線照射装置8による電子線の照射領域Dの両側に配置されている。原料タンク11の底部には、吐出口が設けられている。吐出口は、例えばY方向に連続している。Y方向は、X方向及びZ方向に交差する方向である。
The
原料タンク11より下方には、造形タンク10の側壁10aの上端部から側方に延びる張出板12が設けられていてもよい。張出板12は、作業テーブル5の周囲において、Z方向に交差する平面を形成している。
Below the
粉末供給装置7は、金属粉末2を均す粉末塗布機構13を含んでもよい。粉末塗布機構13は、リコータ13aを備えている。リコータ13aは、作業テーブル5及び張出板12の上方で、X方向に移動可能であり、張出板12上に堆積する金属粉末2を作業テーブル5上に掻き寄せると共に、作業テーブル5上の金属粉末2の積層物の最上層の表面(上面)2aを均すことができる。以下、「金属粉末2の積層物」を粉末床Aという。リコータ13aは、粉末床Aの表面2aに当接して高さを均一にすることができる。リコータ13aは、例えば板状を成し、Y方向に所定の幅を有する。粉末塗布機構のY方向の長さは、例えば作業テーブル5のY方向の全長に対応している。粉末塗布機構13は、板状のリコータ13aに代えて、ローラ、棒状部材、刷毛部などを備える構成でもよい。
The
粉末塗布機構13は、リコータ13aを移動させる機構として、例えば例えばラックアンドピニオン方式の駆動機構を含んでもよい。粉末塗布機構13は、ガイドレール、無端ベルト、ボールねじ、電動モータ、シリンダ等を含んでもよい。
The
電子線照射装置8は、エネルギビームとしての電子ビーム(電子線)を照射する電子銃(不図示)を含む。図1では、出射された電子ビームが通過する照射領域Dを2点鎖線で示している。電子銃から出射された電子ビームは、真空チャンバ4内に照射されて、金属粉末2を加熱する。電子線照射装置8は、エネルギを付与して、金属粉末2を加熱して溶融又は焼結させることができる。電子線照射装置8は、粉末床Aにエネルギを付与するエネルギ付与部である。
The electron
電子線照射装置8は、電子ビームの照射を制御するコイル部を含んでもよい。コイル部は、例えば収差コイル、フォーカスコイル及び偏向コイルを備えることができる。収差コイルは、電子銃から出射される電子ビームの周囲に設置され、電子ビームを収束させる。フォーカスコイルは、電子銃から出射される電子ビームの周囲に設置され、電子ビームのフォーカス位置のずれを補正する。偏向コイルは、電子銃から出射される電子ビームの周囲に設置され、電子ビームの照射位置を調整する。偏向コイルは、電磁的なビーム偏向を行うため、機械的なビーム偏向と比べて、電子ビームの照射時における走査速度を高速なものとすることができる。電子銃及びコイル部は、真空チャンバ4の上部に配置されている。電子銃から出射された電子ビームは、コイル部によって、収束され、焦点位置が補正され、走査速度が制御され、金属粉末2の照射位置に到達する。
The electron
ここで、造形装置1は、図1〜図4に示されるように、熱エネルギ回収ユニット20を備えている。熱エネルギ回収ユニット20は、反射板支持部21及び反射板22を含む。反射板支持部21は、複数の支持板23を備え、図3に示されるように、例えば筒状を成している。反射板支持部21の筒状の部分は、複数の支持板23によって構成されている。複数の支持板23は、例えば台形状を成し、斜辺同士が接合されていてもよい。支持板23は、Z方向に延在する軸線L1に対して傾斜して配置されている。支持板23は上方に向かうほど、軸線L1に接近するように傾斜している。支持板23は、図4に示されるように、照射領域Dを避けるように配置されている。支持板23は、照射領域Dの外側に配置されている。換言すれば、照射領域Dは、筒状の部分の内側に形成されている。
Here, as shown in FIGS. 1 to 4, the
支持板23として例えばステンレス鋼などの非磁性体を用いることができる。支持板23は真空チャンバ4に対して固定されている。反射板支持部21は、図3に示されるように、固定板24を備えていてもよい。固定板24の中央部には、板厚方向に貫通する開口部24aが設けられている。開口部24aは、電子線が通過可能な開口部である。固定板24の板厚方向は、Z方向に沿っている。複数の支持板23の上端部は、固定板24に接合されている。複数の支持板23は、固定板24から下方に延びるように配置されている。固定板24は、図1及び図2に示されるように、例えば真空チャンバ4の天板4aに対して固定できる。
As the
反射板22は、粉末床Aから放射された熱を粉末床Aに反射させる反射体である。反射板22は、反射板支持部21によって支持されている。反射板22は、例えば支持板23の下端部に接合されている。熱エネルギ回収ユニット20は、複数の反射板22を備えていてもよい。複数の反射板22は、例えばX方向に対向する一対の反射板22と、Y方向に対向する一対の反射板22と、を備えている。反射板22として例えばステンレス鋼などの非磁性体を用いることができる。
The
複数の反射板22は、例えば台形状を成し、斜辺同士が接合されていてもよい。反射板22は、軸線L1に対して傾斜して配置されている。反射板22は上方に向かうほど、軸線L1に接近するように傾斜している。反射板22のXY平面に対する傾斜角度は、例えば45度でもよい。反射板22は、図4に示されるように、照射領域Dを避けるように配置されている。反射板22は、照射領域Dの外側に配置されている。複数の反射板22は、Z方向から見て、粉末床Aの周囲に配置されている。
The plurality of
反射板22は、Z方向から見て、造形タンク10の側壁10aの外側まで配置されている。X方向に対向する反射板22の下端部22bは、X方向において、側壁10aの外側に配置されている。同様に、Y方向に対向する反射板22の下端部22bは、Y方向において、側壁10aの外側に配置されている。
The
反射板22は、反射面22cを含む。反射面22cは、粉末床Aの表面2aに近い方の面である。反射面22cの法線L2は、例えば粉末床Aの表面2aを通るように配置されている。法線L2は、例えば、反射面22cの中央を通り、反射面22cに直交する仮想の直線である。法線L2は、反射板22の板厚方向に延在している。反射板22は、板厚方向において、反射面22cと反対側の面である背面22dを含む。
The
熱エネルギ回収ユニット20は、図4に示されるように、複数の背面側反射板(背面側反射体)25を備えていてもよい。なお、図1〜図3では、背面側反射板25の図示が省略されている。背面側反射板25は、反射板22に対して粉末床Aとは反対側に配置されている。背面側反射板25の板厚方向は、反射板22の板厚方向と同じであり、法線L2が延在する方向とすることができる。背面側反射板25は、法線L2が延在する方向において、反射板22と離間して配置されている。背面側反射板25として例えばステンレス鋼などの非磁性体を用いることができる。
The thermal
背面側反射板25は、反射面25aを含む。反射面25aは、法線L2が延在する方向において、反射板22の背面22dと対面している。反射面25aと背面22dとの間には、所定の隙間が形成されている。背面側反射板25の大きさ及び形状は、例えば、反射板22と略同じである。背面側反射板25は、例えば反射板22によって支持されていてもよい。背面側反射板25は、支持板23によって支持されていてもよい。背面側反射板25は、例えば原料タンク11の側板に連結されて支持されていてもよく、その他の部材によって支持されていてもよい。
The rear
反射板22及び背面側反射板25は、Z方向において、リコータ13aより上方に配置されていてもよい。反射板22の下端部22bは、リコータ13aの上端よりも上方に配置されていてもよい。同様に、背面側反射板25の下端部は、リコータ13aの上端よりも上方に配置されていてもよい。これにより、反射板22及び背面側反射板25の下方に、リコータ13aが通過可能な領域が確保される。例えば、リコータ13aがX方向に移動する場合において、Y方向に対向する反射板22及び背面側反射板25は、リコータ13aより上方に配置されていなくてもよい。例えば、反射板22の下端部22bは、リコータ13aの上端より下方の位置まで配置されていてもよい。
The
熱エネルギ回収ユニット20は、複数の補助反射板(補助反射体)26を備えていてもよい。反射板26として例えばステンレス鋼などの非磁性体を用いることができる。補助反射板26は、Z方向において、粉末床Aの表面2aと、反射板22との間に配置されている。複数の補助反射板26は、平面視において、複数の反射板22に対応して配置されている。複数の補助反射板26は、X方向に対向する一対の補助反射板26と、Y方向に対向する一対の補助反射板26と、を含んでもよい。X方向に対向する一対の補助反射板26の板厚方向は、X方向に沿っている。Y方向に対向する一対の補助反射板26の板厚方向は、Y方向に沿っている。補助反射板26は反射板22に連結されている。補助反射板26は、Z方向において、張出板12の近傍まで延びていてもよい。張出板12の表面は、Z方向において、粉末床Aの表面2aと一致している。
The thermal
補助反射板26は、反射面26aを含む。反射面26aは、粉末床A側の面であり、粉末床Aから放射された熱エネルギを反射可能な面である。反射面26aは、軸線L1と平行な面でもよく、軸線L1に対して傾斜して配置されていてもよい。
The
熱エネルギ回収ユニット20は、補助反射板移動機構27を備えていてもよい。補助反射板移動機構27は、例えばヒンジ、駆動源及び動力伝達機構等を含んでもよい。例えば、補助反射板26の上端部は、反射板22の下端部22bに連結されている。補助反射板26は、例えばヒンジを介して、反射板22に支持され揺動可能となっている。駆動源は、例えば電動モータである。動力伝達機構は、例えば、歯車、回転軸、ベルト等を含む。駆動源による駆動力は、動力伝達機構を介して、補助反射板26に伝達される。これにより、補助反射板26を揺動させて、変位させることができる。例えば、補助反射板26の下端部が上方に変位することで、補助反射板26と張出板12との間に、リコータ13aが通過可能な空間を確保することができる。
The thermal
図5に示されるコントローラ31は、造形装置1の装置全体の制御を司る制御部である。コントローラ31は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、およびRAM(Random Access Memory)等のハードウェアと、ROMに記憶されたプログラム等のソフトウェアとから構成されたコンピュータである。コントローラ31は、入力信号回路、出力信号回路、電源回路などを含む。コントローラ31は、演算部32及びメモリ33を含む。コントローラ31は、電子線照射装置8、粉末供給装置7、昇降装置6、及び補助反射板移動機構27と電気的に接続されている。コントローラ31は、各種指令信号を生成できる。メモリ33は、各種制御に必要なデータを保存できる。
The
演算部32は、電子線照射装置8に指令信号を送信して、電子ビームの照射時期、照射位置等の制御(照射制御)を行う。演算部32は、金属粉末2を溶融させる際の電子ビームの照射制御を行う。演算部32は、粉末供給装置7に指令信号を送信して、金属粉末2の供給時期、供給量を制御することができる。演算部32は、粉末塗布機構13に指令信号を送信して、リコータ13aの動作時期等の制御を行ってもよい。
The arithmetic unit 32 transmits a command signal to the electron
次に、積層造形物製造方法について説明する。図6は、積層造形物の製造方法の手順を示すフローチャートである。まず、準備工程として、補助反射板26を変位させる(ステップS1)。コントローラ31は、補助反射板移動機構27に指令信号を送信して、補助反射板26を変位させる。補助反射板移動機構27は、補助反射板26の下端部を上方に変位させて、リコータ13aが通過可能な空間を形成する。
Next, a method of manufacturing a layered object will be described. FIG. 6 is a flowchart illustrating a procedure of a method of manufacturing a layered object. First, as a preparation step, the
次に、作業テーブル5を降下させる(ステップS2)。コントローラ31は、昇降装置6に指令信号を送信して、作業テーブル5を降下させる。作業テーブル5を降下させて、例えば1層分の金属粉末2が供給されるスペースを確保する。なお、作業テーブル5を降下させるとともに、補助反射板26を変位させてもよく、作業テーブル5を降下させた後に、補助反射板26を変位させてもよい。
Next, the work table 5 is lowered (step S2). The
次に、金属粉末2を供給し均す(ステップS3)。ここでは、張出板12上の金属粉末2を作業テーブル5上に掻き寄せて、金属粉末2を供給すると共に、粉末床Aの表面2aを均す。コントローラ31は、粉末塗布機構13に指令信号を送信して、リコータ13aをX方向に移動させる。リコータ13aは、X方向において造形タンク10の外側から移動して、張出板12上の金属粉末2を作業テーブル5側に掻き寄せる。リコータ13aは、作業テーブル5の上方をX方向に移動しながら、作業テーブル5上に金属粉末2を供給すると共に、粉末床Aの表面2aを均す。これにより、粉末床Aの表面2aを平面にすることができる。
Next, the
次に、補助反射板26を変位させる(ステップS4)。コントローラ31は、補助反射板移動機構27に指令信号を送信して、補助反射板26を変位させる。補助反射板移動機構27は、補助反射板26の下端部を下方に変位させて、補助反射板26の反射面26aを粉末床Aの表面2a側に向ける。
Next, the
次に、電子線を照射する(ステップS5)。コントローラ31は、電子線照射装置8に指令信号を送信して、電子線を照射して、金属粉末2を溶融させることができる。電子線を照射する位置は、造形物3の形状に応じて予め設定されている。電子線を照射する位置に関するデータは、例えばメモリ33に記憶されている。なお、ステップS5の電子線を照射する前に、粉末床Aを予熱してもよい。例えば、予熱ヒータを用いて、粉末床Aを予熱してもよく、電子線を照射して、粉末床Aを予熱してもよい。積層造形物製造方法では、ステップS1からステップS5の工程を繰り返して、造形物3を完成させる。
Next, an electron beam is irradiated (Step S5). The
造形装置1では、粉末床Aに電子線を照射すると、粉末床Aが加熱されて高温となる。高温の粉末床Aから熱エネルギが放射される。粉末床Aの表面2aの温度は、例えば1000℃程度になることもある。粉末床Aの表面2aの温度は、その他の温度でもよい。造形装置1は、反射板22を備えているので、粉末床Aから放射された熱エネルギは反射板22によって反射されて粉末床Aに伝熱される。これにより、粉末床Aから放射された熱エネルギを回収することができるので、粉末床Aからの熱損失を抑制できる。その結果、電子線照射装置8から供給されるエネルギの増加を抑制することができる。
In the
そして、反射板22が高温となると、反射板22から熱エネルギが放射される。造形装置1では、背面側反射板25を備えているので、反射板22の背面22dから放射された熱エネルギは背面側反射板25によって反射されて反射板22に伝熱される。これにより、反射板22の背面22dから放射された熱エネルギを回収することができるので、反射板22の温度低下を抑制できる。その結果、反射板22から粉末床Aに反射される熱エネルギの減少を抑制できる。
Then, when the temperature of the
また、造形装置1は、Z方向において、粉末床Aの表面2aと反射板22との間に配置された補助反射板26を備えているので、粉末床Aから放射された熱エネルギを補助反射板26によって粉末床Aに反射させることができる。
In addition, since the
また、造形装置1は、補助反射板26を反射板22に対して変位させる補助反射板移動機構27を備えているので、補助反射板26を変位させて、リコータ13aが移動する空間を確保することができる。造形装置1は、リコータ13aの移動の妨げとならないように、補助反射板26を変位させることができる。補助反射板移動機構27は、補助反射板26の向きを変えて、熱エネルギが反射される位置を変えてもよい。
Further, since the
また、造形装置1では、電子線の照射領域Dの外側に反射板22が配置されているので、電子線の照射領域を狭めることが防止されている。また、造形装置1では、Z方向において、リコータ13aよりも上方に反射板22が配置されている。これにより、反射板22の下方に、リコータ13aが通過可能な領域を確保することができる。
Further, in the
次に図7を参照して変形例に係る熱エネルギ回収ユニット28について説明する。造形装置1は、反射板29を含む熱エネルギ回収ユニット28を備えていてもよい。反射板29は、曲面である反射面29cを有する。反射面29cは、粉末床Aとは反対側に窪むように湾曲している。反射面29cの法線L3は、例えば粉末床Aの表面2aを通るように配置されている。法線L3は、例えば、反射面29cにおいて、上端29aと下端29bとの中央を通り、反射面29cに直交する仮想の直線である。
Next, a thermal
反射板29の上端29aは、例えば支持板23に連続している。支持板23は、軸線L1を中心として円錐状を成すように配置されている。反射板29は、軸線L1周りに連続し、平面視において、支持板23の外側で円環状に配置されている。
The
このように反射面29cは曲面であってもよい。反射面29cは、例えば放物曲面に沿う形状でもよい。反射面29cを曲面とすることで、熱エネルギが反射される位置を設定することできる。このような変形例に係る反射板29を備えた造形装置においても、上記の造形装置1と同様な作用効果を奏する。
Thus, the
変形例に係る熱エネルギ回収ユニット28は、背面側反射板を備えていてもよい。また、熱エネルギ回収ユニット28は、補助反射板及び補助反射体移動機構を備えていてもよい。
The thermal
本開示は、前述した実施形態に限定されず、本開示の要旨を逸脱しない範囲で下記のような種々の変形が可能である。 The present disclosure is not limited to the embodiments described above, and various modifications as described below are possible without departing from the gist of the present disclosure.
上記の実施形態では、電子ビームを照射して、粉末を溶融しているが、粉末に照射されるビームは、電子ビームに限定されず、その他のエネルギービーム(例えばレーザ)でもよい。造形装置1は、例えば、レーザ発信器を備え、レーザビームを照射して、粉末を溶融するものでもよい。レーザビームを照射する造形装置は、真空チャンバ4に代えて、不活性ガス雰囲気を保持するためのチャンバを備えてもよい。この場合のレーザを照射する照射装置は、例えば、レーザビームを偏光させるミラー及びミラーを動かすための駆動部や集光レンズ等の光学部品を含む構成としてもよい。
In the above embodiment, the powder is melted by irradiating the electron beam. However, the beam irradiated to the powder is not limited to the electron beam, and may be another energy beam (for example, a laser). The
上記の実施形態では、背面側反射板25を備える構成としているが、造形装置1は背面側反射板25を備えていなくてもよい。また、造形装置1は2枚以上の背面側反射板25を備えていてもよい。
In the above-described embodiment, the configuration is provided with the rear-
1 造形装置(積層造形装置)
2 金属粉末
2a 粉末床の表面
5 作業テーブル(粉末保持部)
8 電子線照射装置(エネルギ付与部)
13a リコータ
22 反射板(反射体)
22c 反射面
25 背面側反射板(背面側反射体)
26 補助反射板(補助反射体)
27 補助反射板移動機構(補助反射体移動機構)
29 反射板(反射体)
29c 反射面(曲面)
A 粉末床
D 照射領域
1 Molding equipment (Lamination molding equipment)
2
8. Electron beam irradiation device (energy applying unit)
22c
26 Auxiliary reflector (auxiliary reflector)
27 Auxiliary reflector moving mechanism (Auxiliary reflector moving mechanism)
29 Reflector (reflector)
29c Reflective surface (curved surface)
A Powder bed D Irradiation area
Claims (7)
前記粉末にエネルギを付与するエネルギ付与部と、
前記粉末保持部に保持された前記粉末床から放射された熱エネルギを、前記粉末床に反射させる反射体と、を含む積層造形装置。 A powder holding unit that holds a powder bed containing powder,
An energy applying unit for applying energy to the powder,
A reflector that reflects heat energy radiated from the powder bed held by the powder holding unit to the powder bed.
前記曲面は、前記粉末床とは反対側に窪むように湾曲している請求項1〜3の何れか一項に記載の積層造形装置。 The reflecting surface of the reflector includes a curved surface,
The additive manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the curved surface is curved so as to be depressed on a side opposite to the powder bed.
前記反射体は前記リコータより上方に配置されている請求項1〜5の何れか一項に記載の積層造形装置。 A recoater that moves in a direction along the surface of the powder bed and leveles the surface of the powder bed,
The additive manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the reflector is disposed above the recoater.
前記補助反射体を前記反射体に対して変位させる補助反射体移動機構と、を備える請求項1〜6の何れか一項に記載の積層造形装置。 A surface of the powder bed, an auxiliary reflector disposed between the reflector,
The additive manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 6, further comprising: an auxiliary reflector moving mechanism that displaces the auxiliary reflector with respect to the reflector.
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015193135A (en) * | 2014-03-31 | 2015-11-05 | 日本電子株式会社 | Three-dimensional lamination molding device |
WO2017081812A1 (en) * | 2015-11-13 | 2017-05-18 | 技術研究組合次世代3D積層造形技術総合開発機構 | Three-dimensional additive manufacturing device, production method for three-dimensional additive manufacturing device, and production program for three-dimensional additive manufacturing device |
WO2018109489A1 (en) * | 2016-12-16 | 2018-06-21 | Reliance Precision Limited | Improvements relating to additive layer manufacture using charged particle beams |
-
2018
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015193135A (en) * | 2014-03-31 | 2015-11-05 | 日本電子株式会社 | Three-dimensional lamination molding device |
WO2017081812A1 (en) * | 2015-11-13 | 2017-05-18 | 技術研究組合次世代3D積層造形技術総合開発機構 | Three-dimensional additive manufacturing device, production method for three-dimensional additive manufacturing device, and production program for three-dimensional additive manufacturing device |
WO2018109489A1 (en) * | 2016-12-16 | 2018-06-21 | Reliance Precision Limited | Improvements relating to additive layer manufacture using charged particle beams |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114346264A (en) * | 2022-03-18 | 2022-04-15 | 西安赛隆金属材料有限责任公司 | Electron beam additive manufacturing equipment and method |
CN114346264B (en) * | 2022-03-18 | 2022-06-10 | 西安赛隆金属材料有限责任公司 | Electron beam additive manufacturing equipment and method |
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