JP2020062887A - 三次元物体の製造方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
Description
一つの基準物体のデータ、特に、幾何構造データを表す一つの基準物体情報と、製造すべき物体の少なくとも一つの境界条件、特に、幾何構造の境界条件を表す少なくとも一つの境界条件情報とを事前に設定する工程と、
この基準物体情報により表される基準物体内の少なくとも一つの所定の負荷状況における少なくとも一つの負荷値を表す一つの負荷情報を算出する工程と、
この負荷情報に基づき、基準物体情報により表される基準物体内における、事前に設定可能な、或いは事前に設定された一つの基準負荷値と異なる負荷値を有する負荷領域を算出する工程と、
これらの負荷情報及び境界条件情報に基づき、製造すべき三次元物体の幾何構造データを表す一つの物体情報を算出する工程と、
この物体情報に基づき、製造すべき物体を製造する工程であって、少なくともこの事前に設定可能な、或いは事前に設定された基準負荷値と異なる負荷値を有する負荷領域において、一つの硬化可能な造形材料を連続して選択的に層単位に硬化させることによって、製造すべき三次元物体を付加的に製造する工程と、
を有する。
メータと異なることも有り得る。
郭に対応する一つの閉じた外側輪郭を有するように製造することができる。ここでは、少なくともその限りにおいて、この物体の幾何構造の実現形態が基準物体の幾何構造の実現形態と一致する。
つの負荷上限値及び/又は負荷下限値であると解釈できる。典型的には、負荷上限値又は負荷下限値は、物体固有の特性値、特に、材料固有の特性値により定義される。
ことができる。
体の残りの硬化可能な造形材料と比較してより低い密度を有する一つの硬化可能な造形材料から成る一つの領域、或いは製造された物体の残りの領域と比較して板厚が薄い一つの領域を構成することができる。典型的には、相応のサンドイッチ構造は、機械的安定性がより高い少なくとも二つの層の間に配置又は構成された、機械的安定性がより低い少なくとも一つの層から成る。この機械的安定性がより低い層は、例えば、多孔質に構成することができる。
から変更された構造とすることもできる。基本的には、生体データが人体の構造及び/又は人体の構造に由来する構造を表すことも考えられる。しかし、これと関連して、これらの生体データが相応の造形データの一部にしか過ぎず、その結果、これらの造形データが、典型的には、人体の構造と同じ模造品、即ち、例えば、義歯を目的として物体を付加的に製造することの基礎を成すものではないことを補足する。
いは様々な動物的に作成された構造及び/又は植物的に作成された構造を表すことができる。
溶融プロセスを実行して三次元物体2を付加的に製造する選択的レーザ溶融方法、略して、SLM方法とすることができる。
を定義することができる。相応の構造パラメータ又は物理パラメータは、特に、製造すべき物体の少なくとも一つの物体部分又は製造すべき物体2全体の機械パラメータ、例えば、質量、密度、硬さ、強度又は曲げ強さ、剛性又は曲げ剛性、弾性、塑性(延性)、靱性などの機械パラメータと、例えば、摩擦係数、摩耗抵抗などのトライボロジーパラメータと、例えば、光吸収率及び/又は音吸収率、或いは光反射率及び/又は音反射率などの光音響パラメータと、例えば、熱膨張率、熱伝導率、(比)熱容量、耐熱性、低温靱性などの熱パラメータと、導電率、電気抵抗などの電気パラメータとの中の一つ以上である。
つの熱的な負荷状況の中の一つ以上を表すことができる。この負荷情報は、好適なアルゴリズムにより、例えば、計算機ベースのシミュレーション、例えば、FEMシミュレーションを使用して作成することができる。換言すれば、この負荷情報は、シミュレーション、例えば、FEMシミュレーションのデータを含む(図3を参照)。
化可能な造形材料を連続して選択的に層単位に硬化させることによって、物体2が付加的に製造される。この実施例では、物体2全体が付加的に造形される。
減を引き起こし、他方では物体2の機械的強化を引き起こす、物体2内の一つのリブ構造、場合によっては、三次元のリブ構造の場合に与えることができる。
以上の開示から以下の付記が提案される。
(付記1)
三次元物体(2)の製造方法において、
一つの基準物体のデータ、特に、幾何構造データを表す一つの基準物体情報と、製造すべき物体(2)の少なくとも一つの境界条件、特に、幾何構造の境界条件を表す少なくとも一つの境界条件情報とを事前に設定する工程と、
前記基準物体情報により表される前記基準物体内の一つの所定の負荷状況における少なくとも一つの負荷値を表す一つの負荷情報を算出する工程と、
前記負荷情報に基づき、前記基準物体情報により表される前記基準物体内における一つの基準負荷値と異なる負荷値を有する負荷領域を算出する工程と、
前記負荷情報及び前記境界条件情報に基づき、前記製造すべき三次元物体(2)の幾何構造データを表す一つの物体情報を算出する工程と、
前記物体情報に基づき、前記製造すべき三次元物体(2)を製造する工程であって、少なくとも前記基準負荷値と異なる負荷値を有する負荷領域において、一つの硬化可能な造形材料(3)を連続して選択的に層単位に硬化させることによって、前記製造すべき三次元物体(2)を付加的に製造する工程と、
を有することを特徴とする方法。
(付記2)
前記製造すべき三次元物体(2)が、前記基準負荷値と異なる負荷値を有する負荷領域において、照射線発生機器(4)により生成されるエネルギービーム(5)を使用して前記硬化可能な造形材料(3)を連続して選択的に層単位に硬化させることによって付加的に造形される、少なくとも一つの軽量構造部品を備えた一つの軽量構造(12)を有するように製造されることを特徴とする付記1に記載の方法。
(付記3)
軽量構造部品として、一つの空所、一つのサンドイッチ構造、製造された前記三次元物体(2)の残りの領域と比較して密度が低い一つの領域、前記製造された三次元物体(2)の残りの硬化可能な造形材料(3)と比較してより低い密度を有する一つの硬化可能な造形材料(3)から成る一つの領域、或いは前記製造された三次元物体(2)の残りの領域と比較して板厚が薄い一つの領域が形成されることを特徴とする付記2に記載の方法。
(付記4)
前記製造すべき三次元物体(2)が、前記基準負荷値と異なる負荷値を有する負荷領域において、前記照射線発生機器(4)により生成される前記エネルギービーム(5)を使用して前記硬化可能な造形材料(3)を連続して選択的に層単位に硬化させることによって付加的に造形される、前記製造された三次元物体(2)の温度調整のための一つの温度調整媒体が貫流可能である一つの温度調整通路構造を有するように製造されることを特徴とする付記1〜3のいずれか一つに記載の方法。
(付記5)
前記製造すべき三次元物体(2)が、前記基準負荷値と異なる負荷値を有する負荷領域において、前記照射線発生機器(4)により生成される前記エネルギービーム(5)を使用して前記硬化可能な造形材料(3)を連続して選択的に層単位に硬化させることによって付加的に造形される、少なくとも一つの補強部品を備えた一つの強化構造(13)を有するように製造されることを特徴とする付記1〜4のいずれか一つに記載の方法。
(付記6)
強化構造部品として、一つのリブ部品が、特に、前記製造された三次元物体(2)内に形成されることを特徴とする付記5に記載の方法。
(付記7)
前記製造すべき三次元物体(2)が、前記基準負荷値と異なる負荷値を有する負荷領域において、前記照射線発生機器(4)により生成される前記エネルギービーム(5)を使用して前記硬化可能な造形材料(3)を連続して選択的に層単位に硬化させることによっ
て付加的に造形される、少なくとも一つの生体構造、特に、動物及び/又は植物の構造を表す少なくとも一つの生体部品及び/又は少なくとも一つの生体構造、特に、動物及び/又は植物の構造に由来する少なくとも一つの生体部品を備えた一つの生体構造を有するように製造されることを特徴とする付記1〜6のいずれか一つに記載の方法。
(付記8)
生体部品として、動物の構造が形成され、その際、動物の構造として、動物の外側及び/又は内側の構造及び/又は動物的に作成された構造が使用されることと、
生体部品として、植物の構造が形成され、その際、植物の構造として、植物の外側及び/又は内側の構造及び/又は植物的に作成された構造が使用されることと、
の中の一つ以上を特徴とする付記7に記載の方法。
(付記9)
前記境界条件情報が、前記基準物体情報により表される前記基準物体の幾何構造データを顧慮すると変更できない、前記製造すべき三次元物体(2)の少なくとも一つの領域を表し、前記製造すべき三次元物体(2)が、前記境界条件情報により表される前記変更できない領域に対応する一つの領域を有するように製造されることを特徴とする付記1〜8のいずれか一つに記載の方法。
(付記10)
前記境界条件情報が、前記製造すべき三次元物体(2)の少なくとも部分的に閉じた外側輪郭を表し、前記製造すべき三次元物体(2)が、前記境界条件情報により表される前記少なくとも部分的に閉じた外側輪郭に対応する少なくとも部分的に閉じた外側輪郭を有するように製造されることを特徴とする付記1〜9のいずれか一つに記載の方法。
(付記11)
前記境界条件情報が、前記製造すべき三次元物体(2)の少なくとも一つの中実な外側領域及び/又は内側領域を表し、前記製造すべき三次元物体(2)が、前記境界条件情報により表される前記中実な外側領域及び/又は内側領域に対応する一つの中実な外側領域及び/又は内側領域を有するように製造されることを特徴とする付記1〜10のいずれか一つに記載の方法。
(付記12)
前記境界条件情報が、前記製造すべき三次元物体(2)の所定通りの使用を顧慮した少なくとも一つの物体固有の機能部品を表し、その際、前記製造すべき三次元物体(2)が、前記境界条件情報により表される前記少なくとも一つの機能部品に対応する機能部品を有するように製造されることを特徴とする付記1〜11のいずれか一つに記載の方法。
(付記13)
前記負荷情報が、特に、前記製造すべき物体(2)の所定通りの使用時における、一つの機械的な負荷状況、一つの気象学的な負荷状況、一つの流体工学的な負荷状況及び熱的な負荷状況の中の一つ以上を表すことを特徴とする付記1〜12のいずれか一つに記載の方法。
(付記14)
前記製造すべき三次元物体(2)として、射出成形型の一つの金型部品、特に、スライダ部品又は金型インサート部品を製造することを特徴とする付記1〜13のいずれか一つに記載の方法。
(付記15)
一つの照射線発生機器(4)により生成されるエネルギービーム(5)を使用して、一つの硬化可能な造形材料(3)を連続して選択的に層単位に硬化させることによって、一つの三次元物体(2)を付加的に製造する装置(1)において、
この装置(1)が付記1〜14のいずれか一つに記載の方法を実施するように構成されていることを特徴とする装置。
2 物体
3 造形材料
4 照射線発生機器
5 エネルギービーム
6 ビーム偏向機器
7 コーティング機器
8 造形チャンバ
9 先端
10 物体部分
11 物体部分
12 軽量構造
13 強化構造
Claims (15)
- 三次元物体(2)の製造方法において、
一つの基準物体のデータ、特に、幾何構造データを表す一つの基準物体情報と、製造すべき物体(2)の少なくとも一つの境界条件、特に、幾何構造の境界条件を表す少なくとも一つの境界条件情報とを事前に設定する工程と、
前記基準物体情報により表される前記基準物体内の一つの所定の負荷状況における少なくとも一つの負荷値を表す一つの負荷情報を算出する工程と、
前記負荷情報に基づき、前記基準物体情報により表される前記基準物体内における一つの基準負荷値と異なる負荷値を有する負荷領域を算出する工程と、
前記負荷情報及び前記境界条件情報に基づき、前記製造すべき三次元物体(2)の幾何構造データを表す一つの物体情報を算出する工程と、
前記物体情報に基づき、前記製造すべき三次元物体(2)を製造する工程であって、少なくとも前記基準負荷値と異なる負荷値を有する負荷領域において、一つの硬化可能な造形材料(3)を連続して選択的に層単位に硬化させることによって、前記製造すべき三次元物体(2)を付加的に製造する工程と、
を有することを特徴とする方法。 - 前記製造すべき三次元物体(2)が、前記基準負荷値と異なる負荷値を有する負荷領域において、照射線発生機器(4)により生成されるエネルギービーム(5)を使用して前記硬化可能な造形材料(3)を連続して選択的に層単位に硬化させることによって付加的に造形される、少なくとも一つの軽量構造部品を備えた一つの軽量構造(12)を有するように製造されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 軽量構造部品として、一つの空所、一つのサンドイッチ構造、製造された前記三次元物体(2)の残りの領域と比較して密度が低い一つの領域、前記製造された三次元物体(2)の残りの硬化可能な造形材料(3)と比較してより低い密度を有する一つの硬化可能な造形材料(3)から成る一つの領域、或いは前記製造された三次元物体(2)の残りの領域と比較して板厚が薄い一つの領域が形成されることを特徴とする請求項2に記載の方法。
- 前記製造すべき三次元物体(2)が、前記基準負荷値と異なる負荷値を有する負荷領域において、前記照射線発生機器(4)により生成される前記エネルギービーム(5)を使用して前記硬化可能な造形材料(3)を連続して選択的に層単位に硬化させることによって付加的に造形される、前記製造された三次元物体(2)の温度調整のための一つの温度調整媒体が貫流可能である一つの温度調整通路構造を有するように製造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。
- 前記製造すべき三次元物体(2)が、前記基準負荷値と異なる負荷値を有する負荷領域において、前記照射線発生機器(4)により生成される前記エネルギービーム(5)を使用して前記硬化可能な造形材料(3)を連続して選択的に層単位に硬化させることによって付加的に造形される、少なくとも一つの補強部品を備えた一つの強化構造(13)を有するように製造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。
- 強化構造部品として、一つのリブ部品が、特に、前記製造された三次元物体(2)内に形成されることを特徴とする請求項5に記載の方法。
- 前記製造すべき三次元物体(2)が、前記基準負荷値と異なる負荷値を有する負荷領域において、前記照射線発生機器(4)により生成される前記エネルギービーム(5)を使用して前記硬化可能な造形材料(3)を連続して選択的に層単位に硬化させることによっ
て付加的に造形される、少なくとも一つの生体構造、特に、動物及び/又は植物の構造を表す少なくとも一つの生体部品及び/又は少なくとも一つの生体構造、特に、動物及び/又は植物の構造に由来する少なくとも一つの生体部品を備えた一つの生体構造を有するように製造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。 - 生体部品として、動物の構造が形成され、その際、動物の構造として、動物の外側及び/又は内側の構造及び/又は動物的に作成された構造が使用されることと、
生体部品として、植物の構造が形成され、その際、植物の構造として、植物の外側及び/又は内側の構造及び/又は植物的に作成された構造が使用されることと、
の中の一つ以上を特徴とする請求項7に記載の方法。 - 前記境界条件情報が、前記基準物体情報により表される前記基準物体の幾何構造データを顧慮すると変更できない、前記製造すべき三次元物体(2)の少なくとも一つの領域を表し、前記製造すべき三次元物体(2)が、前記境界条件情報により表される前記変更できない領域に対応する一つの領域を有するように製造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。
- 前記境界条件情報が、前記製造すべき三次元物体(2)の少なくとも部分的に閉じた外側輪郭を表し、前記製造すべき三次元物体(2)が、前記境界条件情報により表される前記少なくとも部分的に閉じた外側輪郭に対応する少なくとも部分的に閉じた外側輪郭を有するように製造さ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。
- 前記境界条件情報が、前記製造すべき三次元物体(2)の少なくとも一つの中実な外側領域及び/又は内側領域を表し、前記製造すべき三次元物体(2)が、前記境界条件情報により表される前記中実な外側領域及び/又は内側領域に対応する一つの中実な外側領域及び/又は内側領域を有するように製造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。
- 前記境界条件情報が、前記製造すべき三次元物体(2)の所定通りの使用を顧慮した少なくとも一つの物体固有の機能部品を表し、その際、前記製造すべき三次元物体(2)が、前記境界条件情報により表される前記少なくとも一つの機能部品に対応する機能部品を有するように製造されることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一つに記載の方法。
- 前記負荷情報が、特に、前記製造すべき物体(2)の所定通りの使用時における、一つの機械的な負荷状況、一つの気象学的な負荷状況、一つの流体工学的な負荷状況及び熱的な負荷状況の中の一つ以上を表すことを特徴とする請求項1〜12のいずれか一つに記載の方法。
- 前記製造すべき三次元物体(2)として、射出成形型の一つの金型部品、特に、スライダ部品又は金型インサート部品を製造することを特徴とする請求項1〜13のいずれか一つに記載の方法。
- 一つの照射線発生機器(4)により生成されるエネルギービーム(5)を使用して、一つの硬化可能な造形材料(3)を連続して選択的に層単位に硬化させることによって、一つの三次元物体(2)を付加的に製造する装置(1)において、
この装置(1)が請求項1〜14のいずれか一つに記載の方法を実施するように構成されていることを特徴とする装置。
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