JP2020132954A - 三次元造形物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】層Lを積層して三次元造形物を製造する三次元造形物の製造方法であって、第1平均粒子径の第1金属粉末を造形テーブル9に供給する第1金属粉末供給工程と、造形テーブル9に供給された第1金属粉末を圧縮して層Lを形成する層形成工程と、第2平均粒子径の第2金属粉末とバインダーとを含む第1液体I1を、三次元造形物の構成領域Rの一部に供給する第1液体供給工程と、第1液体I1よりも低い濃度で第2金属粉末を含むか、第2平均粒子径よりも大きい平均粒子径の第3金属粉末を含むか、の少なくともいずれかのバインダーを含む第2液体I2を、表層領域Reの少なくとも一部に供給する第2液体供給工程と、積層体Sを加熱して構成領域Rにおける金属を焼結する焼結工程と、を有する三次元造形物の製造方法。
【選択図】図1
Description
さらに、高密度な金属製の三次元造形物を製造する場合、積層物の焼結の際において高密度な三次元造形物の表層から気化したバインダーなどが抜けられないことで、大型の三次元造形物を製造するのが困難となっている。
上記課題を解決するための本発明の第1の態様の三次元造形物の製造方法は、層を積層して三次元造形物を製造する三次元造形物の製造方法であって、第1平均粒子径の第1金属粉末を造形テーブルに供給する第1金属粉末供給工程と、前記造形テーブルに供給された前記第1金属粉末を圧縮して前記層を形成する層形成工程と、前記第1平均粒子径に対する平均粒子径が1/10以上1/2以下である第2平均粒子径の第2金属粉末と、バインダーと、を含む第1液体を、前記層における前記三次元造形物の構成領域の一部に供給する第1液体供給工程と、前記第1液体よりも低い濃度で前記第2金属粉末を含むか、前記第2平均粒子径よりも大きい平均粒子径の第3金属粉末を含むか、の少なくともいずれかとバインダーを含む第2液体を、前記構成領域における表層領域の少なくとも一部に供給する第2液体供給工程と、前記層の積層体を加熱して前記構成領域における金属を焼結する焼結工程と、を有することを特徴とする。
最初に、本発明の三次元造形物の製造方法を実行可能な三次元造形物の製造装置1の概要について図1を参照して説明する。
ここで、図中のX方向は水平方向であり、Y方向は水平方向であるとともにX方向と直交する方向である。また、Z方向は鉛直方向であり層Lの積層方向に対応する。
第1金属粉末、第2金属粉末及び第3金属粉末としては、例えばマグネシウム(Mg)、鉄(Fe)、コバルト(Co)やクロム(Cr)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)の単体粉末、もしくはこれらの金属を1つ以上含む合金(マルエージング鋼、ステンレス(SUS)、コバルトクロムモリブデン、チタニウム合金、ニッケル合金、アルミニウム合金、コバルト合金、コバルトクロム合金)などの混合粉末を、用いることが可能である。
最初に、第2液体供給部4から、第1液体I1よりも低い濃度で第2金属粉末を含む第2液体I2を表層領域Reに供給する場合の具体的な一例について説明する。第1液体I1及び第2液体I2のバインダーを共にポリビニルアルコールとし、第1液体I1は平均粒子径が5μmの第2金属粉末を5vol%含み、第2液体I2は平均粒子径が5μmの第2金属粉末を2.5vol%含むものとする。このような場合、例えば、内部領域Riにおける第1金属粉末に対する第2金属粉末の質量比が8:1になるようにし、表層領域Reにおける第1金属粉末に対する第2金属粉末の質量比が8:3になるようにする。このようにすることで、表層領域Reの金属密度を高めて表層領域Reを高い剛性とすることができるとともに、内部領域Riにおけるバインダー量を減らすことで焼結に伴い気化したバインダーの量が多すぎて内部領域Riからバインダーが抜けきらないということを抑制できる。
2b…第1金属粉末供給部、3…第1液体供給部、4…第2液体供給部、
5…第3液体供給部、6…圧縮ローラー、6a…圧縮ローラー、6b…圧縮ローラー、
7…ヒーター、8…供給ユニット、9…造形テーブル、9a…造形面、
10…テーブルユニット、10a…上面部、11…ガイドバー、12…制御部、
20…外部装置、C…領域、I1…第1液体、I2…第2液体、I3…第3液体、
L…層、L1…層、L2…層、L3…層、L4…層、R…構成領域、Re…表層領域、
Ri…内部領域、S…積層体、Sc…領域Cに囲まれた部分
Claims (5)
- 層を積層して三次元造形物を製造する三次元造形物の製造方法であって、
第1平均粒子径の第1金属粉末を造形テーブルに供給する第1金属粉末供給工程と、
前記造形テーブルに供給された前記第1金属粉末を圧縮して前記層を形成する層形成工程と、
前記第1平均粒子径に対する平均粒子径が1/10以上1/2以下である第2平均粒子径の第2金属粉末と、バインダーと、を含む第1液体を、前記層における前記三次元造形物の構成領域の一部に供給する第1液体供給工程と、
前記第1液体よりも低い濃度で前記第2金属粉末を含むか、前記第2平均粒子径よりも大きい平均粒子径の第3金属粉末を含むか、の少なくともいずれかのバインダーを含む第2液体を、前記構成領域における表層領域の少なくとも一部に供給する第2液体供給工程と、
前記層の積層体を加熱して前記構成領域における金属を焼結する焼結工程と、
を有することを特徴とする三次元造形物の製造方法。 - 請求項1に記載された三次元造形物の製造方法において、
前記第2液体供給工程は、前記第2液体を前記表層領域の全体に供給することを特徴とする三次元造形物の製造方法。 - 請求項1または2に記載された三次元造形物の製造方法において、
前記構成領域における前記表層領域以外の内部領域に、前記第1液体と前記第2液体とを供給することを特徴とする三次元造形物の製造方法。 - 請求項3に記載された三次元造形物の製造方法において、
前記内部領域に、前記第1液体と前記第2液体とを前記層毎に交互に供給することを特徴とする三次元造形物の製造方法。 - 請求項1または2に記載された三次元造形物の製造方法において、
前記構成領域における前記表層領域以外の内部領域に、前記第2液体を供給せずに前記第1液体を供給することを特徴とする三次元造形物の製造方法。
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