JP2020190003A - Ａｍ装置及び造形物の製造方法 - Google Patents
Ａｍ装置及び造形物の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020190003A JP2020190003A JP2019094592A JP2019094592A JP2020190003A JP 2020190003 A JP2020190003 A JP 2020190003A JP 2019094592 A JP2019094592 A JP 2019094592A JP 2019094592 A JP2019094592 A JP 2019094592A JP 2020190003 A JP2020190003 A JP 2020190003A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- base plate
- modeled object
- divided
- metal powder
- modeling
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 84
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 84
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- 239000000843 powder Substances 0.000 abstract description 61
- 239000012778 molding material Substances 0.000 abstract 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 25
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 9
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 5
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 4
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
- B22F10/20—Direct sintering or melting
- B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
- B22F10/40—Structures for supporting workpieces or articles during manufacture and removed afterwards
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
- B22F12/22—Driving means
- B22F12/222—Driving means for motion along a direction orthogonal to the plane of a layer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
- B22F12/30—Platforms or substrates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
- B22F12/40—Radiation means
- B22F12/41—Radiation means characterised by the type, e.g. laser or electron beam
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/10—Processes of additive manufacturing
- B29C64/141—Processes of additive manufacturing using only solid materials
- B29C64/153—Processes of additive manufacturing using only solid materials using layers of powder being selectively joined, e.g. by selective laser sintering or melting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
- B29C64/227—Driving means
- B29C64/232—Driving means for motion along the axis orthogonal to the plane of a layer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
- B29C64/245—Platforms or substrates
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
【課題】使用する金属粉体の量を低減する。【解決手段】ＡＭ装置が提供される。このＡＭ装置は、造形材料を支持するベースプレートと、前記ベースプレートに支持された前記造形材料に照射されるビームを生成するビーム源と、を有する。前記ベースプレートは、互いに隣接する複数の分割ベースプレートを有する。【選択図】図４
Description
本発明は、ＡＭ装置及び造形物の製造方法に関する。
三次元物体を表現したコンピュータ上の三次元データから、三次元物体を直接的に造形する技術が知られている。たとえば、Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ（ＡＭ）（付加製造）法が知られている。一例として、金属紛体を用いるＡＭ法においては、敷き詰められた金属紛体に対して、造形する部分に熱源であるレーザービームや電子ビーム等のビームを照射して、金属紛体を溶融・凝固又は焼結させることで三次元物体の各層を造形する。ＡＭ法においては、このような工程を繰り返すことで、所望の三次元物体を造形することができる。
ＡＭ法においては、造形対象である三次元物体を表現した三次元ＣＡＤデータから、各層ごとにレーザービームや電子ビーム等のビームの照射位置やビーム軌跡などの実行データを作成する。ＡＭ装置は、コンピュータ制御により作成されたこの実行データに基づいて、自動的に積層造形を行う。具体的には、ＡＭ装置は、昇降可能なベースプレート上に一層分の金属粉体を供給し、実行データに基づいた照射位置にビームを照射して金属粉体を溶融・凝固又は焼結させて三次元物体の第１層を形成する。続いて、ＡＭ装置は、ベースプレートを降下させた後、ベースプレートに一層分の金属粉体を再び供給し、実行データに基づいた照射位置にビームを照射して金属粉体を溶融・凝固又は焼結させて三次元物体の第２層を形成する。ＡＭ装置は、このプロセスを繰り返して、所望の造形物を形成する。このようなＡＭ装置として、例えば特許文献１及び特許文献２が知られている。
近年、このようなＡＭ装置で製造する造形物の大型化が要求されている。ＡＭ装置で造形物が製造されると、造形物の周囲には未焼結の金属粉体が残る。未焼結の金属粉体は酸化するので、この金属粉体を再利用するためには再生処理を要する。また、造形物の周囲の一部の金属粉体は、造形物の焼結の際に熱エネルギーを受け、間接的に溶融するおそれがある。このように溶融した金属粉体は、原則として再利用できないので、材料のロスが生じる。したがって、造形物が大型化した場合、未焼結の金属粉体の量が増加するので、再生処理により多くの時間を要する。また、造形物の焼結に起因して間接的に溶融する金属粉体も増加し、より多くの材料ロスが生じ得る。造形物が大型化すると、ベースプレート上に金属粉体を平らに敷き詰める手間、及び造形物の焼結後の未焼結の金属粉体の回収の手間も増加する。また、ビームの照射範囲が大きくなるので、一層当たりの造形時間も長くなる。
また、ＡＭ装置で、ベースプレートの上面に対して所定の角度の面を有する造形物を形成する際、造形物の所望の形状を保持するために、金属粉体からサポート部材も形成される。このサポート部材は、造形物の製造後に除去されるものであるから、サポート部材は少ないことが好ましい。しかしながら、造形物が大型化した場合、これに伴いサポート部材も大きくなるから、サポート部材に使用される金属粉体の量が増加し、材料ロスが大き
くなり、またサポート部材の除去の手間も増加する。
くなり、またサポート部材の除去の手間も増加する。
従来のＡＭ装置では、ベースプレート上に形成された造形物を取り出すとき、ベースプレートと造形物を共にＡＭ装置から取り外し、熱処理をした後にワイヤカットによりベースプレートから造形物を切り離していた。造形物が大型化すると、ベースプレートもそれに伴い大型化するので、ベースプレートと造形物をＡＭ装置から取り外すのは困難になる。また、ベースプレートから大型の造形物を切り離すのも困難である。
本発明は上記問題の少なくとも一つに鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、使用する金属粉体の量を低減することができるＡＭ装置を提供することである。
本発明の一形態によれば、ＡＭ装置が提供される。このＡＭ装置は、造形材料を支持するベースプレートと、前記ベースプレートに支持された前記造形材料に照射されるビームを生成するビーム源と、を有する。前記ベースプレートは、互いに隣接する複数の分割ベースプレートを有する。
本発明の他の一形態によれば、造形物の製造方法が提供される。この造形物の製造方法は、造形材料を互いに隣接する複数の分割ベースプレートで支持し、前記複数の分割ベースプレートに支持された造形材料にビームを照射し、前記分割ベースプレートの一部を降下させる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下で説明する図面において、同一の又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。図１は本実施形態に係るＡＭ装置の概略図を示す。図１に示すように、ＡＭ装置１００は、プロセスチャンバ１１０と、制御装置１２０と、造形部１３０と、を有する。
プロセスチャンバ１１０の内部には、ビーム源１１２と、走査装置１１４と、粉体分配器１１６と、が配置される。ビーム源１１２は、例えば、電子ビーム１１８を生成するように構成され得る。この場合、走査装置１１４は、例えば電子ビーム１１８の照射位置を制御するための偏向コイルであり得る。また、ビーム源１１２は、レーザビームを生成するように構成されてもよい。この場合、走査装置１１４は、レーザビームを屈折させるミラー又はレンズ等を含み得る。ビーム源１１２によって形成されるビームは、造形部１３０の後述するベースプレートに支持された金属粉体（造形材料の一例に相当する）に照射される。金属粉体としては、例えばＳＵＳ３１６Ｌ、チタン合金、アルミニウム合金、マグネシウム合金、銅合金、ニッケル合金等の粉体を採用することができる。
粉体分配器１１６は、造形部１３０の後述するベースプレート上に金属粉体の薄層を形成するように配置される。具体的には例えば、粉体分配器１１６は、金属粉体を貯留可能なホッパを含み、水平方向に移動可能に構成される。
粉体分配器１１６及び造形部１３０の金属粉体の酸化を防止するために、プロセスチャンバ１１０の内部は、例えば、図示しない真空システムによって、電子ビーム１１８の生成に適した真空環境が維持されることが好ましい。また、プロセスチャンバ１１０の内部に、図示しないガス供給源から、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスを供給してもよい。
制御装置１２０は、ビーム源１１２、走査装置１１４、粉体分配器１１６、及び造形部１３０と通信可能に接続される。制御装置１２０は、三次元ＣＡＤデータＤ１に基づいて各層ごとにビームの照射位置又はビーム軌跡等の実行データを作成し、当該実行データに基づいてビーム源１１２、走査装置１１４、粉体分配器１１６、及び造形部１３０を制御する。具体的には、制御装置１２０は、ビーム源１１２の出力、走査装置１１４によるビームの照射位置並びにビーム軌跡、粉体分配器１１６による粉体の供給、及び造形部１３０の後述する駆動装置３０（図２Ａ等参照）を制御する。
次に、図１に示した造形部１３０の詳細構造について説明する。図２Ａは、造形部１３０の概略側面図である。図２Ｂは、造形部１３０の概略上面図である。図２Ａに示すように、造形部１３０は、金属粉体を支持するベースプレート１０と、ベースプレート１０に接続されるロッド２０と、ロッド２０及びベースプレート１０を昇降させる駆動装置３０と、を含む。また、造形部１３０は、少なくともベースプレート１０の周囲を取り囲むチャンバ４０を有する。なお、本明細書において、ベースプレート１０が「金属粉体を支持する」とは、ベースプレート１０が直接金属粉体を支持すること、及びベースプレート１０が後述する金属プレート６０等を介して間接的に金属粉体を支持することを含む。
図２Ａ及び図２Ｂに示すように、造形部１３０のベースプレート１０は、互いに隣接する複数の分割ベースプレート１０ａを含む。図示の例においては、分割ベースプレート１０ａの平面視における形状は略四角形であり、分割ベースプレート１０ａはベースプレート１０が碁盤目状に分割されて形成される。隣接する分割ベースプレート１０ａ間の隙間は、金属粉体ができる限り入り込まず、且つ隣接する分割ベースプレート１０ａの間で過度の摩擦が生じないように設定され得る。図２Ａに示す状態では、複数の分割ベースプレート１０ａは、最上位置に位置し、全ての分割ベースプレート１０ａの上面が面一になるように位置決めされている。ベースプレート１０は、例えば耐熱性金属や、アルミナ等のセラミクスから形成され得る。
図２Ａに示すように、造形部１３０のロッド２０は、複数の分割ベースプレート１０ａの各々の下面側に接続される複数のロッド２０ａを含む。また、造形部１３０の駆動装置３０は、複数のロッド２０ａの各々及び複数の分割ベースプレート１０ａの各々を独立して昇降させる複数の駆動装置３０ａを含む。即ち、図１に示した制御装置１２０は、複数の分割ベースプレート１０ａの各々を独立して制御するように構成される。複数の駆動装置３０ａは、例えば、ステッピングモータ、油圧シリンダ、ピニオンギア等であり得る。複数の駆動装置３０ａがピニオンギアである場合は、複数のロッド２０ａは、ピニオンギアに対応する溝を有し、ラックギアとして機能する。複数の駆動装置３０ａは、支持板５０に固定される。
図２Ａ及び図２Ｂに示す例では、複数の分割ベースプレート１０ａの各々に対して、それぞれ対応する複数のロッド２０ａ及び複数の駆動装置３０ａを設けているがこれに限られない。例えば、複数の分割ベースプレート１０ａのうち、昇降させる必要がある分割ベ
ースプレート１０ａにのみロッド２０ａ及び駆動装置３０ａを設けてもよい。また、複数の分割ベースプレート１０ａのうち、２以上の分割ベースプレート１０ａを単一の駆動装置３０ａで昇降させるようにしてもよい。
ースプレート１０ａにのみロッド２０ａ及び駆動装置３０ａを設けてもよい。また、複数の分割ベースプレート１０ａのうち、２以上の分割ベースプレート１０ａを単一の駆動装置３０ａで昇降させるようにしてもよい。
次に、図２Ａ及び図２Ｂに示した造形部１３０において造形物を形成するプロセスについて説明する。図３は、造形物の一部が形成された状態の造形部１３０の概略側断面図である。図４は、造形物の全体が形成された状態の造形部１３０の概略側断面図である。まず、制御装置１２０は、粉体分配器１１６を制御して、分割ベースプレート１０ａ上に金属粉体の一層分の薄層を形成する。続いて、制御装置１２０は、三次元ＣＡＤデータＤ１から作成した各層毎のビームの照射位置又はビーム軌跡等の実行データに基づいて、ビーム源１１２及び走査装置１１４を制御して、所望の照射位置にビームを照射して金属粉体を焼結させ、造形物Ｍ１の第１層を形成する。
第１層が形成されると、制御装置１２０は、上記実行データに基づいて、分割ベースプレート１０ａの一部を降下させる。具体的には少なくとも造形物Ｍ１の第１層を支持する分割ベースプレート１０ａを降下させ、必要に応じて第２層のビームの照射位置に対応する分割ベースプレート１０ａを降下させる。ここで分割ベースプレート１０ａは、一層分の厚みとして、例えば１０μｍから１００μｍだけ降下する。続いて、制御装置１２０は、粉体分配器１１６を制御して、降下した分割ベースプレート１０ａ上に金属粉体を補充する。具体的には、例えば、降下していない初期位置の分割ベースプレート１０ａ上の金属粉体の高さと降下した分割ベースプレート１０ａ上の金属粉体の高さが略一致するように、降下した分割ベースプレート１０ａ上に金属粉体を補充する。制御装置１２０は、ビーム源１１２及び走査装置１１４を制御して、所望の照射位置にビームを照射して金属粉体を焼結させ、造形物Ｍ１の第２層を形成する。図３に示すように、造形物Ｍ１の複数層が形成されたとき、複数の分割ベースプレート１０ａのうち、造形物Ｍ１を支持する分割ベースプレート１０ａが降下している。
造形部１３０は、上述した処理を各層毎に繰り返すことで、図４に示すように造形物Ｍ１の全体を形成することができる。なお、図３及び図４に示す造形物Ｍ１は、略ドーム状の形状を有する。
以上で説明したように、本実施形態に係るＡＭ装置１００は、互いに隣接する複数の分割ベースプレート１０ａを有するので、各層を支持する分割ベースプレート１０ａのみを降下させることで、ベースプレート１０全体を降下させる場合に比べて造形物Ｍ１を形成するのに必要な金属粉体の量を減少させることができる。その結果、造形物の周囲の、金属粉体の焼結に起因して間接的に溶融する金属粉体の量を減少させることができ、金属粉体のロスを低減することができる。また、造形物Ｍ１の周囲の未焼結の金属粉体の量を減少させることができるので、酸化した金属粉体を再生処理する手間を低減することもできる。さらに、造形物Ｍ１を形成するのに必要な金属粉体の量を減少させることができるので、ベースプレート１０上に金属粉体を平らに敷き詰める手間、及び造形物Ｍ１の焼結後の未焼結の金属粉体の回収の手間も低減することができる。
また、本実施形態に係るＡＭ装置１００は、形成する造形物Ｍ１の形状に応じて各分割ベースプレート１０ａを降下させることで、造形物Ｍ１を支持するのに必要なサポート部材の量を低減することができ、その結果、サポート部材に使用される金属粉体の量も低減することができる。
本実施形態に係るＡＭ装置１００は、複数の分割ベースプレート１０ａを独立して昇降させることができる駆動装置３０を有する。これにより、複数の分割ベースプレート１０ａの一部を造形物Ｍ１の形状に応じて降下及び上昇させることができる。さらに、本実施
形態では、複数の分割ベースプレート１０ａの各々にそれぞれ複数の駆動装置３０ａが設けられる。これにより、複数の分割ベースプレート１０ａの各々を独立して昇降させることができ、より柔軟に造形物Ｍ１の形状に応じて複数の分割ベースプレート１０ａを降下及び上昇させることができる。その結果、造形物Ｍ１を形成するのに必要な金属粉体の量をより減少させることができる。
形態では、複数の分割ベースプレート１０ａの各々にそれぞれ複数の駆動装置３０ａが設けられる。これにより、複数の分割ベースプレート１０ａの各々を独立して昇降させることができ、より柔軟に造形物Ｍ１の形状に応じて複数の分割ベースプレート１０ａを降下及び上昇させることができる。その結果、造形物Ｍ１を形成するのに必要な金属粉体の量をより減少させることができる。
次に、異なる形状の造形物を形成する例を説明する。図５は、他の造形物の一部が形成された状態の造形部１３０の概略側断面図である。図６は、他の造形物の全体が形成された状態の造形部１３０の概略側断面図である。図５に示すように、造形部１３０で造形物Ｍ２の複数層が形成されたとき、造形物Ｍ２を支持する分割ベースプレート１０ａが降下している。また、図５に示す状態から次の層を形成するときは、制御装置１２０は、実行データに基づいて、少なくとも造形物Ｍ２を支持する分割ベースプレート１０ａを降下させ、必要に応じて次の層のビームの照射位置に対応する分割ベースプレート１０ａを降下させる。
造形部１３０は、上述した処理を各層毎に繰り返すことで、図６に示すように造形物Ｍ２の全体を形成することができる。なお、図５及び図６に示す造形物Ｍ２は、略逆ドーム状の形状を有する。図示のような逆ドーム状の造形物Ｍ２を形成する場合は、必要に応じてベースプレート１０と造形物Ｍ２との間にサポート部材を形成してもよい。
次に、造形部１３０の他の例を説明する。図７は、造形部１３０の他の例を示す概略側断面図である。図７に示す造形部１３０は、ベースプレート１０の上面に金属プレート６０を有する。金属プレート６０は、例えば、ボルト等の締結手段によりベースプレート１０の上面に固定される。なお、金属プレート６０をベースプレート１０に固定する締結手段は、造形物の形成に影響しない位置に設けられる。
図示の例では、金属プレート６０は、複数の分割ベースプレート１０ａの各々にそれぞれ固定される複数の金属プレート６０ａを含む。しかしながら、これに限らず、複数の分割ベースプレート１０ａのうち２以上の分割ベースプレート１０ａに対して一枚の金属プレート６０ａが固定されてもよい。即ち、この場合は、一枚の金属プレート６０ａが固定された２以上の分割ベースプレート１０ａは、一体として駆動装置３０により昇降され得る。
図７に示すように造形物の全体が形成されると、造形物はＡＭ装置１００から取り出される。図７に示す例では、まず、造形物が接触している金属プレート６０ａの分割ベースプレート１０ａへの固定を解除する。続いて、造形物を金属プレート６０ａと共に造形部１３０から取り外し、熱処理をした後にワイヤカットにより金属プレート６０ａと造形物とを切り離す。
図７に示すＡＭ装置１００では、ベースプレート１０は金属プレート６０を介して金属粉体を支持する。これにより造形物は金属プレート６０上に形成されるから、金属プレート６０をベースプレート１０から取り外すことで、容易にＡＭ装置１００から造形物を取り出すことができる。また、金属プレート６０は複数の金属プレート６０ａを有するので、造形物が大型になっても、造形物から複数の金属プレート６０ａをそれぞれ切り離せばよい。したがって、大型のベースプレートと大型の造形物とを切り離す場合に比べて、造形物と複数の金属プレート６０ａとの切り離しは容易である。
次に、分割ベースプレート１０ａの平面視における別の形状の例について説明する。図８は、造形部１３０の他の例の概略上面図である。図９は、造形部１３０のさらに他の例の概略上面図である。図８に示す例では、造形部１３０の分割ベースプレート１０ａの平
面視における形状は略長方形であり、分割ベースプレート１０ａは、ベースプレート１０が短冊状に分割されて形成される。図９に示す例では、造形部１３０の分割ベースプレート１０ａの平面視における形状は略正六角形であり、分割ベースプレート１０ａは、ベースプレート１０がハニカム状に分割されて形成される。なお、図９に示す例では、チャンバ４０と分割ベースプレート１０ａとの隙間を小さくするために、略正六角形でない形状の分割ベースプレート１０ａを適宜設けることができる。図３から図７に示した造形部１３０のベースプレート１０は、図８又は図９に示すように分割されてもよい。
面視における形状は略長方形であり、分割ベースプレート１０ａは、ベースプレート１０が短冊状に分割されて形成される。図９に示す例では、造形部１３０の分割ベースプレート１０ａの平面視における形状は略正六角形であり、分割ベースプレート１０ａは、ベースプレート１０がハニカム状に分割されて形成される。なお、図９に示す例では、チャンバ４０と分割ベースプレート１０ａとの隙間を小さくするために、略正六角形でない形状の分割ベースプレート１０ａを適宜設けることができる。図３から図７に示した造形部１３０のベースプレート１０は、図８又は図９に示すように分割されてもよい。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上述した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲及び明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、又は省略が可能である。
以下に本明細書が開示する形態のいくつかを記載しておく。
第１形態によれば、ＡＭ装置が提供される。このＡＭ装置は、造形材料を支持するベースプレートと、前記ベースプレートに支持された前記造形材料に照射されるビームを生成するビーム源と、を有する。前記ベースプレートは、互いに隣接する複数の分割ベースプレートを有する。
第１形態によれば、ＡＭ装置が提供される。このＡＭ装置は、造形材料を支持するベースプレートと、前記ベースプレートに支持された前記造形材料に照射されるビームを生成するビーム源と、を有する。前記ベースプレートは、互いに隣接する複数の分割ベースプレートを有する。
第１形態によれば、ＡＭ装置は、互いに隣接する複数の分割ベースプレートを有するので、各層を支持する分割ベースプレートのみを降下させることで、ベースプレート全体を降下させる場合に比べて造形物を形成するのに必要な造形材料の量を減少させることができる。その結果、造形物の周囲の、造形材料の焼結に起因して間接的に溶融する造形材料の量を減少させることができ、造形材料のロスを低減することができる。また、造形物の周囲の未焼結の造形材料の量を減少させることができるので、酸化した造形材料を再生処理する手間を低減することもできる。さらに、造形物を形成するのに必要な造形材料の量を減少させることができるので、ベースプレート上に造形材料を平らに敷き詰める手間、及び造形物の焼結後の未焼結の造形材料の回収の手間も低減することができる。また、ＡＭ装置は、形成する造形物の形状に応じて各分割ベースプレートを降下させることで、造形物を支持するのに必要なサポート部材の量を低減することができ、その結果、サポート部材に使用される金属粉体の量も低減することができる。
第２形態は、第２形態のＡＭ装置において、前記複数の分割ベースプレートを独立して昇降させるように構成される駆動装置を有することを要旨とする。
第２形態によれば、ＡＭ装置は、複数の分割ベースプレートを独立して昇降させることができる駆動装置を有する。これにより、複数の分割ベースプレートの一部を造形物の形状に応じて降下及び上昇させることができる。
第３形態は、第２形態のＡＭ装置において、前記駆動装置は、前記複数のベースプレートの各々にそれぞれ設けられる複数の駆動装置を含むことを要旨とする。
第３形態によれば、複数の分割ベースプレートの各々にそれぞれ複数の駆動装置が設けられる。これにより、複数の分割ベースプレートの各々を独立して昇降させることができ、より柔軟に造形物の形状に応じて複数の分割ベースプレートを降下及び上昇させることができる。その結果、造形物を形成するのに必要な造形材料の量をより減少させることができる。
第４形態は、第１形態から第３形態のいずれかのＡＭ装置において、前記ベースプレート上に着脱可能に固定される金属プレートを有することを要旨とする。
第４形態によれば、ベースプレートは、金属プレートを介して造形材料を支持する。これにより造形物は金属プレート上に形成されるから、金属プレートをベースプレートから取り外すことで、容易にＡＭ装置から造形物を取り出すことができる。
第５形態は、第４形態のＡＭ装置において、前記金属プレートは、前記複数の分割プレートの各々にそれぞれ固定される複数の金属プレートを含むことを要旨とする。
第５形態によれば、金属プレートは複数の金属プレートを有するので、造形物が大型になっても、造形物から複数の金属プレートをそれぞれ切り離せばよい。したがって、大型のベースプレートと大型の造形物とを切り離す場合に比べて、造形物と複数の金属プレートとの切り離しは容易である。
第６形態によれば、造形物の製造方法が提供される。この造形物の製造方法は、造形材料を互いに隣接する複数の分割ベースプレートで支持し、前記複数の分割ベースプレートに支持された造形材料にビームを照射し、前記分割ベースプレートの一部を降下させる。
第６形態によれば、互いに隣接する複数の分割ベースプレートの一部を降下させるので、ベースプレート全体を降下させる場合に比べて造形物を形成するのに必要な造形材料の量を減少させることができる。その結果、造形物の周囲の、造形材料の焼結に起因して間接的に溶融する造形材料の量を減少させることができ、造形材料のロスを低減することができる。また、造形物の周囲の未焼結の造形材料の量を減少させることができるので、酸化した造形材料を再生処理する手間を低減することもできる。さらに、造形物を形成するのに必要な造形材料の量を減少させることができるので、ベースプレート上に造形材料を平らに敷き詰める手間、及び造形物の焼結後の未焼結の造形材料の回収の手間も低減することができる。また、ＡＭ装置は、形成する造形物の形状に応じて各分割ベースプレートを降下させることで、造形物を支持するのに必要なサポート部材の量を低減することができ、その結果、サポート部材に使用される金属粉体の量も低減することができる。
１０…ベースプレート
１０ａ…分割ベースプレート
３０…駆動装置
３０ａ…駆動装置
６０…金属プレート
６０ａ…金属プレート
１００…ＡＭ装置
１１２…ビーム源
１２０…制御装置
１３０…造形部
１０ａ…分割ベースプレート
３０…駆動装置
３０ａ…駆動装置
６０…金属プレート
６０ａ…金属プレート
１００…ＡＭ装置
１１２…ビーム源
１２０…制御装置
１３０…造形部
Claims (6)
- 造形材料を支持するベースプレートと、
前記ベースプレートに支持された前記造形材料に照射されるビームを生成するビーム源と、を有し、
前記ベースプレートは、互いに隣接する複数の分割ベースプレートを有する、ＡＭ装置。 - 請求項１に記載されたＡＭ装置において、
前記複数の分割ベースプレートを独立して昇降させるように構成される駆動装置を有する、ＡＭ装置。 - 請求項２に記載されたＡＭ装置において、
前記駆動装置は、前記複数のベースプレートの各々にそれぞれ設けられる複数の駆動装置を含む、ＡＭ装置。 - 請求項１から３のいずれか一項に記載されたＡＭ装置において、
前記ベースプレート上に着脱可能に固定される金属プレートを有する、ＡＭ装置。 - 請求項４に記載されたＡＭ装置において、
前記金属プレートは、前記複数の分割プレートの各々にそれぞれ固定される複数の金属プレートを含む、ＡＭ装置。 - 造形材料を互いに隣接する複数の分割ベースプレートで支持し、
前記複数の分割ベースプレートに支持された造形材料にビームを照射し、
前記分割ベースプレートの一部を降下させる、造形物の製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019094592A JP2020190003A (ja) | 2019-05-20 | 2019-05-20 | Ａｍ装置及び造形物の製造方法 |
| EP20810489.3A EP3974085A4 (en) | 2019-05-20 | 2020-03-26 | AM DEVICE AND METHOD FOR MAKING A FORM OBJECT |
| PCT/JP2020/013580 WO2020235214A1 (ja) | 2019-05-20 | 2020-03-26 | Ａｍ装置及び造形物の製造方法 |
| US17/611,365 US20220226899A1 (en) | 2019-05-20 | 2020-03-26 | Am apparatus and method for manufacturing a fabricated object |
| CN202080037344.3A CN113874139A (zh) | 2019-05-20 | 2020-03-26 | Am装置及造型物的制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019094592A JP2020190003A (ja) | 2019-05-20 | 2019-05-20 | Ａｍ装置及び造形物の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2020190003A true JP2020190003A (ja) | 2020-11-26 |
| JP2020190003A5 JP2020190003A5 (ja) | 2022-02-04 |
Family
ID=73453425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019094592A Pending JP2020190003A (ja) | 2019-05-20 | 2019-05-20 | Ａｍ装置及び造形物の製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20220226899A1 (ja) |
| EP (1) | EP3974085A4 (ja) |
| JP (1) | JP2020190003A (ja) |
| CN (1) | CN113874139A (ja) |
| WO (1) | WO2020235214A1 (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100090374A1 (en) * | 2008-10-14 | 2010-04-15 | David Michael Dietrich | Geometry adaptive laser sintering system |
| EP2502730A1 (de) * | 2011-03-23 | 2012-09-26 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines Bauteils in Schichtbauweise |
| DE102016201369A1 (de) * | 2016-01-29 | 2017-08-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Vorrichtung, Anlage und Verfahren zur additiven Herstellung eines Bauteils |
| EP3351321A1 (de) * | 2017-01-24 | 2018-07-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Vorrichtung und verfahren zur additiven fertigung wenigstens eines formkörpers |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19511772C2 (de) | 1995-03-30 | 1997-09-04 | Eos Electro Optical Syst | Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes |
| DE202011003443U1 (de) * | 2011-03-02 | 2011-12-23 | Bego Medical Gmbh | Vorrichtung zur generativen Herstellung dreidimensionaler Bauteile |
| US9505057B2 (en) | 2013-09-06 | 2016-11-29 | Arcam Ab | Powder distribution in additive manufacturing of three-dimensional articles |
| DE112015004525T5 (de) * | 2014-10-01 | 2017-06-14 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Verfahren zum Herstellen eines dreidimensional geformten Formlings |
| DE102016225178A1 (de) * | 2016-12-15 | 2018-06-21 | MTU Aero Engines AG | Schichtbauvorrichtung und Schichtbauverfahren zum additiven Herstellen zumindest eines Bauteilbereichs eines Bauteils |
-
2019
- 2019-05-20 JP JP2019094592A patent/JP2020190003A/ja active Pending
-
2020
- 2020-03-26 EP EP20810489.3A patent/EP3974085A4/en not_active Withdrawn
- 2020-03-26 US US17/611,365 patent/US20220226899A1/en active Pending
- 2020-03-26 CN CN202080037344.3A patent/CN113874139A/zh active Pending
- 2020-03-26 WO PCT/JP2020/013580 patent/WO2020235214A1/ja unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100090374A1 (en) * | 2008-10-14 | 2010-04-15 | David Michael Dietrich | Geometry adaptive laser sintering system |
| EP2502730A1 (de) * | 2011-03-23 | 2012-09-26 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines Bauteils in Schichtbauweise |
| DE102016201369A1 (de) * | 2016-01-29 | 2017-08-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Vorrichtung, Anlage und Verfahren zur additiven Herstellung eines Bauteils |
| EP3351321A1 (de) * | 2017-01-24 | 2018-07-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Vorrichtung und verfahren zur additiven fertigung wenigstens eines formkörpers |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3974085A1 (en) | 2022-03-30 |
| CN113874139A (zh) | 2021-12-31 |
| WO2020235214A1 (ja) | 2020-11-26 |
| EP3974085A4 (en) | 2023-01-25 |
| US20220226899A1 (en) | 2022-07-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7150936B2 (ja) | 三次元造形物の製造方法、および三次元造形装置 | |
| EP3541606B1 (en) | Method for additive manufacturing | |
| US10486362B2 (en) | Method and connecting supports for additive manufacturing | |
| EP2986406B1 (en) | Build platform, apparatus and method for additive manufacturing | |
| US11173668B2 (en) | Methods and rail supports for additive manufacturing | |
| US20180154441A1 (en) | Methods and table supports for additive manufacturing | |
| JP5119123B2 (ja) | 三次元形状造形物の製造方法 | |
| JP6882508B2 (ja) | ３次元ワークピースを製造する装置及び方法 | |
| JP5893112B1 (ja) | 積層造形装置 | |
| JP6504064B2 (ja) | 金属部材の製造方法 | |
| US10919114B2 (en) | Methods and support structures leveraging grown build envelope | |
| JP6836097B2 (ja) | 三次元造形物の製造方法及び三次元造形物の製造装置 | |
| JP6639735B2 (ja) | 三次元造形装置 | |
| US20220134433A1 (en) | Additive manufacture | |
| WO2020235214A1 (ja) | Ａｍ装置及び造形物の製造方法 | |
| JP6858658B2 (ja) | 積層造形体の製造装置および製造方法 | |
| TWI784253B (zh) | 層疊造型物及層疊造型裝置 | |
| JP7024328B2 (ja) | 金属部材の作製方法 | |
| JP7312063B2 (ja) | 三次元物体の製造方法及び三次元造形装置 | |
| CN115338424A (zh) | 层叠造型物的制造方法 | |
| JP2023028044A (ja) | 積層造形方法 | |
| JP2023183596A (ja) | 金属積層造形方法 | |
| JP2020084266A (ja) | 積層造形体の製造方法 | |
| EP3299098A1 (en) | Improved additive layer manufacturing |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220127 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220127 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230316 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20230912 |