JP2022508677A

JP2022508677A - 付加製造プロセスにおける粉体堆積機構のための装置

Info

Publication number: JP2022508677A
Application number: JP2021544962A
Authority: JP
Inventors: バララム、スリダール
Original assignee: インテックディーエムエルエスプライベートリミテッド
Priority date: 2018-10-12
Filing date: 2019-10-11
Publication date: 2022-01-19
Also published as: WO2020075122A1; US20210370408A1

Abstract

本発明は、付加製造プロセスにおける粉体堆積機構のための装置を提供する。装置は、順方向のみに移動するように構成された、少なくとも２つのベルト駆動サイクリック・アームを備える。サイクリック・アームの動きは、第１のアームが可動位置にあり、同時に第２のアームが静止位置にあるように動く。プログラマブル論理制御装置（ＰＬＣ）は、アームの動きを制御する。少なくとも１つの速度調整モジュールは、サイクリック・アームの速度を調整するように構成される。速度調整モジュールは、サイクリック・アームの制限位置を検出する。垂直ループは、垂直面及び水平面におけるリコーティング・アームを変換するように構成される。垂直ループは、自動リコータ・アーム変更機構の助けとなる。

Description

本出願は、２０１８年１０月１２日にチェンナイのインド国特許事務所に出願された、「Ａｎａｐｐａｒａｔｕｓｆｏｒｐｏｗｄｅｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｉｎａｎａｄｄｉｔｉｖｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ」と題する、第２０１８４１０３８７４０号の優先権を主張する。その全体は、本明細書で参照として明示的に組み込まれる。

本発明は、付加製造プロセスにおける粉体堆積機構のための装置に関する。より詳細には、本発明は、複数のサイクリック・アームが順方向のみに移動するよう構成された、粉体堆積機構に関する。

「付加製造」、又は「３Ｄ印刷」は、作製される物体の３Ｄモデルが装置（例えば３Ｄプリンタ）に、次いで装置が作製される物体の形状に、構成材料を徐々に堆積させるか、又は形成することによって、物体を自動的に作製する製造プロセスである。例えば、物体の断面を表わす材料の連続層が、堆積又は形成される。一般的に、堆積した材料層は、溶解して最終的な物体を形成する。それらは比較的多用途性であるために、付加製造技術は多くの関心を集めている。

付加製造プロセスは、レーザを使用して溶解した金属粉体の層を堆積させ、高密度部品を生成することを含む。金属製アームはプラットフォームを横断して、プラットフォームの露出した領域全体に、材料の均一な層を堆積させる。最遠部に移動した後、アームはそのホーム位置に戻り、次の層のための粉体を集積する。

空間のために微細な形状で溶解及び凝固する、大量の粉体を使用することが重要である。過剰な粉体は、確実に粉体層が目標面を覆う。例えば、粉体リザーバから、又は上方に放出アームが位置された領域からである。加えて、この領域の寸法は調整できないが、拡張デバイス又は放出アームの長さによって決定される。加えて、各層の目標面を越えて投射する過剰な粉体を提供することが一般的であり、詳細には、全目標面が粉体層によって完全に覆われることを保証するのが一般的である。

アームの後方への移動は、価値のない追加の動きであり、付加製造は層ごとの繰り返しプロセスであるため、バックストロークは、機械作動時間の大きい割合を占める一因となり、プロセス時間及びコストを増加させる。

「Ｍｅｔｈｏｄａｎｄａｐｐａｒａｔｕｓｆｏｒｐｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇａｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｏｂｊｅｃｔ」と題する米国特許第６３７５８７４号Ｂ１は、バインダ液体を粉体の増加する層に選択的に適用することによって、粉体から三次元物体を形成するプリンタを開示している。このバインダは、粉体の層を、メモリから提供された所望の物体の中実二次元断面に凝集させる。このプリンタは、デザリング技術及びハーフトーン技術を使用して、物体に陰影をつけることができ、カラー印刷することもできる。濾過システムは、飛散粉体を除去し、清潔な空気を再循環させる。このプリンタは、過剰粉体及び飛散粉体を管理するための、追加の特徴も含む。しかし、このシステムは、アームの後方の動きに関わる。

「Ａｕｔｏｍａｔｉｃｆｅｅｄｉｎｇａｎｄｒｅｃｅｉｖｉｎｇｄｅｖｉｃｅｆｏｒ３Ｄａｄｄｉｔｉｖｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ」と題するＣＮ１０８１６２４００Ａは、３Ｄ付加製造のための完全自動の供給及び受入デバイスを開示しており、手動操作による低効率及び誤操作の課題を、効果的に解決するために使用される。この発明は、２つの対称のコンベア・ベルト及び一対の対向する放射センサを備えた、３Ｄ付加製造のための完全自動の供給及び受入デバイスを提供する。一対の放射センサは、２つの対称のコンベア・ベルトに対で配置される。光ファイバ・センサは、コンベア・ベルトの端部に配設される。材料キャリアの印刷プラットフォームは合致され、印刷プラットフォームは、２つの対称のコンベア・ベルト間に埋め込むことができる。しかし、ベルト及びアームの動きは、１つの方向に限定されない。

したがって、効率的な方法による、付加製造プロセスにおける粉体堆積機構の装置に対する要望が存在する。

米国特許第６３７５８７４号Ｂ１ＣＮ１０８１６２４００Ａ

本発明は、先行技術における欠点を克服し、付加製造プロセスにおける粉体堆積機構のための装置を提供する。

１つの実施例において、装置は、順方向のみに移動するように構成された、少なくとも２つのベルト駆動サイクリック・アームを備える。サイクリック・アームの動きは、第１のアームが可動位置にあり、同時に第２のアームが静止位置にあるように動く。

デュアル・ベルト駆動サイクリック・アームの順方向は、付加製造プロセスを加速する。さらに、サイクリック・アームの順方向の移動は、デブリ及び不純物が一方向のみに動き、コーティングのたびに処理ゾーンから取り出されることを保証する。プログラマブル論理制御装置（ＰＬＣ）は、アームの動きを制御する。

１つの実施例において、デュアル・リコータ・アームは、互いに平行である少なくとも２つのフレームを接続する。少なくとも１つの速度調整モジュールは、サイクリック・アームの速度を調整するように構成される。この速度調整モジュールは、サイクリック・アームの制限位置を検出する。複数の位置スイッチは、アームが制限位置、又は機械的要件による所定の位置に達したとき、信号を送信するように構成される。

代替の実施例において、垂直ループは、垂直面及び水平面におけるリコーティング・アームを変換するように構成される。垂直ループは、自動リコータ・アーム変更機構の助けとなる。粉体床を有するビルド可動ビルト・プラットフォームは、堆積した粉体を集積するように構成される。ビルド可動プラットフォームは、デュアル・リコータ・アームに連結される。

プラットフォームにおけるディスペンサは上下に動き、粉体をプラットフォームに拡散する。ディスペンサ・アップ機構は、ビルド・プラットフォームを下げること、粉体の分配、粉体のコーティング、及びレーザ溶融を含む。

したがって本発明は、サイクリック・アームの後方ストロークを回避する。コストは軽減される。この設計は単純であるので、構築時間が減少される。

本発明は、製造コストを軽減する。サイクリック・アームを係止する複雑さを軽減する。

本発明は、複雑さ並びに製造コストを軽減させる。リコーティング中のビルド・プラットフォームのアクセス性は容易になる。本発明は、アームを完成させる部品数を最小に抑え、それは単純で容易な設定、及び安価をもたらす。本発明は一体構造であり、製造が安価である。

実施例における前述及び他の特徴は、添付の図と共に、以下の実施例の詳細な説明から、より明確となる。図において、同様の参照番号は、同様の要素を指す。

付加製造プロセスにおける粉体堆積機構のための装置を示す図である。本発明の１つの実施例による、ディスペンサ・アップ機構を示す図である。

次に、それらの１つ又は複数の実例が図に示されている本発明の主題の説明を詳細に参照する。各実例は、主題を説明するために提供され、限定ではない。本発明に関連する当業者には明白である、様々な変化及び変更は、本発明の趣旨、範囲、及び意図内にあるものとする。

図１は、付加製造プロセスにおける粉体堆積機構のための装置を示す図である。１つの実施例において、少なくとも２つのベルト駆動サイクリック・アーム（１０１ａ、１０１ｂ）は、順方向のみに移動するように構成される。サイクリック・アーム（１０１ａ、１０１ｂ）の動きは、第１のアーム（１０１ａ）が可動位置にあり、同時に第２のアーム（１０１ｂ）が静止位置にあるように動く。

デュアル・ベルト駆動サイクリック・アーム（１０１ａ、１０１ｂ）の順方向は、付加製造プロセスを加速する。サイクリック・アーム（１０１ａ、１０１ｂ）の順方向の移動は、デブリ及び不純物が一方向のみに動き、コーティングのたびに処理ゾーンから取り出されることを保証する。

プログラマブル論理制御装置（ＰＬＣ）は、アーム（１０１ａ、１０１ｂ）の動きを制御する。サイクリック・アーム（１０１ａ、１０１ｂ）はベルト（１０７）に連結され、ベルト（１０７）は、モータに接続されたプーリによって駆動される。このモータは、駆動回路によって制御される。

１つの実施例において、デュアル・リコータ・アーム（１０１ａ、１０１ｂ）は、互いに平行である少なくとも２つのフレーム（１０２、１０３）を接続する。取り外し可能に装着された複数のブレードは、アーム（１０１ａ、１０１ｂ）に取り付けられる。これら取り外し可能に装着されたブレードは、損傷を受けたブレードを容易に交換するのに役立つ。

代替の実施例において、複数の位置スイッチは、アーム（１０１ａ、１０１ｂ）が制限位置、又は機械的要件による所定の位置に達したとき、信号を送信するように構成される。これら位置スイッチは、ＰＬＣに接続される。ベルト（１０７）は、粉体床のタイミング制御を制御する。

位置スイッチは、単純な電気デバイスであり、アーム（１０１ａ、１０１ｂ）が制限位置、又は機械的要件による所定の位置に達したときに、信号をシステムに送信する。

図２は、本発明の１つの実施例による、ディスペンサ・アップ機構を示す図である。１つの実施例において、垂直ループは、垂直面のリコーティング・アーム（１０１ａ、１０１ｂ）を水平面に変換するよう、及びその逆に変換するように構成される。この垂直ループは、自動リコータ・アーム変更機構の助けとなる。

アーム（１０１ａ、１０１ｂ）の動きが水平面のみに限定された、他のシステムとは異なり、この垂直ループは、垂直面のリコーティング・アーム（１０１ａ、１０１ｂ）を変換する。さらに、デュアル・アーム・システムは垂直面であるので、自動リコータ変更機構の助けとなる。

堆積した粉体を集積するように構成された粉体床を備えた、ビルド可動ビルト・プラットフォームが提供される。ビルド可動プラットフォームは、デュアル・リコータ・アームに連結され、プラットフォームにおけるディスペンサは上下に動き、粉体をプラットフォームに拡散する。ディスペンサ・アップ機構は、ビルド・プラットフォームを下げること、粉体の分配、粉体のコーティング、及びレーザ溶融を含む。

ディスペンサ・アップ機構は、粉体を分配するプロセスを備えたビルド・プラットフォームを含む。このプロセスは、粉体のコーティング及びレーザ溶融をさらに含む。

したがって、本発明は、サイクリック・アームの後方ストロークを回避する。コストは軽減される。この設計は単純であるので、構築時間が減少される。

本発明は、複雑さ並びに製造コストを軽減させる。リコーティング中のビルド・プラットフォームのアクセス性は容易になる。本発明は、アームを完成させる部品数を最小に抑え、それは単純で容易な設定、及び安価をもたらす。本発明は一体構造であり、製造が安価である。加えて本発明は、様々な媒体に適応させるために、サイズ及び寸法を変化させてもよい。しかし、上述の基本的な構造特徴は同じままとなる。

本発明の多くの特徴及び利点は、詳細な明細書から明確であり、したがって添付の特許請求の範囲によって、本発明の趣旨及び範囲内にある、本発明の全てのこのような特徴及び利点を網羅するよう意図される。さらに、多くの変更及び変形が、当業者には容易に思い付くので、本発明を、例示及び説明された正確な構造及び動作に限定することは望ましくない。したがって、全ての好適な変更及び同等物は、本発明の範囲内にあるものと分類され得る。

１０１（１０１ａ、１０１ｂ）ベルト駆動サイクリック・アーム
１０２、１０３フレーム
１０４クランプ体
１０５アイドラ
１０６駆動
１０７ベル

Claims

付加製造プロセスにおける粉体堆積機構のための装置（１００）であって、
ａ．順方向のみに移動するように構成された、少なくとも２つのベルト駆動サイクリック・アーム（１０１）であって、前記サイクリック・アーム（１０１）の動きは、第１のアーム（１０１ａ）が可動位置にあり、同時に第２のアーム（１０１ｂ）が静止位置にあるようなものであり、前記デュアル・ベルト駆動サイクリック・アーム（１０１）の順方向は、付加製造プロセスを加速し、前記サイクリック・アーム（１０１）の順方向は、デブリ及び不純物を一方向のみに動かして、コーティングのたびに処理ゾーンから取り出されることを保証し、プログラマブル論理制御装置（ＰＬＣ）は、前記アーム（１０１）の動きを制御する、少なくとも２つのベルト駆動サイクリック・アーム（１０１）と、
ｂ．互いに平行である少なくとも２つのフレーム（１０２）を接続する、デュアル・リコータ・アームと、
ｃ．前記サイクリック・アーム（１０１ａ、１０１ｂ）の速度を調整するように構成され、前記サイクリック・アーム（１０１ａ、１０１ｂ）の制限位置を検出する、少なくとも１つの速度調整モジュールと、
ｄ．アーム（１０１ａ、１０１ｂ）が制限位置、又は機械的要件による所定の位置に達したとき、信号を送信するように構成された、複数の位置スイッチと、
ｅ．垂直面のリコーティング・アーム（１０１ａ、１０１ｂ）を水平面に変換するよう、及びその逆に変換するように構成され、自動リコータ・アーム変更機構の助けとなる、垂直ループと、
ｆ．堆積した粉体を集積するように構成された粉体床を有する、ビルド可動ビルト・プラットフォームであって、クランプ体（１０４）及びアイドラ（１０５）を使用して前記デュアル・リコータ・アーム（１０１ａ、１０１ｂ）に連結され、前記プラットフォームにおけるディスペンサが上下に動いて粉体を前記プラットフォームに拡散し、ディスペンサ・アップ機構は、ビルド・プラットフォームを下げること、粉体の分配、粉体のコーティング、及びレーザ溶融を含む、ビルド可動ビルト・プラットフォームと
を備える、装置（１００）。
前記サイクリック・アーム（１０１ａ、１０１ｂ）は前記ベルト（１０７）に連結され、前記ベルト（１０７）は、モータに接続されたプーリによって駆動される、請求項１に記載の装置。
前記モータは、駆動回路によって制御される、請求項１に記載の装置。
前記ベルト（１０７）は、前記粉体床のタイミング制御を制御する、請求項１に記載の装置。
取り外し可能に装着できるコーティング・ブレードは、前記アーム（１０１ａ、１０１ｂ）に連結される、請求項１に記載の装置。
ディスペンサ機構のタイミング及びプラットフォームは、ＰＬＣによって制御される、請求項１に記載の装置。
取り外し可能に装着された複数のブレードは、前記アーム（１０１ａ、１０１ｂ）に取り付けられる、請求項１に記載の装置。