JP2023007774A - Laminate molding device and powder bed forming device - Google Patents

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Abstract

To stably continue a molding process.SOLUTION: A laminate molding apparatus 1 includes a start plate 51 including a plate main surface 51a on which powder P1 is placed, a powder bed forming mechanism 30 that forms a powder bed PB that is the powder P1 spread evenly on the plate main surface 51a, a beam source 3b for irradiating the powder bed PB with an energy beam. The powder bed forming mechanism 30 has a powder supply mechanism 31 that supplies the powder P1, a powder coating mechanism 32 that spreads evenly the powder P1 supplied from the powder supply mechanism 31 on the plate main surface 51a by moving relatively to the start plate 51 toward a clock direction CW, and a powder amount measurement meter 33 placed in front of the powder coating mechanism 32 in a moving direction of the powder coating mechanism 32 relative to the start plate 51, after being supplied from the powder supply mechanism 31, and before evenly spreading by the powder coating mechanism 32 measures an amount of the powder P1.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本開示は、積層造形装置及び粉末床形成装置に関する。 The present disclosure relates to additive manufacturing apparatus and powder bed forming apparatus.

積層造形装置は、エネルギビームを照射することにより、敷き均した粉末を部分的に固める。従って、積層造形装置は、基本的な構成要素として、粉末を敷き均す部品を備える。このような部品は、ブレードと呼ばれることがある。特許文献1は、ブレード機器を開示する。このブレード機器は、粉末を均すストリップを備える。さらに、ブレード機器は、粉末からブレード機器までの距離を監視するセンサアレイを備える。 The layered manufacturing apparatus partially hardens the evenly spread powder by irradiating it with an energy beam. Therefore, the layered manufacturing apparatus has, as a basic component, a part for spreading the powder evenly. Such parts are sometimes called blades. US Pat. No. 6,200,000 discloses a blade instrument. The blade device is equipped with strips for leveling the powder. Additionally, the blade instrument is equipped with a sensor array that monitors the distance from the powder to the blade instrument.

特開2019-32050号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-32050

積層造形は、粉末の敷き均しとエネルギビームの照射とを繰り返す。この繰り返しによって、三次元の造形物が形成される。三次元の造形物を得るためには、粉末の敷き均し動作を複数回実施する。粉末の敷き均し動作ごとに形成される粉末の層は、複数回の動作に亘って、厚みなどの状態が安定していることが望まれる。敷き均し動作が安定することによって、敷き均し動作を含む造形プロセスを安定して継続することが可能になる。 Laminate manufacturing repeats powder spreading and energy beam irradiation. A three-dimensional modeled object is formed by this repetition. In order to obtain a three-dimensional model, the powder is spread evenly several times. It is desired that the state of the powder layer, such as the thickness, be stable over a plurality of operations for the powder layer formed for each powder spreading operation. By stabilizing the spreading motion, it becomes possible to stably continue the modeling process including the spreading motion.

本開示は、造形プロセスを安定して継続することができる積層造形装置及び粉末床形成装置を説明する。 The present disclosure describes an additive manufacturing apparatus and a powder bed forming apparatus that can stably continue the manufacturing process.

本開示の積層造形装置は、少なくとも粉末が載置されるプレート主面を含むプレートと、プレート主面に敷き均された粉末である粉末床を形成する粉末床形成部と、粉末床にエネルギビームを照射する照射部と、を備える。粉末床形成部は、粉末を供給する供給部と、所定の方向に向かってプレートに対して相対的に移動することによって、供給部から供給された粉末をプレート主面に敷き均す塗布部と、プレートに対する塗布部の移動方向において塗布部の前方に配置されて、供給部から供給された後であって塗布部によって敷き均される前の粉末の量を計測する計測部と、を有する。 A layered manufacturing apparatus according to the present disclosure includes a plate including at least a plate main surface on which powder is placed, a powder bed forming unit that forms a powder bed that is powder spread evenly on the plate main surface, and an energy beam on the powder bed. and an irradiating unit that irradiates. The powder bed forming unit includes a supply unit that supplies powder, and an application unit that spreads the powder supplied from the supply unit over the main surface of the plate by moving relative to the plate in a predetermined direction. and a measuring unit arranged in front of the applying unit in the moving direction of the applying unit with respect to the plate and measuring the amount of powder after being supplied from the supplying unit and before being spread evenly by the applying unit.

積層造形装置の粉末床形成部は、粉末をプレート主面に敷き均す塗布部の前方に粉末の量を計測する計測部を配置している。この構成によると、供給部から供給された後に塗布部によって敷き均される前の粉末の量を計測することができる。敷き均す前の粉末の量に関する情報を得ることができるので、当該情報に基づいて供給部からの粉末の供給量を制御することが可能になる。敷き均しに適した状態が実現されるので、塗布部の敷き均し動作によって安定して所望の粉末床を形成することができる。従って、造形プロセスを安定して継続することができる。 The powder bed forming unit of the layered manufacturing apparatus has a measuring unit that measures the amount of powder in front of the coating unit that spreads the powder evenly over the main surface of the plate. According to this configuration, it is possible to measure the amount of powder before it is evenly spread by the application section after being supplied from the supply section. Since it is possible to obtain information about the amount of powder before spreading, it is possible to control the amount of powder supplied from the supply section based on the information. Since a state suitable for even spreading is realized, a desired powder bed can be stably formed by the spreading operation of the application unit. Therefore, the modeling process can be stably continued.

本開示の積層造形装置のプレートは、所定の回転軸線を中心として回転し、プレートの回転によって、プレートに対する塗布部の相対的な移動が発生してもよい。この構成によれば、回転式の積層造形を行うことができる。 The plate of the additive manufacturing apparatus of the present disclosure may rotate about a predetermined axis of rotation, and rotation of the plate may cause relative movement of the applicator with respect to the plate. According to this configuration, rotary lamination molding can be performed.

本開示の積層造形装置は、プレートの回転方向における上流から下流に向かって、供給部、計測部、塗布部及び照射部の順に配置されていてもよい。この構成によれば、プレートの回転によって、供給部からの粉末の供給と、計測部による粉末の量の計測と、塗布部による粉末の敷き均しと、粉末床に対するエネルギビームの照射と、をこの順に連続して行うことができる。 The layered manufacturing apparatus of the present disclosure may be arranged in the order of the supply unit, the measurement unit, the application unit, and the irradiation unit from upstream to downstream in the rotation direction of the plate. According to this configuration, the rotation of the plate causes the supply of powder from the supply unit, the measurement of the amount of powder by the measurement unit, the spreading of the powder by the coating unit, and the irradiation of the powder bed with the energy beam. This order can be performed continuously.

本開示の積層造形装置の計測部は、供給部と塗布部とに挟持されていてもよい。この構成によれば、供給部と塗布部とによって計測部を周囲の熱から保護することができる。その結果、良好な計測値を得ることができる。 The measurement unit of the layered manufacturing apparatus of the present disclosure may be sandwiched between the supply unit and the application unit. According to this configuration, the measuring section can be protected from ambient heat by the supplying section and the applying section. As a result, good measured values can be obtained.

本開示の積層造形装置の供給部、計測部及び塗布部は、回転軸線からプレートの外周縁に向かって延びていてもよい。この構成によれば、円板状のプレートにまんべんなく粉末床を形成することができる。 The supply unit, the measurement unit, and the application unit of the layered manufacturing apparatus of the present disclosure may extend from the rotation axis toward the outer peripheral edge of the plate. According to this configuration, a powder bed can be evenly formed on the disk-shaped plate.

本開示の積層造形装置において、プレートの回転中心側において供給部が供給する粉末の量は、プレートの外周縁側において供給部が供給する粉末の量よりも少なくてもよい。この構成によれば、供給部は、円板状のプレートにおける半径方向に応じた量の粉末を供給する。その結果、半径方向に均質な粉末床を形成することができる。 In the layered manufacturing apparatus of the present disclosure, the amount of powder supplied by the supply unit on the rotation center side of the plate may be less than the amount of powder supplied by the supply unit on the outer peripheral edge side of the plate. According to this configuration, the supply unit supplies an amount of powder corresponding to the radial direction of the disk-shaped plate. As a result, a radially homogeneous powder bed can be formed.

本開示の積層造形装置は、計測部から計測信号を受けると共に、供給部に制御信号を出力する制御部をさらに備えてもよい。制御部は、計測部が出力する粉末の量に関する計測信号に基づいて、供給部が供給する粉末の量を制御する制御信号を生成してもよい。この構成によれば、供給部は、敷き均し動作に適した量の粉末を供給することができる。 The layered manufacturing apparatus of the present disclosure may further include a control section that receives a measurement signal from the measurement section and outputs a control signal to the supply section. The control unit may generate a control signal for controlling the amount of powder supplied by the supply unit based on the measurement signal relating to the amount of powder output by the measurement unit. According to this configuration, the supply unit can supply an amount of powder suitable for the spreading operation.

本開示の粉末床形成装置は、少なくとも粉末が載置されるプレート主面を含むプレートと、プレート主面に敷き均された粉末である粉末床にエネルギビームを照射する照射部と、を備える積層造形装置のための粉末床を形成する。粉末床形成装置は、粉末を供給する供給部と、所定の方向に向かってプレートに対して相対的に移動することによって、供給部から供給された粉末をプレート主面に敷き均す塗布部と、プレートに対する塗布部の移動方向において塗布部の前方に配置されて、供給部から供給された後であって塗布部によって敷き均される前の粉末の量を計測する計測部と、を備える。 The powder bed forming apparatus of the present disclosure includes a plate including at least a plate main surface on which powder is placed, and an irradiation unit that irradiates the powder bed, which is the powder spread evenly on the plate main surface, with an energy beam. Forms a powder bed for the modeling device. The powder bed forming apparatus includes a supply unit that supplies powder, and an application unit that spreads the powder supplied from the supply unit over the main surface of the plate by moving relative to the plate in a predetermined direction. and a measuring unit arranged in front of the applying unit in the moving direction of the applying unit with respect to the plate and measuring the amount of powder after being supplied from the supplying unit and before being spread evenly by the applying unit.

粉末床形成装置は、粉末をプレート主面に敷き均す塗布部の前方に粉末の量を計測する計測部を配置している。この構成によると、供給部から供給された後に塗布部によって敷き均される前の粉末の量を計測することができる。敷き均す前の粉末の量に関する情報を得ることができるので、当該情報に基づいて供給部からの粉末の供給量を制御することが可能になる。敷き均しに適した状態が実現されるので、塗布部の敷き均し動作によって安定して所望の粉末床を形成することができる。従って、造形プロセスを安定して継続することができる。 The powder bed forming apparatus has a measuring section for measuring the amount of powder in front of the coating section for spreading the powder evenly over the main surface of the plate. According to this configuration, it is possible to measure the amount of powder before it is evenly spread by the application section after being supplied from the supply section. Since it is possible to obtain information about the amount of powder before spreading, it is possible to control the amount of powder supplied from the supply section based on the information. Since a state suitable for even spreading is realized, a desired powder bed can be stably formed by the spreading operation of the application unit. Therefore, the modeling process can be stably continued.

本開示の積層造形装置及び粉末床形成装置は、造形プロセスを安定して継続することができる。 The additive manufacturing apparatus and powder bed forming apparatus of the present disclosure can stably continue the manufacturing process.

図1は、積層造形装置の構成を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a layered manufacturing apparatus. 図2は、図1の積層造形装置の主要な構成を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing the main configuration of the layered manufacturing apparatus of FIG. 1. FIG. 図3は、粉末供給機構の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the powder supply mechanism. 図4は、粉末床形成機構の側面図である。FIG. 4 is a side view of the powder bed forming mechanism. 図5は、塗布不良を説明する断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining coating defects. 図6は、積層造形装置のコントローラが行う動作を示すフロー図である。FIG. 6 is a flowchart showing operations performed by the controller of the layered manufacturing apparatus. 図7は、粉末床形成機構の効果を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing the effect of the powder bed forming mechanism. 図8は、第1変形例の積層造形装置の主要な構成を示す斜視図である。FIG. 8 is a perspective view showing the main configuration of the layered manufacturing apparatus of the first modified example. 図9(a)は、第2変形例の積層造形装置が備える粉末量計測器の例示である。図9(b)は、第3変形例の積層造形装置が備える粉末量計測器の例示である。図9(c)は、第4変形例の積層造形装置が備える粉末量計測器の例示である。図9(d)は、第5変形例の積層造形装置が備える粉末量計測器の例示である。図9(e)及び図9(f)は、第6変形例の積層造形装置が備える粉末量計測器の例示である。FIG. 9A is an example of a powder amount measuring device included in the layered manufacturing apparatus of the second modified example. FIG. 9B is an example of a powder amount measuring device included in the layered manufacturing apparatus of the third modification. FIG.9(c) is an illustration of the powder amount measuring device with which the layered manufacturing apparatus of a 4th modification is provided. FIG. 9D is an example of a powder amount measuring device included in the layered manufacturing apparatus of the fifth modified example. FIGS. 9(e) and 9(f) are examples of a powder amount measuring device included in the layered manufacturing apparatus of the sixth modification. 図10は、比較例の粉末床形成機構の側面図である。FIG. 10 is a side view of a powder bed formation mechanism of a comparative example.

以下、添付図面を参照しながら本開示の積層造形装置及び粉末床形成装置の一形態を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, one form of the layered manufacturing apparatus and the powder bed forming apparatus of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted.

図1に示す三次元回転積層造形物製造装置(以下「積層造形装置1」という)は、粉末P1から造形物PAを製造するいわゆる3Dプリンタである。積層造形装置1は、エネルギビームとして電子ビームを採用する。つまり、積層造形装置1は、いわゆる電子銃粉末床溶融方式を採用する。 A three-dimensional rotary laminate-molded article manufacturing apparatus (hereinafter referred to as "laminate-molding apparatus 1") shown in FIG. 1 is a so-called 3D printer that manufactures a modeled article PA from powder P1. The layered manufacturing apparatus 1 employs an electron beam as an energy beam. That is, the layered manufacturing apparatus 1 employs a so-called electron gun powder bed melting method.

粉末P1は、金属の粉末であり、例えばチタン系金属粉末、インコネル粉末又はアルミニウム粉末等である。また、粉末P1は、金属粉末に限定されない。粉末P1は、例えばCFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)など、炭素繊維と樹脂とを含む粉末であってもよい。また、粉末P1は、導電性を有するその他の粉末でもよい。なお、本開示における粉末は、導電性を有するものには限定されない。例えばエネルギビームとしてレーザを用いる場合には、粉末P1は導電性を有しなくてもよい。 The powder P1 is a metal powder, such as titanium-based metal powder, Inconel powder, or aluminum powder. Moreover, the powder P1 is not limited to metal powder. The powder P1 may be powder containing carbon fiber and resin, such as CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastics). Also, the powder P1 may be another powder having electrical conductivity. In addition, the powder in the present disclosure is not limited to those having conductivity. For example, when using a laser as the energy beam, the powder P1 does not have to be conductive.

積層造形装置1は、粉末P1にエネルギを付与する。換言すると、積層造形装置1は、粉末P1の温度を上昇させる。その結果、粉末P1は溶融又は焼結する。そして、積層造形装置1がエネルギの付与を停止すると、粉末P1の温度が下がるので、凝固する。つまり、積層造形装置1は、エネルギの付与と停止とを複数回繰り返すことにより、造形物PAを製造する。なお、本実施形態で言う「粉末P1を固める」とは、融点より高い温度まで加熱されて液体となった粉末P1が凝固する態様と、融点より低い温度まで加熱されることにより焼結する態様と、を含む。造形物PAは、例えば機械部品である。造形物PAは、その他の構造物であってもよい。 The layered manufacturing apparatus 1 applies energy to the powder P1. In other words, the layered manufacturing apparatus 1 raises the temperature of the powder P1. As a result, powder P1 is melted or sintered. Then, when the additive manufacturing apparatus 1 stops applying energy, the temperature of the powder P1 drops, so that the powder P1 solidifies. That is, the laminate manufacturing apparatus 1 manufactures the modeled article PA by repeating applying and stopping the energy a plurality of times. In the present embodiment, "solidifying the powder P1" means a mode in which the powder P1 that has been liquidized by being heated to a temperature higher than the melting point is solidified, and a mode in which the powder P1 is sintered by being heated to a temperature lower than the melting point. and including. The modeled object PA is, for example, a machine part. The modeled object PA may be another structure.

積層造形装置1は、駆動ユニット2と、造形処理ユニット3Aと、コントローラ4(制御部)と、ハウジング5と、を有する。駆動ユニット2は、造形に要する種々の動作を実現する。造形処理ユニット3Aは、粉末P1を処理することによって、造形物PAを得る。具体的には、粉末P1の処理とは、粉末P1の供給処理と、粉末P1の予熱処理と、粉末P1の造形処理と、を含む。ハウジング5は、複数のコラムによって支持されている。ハウジング5は、造形空間Sを形成する。造形空間Sは、造形処理ユニット3による粉末P1の処理を行うための減圧可能な気密空間である。 The layered modeling apparatus 1 has a drive unit 2 , a modeling processing unit 3</b>A, a controller 4 (control section), and a housing 5 . The drive unit 2 realizes various operations required for modeling. The modeling processing unit 3A obtains a modeled article PA by processing the powder P1. Specifically, the processing of the powder P1 includes feeding processing of the powder P1, preheating of the powder P1, and shaping processing of the powder P1. Housing 5 is supported by a plurality of columns. The housing 5 forms a modeling space S. As shown in FIG. The modeling space S is a decompressible airtight space for processing the powder P1 by the modeling processing unit 3 .

造形空間Sには、スタートプレート51と造形タンク52とが配置されている。スタートプレート51は、造形処理が行われる処理台である。スタートプレート51は、例えば円板を呈し、造形物PAの原料である粉末P1が配置される。スタートプレート51は、その中心軸線がハウジング5の中心軸線と重複するように配置されてもよい。スタートプレート51には、駆動ユニット2が接続されている。従って、スタートプレート51は、駆動ユニット2によって、回転と、回転軸線に沿った直線移動と、を行う。 In the modeling space S, a start plate 51 and a modeling tank 52 are arranged. The start plate 51 is a processing platform on which modeling processing is performed. The start plate 51 has, for example, a disk shape, and the powder P1, which is the raw material of the modeled object PA, is arranged thereon. The start plate 51 may be arranged such that its central axis overlaps the central axis of the housing 5 . A drive unit 2 is connected to the start plate 51 . The start plate 51 is thus rotated and translated linearly along the axis of rotation by the drive unit 2 .

駆動ユニット2は、スタートプレート51を回転及び昇降させる。駆動ユニット2は、回転駆動機構21と、昇降駆動機構22と、を有する。回転駆動機構21は、スタートプレート51を回転させる。回転駆動機構21の上端は、スタートプレート51に連結されている。回転駆動機構21の下端は、駆動源に取り付けられている。昇降駆動機構22は、スタートプレート51を造形タンク52に対して相対的に昇降させる。この昇降は、回転駆動機構21の回転軸線に沿っている。なお、駆動ユニット2は、スタートプレート51を回転及び昇降させることができる機構であればよく、駆動ユニット2は、上記の機構に限定されない。 The drive unit 2 rotates and raises/lowers the start plate 51 . The drive unit 2 has a rotation drive mechanism 21 and an elevation drive mechanism 22 . The rotation drive mechanism 21 rotates the start plate 51 . The upper end of the rotation drive mechanism 21 is connected to the start plate 51 . A lower end of the rotation drive mechanism 21 is attached to a drive source. The elevation drive mechanism 22 raises and lowers the start plate 51 relative to the modeling tank 52 . This elevation is along the rotation axis of the rotary drive mechanism 21 . It should be noted that the drive unit 2 may be any mechanism capable of rotating and raising and lowering the start plate 51, and the drive unit 2 is not limited to the above mechanism.

図2は、造形処理に用いられる主要な部品を拡大して示す。スタートプレート51上には、造形処理ユニット3A、3Bが配置されている。つまり、造形処理ユニット3A、3Bは、スタートプレート51のプレート主面51aに対面する。造形処理ユニット3A、3Bは、回転軸線のまわりに等間隔(180度)に配置されている。換言すると、造形処理ユニット3A、3Bは、例えば、円周方向に等配置である。この配置によれば、次の処理領域までの回転角度に応じて粉末P1の積層厚さを揃えることができる。なお、上述した造形処理ユニット3A、3Bの配置は、例示であって、当該構成に限定されない。例えば、造形処理ユニット3A、3Bの配置は、円周方向に異なる角度を持って配置されてもよい。 FIG. 2 shows an enlarged view of the main parts used in the molding process. Forming processing units 3A and 3B are arranged on the start plate 51 . That is, the modeling processing units 3A and 3B face the plate main surface 51a of the start plate 51 . The modeling processing units 3A and 3B are arranged at equal intervals (180 degrees) around the rotation axis. In other words, the modeling processing units 3A and 3B are, for example, equidistantly arranged in the circumferential direction. According to this arrangement, the layer thickness of the powder P1 can be made uniform according to the rotation angle to the next processing area. Note that the arrangement of the modeling processing units 3A and 3B described above is an example, and is not limited to this configuration. For example, the modeling processing units 3A and 3B may be arranged at different angles in the circumferential direction.

造形処理ユニット3A、3Bは、配置される位置が互いに異なるだけであり、具体的な構成要素は同じである。なお、造形処理ユニット3A、3Bの構成要素は互いに異なっていてもよい。例えば、造形処理ユニット3A、3Bは、それらの一方の構成要素のうち、他方がその一部を省略したものであってもよい。以下、造形処理ユニット3Aについて詳細に説明する。 The modeling processing units 3A and 3B differ only in their arrangement positions, and have the same specific components. Note that the components of the modeling processing units 3A and 3B may be different from each other. For example, one of the forming processing units 3A and 3B may be a part of which the other is omitted. The modeling processing unit 3A will be described in detail below.

造形処理ユニット3Aは、粉末床形成機構30(粉末床形成部、粉末床形成装置)と、ヒータ3aと、ビーム源3b(照射部)と、を含む。粉末床形成機構30は、粉末床PBを形成する。ヒータ3aは、粉末床PBの予熱処理を行う。ビーム源3bは、粉末床PBへエネルギビームを照射する造形処理を行う。 The modeling processing unit 3A includes a powder bed forming mechanism 30 (powder bed forming section, powder bed forming apparatus), a heater 3a, and a beam source 3b (irradiating section). The powder bed forming mechanism 30 forms a powder bed PB. The heater 3a preheats the powder bed PB. The beam source 3b performs a modeling process of irradiating the powder bed PB with an energy beam.

粉末床形成機構30は、粉末床PBをスタートプレート51に形成する。粉末床形成機構30は、粉末供給機構31と、粉末塗布機構32と、粉末量計測器33と、を有する。粉末供給機構31は、粉末P1を貯留すると共にスタートプレート51上に粉末P1を供給する。粉末塗布機構32は、スタートプレート51上の粉末P1の表面を均す。粉末量計測器33は、粉末塗布機構32によって敷き均される前の粉末P1の量を計測する。粉末床形成機構30は、後に詳細に説明する。 The powder bed forming mechanism 30 forms the powder bed PB on the start plate 51 . The powder bed forming mechanism 30 has a powder supply mechanism 31 , a powder application mechanism 32 and a powder amount measuring device 33 . The powder supply mechanism 31 stores the powder P1 and supplies the powder P1 onto the start plate 51 . The powder coating mechanism 32 evens out the surface of the powder P1 on the start plate 51 . The powder amount measuring device 33 measures the amount of the powder P1 before being evenly spread by the powder coating mechanism 32 . The powder bed forming mechanism 30 will be described in detail later.

ヒータ3aは、放射熱によって粉末P1の温度を上昇させる。ヒータ3aとして、例えば赤外線ヒータを用いてもよいし、例えばガスヒータを用いてもよい。ここでいう予熱とは、予熱領域における粉末P1の温度が供給領域における粉末P1よりも高くなるように加熱する処理であることを意味する。このような加熱処理は、例えば、粉末P1を仮焼結する処理であってもよい。仮焼結とは、粉末P1同士が拡散現象によって最小点で拡散して接合した状態である。ヒータ3aは、一例として、粉末P1の融点の半分以上の温度まで粉末P1を加熱する。これは、焼結の拡散現象が活発になるのが、一般的に融点の半分以上であることに基づく。例えば、粉末P1がチタンである場合、仮焼結温度は、700℃以上800℃以下である。なお、チタン合金の融点は約1500℃以上1600℃以下である。また、粉末P1がアルミニウムである場合、仮焼結温度は、300℃である。なお、アルミニウムの融点は約660℃である。 The heater 3a raises the temperature of the powder P1 by radiant heat. As the heater 3a, an infrared heater, for example, may be used, or a gas heater, for example, may be used. The term "preheating" as used herein means a process of heating the powder P1 so that the temperature of the powder P1 in the preheating area is higher than that of the powder P1 in the supply area. Such heat treatment may be, for example, pre-sintering of the powder P1. Preliminary sintering is a state in which the powders P1 are diffused and joined together at the minimum point by a diffusion phenomenon. As an example, the heater 3a heats the powder P1 to a temperature equal to or higher than half of the melting point of the powder P1. This is based on the fact that the sintering diffusion phenomenon is generally active at half or more of the melting point. For example, when the powder P1 is titanium, the preliminary sintering temperature is 700° C. or higher and 800° C. or lower. Note that the melting point of the titanium alloy is about 1500° C. or more and 1600° C. or less. Moreover, when the powder P1 is aluminum, the temporary sintering temperature is 300°C. Note that the melting point of aluminum is about 660°C.

ビーム源3bは、電子ビームを発生させる。電子ビームは、粉末P1に照射される。ビーム源3bは、例えば電子銃である。電子銃は、カソードとアノードとの間に生じる電位差に応じた電子ビームを発生させる。電子ビームが照射されるプレート主面51a上の領域は、粉末P1の温度を上昇させる領域である。当該温度は、ヒータ3aによって予熱された粉末P1の温度よりも高い。つまり、電子ビームが照射された粉末P1の温度は、造形物PAを形成可能な温度(焼結温度又は融解温度)である。ビーム源3bは、所望の部分に電子ビームを走査して照射する。 A beam source 3b generates an electron beam. The electron beam is applied to the powder P1. The beam source 3b is, for example, an electron gun. The electron gun generates an electron beam according to the potential difference between the cathode and anode. The area on the plate main surface 51a irradiated with the electron beam is the area where the temperature of the powder P1 is raised. The temperature is higher than the temperature of the powder P1 preheated by the heater 3a. That is, the temperature of the powder P1 irradiated with the electron beam is the temperature (sintering temperature or melting temperature) at which the modeled article PA can be formed. The beam source 3b scans and irradiates a desired portion with an electron beam.

粉末床形成機構30、ヒータ3a及びビーム源3bは、スタートプレート51の回転方向(時計方向CW)に沿って、この順に配置されている。以下の説明において、「上流」及び「下流」とは、スタートプレート51の回転方向を基準とする。 The powder bed forming mechanism 30, the heater 3a and the beam source 3b are arranged in this order along the rotation direction of the start plate 51 (clockwise CW). In the following description, “upstream” and “downstream” are based on the rotation direction of the start plate 51 .

スタートプレート51は、時計方向CWに回転する。そうすると、スタートプレート51において、ある点を仮定したとき、当該点は、スタートプレート51の回転に伴って、粉末床形成機構30と、ヒータ3aと、ビーム源3bと、をこの順に通過していく。 The start plate 51 rotates clockwise CW. Then, when a certain point is assumed on the start plate 51, the point passes through the powder bed forming mechanism 30, the heater 3a, and the beam source 3b in this order as the start plate 51 rotates. .

コントローラ4は、回転駆動機構21を制御する。その結果、スタートプレート51が時計方向CWに一定の回転速度をもって回転する。この回転速度は、予熱領域及び造形領域における温度上昇幅によって決定してよい。例えば、予熱前の粉末P1の温度を予熱後には所定の温度まで上昇させるために要するエネルギ量を得る。次に、当該エネルギ量を粉末P1に与えるために要する所要時間が決まる。そして、当該所要時間と、予熱領域を通過する際に通過する軌跡の長さと、によれば、回転速度が得られる。コントローラ4は、昇降駆動機構22を制御する。その結果、スタートプレート51が時間の経過とともに連続的に下方に移動する(離間動作)。スタートプレート51の移動速度は、スタートプレート51が一回転するごとに形成される層の厚み(つまり、粉末床PBの厚み)により決定してよい。コントローラ4は、粉末床形成機構30を制御する。コントローラ4が粉末床形成機構30を制御することによって、粉末床PBを形成する動作については、後に詳細に説明する。 The controller 4 controls the rotation drive mechanism 21 . As a result, the start plate 51 rotates clockwise CW at a constant rotational speed. This rotational speed may be determined by the temperature rise in the preheating zone and the build zone. For example, the amount of energy required to raise the temperature of the powder P1 before preheating to a predetermined temperature after preheating is obtained. Next, the required time required to apply that amount of energy to the powder P1 is determined. Then, according to the required time and the length of the trajectory passed when passing through the preheating region, the rotational speed can be obtained. The controller 4 controls the elevation drive mechanism 22 . As a result, the start plate 51 continuously moves downward over time (separation operation). The moving speed of the start plate 51 may be determined by the thickness of the layer (that is, the thickness of the powder bed PB) formed each time the start plate 51 rotates. A controller 4 controls the powder bed forming mechanism 30 . The operation of forming the powder bed PB by controlling the powder bed forming mechanism 30 by the controller 4 will be described later in detail.

以下、粉末床形成機構30について詳細に説明する。粉末床形成機構30は、粉末供給機構31(供給部)と、粉末塗布機構32(塗布部)と、粉末量計測器33(計測部)と、を有する。 The powder bed forming mechanism 30 will be described in detail below. The powder bed forming mechanism 30 has a powder supply mechanism 31 (supply section), a powder application mechanism 32 (application section), and a powder amount measuring device 33 (measurement section).

図3の粉末供給機構31は、ローラ311の回転によって粉末P1を搬送する。粉末供給機構31は、ローラ311と、ホッパ312と、ケーシング313と、を有する。このような部品によって構成さたれた粉末供給機構31は、ローラフィーダと称される。なお、粉末供給機構31は、ローラフィーダとは異なる構成を採用してもよい。例えば、粉末供給機構31は、スクリューフィーダを採用してもよい。スクリューフィーダの場合には、スタートプレート51の径方向に沿って、複数の粉末の排出口を設ける。この排出口の配置によれば、疑似的に直線状の均一な粉末P1の供給が実現できる。 The powder supply mechanism 31 shown in FIG. 3 conveys the powder P1 by rotating the roller 311 . The powder supply mechanism 31 has rollers 311 , a hopper 312 and a casing 313 . The powder supply mechanism 31 configured by such parts is called a roller feeder. Note that the powder supply mechanism 31 may employ a configuration different from that of the roller feeder. For example, the powder supply mechanism 31 may employ a screw feeder. In the case of a screw feeder, a plurality of powder discharge ports are provided along the radial direction of the start plate 51 . According to this arrangement of the discharge ports, a quasi-linear uniform supply of the powder P1 can be achieved.

ホッパ312は、粉末P1を収容する容器である。ホッパ312は、ケーシング313に対して粉末P1を供給する。ホッパ312の出口は、ケーシング313の入口に繋がっている。なお、図3の例示では、ホッパ312とケーシング313とは一体の容器を構成する。ケーシング313は、ホッパ312から提供された粉末P1をローラ311に供給する。また、ケーシング313は、ローラ311を回転可能に支持する支持部と、ローラ311を回転させる駆動部とを含んでもよい。 The hopper 312 is a container that contains the powder P1. Hopper 312 supplies powder P1 to casing 313 . The outlet of hopper 312 is connected to the inlet of casing 313 . In addition, in the illustration of FIG. 3, the hopper 312 and the casing 313 form an integrated container. Casing 313 supplies powder P1 provided from hopper 312 to roller 311 . Further, the casing 313 may include a support section that rotatably supports the roller 311 and a drive section that rotates the roller 311 .

ローラ311は、ケーシング313内に収容されており、その周面の一部が露出している。ローラ311は、駆動部である駆動モータによって回転駆動されて、回転軸線を中心に回転する。ローラ311の周面311aとケーシング313の下端との間には、隙間Gが形成されている。ローラ311の周面311aは、ざらついていることが好ましい。ローラ311は、周面311a上に粉末P1を堆積させた状態を維持できる形状および大きさ(すなわち直径)を有する。ローラ311は、その回転とともに、周面311aを周方向に移動させる。この場合の搬送方向は、円弧状である。搬送面の移動量は、ローラ311の周面311aの移動量であり、ローラ311の半径と回転角度により定まる。ローラ311は、コントローラ4によって駆動モータが制御されることにより所定の回転角度を回転する。この回転によって、前端部において周面311aを反転させる。このとき、隙間に相当する厚みをもって周面311a上に堆積した粉末P1は、前端部から落下する。 The roller 311 is housed inside a casing 313 and has its peripheral surface partly exposed. The roller 311 is rotationally driven by a driving motor, which is a driving unit, and rotates around the rotation axis. A gap G is formed between the peripheral surface 311 a of the roller 311 and the lower end of the casing 313 . The peripheral surface 311a of the roller 311 is preferably rough. The roller 311 has a shape and size (that is, a diameter) capable of maintaining the powder P1 deposited on the peripheral surface 311a. The roller 311 moves the circumferential surface 311a in the circumferential direction as it rotates. The conveying direction in this case is arcuate. The amount of movement of the conveying surface is the amount of movement of the peripheral surface 311 a of the roller 311 and is determined by the radius and rotation angle of the roller 311 . The roller 311 rotates at a predetermined rotation angle under the control of the drive motor by the controller 4 . This rotation inverts the peripheral surface 311a at the front end. At this time, the powder P1 deposited on the peripheral surface 311a with a thickness corresponding to the gap falls from the front end.

なお、ローラ式の搬送装置を備える粉末供給装置において、ローラ311の径を軸方向において変化させてもよい。そうすれば、スタートプレート51の径方向において隙間Gを変化させることができる。例えば311の径がスタートプレート51の径方向において中心から外周に向かうにつれて小さくなるように、ローラ311が構成されてもよい。この構成により、隙間Gの高さは、ローラ311の軸方向の端部よりも中央部において大きくなる。隙間Gの高さが、次第に変化しているので、適切な供給量をもって粉末を供給することができる。 In addition, in the powder supply device provided with a roller-type conveying device, the diameter of the roller 311 may be changed in the axial direction. By doing so, it is possible to change the gap G in the radial direction of the start plate 51 . For example, the roller 311 may be configured such that the diameter of the roller 311 decreases from the center toward the outer periphery in the radial direction of the start plate 51 . With this configuration, the height of the gap G is greater at the central portion than at the axial ends of the roller 311 . Since the height of the gap G is gradually changed, the powder can be supplied with an appropriate supply amount.

図4に示す粉末塗布機構32は、粉末供給機構31からプレート主面51a上に落下した粉末P1を敷き均す。ここでいう「敷き均す」とは、造形面に対して所定の厚みを有する粉末P1の層を形成することをいう。そして、この粉末P1の層を粉末床PBと称する。 The powder coating mechanism 32 shown in FIG. 4 evenly spreads the powder P1 dropped from the powder supply mechanism 31 onto the plate main surface 51a. Here, "spreading" means forming a layer of the powder P1 having a predetermined thickness on the modeling surface. This layer of powder P1 is called a powder bed PB.

粉末塗布機構32は、レーキブレード321とボディ322とを有する。レーキブレード321は、粉末P1に接触する部分である。レーキブレード321は、薄い金属板であってもよい。ボディ322は、レーキブレード321のブレード基端321fを保持する。ボディ322は、造形空間Sに対して静止する。このボディ322がレーキブレード321を保持することによって、レーキブレード321も造形空間Sに対して静止できる。レーキブレード321は、押圧力の方向に移動することはない。 The powder application mechanism 32 has a rake blade 321 and a body 322 . The rake blade 321 is the part that contacts the powder P1. The rake blade 321 may be a thin metal plate. The body 322 holds the blade proximal end 321f of the rake blade 321 . The body 322 is stationary with respect to the build space S. By holding the rake blade 321 with this body 322 , the rake blade 321 can also stand still with respect to the modeling space S. The rake blade 321 does not move in the direction of the pressing force.

レーキブレード321のブレード先端321eは、被処理面PLから所定の高さだけ離間する。この被処理面PLとは、例えば、造形処理ユニット3Aにおいて部分的にエネルギビームの照射を受けた後に、下流側の造形処理ユニット3Bにおいて粉末供給機構31からの粉末P1の供給を受ける前の粉末床PBの表面を意味する。 A blade tip 321e of the rake blade 321 is separated from the surface PL to be processed by a predetermined height. The surface to be processed PL is, for example, the powder before being supplied with the powder P1 from the powder supply mechanism 31 in the modeling processing unit 3B on the downstream side after being partially irradiated with the energy beam in the modeling processing unit 3A. It means the surface of the floor PB.

被処理面PLに対して粉末P1が落下すると、被処理面PL上に粉末P1が堆積する。堆積した粉末P1の高さは、粉末床PBの厚みより大きい。そして、堆積した粉末P1に対して、レーキブレード321のブレード前面321aが押し当てられる。この押し当ては、静止しているレーキブレード321に対してスタートプレート51が回転することにより生じる。そうすると、堆積した粉末P1のうち、被処理面PLとブレード先端321eとの間に存在する粉末P1は、レーキブレード321の背面側に移動する。一方、レーキブレード321の背面側の粉末P1のうち、ブレード先端321eよりも上方に存在する粉末P1は、レーキブレード321に阻まれるので、ブレード背面321bの側に移動できない。従って、被処理面PLとブレード先端321eとの隙間と同じ厚みPBtを有する粉末P1の層である粉末床PBが形成される。 When the powder P1 drops onto the surface PL to be processed, the powder P1 is deposited on the surface PL to be processed. The height of the deposited powder P1 is greater than the thickness of the powder bed PB. Then, the front surface 321a of the rake blade 321 is pressed against the deposited powder P1. This pressing is caused by the rotation of the start plate 51 relative to the stationary rake blade 321 . Then, of the deposited powder P1, the powder P1 existing between the surface PL to be processed and the blade tip 321e moves to the rear side of the rake blade 321. As shown in FIG. On the other hand, of the powder P1 on the back side of the rake blade 321, the powder P1 existing above the blade tip 321e is blocked by the rake blade 321 and cannot move to the blade back side 321b. Accordingly, a powder bed PB, which is a layer of powder P1 having the same thickness PBt as the gap between the surface PL to be processed and the blade tip 321e, is formed.

以下の説明において、レーキブレード321のブレード前面321aの側において、粉末床PBの表面よりも高くなるように堆積した部分を「粉だまりPD」と称する。つまり、粉だまりPDは、粉末P1によって形成されている。粉だまりを形成する粉末P1は、ブレード先端321eよりも上方に存在するので、ブレード背面321bの側に移動できない。さらに、粉だまりPDの量を、「粉だまり量」と定義する。粉だまり量は、体積又は重量であってもよい。 In the following description, on the blade front surface 321a side of the rake blade 321, the portion deposited so as to be higher than the surface of the powder bed PB is referred to as "powder pool PD". That is, the powder puddle PD is formed of the powder P1. Since the powder P1 forming the powder pool exists above the blade tip 321e, it cannot move to the blade back surface 321b side. Further, the amount of powder puddle PD is defined as "powder puddle amount". The clump amount may be volume or weight.

また、粉末供給機構31から単位時間あたりに供給される粉末P1の体積又は重量として、「供給量」を定義する。さらに、粉末床PBとして粉末塗布機構32の下流側に単位時間あたりに移動する粉末P1の体積又は重量を「粉末床量」と定義する。粉だまり量は、供給量と、粉末床量と、の差分によって決まる。例えば、供給量が粉末床量より多い場合には、粉だまり量は次第に増加する。逆に、供給量が粉末床量より少ない場合には、粉だまり量は次第に減少する。さらに、供給量が粉末床量と等しい場合には、粉だまり量は増減しない。 Also, the “supply amount” is defined as the volume or weight of the powder P1 supplied from the powder supply mechanism 31 per unit time. Furthermore, the volume or weight of the powder P1 that moves per unit time to the downstream side of the powder coating mechanism 32 as the powder bed PB is defined as the "powder bed amount". The amount of powder accumulation is determined by the difference between the supply amount and the powder bed amount. For example, if the feed rate is greater than the powder bed rate, the puddle rate will gradually increase. Conversely, if the feed rate is less than the powder bed rate, the puddle rate will gradually decrease. Furthermore, if the feed rate is equal to the powder bed rate, the puddle rate will not increase or decrease.

例えば、粉だまり量が時間の経過と共に減少して、堆積した粉末P1の高さが被処理面PLからブレード先端321eまでの高さよりも低くなったとする。この場合には、そもそも所望の厚みを有する粉末床PBを形成できなくなる。 For example, assume that the amount of accumulated powder decreases over time and the height of the deposited powder P1 becomes lower than the height from the surface PL to be processed to the blade tip 321e. In this case, the powder bed PB having the desired thickness cannot be formed in the first place.

逆に、粉だまり量が時間の経過と共に増加したとする。この場合には、塗布不良が生じる。塗布不良とは、粉末床PBの表面に無視できない凹凸が生じたことをいう。この塗布不良について、詳細に説明する。 Conversely, assume that the amount of powder accumulation increases with the lapse of time. In this case, coating failure occurs. Poor coating refers to occurrence of non-negligible irregularities on the surface of the powder bed PB. This coating failure will be described in detail.

図5には、スタートプレート51上に、幾つかの層が形成されている様子を示す断面図である。プレート主面51aには、未焼結の粉末P1からなる未焼結層P2が形成されている。未焼結層P2の上には、仮焼結された粉末P1からなる仮焼結層P3が形成されている。そして、この図5では、仮焼結層P3の表面が被処理面PLに対応する。いま、粉末供給機構31から未焼結の粉末P1が被処理面PLである仮焼結層P3の表面に供給されている。そして、供給量が粉末床量より多くなっており、粉だまり量が次第に増加しているとする。 FIG. 5 is a cross-sectional view showing several layers formed on the start plate 51. As shown in FIG. An unsintered layer P2 made of unsintered powder P1 is formed on the plate main surface 51a. A pre-sintered layer P3 made of pre-sintered powder P1 is formed on the unsintered layer P2. In FIG. 5, the surface of the temporary sintered layer P3 corresponds to the surface PL to be processed. Now, the unsintered powder P1 is supplied from the powder supply mechanism 31 to the surface of the preliminary sintered layer P3, which is the surface PL to be processed. Suppose that the supply amount is larger than the powder bed amount, and the powder accumulation amount is gradually increasing.

図5に示すように、粉だまり量が増加すると、粉だまりPDに起因して被処理面PLに作用する押圧力が高まる。この押圧力は、被処理面PLと粉だまりPDとが接する接触面との間に作用する層間摩擦力R1に影響する。押圧力は、つまり垂直抗力であるから、押圧力が高まると、仮焼結層P3と粉だまりを形成する粉末P1との間の層間摩擦力R1も高まる。このような状態において、粉だまりPDがレーキブレード321から進行方向に沿う押圧力を受けると、仮焼結層P3と粉だまりPDとの間に大きい層間摩擦力R1が発生する。 As shown in FIG. 5, when the amount of accumulated powder increases, the pressing force acting on the surface PL to be processed due to the accumulated powder PD increases. This pressing force affects the inter-layer frictional force R1 acting between the surface PL to be processed and the contact surface where the puddle PD contacts. Since the pressing force is the normal force, when the pressing force increases, the inter-layer frictional force R1 between the preliminary sintered layer P3 and the powder P1 forming the puddle also increases. In such a state, when the puddle PD receives a pressing force from the rake blade 321 along the traveling direction, a large interlayer frictional force R1 is generated between the preliminary sintered layer P3 and the puddle PD.

一方、プレート主面51aと未焼結層P2との間にも壁面摩擦力R2は生じる。しかし、垂直抗力が同じであったとしても、仮焼結層P3と粉だまりPDとの間の状態と、プレート主面51aと未焼結層P2との間の状態とは、互いに相違する。従って、仮焼結層P3と粉だまりPDとの間に発生する層間摩擦力R1の大きさと、プレート主面51aと未焼結層P2との間に発生する壁面摩擦力R2の大きさとは異なる。以下の説明において、仮焼結層P3と粉だまりPDとの間に発生する摩擦力を、単に「層間摩擦力R1」と称する。同様に、プレート主面51aと未焼結層P2との間に発生する摩擦力を、単に「壁面摩擦力R2」と称する。 On the other hand, a wall frictional force R2 is also generated between the plate main surface 51a and the unsintered layer P2. However, even if the normal force is the same, the state between the preliminary sintered layer P3 and the powder puddle PD and the state between the plate main surface 51a and the unsintered layer P2 are different from each other. Therefore, the magnitude of the interlayer frictional force R1 generated between the temporary sintered layer P3 and the powder puddle PD is different from the magnitude of the wall surface frictional force R2 generated between the plate main surface 51a and the unsintered layer P2. . In the following description, the frictional force generated between the temporary sintered layer P3 and the powder puddle PD is simply referred to as "interlayer frictional force R1". Similarly, the frictional force generated between the plate main surface 51a and the unsintered layer P2 is simply referred to as "wall surface frictional force R2".

まず、層間摩擦力R1の大きさが、壁面摩擦力R2よりも小さい場合を仮定する。この仮定は、粉だまり量が少ないときに成り立つ。この場合には、粉だまりPDがレーキブレード321から押圧力を受けると、仮焼結層P3と粉だまりPDとの間で滑りが生じる。このとき、プレート主面51aと未焼結層P2との間では滑りは生じない。この場合には、塗布不良は生じない。 First, it is assumed that the interlayer friction force R1 is smaller than the wall surface friction force R2. This assumption holds true when the amount of powder accumulation is small. In this case, when the puddle PD receives a pressing force from the rake blade 321, slippage occurs between the preliminary sintered layer P3 and the puddle PD. At this time, no slip occurs between the plate main surface 51a and the unsintered layer P2. In this case, coating defects do not occur.

逆に、層間摩擦力R1の大きさが、壁面摩擦力R2よりも大きい場合を仮定する。この仮定は、粉だまり量が多いときに成り立つ。この場合には、粉だまりPDがレーキブレード321から押圧力を受けると、大きい層間摩擦力R1によって仮焼結層P3と粉だまりPDとの間で滑りが生じにくくなる。そうすると、仮焼結層P3と粉だまりPDとの間で滑りが生じない状態で、プレート主面51aと未焼結層P2との間で滑りが生じてしまう。この場合に、塗布不良が生じる。 Conversely, assume that the magnitude of the interlayer friction force R1 is greater than the wall surface friction force R2. This assumption holds true when the amount of powder accumulation is large. In this case, when the powder puddle PD receives a pressing force from the rake blade 321, the large interlayer frictional force R1 makes it difficult for slippage to occur between the presintered layer P3 and the powder puddle PD. As a result, slippage occurs between the plate main surface 51a and the unsintered layer P2 while no slippage occurs between the temporary sintered layer P3 and the powder puddle PD. In this case, coating failure occurs.

従って、粉だまりPDの量(粉だまり量)は、所定の範囲を維持する必要がある。粉だまり量は、下限より少なくなることは許されないし、上限より多くなることも許されない。つまり、粉だまり量に応じて、粉末供給機構31からの供給量を増減させる必要が生じる。供給量の制御は、粉だまり量に基づくから、粉だまり量を計測する必要がある。そこで、粉末床形成機構30は、粉だまり量を計測する粉末量計測器33を有する。 Therefore, the amount of puddle PD (amount of puddle) must be maintained within a predetermined range. The amount of powder accumulation is not allowed to be less than the lower limit, nor is it allowed to be more than the upper limit. That is, it is necessary to increase or decrease the amount of powder supplied from the powder supply mechanism 31 according to the amount of powder accumulation. Since the control of the amount of supply is based on the amount of accumulated powder, it is necessary to measure the amount of accumulated powder. Therefore, the powder bed forming mechanism 30 has a powder amount measuring device 33 for measuring the amount of accumulated powder.

図4に示す粉末量計測器33は、粉だまり量を計測する。粉だまり量は、堆積した粉末P1の体積として扱うこともできるし、堆積した粉末P1の重量として扱うこともできる。一方、粉末量計測器33は、粉末P1の体積又は重量を直接に計測しない。粉末量計測器33は、粉末P1の体積又は重量とは別の計測項目に関するデータを得る。そして、当該データを利用して、粉末P1の体積又は重量を得る。なお、粉末量計測器33は、粉末P1の体積又は重量とは別の計測項目に関するデータを取得するだけであってもよい。つまり、粉末量計測器33は、別の計測項目に関するデータを粉末P1の体積又は重量に換算する機能を備えていなくてもよい。この場合において、別の計測項目に関するデータを粉末P1の体積又は重量に換算する機能は、コントローラ4が担ってもよい。 A powder amount measuring device 33 shown in FIG. 4 measures the amount of powder accumulation. The amount of accumulated powder can be treated as the volume of the deposited powder P1, or can be treated as the weight of the deposited powder P1. On the other hand, the powder quantity measuring instrument 33 does not directly measure the volume or weight of the powder P1. The powder amount measuring instrument 33 obtains data on measurement items other than the volume or weight of the powder P1. Then, using the data, the volume or weight of the powder P1 is obtained. Note that the powder amount measuring instrument 33 may only acquire data related to measurement items other than the volume or weight of the powder P1. In other words, the powder amount measuring instrument 33 does not have to have the function of converting data relating to another measurement item into the volume or weight of the powder P1. In this case, the controller 4 may have the function of converting data relating to another measurement item into the volume or weight of the powder P1.

粉末量計測器33が直接に計測する計測項目は、粉末高さH又は粉末幅Wである。粉末量計測器33は、粉末高さH又は粉末幅Wの少なくとも一方を計測する。本開示では、計測項目として、粉末高さHを例示する。粉末幅Wを計測項目とする態様については、変形例として説明する。 A measurement item directly measured by the powder amount measuring device 33 is the powder height H or the powder width W. As shown in FIG. The powder amount measuring device 33 measures at least one of the powder height H and the powder width W. In the present disclosure, powder height H is exemplified as a measurement item. A mode in which the powder width W is used as a measurement item will be described as a modified example.

一例として、粉末高さHとは、粉末床表面PBsから粉だまりPDの表面(以下、「粉だまり表面PDs」と称する)までのプレート主面51aの法線方向に沿った距離である。粉だまり表面PDsとは、レーキブレード321の前方に位置する粉末P1において、任意の位置を選択してよい。例えば、レーキブレード321の直前に形成される斜面PDs1であってもよい。また、斜面PDs1のさらに前方に形成される平坦面PDs2であってもよい。また、粉末高さHの基準は、粉末床表面PBsとは別のものを用いてもよい。粉末高さHの基準は、レーキブレード321のブレード先端321eを採用することもできる。この場合には、粉末高さHは、ブレード先端321eから粉だまり表面PDsまでの法線方向Nに沿った距離である。 As an example, the powder height H is the distance along the normal direction of the plate main surface 51a from the powder bed surface PBs to the surface of the powder puddle PD (hereinafter referred to as "powder puddle surface PDs"). Any position on the powder P1 positioned in front of the rake blade 321 may be selected as the powder puddle surface PDs. For example, the slope PDs1 formed immediately before the rake blade 321 may be used. Alternatively, it may be a flat surface PDs2 formed further forward of the slope PDs1. In addition, as a reference for the powder height H, a reference other than the powder bed surface PBs may be used. The blade tip 321e of the rake blade 321 can also be adopted as the reference for the powder height H. In this case, the powder height H is the distance along the normal direction N from the blade tip 321e to the powder puddle surface PDs.

なお、法線方向Nにおいて、ブレード先端321eの位置は、粉末床PBの位置と実質的に同じである。従って、ブレード先端321eから粉だまり表面PDsまでの距離を粉末高さHとする定義は、粉末床表面PBsから粉だまり表面PDsまで距離を粉末高さHとする定義と実質的に同じである。また、例えば、粉末高さHの基準として、プレート主面51aを採用することもできる。この場合における粉末高さHとは、プレート主面51aから粉だまり表面PDsまでの距離である。 In addition, in the normal direction N, the position of the blade tip 321e is substantially the same as the position of the powder bed PB. Therefore, the definition of the powder height H as the distance from the blade tip 321e to the powder puddle surface PDs is substantially the same as the definition of the powder height H as the distance from the powder bed surface PBs to the powder puddle surface PDs. Further, for example, the plate main surface 51a can be used as a reference for the powder height H. The powder height H in this case is the distance from the plate main surface 51a to the powder pool surface PDs.

粉末量計測器33は、一例としてレーザ測距計を用いることができる。レーザ測距計によれば、レーザLの出射位置から、粉だまり表面PDsまでの距離を得ることができる。粉末塗布機構32に対する粉末量計測器33の相対的な位置は、一意に知ることができるから、出射位置からレーキブレード321のブレード先端321eまでの距離は知ることができる。従って、レーキブレード321のブレード先端321eまでの距離から、レーザLの出射位置から粉だまり表面PDsまでの距離を減算することによって、粉末高さHを得ることができる。 A laser rangefinder can be used as an example of the powder amount measuring device 33 . According to the laser rangefinder, the distance from the emission position of the laser L to the surface PDs of the puddle can be obtained. Since the relative position of the powder amount measuring device 33 with respect to the powder coating mechanism 32 can be uniquely known, the distance from the emission position to the blade tip 321e of the rake blade 321 can be known. Therefore, the powder height H can be obtained by subtracting the distance from the emission position of the laser L to the powder puddle surface PDs from the distance to the blade tip 321e of the rake blade 321 .

なお、粉末量計測器33の具体的な構成は、レーザ測距計に限定されない。粉末量計測器33は、レーザ測距計のように粉末P1に接触することなく粉末高さHを測定する非接触方式を採用してもよい。粉末量計測器33は、粉末P1に接触することによって粉末高さHを測定する接触方式を採用してもよい。そのほかの例示については、後述する変形例にて説明する。 Note that the specific configuration of the powder amount measuring device 33 is not limited to the laser rangefinder. The powder amount measuring instrument 33 may adopt a non-contact method for measuring the powder height H without contacting the powder P1 like a laser rangefinder. The powder amount measuring instrument 33 may employ a contact method that measures the powder height H by contacting the powder P1. Other examples will be described in modified examples to be described later.

次に、図6に示すフロー図を参照しながら、粉末床形成機構30による粉末床を形成する動作について説明する。 Next, the operation of forming the powder bed by the powder bed forming mechanism 30 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

まず、コントローラ4は、設定値を取得する(工程S1)。この設定値とは、供給量を増やすべきか、減らすべきかを判定する値である。具体的には、粉だまり量の閾値である。工程S1では、予め準備した複数の設定値から、粉末床PBの厚みなどの製造条件に基づいて、適切な設定値を選択してもよい。また、工程S1では、別途入力された製造条件に基づいて設定値を算出してもよい。 First, the controller 4 acquires a setting value (step S1). This set value is a value for determining whether the supply amount should be increased or decreased. Specifically, it is the threshold for the amount of powder accumulation. In step S1, an appropriate set value may be selected from a plurality of set values prepared in advance based on manufacturing conditions such as the thickness of the powder bed PB. Moreover, in step S1, the setting value may be calculated based on the manufacturing conditions that are separately input.

次に、コントローラ4は、制御信号を出力することにより、粉末供給機構31に粉末P1を供給させる(工程S2)。また、コントローラ4は、制御信号を出力することにより、スタートプレート51の回転を開始する。 Next, the controller 4 causes the powder supply mechanism 31 to supply the powder P1 by outputting a control signal (step S2). Further, the controller 4 starts rotating the start plate 51 by outputting a control signal.

次に、コントローラ4は、粉だまり量を得る(工程S3)。まず、コントローラ4は、粉末量計測器33から粉だまり表面PDsまでの距離を得る。次に、コントローラ4は、当該距離を用いて粉末高さHを算出する。次に、コントローラ4は、粉末高さHを粉だまり量に換算する。 Next, the controller 4 obtains the amount of powder accumulation (step S3). First, the controller 4 obtains the distance from the powder amount measuring device 33 to the powder puddle surface PDs. Next, the controller 4 calculates the powder height H using the distance. Next, the controller 4 converts the powder height H into the amount of accumulated powder.

次に、コントローラ4は、塗布前の粉末量である粉だまり量と設定値とを比較する(工程S4)。具体的には、コントローラ4は、粉だまり量が設定値より大きいか否かを判定する。工程S4の比較の結果、粉だまり量が設定値より大きい場合(工程S4:YES)には、コントローラ4は、制御信号を出力することにより、粉末供給機構31からの供給量を減らす(工程S5)。工程S4の比較の結果、粉だまり量が設置値より小さい場合(工程S4:NO)には、コントローラ4は、制御信号を出力することにより、粉末供給機構31からの供給量を増やす(工程S6)。 Next, the controller 4 compares the amount of accumulated powder, which is the amount of powder before coating, with the set value (step S4). Specifically, the controller 4 determines whether or not the amount of accumulated powder is greater than a set value. As a result of the comparison in step S4, if the amount of accumulated powder is greater than the set value (step S4: YES), the controller 4 outputs a control signal to reduce the supply amount from the powder supply mechanism 31 (step S5 ). As a result of the comparison in step S4, if the amount of accumulated powder is smaller than the set value (step S4: NO), the controller 4 outputs a control signal to increase the amount supplied from the powder supply mechanism 31 (step S6 ).

なお、コントローラ4は、供給量を増やす又は減らすという2値の制御のほか、供給量を増やす、供給量を減らす及び供給量を維持する3値の制御を行ってもよい。 In addition to the binary control of increasing or decreasing the supply amount, the controller 4 may also perform ternary control of increasing the supply amount, decreasing the supply amount, and maintaining the supply amount.

その後、スタートプレート51の回転によって、粉だまりPDがレーキブレード321に至る。その結果、所定の厚みを有する粉末床PBが形成される(工程S7)。 After that, the powder puddle PD reaches the rake blade 321 due to the rotation of the start plate 51 . As a result, a powder bed PB having a predetermined thickness is formed (step S7).

次に、コントローラ4は、造形処理が完了したか否かを判定する(工程S8)。造形処理が完了していない(工程S8:NO)場合には、再び工程S3からの処理を繰り返す。造形処理が完了した(工程S8:YES)場合には、全体の処理を終了する。 Next, the controller 4 determines whether or not the modeling process has been completed (step S8). If the modeling process has not been completed (step S8: NO), the process from step S3 is repeated. When the modeling process is completed (step S8: YES), the entire process is terminated.

以下、本開示の積層造形装置1及び粉末床形成機構30の作用効果について説明する。 Hereinafter, the effects of the layered manufacturing apparatus 1 and the powder bed forming mechanism 30 of the present disclosure will be described.

積層造形装置1は、少なくとも粉末P1が載置されるプレート主面51aを含むスタートプレート51と、プレート主面51aに敷き均された粉末P1である粉末床PBを形成する粉末床形成機構30と、粉末床PBにエネルギビームを照射するビーム源3bと、を備える。粉末床形成機構30は、粉末P1を供給する粉末供給機構31と、時計方向CWに向かってスタートプレート51に対して相対的に移動することによって、粉末供給機構31から供給された粉末P1をプレート主面51aに敷き均す粉末塗布機構32と、スタートプレート51に対する粉末塗布機構32の移動方向において粉末塗布機構32の前方に配置されて、粉末供給機構31から供給された後であって粉末塗布機構32によって敷き均される前の粉末P1の量を計測する粉末量計測器33と、を有する。 The layered manufacturing apparatus 1 includes a start plate 51 including a plate main surface 51a on which at least the powder P1 is placed, and a powder bed forming mechanism 30 that forms a powder bed PB of the powder P1 evenly spread on the plate main surface 51a. , and a beam source 3b for irradiating the powder bed PB with an energy beam. The powder bed forming mechanism 30 has a powder supply mechanism 31 that supplies the powder P1, and a powder P1 supplied from the powder supply mechanism 31 by moving in the clockwise direction CW relative to the start plate 51. The powder coating mechanism 32 spreads evenly on the main surface 51a, and the powder coating mechanism 32 is arranged in front of the powder coating mechanism 32 in the movement direction of the powder coating mechanism 32 with respect to the start plate 51, and after the powder is supplied from the powder supply mechanism 31, the powder is coated. a powder quantity meter 33 for measuring the quantity of the powder P1 before being evenly spread by the mechanism 32;

積層造形装置1の粉末床形成機構30は、粉末P1をプレート主面51aに敷き均す粉末塗布機構32の前方に粉末P1の量を計測する粉末量計測器33を配置している。この構成によると、粉末供給機構31から供給された後に粉末塗布機構32によって敷き均される前の粉末P1の量を計測することができる。敷き均す前の粉末P1の量に関する情報を得ることができるので、当該情報に基づいて粉末供給機構31からの粉末P1の供給量を制御することが可能になる。敷き均しに適した状態が実現されるので、粉末塗布機構32の敷き均し動作によって安定して所望の粉末床PBを形成することができる。従って、造形プロセスを安定して継続することができる。 The powder bed forming mechanism 30 of the layered manufacturing apparatus 1 has a powder amount measuring device 33 that measures the amount of the powder P1 in front of the powder coating mechanism 32 that evenly spreads the powder P1 on the plate main surface 51a. According to this configuration, it is possible to measure the amount of the powder P1 before being evenly spread by the powder coating mechanism 32 after being supplied from the powder supply mechanism 31 . Since it is possible to obtain information about the amount of the powder P1 before spreading, it is possible to control the amount of the powder P1 supplied from the powder supply mechanism 31 based on the information. Since a state suitable for even spreading is realized, the desired powder bed PB can be stably formed by the spreading operation of the powder applying mechanism 32 . Therefore, the modeling process can be stably continued.

積層造形装置1のスタートプレート51は、所定の回転軸線を中心として回転し、スタートプレート51の回転によって、スタートプレート51に対する粉末塗布機構32の相対的な移動が発生してもよい。この構成によれば、回転式の積層造形を行うことができる。 The start plate 51 of the layered manufacturing apparatus 1 may rotate about a predetermined rotation axis, and the rotation of the start plate 51 may cause the powder coating mechanism 32 to move relative to the start plate 51 . According to this configuration, rotary lamination molding can be performed.

積層造形装置1は、スタートプレート51の回転方向における上流から下流に向かって、粉末供給機構31、粉末量計測器33、粉末塗布機構32及び照射部の順に配置されている。この構成によれば、スタートプレート51の回転によって、粉末供給機構31からの粉末P1の供給と、粉末量計測器33による粉末P1の量の計測と、粉末塗布機構32による粉末P1の敷き均しと、粉末床PBに対するエネルギビームの照射と、をこの順に連続して行うことができる。 In the layered manufacturing apparatus 1, a powder supply mechanism 31, a powder amount measuring device 33, a powder application mechanism 32, and an irradiation unit are arranged in this order from upstream to downstream in the rotation direction of the start plate 51. FIG. According to this configuration, the rotation of the start plate 51 causes the powder supply mechanism 31 to supply the powder P1, the powder amount measuring device 33 to measure the amount of the powder P1, and the powder application mechanism 32 to evenly spread the powder P1. and irradiation of the powder bed PB with the energy beam can be continuously performed in this order.

例えば、図10に示す比較例のように、粉末量計測器133が粉末塗布機構32の下流側に配置されているとする。粉末量計測器133は、粉末床PBの厚みPBtを計測する。粉末量計測器133は、その全体が造形空間Sに晒されている。造形空間Sは、真空領域である。そうすると、粉末量計測器133は、周囲の物体、特に電子ビームを受けた粉末P1から電磁波として放射される熱を受け易くなる。一方、積層造形装置1の粉末量計測器33は、粉末供給機構31と粉末塗布機構32とに挟持されている。この構成によれば、粉末量計測器33は、粉末供給機構31と粉末塗布機構32に挟まれているから、放射熱を受ける露出面が少なくなる。つまり、粉末供給機構31と粉末塗布機構32とによって粉末量計測器33を周囲の熱から保護することができる。その結果、良好な計測値を得ることができる。 For example, as in the comparative example shown in FIG. 10, assume that the powder amount measuring device 133 is arranged downstream of the powder coating mechanism 32 . The powder amount measuring device 133 measures the thickness PBt of the powder bed PB. The powder amount measuring instrument 133 is exposed to the modeling space S in its entirety. The modeling space S is a vacuum area. Then, the powder quantity measuring instrument 133 is likely to receive heat radiated as electromagnetic waves from surrounding objects, particularly the powder P1 that has received the electron beam. On the other hand, the powder amount measuring device 33 of the layered manufacturing apparatus 1 is sandwiched between the powder supply mechanism 31 and the powder coating mechanism 32 . According to this configuration, since the powder amount measuring device 33 is sandwiched between the powder supply mechanism 31 and the powder application mechanism 32, the exposed surface that receives radiant heat is reduced. In other words, the powder amount measuring device 33 can be protected from ambient heat by the powder supply mechanism 31 and the powder application mechanism 32 . As a result, good measured values can be obtained.

積層造形装置1の粉末供給機構31、粉末量計測器33及び粉末塗布機構32は、回転軸線からスタートプレート51の外周縁に向かって延びていてもよい。この構成によれば、円板状のスタートプレート51にまんべんなく粉末床PBを形成することができる。 The powder supply mechanism 31 , the powder amount measuring device 33 and the powder coating mechanism 32 of the layered manufacturing apparatus 1 may extend from the rotation axis toward the outer peripheral edge of the start plate 51 . According to this configuration, the powder bed PB can be evenly formed on the disk-shaped start plate 51 .

積層造形装置1は、粉末量計測器33から計測信号を受けると共に、粉末供給機構31に制御信号を出力するコントローラ4をさらに備える。コントローラ4は、粉末量計測器33が出力する粉末P1の量に関する計測信号に基づいて、粉末供給機構31が供給する粉末P1の量を制御する制御信号を生成する。この構成によれば、粉末供給機構31は、敷き均し動作に適した量の粉末P1を供給することができる。 The layered manufacturing apparatus 1 further includes a controller 4 that receives a measurement signal from the powder amount measuring device 33 and outputs a control signal to the powder supply mechanism 31 . The controller 4 generates a control signal for controlling the amount of powder P1 supplied by the powder supply mechanism 31 based on the measurement signal relating to the amount of powder P1 output by the powder amount measuring device 33 . According to this configuration, the powder supply mechanism 31 can supply the powder P1 in an amount suitable for spreading operation.

積層造形装置1及び粉末床形成機構30によれば、さらなる効果を奏することもできる。図7は、粉だまり量が増加した状態の一例を示す。図7の例示では、粉だまり量が増加しているが、塗布不良は発生していないものとする。粉だまり量が増加すると、レーキブレード321に作用する押圧力が増加する。レーキブレード321が受ける押圧力が高まると、レーキブレード321が下流側へ曲がる。レーキブレード321のブレード基端321fからブレード先端321eまでの距離は一定であるから、この曲がりによって、ブレード基端321fからブレード先端321eまでの法線方向に沿った長さが短くなる。その結果、短くなった分だけ(厚みDH)、粉末床PBの厚みが増してしまう。要するに、粉だまり量が多くなると、粉末床PBの厚みPDtが増す傾向がある。 According to the layered manufacturing apparatus 1 and the powder bed forming mechanism 30, further effects can be obtained. FIG. 7 shows an example of a state in which the amount of puddle has increased. In the example of FIG. 7, it is assumed that although the amount of powder accumulation has increased, no coating failure has occurred. As the amount of accumulated powder increases, the pressing force acting on the rake blade 321 increases. As the pressing force applied to the rake blade 321 increases, the rake blade 321 bends downstream. Since the distance from the blade base end 321f to the blade tip 321e of the rake blade 321 is constant, this bending shortens the length along the normal direction from the blade base end 321f to the blade tip 321e. As a result, the thickness of the powder bed PB increases by the shortened portion (thickness DH). In short, the thickness PDt of the powder bed PB tends to increase as the amount of accumulated powder increases.

これに対して、積層造形装置1は、粉だまり量を適正な範囲に維持することができる。その結果、粉末床PBの厚みに影響を及ぼすようなレーキブレード321の曲がりの発生が抑制される。従って、積層造形装置1は、粉末床PBの厚みを良好に維持することができる。 On the other hand, the layered manufacturing apparatus 1 can maintain the amount of accumulated powder within an appropriate range. As a result, bending of the rake blade 321 that affects the thickness of the powder bed PB is suppressed. Therefore, the layered manufacturing apparatus 1 can maintain the thickness of the powder bed PB satisfactorily.

本開示の積層造形装置及び粉末床形成装置は、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種々の変形が可能である。 The layered manufacturing apparatus and powder bed forming apparatus of the present disclosure are not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible without departing from the gist of the present disclosure.

図8は、第1変形例の積層造形装置1Aの斜視図である。第1変形例の積層造形装置1Aは、粉末供給機構及び粉末量計測器の構成が、実施形態の積層造形装置1とは異なる。具体的には、第1変形例の積層造形装置1Aは、スタートプレート51の径方向に沿って配置された複数の粉末供給機構31A1、31A2、31A3を有する。さらに、第1変形例の積層造形装置1Aは、スタートプレート51の径方向に沿って配置された複数の粉末量計測器33Aを有する。1個の粉末供給機構31A3は、1個の粉末量計測器33Aに対応する。この構成によると、粉末供給機構31A1、31A2、31A3ごとに、供給量を調整することができる。最も中心側に配置された粉末供給機構31A1の供給量と、最も外周側に配置された粉末供給機構31A3の供給量と、を互いに異ならせることができる。例えば、積層造形装置1Aにおいて、スタートプレート51の回転中心側において粉末供給機構31A1が供給する粉末P1の量を、スタートプレート51の外周縁側において粉末供給機構31A3が供給する粉末P1の量よりも少なくすることができる。従って、粉末供給機構31Aは、円板状のスタートプレート51における半径方向に応じた量の粉末P1を供給することが可能になる。その結果、半径方向に均質な粉末床PBを形成することができる。 FIG. 8 is a perspective view of a layered manufacturing apparatus 1A of a first modified example. The layered manufacturing apparatus 1A of the first modified example differs from the layered manufacturing apparatus 1 of the embodiment in the configuration of the powder supply mechanism and the powder amount measuring device. Specifically, the layered manufacturing apparatus 1A of the first modified example has a plurality of powder supply mechanisms 31A1, 31A2, and 31A3 arranged along the radial direction of the start plate 51 . Furthermore, the layered manufacturing apparatus 1A of the first modified example has a plurality of powder amount measuring instruments 33A arranged along the radial direction of the start plate 51 . One powder supply mechanism 31A3 corresponds to one powder amount measuring device 33A. According to this configuration, the supply amount can be adjusted for each of the powder supply mechanisms 31A1, 31A2, and 31A3. The amount of powder supplied by the powder supply mechanism 31A1 arranged closest to the center and the supply amount of the powder supply mechanism 31A3 arranged on the outermost side can be made different from each other. For example, in the layered manufacturing apparatus 1A, the amount of powder P1 supplied by the powder supply mechanism 31A1 on the rotation center side of the start plate 51 is less than the amount of powder P1 supplied by the powder supply mechanism 31A3 on the outer peripheral edge side of the start plate 51. can do. Therefore, the powder supply mechanism 31A can supply the amount of the powder P1 corresponding to the radial direction of the disc-shaped start plate 51 . As a result, a radially homogeneous powder bed PB can be formed.

粉末床形成機構30の粉末量計測器33は、レーザ光を用いて、粉末の高さを計測する手法を採用していた。粉末量計測器33が採用する手法は、この手法に限定されない。以下、第2~第6変形例である粉末量計測器33を説明する。 The powder amount measuring device 33 of the powder bed forming mechanism 30 employs a method of measuring the height of the powder using laser light. The technique adopted by the powder quantity measuring instrument 33 is not limited to this technique. The powder amount measuring device 33 of second to sixth modifications will be described below.

図9(a)は、第2変形例の積層造形装置1Bが備える粉末床形成機構30Bを示す。粉末量計測器33Bは、粉末高さHを計測する。粉末量計測器33Bは、接触式である。具体的には、粉末量計測器33Bは、所定の高さに配置された電気プローブ33B1を有する。さらに、粉末量計測器33Bは、電源33B2と、電流計33B3と、を有する。電気プローブ33B1、電源33B2及び電流計33B3は、直列に接続されている。そして、電流計33B3は、レーキブレード321に接続されている。この構成によると、電気プローブ33B1、電源33B2、電流計33B3及びレーキブレード321によってひとつの接点検知回路が構成される。電気プローブ33B1は、レーキブレード321に直接に接触しないから、通常は、回路に電流は流れない。しかし、粉だまり量が増加した場合には、粉だまりPDは、レーキブレード321に接触すると共に電気プローブ33B1にも接触する。そうすると、電気プローブ33B1とレーキブレード321とが導通状態となる。その結果、回路に電流が流れる。この電流が流れたことをトリガとして、粉だまり量が閾値に達したことを知ることができる。 FIG. 9(a) shows a powder bed forming mechanism 30B provided in a layered manufacturing apparatus 1B of the second modified example. The powder amount measuring device 33B measures the powder height H. The powder quantity measuring instrument 33B is of a contact type. Specifically, the powder amount measuring instrument 33B has an electric probe 33B1 arranged at a predetermined height. Further, the powder amount measuring instrument 33B has a power supply 33B2 and an ammeter 33B3. Electric probe 33B1, power supply 33B2 and ammeter 33B3 are connected in series. The ammeter 33 B 3 is connected to the rake blade 321 . According to this configuration, the electric probe 33B1, the power source 33B2, the ammeter 33B3 and the rake blade 321 constitute one contact detection circuit. Since electrical probe 33B1 does not directly contact rake blade 321, no current normally flows through the circuit. However, when the amount of puddle increases, the puddle PD contacts the rake blade 321 as well as the electric probe 33B1. Then, the electric probe 33B1 and the rake blade 321 are brought into a conductive state. As a result, current flows in the circuit. Using the flow of this current as a trigger, it is possible to know that the amount of accumulated powder has reached the threshold value.

図9(b)は、第3変形例の積層造形装置1Cが備える粉末床形成機構30Cを示す。粉末量計測器33Cは、粉末高さHを計測する。粉末量計測器33Cは、接触式である。具体的には、粉末量計測器33Cは、温度プローブ33C1と、温度計33C2と、を有する。温度プローブ33C1は、第2変形例の電気プローブ33B1と同様の位置に配置される。粉だまり量が増加すると、粉だまりPDが温度プローブ33C1に接触する。この接触は、温度計33C2が出力する温度データに不連続な変化をもたらす。この不連続な変化をトリガとして、粉だまり量が閾値に達したことを知ることができる。 FIG. 9(b) shows a powder bed forming mechanism 30C provided in a layered modeling apparatus 1C of the third modified example. The powder amount measuring device 33C measures the powder height H. The powder quantity measuring instrument 33C is of a contact type. Specifically, the powder amount measuring instrument 33C has a temperature probe 33C1 and a thermometer 33C2. The temperature probe 33C1 is arranged at the same position as the electric probe 33B1 of the second modified example. When the amount of puddle increases, the puddle PD comes into contact with the temperature probe 33C1. This contact causes a discontinuous change in the temperature data output by the thermometer 33C2. Using this discontinuous change as a trigger, it can be known that the amount of accumulated powder has reached a threshold value.

図9(c)は、第3変形例の積層造形装置1Dが備える粉末床形成機構30Dを示す。粉末量計測器33Dは、粉末幅Wを計測する。具体的には、粉末量計測器33Dは、箔板33D1と、レーザ測距計33D2と、を有する。箔板33D1は、レーキブレード321の前方に配置されている。箔板33D1は、粉末塗布機構32Dの筐体に取り付けられていてもよい。箔板33D1は、レーキブレード321よりも変形しやすい。また、箔板33D1の先端は、ブレード先端321eよりも高い位置にある。粉だまり量が増加すると、粉末幅Wが長くなる。粉末幅Wが長くなると、箔板33D1が粉末P1に押圧されるので、箔板33D1は、前方へ変形する。この変形は、レーザ測距計33D2によって検知する。このような構成によっても、粉末幅Wを得ることができる。 FIG. 9(c) shows a powder bed forming mechanism 30D provided in a layered manufacturing apparatus 1D of the third modified example. The powder amount measuring device 33D measures the powder width W. Specifically, the powder amount measuring instrument 33D has a foil plate 33D1 and a laser rangefinder 33D2. The foil plate 33D1 is arranged in front of the rake blade 321. As shown in FIG. The foil plate 33D1 may be attached to the housing of the powder coating mechanism 32D. The foil plate 33D1 deforms more easily than the rake blade 321. Also, the tip of the foil plate 33D1 is positioned higher than the blade tip 321e. As the amount of powder accumulation increases, the powder width W becomes longer. As the powder width W becomes longer, the foil plate 33D1 is pressed against the powder P1, so the foil plate 33D1 deforms forward. This deformation is detected by a laser rangefinder 33D2. The powder width W can also be obtained by such a configuration.

図9(d)は、第4変形例の積層造形装置1Eが備える粉末床形成機構30Eを示す。粉末量計測器33Eは、粉末幅Wを計測する。粉末量計測器33Eは、箔板33E1と、接点検知回路33E2と、を有する。箔板33E1は、第3変形例の箔板33D1と同様の構成を有する。第4変形例では、箔板33E1の変形を検知する構成が、第3変形例と相違する。第4変形例では、箔板33E1の変形を電気的に検知する。接点検知回路33E2は、接点33E3と、電源33E4と、電流計33E5とを含む。変形した箔板33E1が接点33E3に接すると、接点検知回路33E2が導通状態となり、回路に電流が流れる。この電流が流れたことをトリガとして、粉だまり量が閾値に達したことを知ることができる。 FIG. 9(d) shows a powder bed forming mechanism 30E provided in a layered manufacturing apparatus 1E of the fourth modification. The powder amount measuring device 33E measures the powder width W. The powder amount measuring instrument 33E has a foil plate 33E1 and a contact detection circuit 33E2. The foil plate 33E1 has the same configuration as the foil plate 33D1 of the third modified example. The fourth modification differs from the third modification in the configuration for detecting deformation of the foil plate 33E1. In the fourth modification, deformation of the foil plate 33E1 is electrically detected. The contact detection circuit 33E2 includes a contact 33E3, a power supply 33E4, and an ammeter 33E5. When the deformed foil plate 33E1 comes into contact with the contact 33E3, the contact detection circuit 33E2 becomes conductive and current flows through the circuit. Using the flow of this current as a trigger, it is possible to know that the amount of accumulated powder has reached the threshold value.

図9(e)及び図9(f)は、第5変形例の積層造形装置1Fが備える粉末床形成機構30Fを示す。粉末量計測器33Fは、粉末高さH又は粉末幅Wを計測する。第5変形例では、粉末幅Wが閾値に達したことをレーザによって検知する。具体的には、粉末量計測器33Fは、径方向に沿って中心側に配置されたレーザ光源33F1と、外周側に配置された受光センサ33F2と、を有する。図9(e)及び図9(f)の例示では、紙面奥側から、紙面手前側に向けてレーザLを照射しているとする。粉だまり量が少ない場合には、レーザLは、粉末P1に妨げられることがないので、受光センサ33F2によって検知できる(図9(e)参照)。一方、粉だまり量が多い場合には、レーザLは、粉末P1によって妨げられるので、受光センサ33F2で検知できない(図9(f)参照)。この受光センサ33F2において、検出されていたレーザが検出されなくなったことをトリガとして、粉だまり量が閾値に達したことを知ることができる。 FIG.9(e) and FIG.9(f) show the powder bed formation mechanism 30F with which the lamination-modeling apparatus 1F of a 5th modification is provided. The powder amount measuring instrument 33F measures the powder height H or the powder width W. In the fifth modification, the laser detects that the powder width W has reached the threshold. Specifically, the powder amount measuring instrument 33F has a laser light source 33F1 arranged on the center side along the radial direction and a light receiving sensor 33F2 arranged on the outer peripheral side. In the examples of FIGS. 9(e) and 9(f), it is assumed that the laser L is radiated from the back side of the paper toward the front side of the paper. When the amount of accumulated powder is small, the laser L is not obstructed by the powder P1, so it can be detected by the light receiving sensor 33F2 (see FIG. 9(e)). On the other hand, when the amount of accumulated powder is large, the laser L is obstructed by the powder P1, so that it cannot be detected by the light-receiving sensor 33F2 (see FIG. 9(f)). In this light-receiving sensor 33F2, it is possible to know that the amount of accumulated powder has reached the threshold value by using the fact that the detected laser is no longer detected as a trigger.

1,1A,1B,1C,1D,1E,1F 積層造形装置
2 駆動ユニット
3 造形処理ユニット
3A 造形処理ユニット
3a ヒータ
3B 造形処理ユニット
3b ビーム源,ビーム源(照射部)
4 コントローラ(制御部)
5 ハウジング
7 コラム
21 回転駆動機構
22 昇降駆動機構
30,30B,30C,30D,30E,30F 粉末床形成機構(粉末床形成部、粉末床形成装置)
31,31A,31A1,31A3 粉末供給機構(供給部)
32,32D 粉末塗布機構(塗布部)
33,33A,33B,33C,33D,33E,33F 粉末量計測器(計測部)
51 スタートプレート(プレート)
51a プレート主面
52 造形タンク
P1 粉末
PA 造形物
PB 粉末床
H 粉末高さ
W 粉末幅
1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F Laminated modeling apparatus 2 Drive unit 3 Modeling processing unit 3A Modeling processing unit 3a Heater 3B Modeling processing unit 3b Beam source, beam source (irradiation section)
4 controller (control unit)
5 housing 7 column 21 rotary drive mechanism 22 elevation drive mechanisms 30, 30B, 30C, 30D, 30E, 30F powder bed forming mechanism (powder bed forming section, powder bed forming apparatus)
31, 31A, 31A1, 31A3 powder supply mechanism (supply unit)
32, 32D powder coating mechanism (coating part)
33, 33A, 33B, 33C, 33D, 33E, 33F Powder amount measuring instrument (measurement part)
51 start plate (plate)
51a Plate main surface 52 Modeling tank P1 Powder PA Modeled object PB Powder bed H Powder height W Powder width

Claims (8)

少なくとも粉末が載置されるプレート主面を含むプレートと、
前記プレート主面に敷き均された前記粉末である粉末床を形成する粉末床形成部と、
前記粉末床にエネルギビームを照射する照射部と、を備え、
前記粉末床形成部は、
前記粉末を供給する供給部と、
所定の方向に向かって前記プレートに対して相対的に移動することによって、前記供給部から供給された前記粉末を前記プレート主面に敷き均す塗布部と、
前記プレートに対する前記塗布部の移動方向において前記塗布部の前方に配置されて、前記供給部から供給された後であって前記塗布部によって敷き均される前の前記粉末の量を計測する計測部と、を有する積層造形装置。
a plate comprising at least a plate main surface on which the powder is placed;
a powder bed forming part that forms a powder bed that is the powder that is evenly spread on the main surface of the plate;
an irradiation unit that irradiates the powder bed with an energy beam,
The powder bed forming part is
a supply unit that supplies the powder;
an application unit that spreads the powder supplied from the supply unit over the main surface of the plate by moving relative to the plate in a predetermined direction;
A measurement unit arranged in front of the application unit in the moving direction of the application unit with respect to the plate and measuring the amount of the powder after being supplied from the supply unit and before being spread evenly by the application unit. and a layered manufacturing apparatus comprising:
前記プレートは、所定の回転軸線を中心として回転し、
前記プレートの回転によって、前記プレートに対する前記塗布部の相対的な移動が発生する、請求項1に記載の積層造形装置。
the plate rotates about a predetermined axis of rotation;
The layered manufacturing apparatus according to claim 1 , wherein rotation of the plate causes relative movement of the applicator with respect to the plate.
前記プレートの回転方向における上流から下流に向かって、前記供給部、前記計測部、前記塗布部及び前記照射部の順に配置されている、請求項2に記載の積層造形装置。 The layered manufacturing apparatus according to claim 2, wherein the supply unit, the measurement unit, the application unit, and the irradiation unit are arranged in this order from upstream to downstream in the rotation direction of the plate. 前記計測部は、前記供給部と前記塗布部とに挟持されている、請求項3に記載の積層造形装置。 The layered manufacturing apparatus according to claim 3, wherein the measurement section is sandwiched between the supply section and the application section. 前記供給部、前記計測部及び前記塗布部は、前記回転軸線から前記プレートの外周縁に向かって延びている、請求項4に記載の積層造形装置。 The layered manufacturing apparatus according to claim 4, wherein the supply section, the measurement section, and the application section extend from the rotation axis toward the outer peripheral edge of the plate. 前記プレートの回転中心側において前記供給部が供給する前記粉末の量は、前記プレートの外周縁側において前記供給部が供給する前記粉末の量よりも少ない、請求項5に記載の積層造形装置。 The layered manufacturing apparatus according to claim 5, wherein the amount of the powder supplied by the supply unit on the rotation center side of the plate is smaller than the amount of the powder supplied by the supply unit on the outer peripheral edge side of the plate. 前記計測部から計測信号を受けると共に、前記供給部に制御信号を出力する制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記計測部が出力する前記粉末の量に関する前記計測信号に基づいて、前記供給部が供給する前記粉末の量を制御する前記制御信号を生成する、請求項1~6の何れか一項に記載の積層造形装置。
A control unit that receives a measurement signal from the measurement unit and outputs a control signal to the supply unit,
7. The control unit according to any one of claims 1 to 6, wherein the control unit generates the control signal for controlling the amount of the powder supplied by the supply unit based on the measurement signal relating to the amount of the powder output by the measurement unit. or the layered manufacturing apparatus according to claim 1.
少なくとも粉末が載置されるプレート主面を含むプレートと、前記プレート主面に敷き均された前記粉末である粉末床にエネルギビームを照射する照射部と、を備える積層造形装置のための前記粉末床を形成する粉末床形成装置であって、
前記粉末を供給する供給部と、
所定の方向に向かって前記プレートに対して相対的に移動することによって、前記供給部から供給された前記粉末を前記プレート主面に敷き均す塗布部と、
前記プレートに対する前記塗布部の移動方向において前記塗布部の前方に配置されて、前記供給部から供給された後であって前記塗布部によって敷き均される前の前記粉末の量を計測する計測部と、を備える粉末床形成装置。
The powder for a layered manufacturing apparatus, comprising: a plate including at least a plate main surface on which powder is placed; A powder bed forming apparatus for forming a bed, comprising:
a supply unit that supplies the powder;
an application unit that spreads the powder supplied from the supply unit over the main surface of the plate by moving relative to the plate in a predetermined direction;
A measurement unit arranged in front of the application unit in the moving direction of the application unit with respect to the plate and measuring the amount of the powder after being supplied from the supply unit and before being spread evenly by the application unit. and a powder bed forming apparatus.
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