JP2023008448A - Laminate shaping system, and laminate shaping method - Google Patents

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Abstract

To provide a laminate shaping system and a laminating shaping method capable of reducing the cost of shaping in a laminate shaping process.SOLUTION: A laminate shaping system includes a powder manufacturing apparatus for manufacturing metal powder using an inert gas, a classifier for classifying the manufactured metal powder and separating it into metal powder of a specified diameter range and remaining metal powder other than the metal powder of the specified diameter range, a laminate shaping apparatus for laminate shaping an object from the metal powder of the specified diameter range, and supplying means of supplying the remaining metal powder other than the metal powder of the specified diameter range resulting from the classifying by the classifier so that the powder manufacturing apparatus can reuse it to manufacture metal powder.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、積層造形システム及び積層造形方法に関する。 The present invention relates to a layered manufacturing system and a layered manufacturing method.

金属積層技術は様々な分野で利用が進んでおり、金属粉末を原料に、図面から直接かつ複雑形状でも製造が可能なため、医療分野でのカスタム品の製造や迅速造形の特徴を活かした開発試作品の造形などで主に活用されている。現在最も普及しているパウダーベッド方式では、敷き詰められた金属粉末にレーザや電子ビームなどの熱源を照射し、部分的に金属を溶解および凝固させた後、造形ステージが降下し再び金属粉末を敷き詰め、ビーム照射を行う。これらのプロセスを繰り返す事により3次元形状を造形する。ビーム照射の代わりにインクジェットプリンターの様に硬化樹脂を吹き付け固形化し、後に熱処理をすることにより造形物を形成するタイプも存在する。 Metal lamination technology is being used in various fields, and it is possible to manufacture even complex shapes directly from drawings using metal powder as a raw material. It is mainly used for prototyping. In the powder bed method, which is currently the most popular method, a heat source such as a laser or an electron beam is applied to the metal powder that is spread all over the place. , perform beam irradiation. A three-dimensional shape is formed by repeating these processes. Instead of beam irradiation, there is also a type in which a cured resin is sprayed and solidified like an inkjet printer, and then heat-treated to form a modeled object.

ポイントの一つが均一に金属を敷き詰める事であり、そのため用いられる金属粉末は真球に近く、かつ粒径分布一定の範囲であることが求められている。装置や材料にも依存するが、電子ビーム型パウダーベッド方式では粒径が40~150μm程度、レーザ型では20~50μm程度が推奨される例があり、タイプにより求められる粒径範囲が異なる。 One of the points is to spread the metal evenly, and for this reason, the metal powder used is required to be close to a true sphere and have a uniform particle size distribution. Although it depends on the equipment and material, there are examples where the electron beam type powder bed method recommends a particle size of about 40 to 150 μm, and the laser type recommends a particle size of about 20 to 50 μm.

金属粉末は、造形後に粒子同士が結合する事により粗大化や、一旦溶融しスパッタとして飛び散った金属が微細粒子として再析出する場合などがあり、粒径が変化する。そのため、造形後は分級され、使用する粒径範囲を超える粉末を除外し、再利用されることが一般的である。ただし粉末は再利用を繰り返す事により、表面酸化による品質劣化が進むため、製品品質を追求する場合は再利用回数を制限し、一定以上使用した粉末は廃棄する場合もある。 The metal powder may be coarsened by bonding between particles after molding, or the metal once melted and scattered as spatter may reprecipitate as fine particles, and the particle size changes. Therefore, after molding, it is common to classify and exclude powders exceeding the particle size range to be used, and to reuse them. However, as the powder is repeatedly reused, its quality deteriorates due to surface oxidation. Therefore, when pursuing product quality, the number of times of reuse is limited, and powder that has been used more than a certain amount may be discarded.

金属粉末を製造する方法として、プラズマアトマイズ法は真球度が高く品質の高いパウダーが製造可能だが高コストである。水アトマイズ法は低コスト手法として広く使われているが、粉末が不定形になるため積層造形には不向きである。最も一般的に使用されるのがガスアトマイズ法で、溶かした金属に高圧ガスを吹き付けることにより金属を粉末化させる。 As a method for producing metal powder, the plasma atomization method can produce high-quality powder with high sphericity, but it is expensive. The water atomization method is widely used as a low-cost method, but it is not suitable for additive manufacturing because the powder becomes amorphous. The most commonly used method is gas atomization, which involves blowing high-pressure gas onto molten metal to pulverize it.

特開2018-145526号公報JP 2018-145526 A

図12は、ガスアトマイズ法で製造した金属粉末の粒径測定結果の一例を示すグラフである。図12に示すように、製造される金属粉末は幅広い粒径分布を有している。積層造形向けには、できた粉末を分級する必要があり、歩留まりが半分以下になる場合もある。このように、積層造形プロセスでは、歩留まりが悪いために造形コストが上昇する。また原料となる金属粉末が高価であることにより造形コストが上昇する。 FIG. 12 is a graph showing an example of particle size measurement results of metal powder produced by the gas atomization method. As shown in FIG. 12, the produced metal powder has a broad particle size distribution. For additive manufacturing, it is necessary to classify the produced powder, and in some cases the yield is reduced to less than half. Thus, the additive manufacturing process increases manufacturing costs due to poor yields. In addition, since the metal powder used as the raw material is expensive, the molding cost increases.

また金属積層造形の特徴として、粉末を原料にするため、使用できる材料の範囲が広いことが特長であるが、一般的に入手できる市販の原料は種類が限られている。そしてオリジナル材料をオーダーメイドすると、原料コストは更に上昇し、かつ分級により除外された粉末は、オーダーメイド品で他への転用ができないため大量の廃棄物となる場合がある。このように、オリジナル材料の使用は、原料粉末のコストをさらに上昇させるため、採用が難しいという問題がある。 Another feature of metal additive manufacturing is that a wide range of materials can be used because it uses powder as a raw material, but the types of commercially available raw materials are generally limited. If the original material is made to order, the raw material cost will increase further, and the powder excluded by the classification may become a large amount of waste because it is a made-to-order product and cannot be diverted to other uses. In this way, the use of the original material further increases the cost of the raw material powder, so there is a problem that it is difficult to adopt.

このように、積層造形プロセスにおいて、造形コストの上昇が問題となっている。 Thus, the increase in manufacturing cost has become a problem in the layered manufacturing process.

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、積層造形プロセスにおける造形コストを低減することを可能とする積層造形システム及び積層造形方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problem, and an object of the present invention is to provide a layered manufacturing system and a layered manufacturing method that make it possible to reduce the manufacturing cost in the layered manufacturing process.

本発明の第1の態様に係る積層造形システムは、不活性ガスを用いて金属粉末を製造する粉末製造装置と、前記製造された金属粉末を分級して、所定の粒径範囲の金属粉末と前記所定の粒径範囲の金属粉末以外の残りの金属粉末に分別する分級機と、前記分級されて得られた所定の粒径範囲の金属粉末を用いて、積層造形する積層造形装置と、前記分級機における分級の結果得られた前記所定の粒径範囲の金属粉末以外の残りの金属粉末を、前記粉末製造装置が再度利用して金属粉末を製造できるように前記粉末製造装置に供給する供給手段と、を備える。 A layered manufacturing system according to a first aspect of the present invention includes a powder manufacturing apparatus that manufactures metal powder using an inert gas, and classifies the manufactured metal powder into metal powder having a predetermined particle size range. A classifier that separates the remaining metal powders other than the metal powders having the predetermined particle size range, a layered manufacturing apparatus that performs layered manufacturing using the metal powders that have the predetermined particle size range obtained by the classification, and the Supplying the remaining metal powder other than the metal powder having the predetermined particle size range obtained as a result of classification in the classifier to the powder manufacturing apparatus so that the powder manufacturing apparatus can reuse the metal powder to manufacture the metal powder. a means;

この構成によれば、粉末製造装置によって製造された金属粉末を分級して、所定の粒径範囲以外の残りの金属粉末を粉末製造装置の原料粉末として再利用することで廃棄物の発生を抑制し、造形コストを低減させることができる。 According to this configuration, the metal powder produced by the powder production apparatus is classified, and the remaining metal powder outside the predetermined particle size range is reused as raw material powder for the powder production apparatus, thereby suppressing the generation of waste. and the manufacturing cost can be reduced.

上記の積層造形システムにおいて、前記積層造形装置における積層造形で残った金属粉末を分級して、所定の粒径範囲の金属粉末と前記所定の粒径範囲の金属粉末以外の残りの金属粉末に分別する第2の分級機を更に備え、前記積層造形装置は、前記第2の分級機で分級されて得られた所定の粒径範囲の金属粉末を用いて、積層造形し、前記供給手段は、前記所定の粒径範囲の金属粉末以外の残りの金属粉末を、前前記粉末製造装置が再度利用して金属粉末を製造できるように前記粉末製造装置に供給してもよい。 In the above-described layered manufacturing system, the metal powder remaining after layered manufacturing in the layered manufacturing apparatus is classified into the metal powder having a predetermined particle size range and the remaining metal powder other than the metal powder having the predetermined particle size range. The layered manufacturing apparatus further includes a second classifier for performing layered manufacturing using metal powder having a predetermined particle size range obtained by being classified by the second classifier, and the supply means includes: The remaining metal powder other than the metal powder having the predetermined particle size range may be supplied to the powder manufacturing apparatus so that the powder manufacturing apparatus can reuse the metal powder to manufacture the metal powder.

上記の積層造形システムにおいて、前記供給手段は、前記積層造形装置における積層造形によって造形された積層造形物から削り出された切子を、前記粉末製造装置が再度利用して金属粉末を製造できるように前記粉末製造装置に供給してもよい。 In the above-described layered manufacturing system, the supply means is arranged so that the powder manufacturing apparatus can reuse the facets cut from the layered product manufactured by the layered manufacturing in the layered manufacturing apparatus to manufacture the metal powder. You may supply to the said powder manufacturing apparatus.

本発明の別の態様に係る積層造形システムは、ガスを用いて金属粉末を製造する第1の粉末製造装置と、前記製造された金属粉末を分級して第1の粒径範囲の金属粉末と前記所定の粒径範囲の金属粉末以外の残りの金属粉末に分別する第1の分級機と、前記分級されて得られた前記第1の粒径範囲の金属粉末を用いて積層造形する第1の積層造形装置を有する第1の製造ラインと、当該第1の製造ラインよりも低品質な製品を製造する第2の製造ラインであって、ガスを用いて金属粉末を製造する第2の粉末製造装置と、前記製造された金属粉末を分級して第2の粒径範囲の金属粉末と前記所定の粒径範囲の金属粉末以外の残りの金属粉末に分別する第2の分級機と、前記分級されて得られた前記第2の粒径範囲の金属粉末を用いて積層造形する第2の積層造形装置を有する第2の製造ラインと、前記第1の粒径範囲の金属粉末以外の残りの金属粉末、及び前記第2の粒径範囲の金属粉末以外の残りの金属粉末を、当該金属粉末が前記第2の粉末製造装置で再利用されるように前記第2の粉末製造装置に供給する供給手段と、を備えてもよい。 A layered manufacturing system according to another aspect of the present invention includes: a first powder manufacturing apparatus that manufactures metal powder using gas; A first classifier that separates the remaining metal powders other than the metal powders having the predetermined particle size range, and a first classifier that laminates and molds the metal powders having the first particle size range obtained by the classification. A first production line having a layered manufacturing apparatus and a second production line that produces products of lower quality than the first production line, wherein the second powder that produces metal powder using gas a manufacturing apparatus, a second classifier for classifying the manufactured metal powder into metal powder having a second particle size range and remaining metal powder other than the metal powder having the predetermined particle size range; A second production line having a second layered manufacturing apparatus that performs layered manufacturing using the metal powder having the second particle size range obtained by classification, and the rest other than the metal powder having the first particle size range and the remaining metal powder other than the metal powder in the second particle size range to the second powder production apparatus so that the metal powder is reused in the second powder production apparatus. and a supply means for.

上記の積層造形システムにおいて、前記供給手段は、前記第1の積層造形装置における積層造形で残った金属粉末を、当該金属粉末が前記第2の粉末製造装置で再利用されるように前記第2の粉末製造装置に供給し、前記供給手段は、前記第2の積層造形装置における積層造形で残った金属粉末を、当該金属粉末が前記第2の粉末製造装置で再利用されるように前記第2の粉末製造装置に供給してもよい。 In the above-described layered manufacturing system, the supply means supplies the metal powder remaining after layered manufacturing in the first layered manufacturing apparatus to the second powder manufacturing apparatus so that the metal powder is reused in the second powder manufacturing apparatus. The supply means supplies the metal powder remaining in the layered manufacturing in the second layered manufacturing apparatus to the second powder manufacturing apparatus so that the metal powder is reused in the second powder manufacturing apparatus. You may supply to the powder manufacturing apparatus of 2.

上記の積層造形システムにおいて、前記供給手段は、前記第1の積層造形装置及び前記第2の積層造形装置における積層造形によって造形された積層造形物から削り出された切子を、当該金属粉末が前記第2の粉末製造装置で再利用されるように前記第2の粉末製造装置に供給してもよい。 In the above-described layered manufacturing system, the supply means supplies the facets cut out from the layered-molded article that has been layered-molded in the first layered-molding apparatus and the second layered-molding apparatus so that the metal powder is the It may be supplied to the second powder manufacturing apparatus so as to be reused in the second powder manufacturing apparatus.

本発明の別の態様に係る積層造形方法は、粉末製造装置が不活性ガスを用いて金属粉末を製造する手順と、分級機が前記製造された金属粉末を分級して、所定の粒径範囲の金属粉末と前記所定の粒径範囲の金属粉末以外の残りの金属粉末に分別する手順と、
積層造形装置が前記分級されて得られた所定の粒径範囲の金属粉末を用いて、積層造形する手順と、保管装置が前記分級機における分級の結果得られた前記所定の粒径範囲の金属粉末以外の残りの金属粉末を、前記粉末製造装置が再度利用して金属粉末を製造するために供給する手順と、を有する。
A layered manufacturing method according to another aspect of the present invention includes a procedure in which a powder manufacturing apparatus manufactures metal powder using an inert gas, and a classifier classifies the manufactured metal powder to a predetermined particle size range. and the remaining metal powder other than the metal powder in the predetermined particle size range;
A procedure for additive manufacturing using a metal powder having a predetermined particle size range obtained by the classification by a layered manufacturing apparatus, and a metal powder having the predetermined particle size range obtained as a result of the classification by the classifier using the storage apparatus. and supplying the remaining metal powder other than the powder so that the powder manufacturing apparatus can reuse the metal powder to manufacture the metal powder.

本発明の一態様によれば、粉末製造装置によって製造された金属粉末を分級して、所定の粒径範囲以外の残りの金属粉末を粉末製造装置の原料粉末として再利用することで廃棄物の発生を抑制し、造形コストを低減させることができる。 According to one aspect of the present invention, the metal powder produced by the powder production apparatus is classified, and the remaining metal powder outside the predetermined particle size range is reused as raw material powder for the powder production apparatus, thereby reducing waste. The occurrence can be suppressed, and the modeling cost can be reduced.

第1の実施形態に係る積層造形システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the layered manufacturing system which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る積層造形プロセスを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the layered manufacturing process which concerns on 1st Embodiment. 粉末製造装置の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of a powder manufacturing apparatus. 積層造形装置の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of a lamination-molding apparatus. 排ガス洗浄乾式プロセスを用いるガス洗浄機の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the gas washer which uses an exhaust gas cleaning dry process. 不活性ガス供給ラインの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of an inert gas supply line. 排ガス洗浄湿式プロセスを用いるガス洗浄機の構成の一例を示す図である。1 is a diagram showing an example of a configuration of a gas washer using a wet exhaust gas cleaning process; FIG. 第2の実施形態に係る積層造形システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the layered manufacturing system which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係る積層造形プロセスを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the layered manufacturing process which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施形態に係る積層造形システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the layered manufacturing system which concerns on 3rd Embodiment. 第3の実施形態に係る積層造形プロセスを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the layered manufacturing process which concerns on 3rd Embodiment. ガスアトマイズ法で製造した金属粉末の粒径測定結果の一例を示すグラフである。4 is a graph showing an example of particle size measurement results of metal powder produced by a gas atomization method. 比較例に係る積層造形プロセスを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the lamination-molding process which concerns on a comparative example.

以下、各実施形態について、図面を参照しながら説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。 Hereinafter, each embodiment will be described with reference to the drawings. However, more detailed description than necessary may be omitted. For example, detailed descriptions of well-known matters and redundant descriptions of substantially the same configurations may be omitted. This is to avoid unnecessary verbosity in the following description and to facilitate understanding by those skilled in the art.

<比較例>
本実施形態について説明する前に、図13を用いて比較例のプロセスを説明する。図13は、比較例に係る積層造形プロセスを示す模式図である。図13に示すように、比較例では、アルゴンタンクから供給されたアルゴンガスの雰囲気下で粉末原料から積層造形される(ステップS510)。使用後のアルゴン排ガスは廃棄される。その後に残った金属粉末は分級されて(ステップS520)、所定の粒径範囲の金属粉末は粉末原料として再利用される。一方、分級後に所定の粒径範囲外の金属粉末は廃棄される。積層造形で得られた構造物は後加工(ステップS530)によってサポート部材が切削され、切削で切り出された切子が廃棄される。
<Comparative example>
Before describing this embodiment, a process of a comparative example will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a schematic diagram showing a layered manufacturing process according to a comparative example. As shown in FIG. 13, in the comparative example, layered manufacturing is performed from powder raw materials in an atmosphere of argon gas supplied from an argon tank (step S510). The argon exhaust gas after use is discarded. After that, the remaining metal powder is classified (step S520), and the metal powder having a predetermined particle size range is reused as powder raw material. On the other hand, after classification, the metal powder outside the predetermined particle size range is discarded. In the structure obtained by layered manufacturing, the support members are cut by post-processing (step S530), and the cut pieces cut out by cutting are discarded.

<第1の実施形態>
それに対して、第1の実施形態では、金属積層造形の原料となる金属粉末製造工程および金属積層造形を使った製造工程において、粉末製造装置及び積層造形装置双方の装置を併設し、粉末製造装置によって製造された金属粉末を分級して、所定の粒径範囲以外の残りの金属粉末を粉末製造装置の原料粉末として再利用することで廃棄物の発生を抑制し、造形コストを低減させる。
<First Embodiment>
On the other hand, in the first embodiment, both the powder manufacturing apparatus and the additive manufacturing apparatus are installed side by side in the metal powder manufacturing process that is the raw material for the metal additive manufacturing and the manufacturing process using the metal additive manufacturing. By classifying the metal powder manufactured by and reusing the remaining metal powder outside the predetermined particle size range as raw material powder for the powder manufacturing apparatus, the generation of waste is suppressed and the molding cost is reduced.

上述した造形コストの上昇の要因として、製造時に大量の不活性ガスを使用することも挙げられる。粉末製造に際して高圧ガスを大量に吹き付ける。これまでの実績より、液化アルゴン(Ar)ボンベ(容量200kg)1本で製造可能な粉末は20kg(鉄換算
)程度であり、大量の不活性ガスを使用する。
The use of a large amount of inert gas during manufacturing is also cited as a factor for the increase in manufacturing costs described above. A large amount of high-pressure gas is blown during powder production. Based on past achievements, about 20 kg of powder (converted to iron) can be produced with one liquefied argon (Ar) cylinder (capacity: 200 kg), and a large amount of inert gas is used.

現在主流のレーザ型パウダーベッド方式の場合においても不活性ガス(例えば、アルゴンガス)を使用する。溶融時の金属の酸化を防止するため、数十リットル/minのオーダーで不活性ガスを流しながら造形する。そして1層ずつ造形を繰り返すので、大型品になると数百時間の造形時間が掛かり、造形が完了するまでに大量の不活性ガスが必要となる。また大量の製品を製造する場合は、複数台の造形装置を設ける必要がある。その結果として、大量の不活性ガスをそれぞれの装置に供給する事が必要となるため、ガス使用量がランニングコスト上昇の要因の一つとなっている。 Inert gas (for example, argon gas) is also used in the laser type powder bed system, which is currently the mainstream. In order to prevent the metal from oxidizing during melting, it is shaped while flowing an inert gas at a rate of several tens of liters/min. And since the modeling is repeated layer by layer, it takes hundreds of hours to model a large product, and a large amount of inert gas is required to complete the modeling. Moreover, when manufacturing a large amount of products, it is necessary to provide a plurality of modeling apparatuses. As a result, since it is necessary to supply a large amount of inert gas to each device, the amount of gas used is one of the factors that increase the running cost.

以上粉末造形から製品製造までの全体を考えると、プロセス全体を通して大量の不活性ガスを消費しており、造形コスト上昇の一因になっている。この問題に対して、第1の実施形態に係る積層造形システムでは、金属積層造形の原料となる金属粉末製造工程および金属積層造形を使った製造工程の双方で使用する不活性ガス(例えば、アルゴンガス)を再利用することにより不活性ガスの消費を原因とする造形コストを低減させる。 Considering the entire process from powder molding to product manufacturing, a large amount of inert gas is consumed throughout the process, which is one of the causes of increased molding costs. To solve this problem, in the additive manufacturing system according to the first embodiment, an inert gas (eg, argon Reuse of the inert gas reduces the manufacturing cost caused by the consumption of the inert gas.

以下の各実施形態では、不活性ガスとしてアルゴン(Ar)ガスの利用を例に説明する。 In each of the following embodiments, the use of argon (Ar) gas as an inert gas will be described as an example.

<第1の実施形態>
図1は、第1の実施形態に係る積層造形システムの構成を示す図である。図1に示すように、積層造形システムS1は、粉末製造装置1と、分級機2と、積層造形装置3と、吸引機4と、分級機5(第2の分級機ともいう)と、ガス洗浄機6と、コンプレッサ7と、コンプレッサ7と、タンク8と、供給手段90とを備える。供給手段90は、分級機2における分級の結果得られた所定の粒径範囲の金属粉末以外の残りの金属粉末は、粉末製造装置1が再度利用して金属粉末を製造できるように供給する。供給手段90は例えば保管装置9と保管装置9と分級機2とを繋ぐ配管P29を有する。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a layered manufacturing system according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the layered manufacturing system S1 includes a powder manufacturing device 1, a classifier 2, a layered manufacturing device 3, a suction machine 4, a classifier 5 (also referred to as a second classifier), a gas A washing machine 6, a compressor 7, a compressor 7, a tank 8, and a supply means 90 are provided. The supply means 90 supplies the remaining metal powder other than the metal powder in the predetermined particle size range obtained as a result of classification in the classifier 2 so that the powder manufacturing apparatus 1 can reuse the metal powder to manufacture metal powder. The supply means 90 has a pipe P29 that connects the storage device 9, the storage device 9, and the classifier 2, for example.

プロセス全体で判断すると、粉末製造および造形時の不活性ガスの使用量がコストに大きな影響を与えている。そこで、粉末造形装置と積層造形装置を併設する事で、アルゴンガスを再利用し、プロセス全体のコストを低減させる。 Judging from the overall process, the amount of inert gas used during powder production and shaping has a significant impact on cost. Therefore, by installing a powder modeling device and a layered modeling device together, the argon gas can be reused and the cost of the entire process can be reduced.

具体的には粉末製造時は液体金属の冷却にアルゴンガスを使用し、排気ガスに含まれるのはアルゴンガスと金属粉末である。原料の金属粉末を回収した後、フィルタなどでも回収できずガスに同伴される微粒子が不純物として含まれる。また積層造形においてはビームにより揮発した金属蒸気などがガスに同伴されて不純物としてガスに同伴される。 Specifically, argon gas is used to cool the liquid metal during powder production, and the exhaust gas contains argon gas and metal powder. After recovering the raw material metal powder, fine particles that cannot be recovered by a filter or the like and are entrained in the gas are included as impurities. In the additive manufacturing, metal vapor volatilized by the beam is entrained in the gas as an impurity.

これらを除去するためガス洗浄機6でガスを洗浄し、その後、コンプレッサ7で昇圧、タンク8に高圧ガスを保管する。このタンク8から粉末製造装置1および積層造形装置3にガスを供給する。このようにガスを循環させる事により、ガスの消費を抑え、ランニングコストを低減させる事が可能になる。 In order to remove these substances, the gas is cleaned by the gas washer 6, then the pressure is increased by the compressor 7, and the high pressure gas is stored in the tank 8. Gas is supplied from this tank 8 to the powder manufacturing apparatus 1 and the layered manufacturing apparatus 3 . By circulating the gas in this way, it is possible to suppress gas consumption and reduce running costs.

また製造した粉末は分級し、目的に適した所定の粒径範囲の金属粉末を積層造形の原料として使用するが、分級してはじかれた粉末を再度原料として使用することで、粉末製造時の原料の廃棄を無くすことができ、プロセス全体を通して環境負荷の低い生産方法を提供することができる。積層造形に適合しない粉末として、大粒径と小粒径の粒子が該当するが、小粒径粒子は粉じん爆発のリスクや表面の酸化による劣化の影響を受け易いため、保管装置9はアルゴンガスなどの不活性ガスで充填する事が望ましい。 In addition, the manufactured powder is classified, and metal powder with a predetermined particle size range suitable for the purpose is used as a raw material for additive manufacturing. Waste of raw materials can be eliminated, and a production method with low environmental load can be provided throughout the process. Powders that are not suitable for additive manufacturing include large and small particles. Small particles are susceptible to dust explosion risk and deterioration due to surface oxidation. It is desirable to fill with an inert gas such as

現状の装置では、液化アルゴンガス(容量200kg)を使い、20kg程度の鉄(Fe
)ベースの合金を溶解する事ができる。例えばステンレス鋼の素材単価を1,000円/kgで計算すると、20kgを素材費で20,000円、液化アルゴンボンベ費用が5
3,000円、歩留まりが50%とすると、10kgの製品を製造するのに73,000円/10kgの原材料コストとなる。しかし、アルゴンガスおよび素材を再利用可能にする事で必要となる原材料コストは10,000円/10kgとなり大幅なコストダウンが可能になる。
In the current equipment, liquefied argon gas (capacity: 200 kg) is used, and about 20 kg of iron (Fe
) can melt the base alloy. For example, if the unit price of stainless steel is 1,000 yen/kg, the material cost for 20 kg is 20,000 yen, and the liquefied argon cylinder cost is 5.
Assuming that the cost is 3,000 yen and the yield is 50%, the raw material cost is 73,000 yen/10 kg to manufacture 10 kg of product. However, by making the argon gas and materials reusable, the necessary raw material cost will be 10,000 yen/10 kg, which will enable a significant cost reduction.

図2は、第1の実施形態に係る積層造形プロセスを示す模式図である。図2を用いて積層造形方法を説明する。 FIG. 2 is a schematic diagram showing the layered manufacturing process according to the first embodiment. The layered manufacturing method will be described with reference to FIG.

(ステップS10)原材料と、保管装置9から取得した再利用原料を成分調整する。 (Step S10) The components of the raw material and the recycled raw material obtained from the storage device 9 are adjusted.

(ステップS20)次に、粉末製造装置1は、成分調整後の原料を溶融し、不活性ガス(例えば、アルゴンガス)を用いて金属粉末を製造する。 (Step S20) Next, the powder manufacturing apparatus 1 melts the raw material after component adjustment, and manufactures metal powder using an inert gas (for example, argon gas).

(ステップS30)次に、分級機2は、粉末製造装置1で製造された金属粉末を、所定の粒径範囲の金属粉末に分級する。 (Step S30) Next, the classifier 2 classifies the metal powder produced by the powder production apparatus 1 into metal powder having a predetermined particle size range.

(ステップS40)次に、積層造形装置3は、分級されて得られた所定の粒径範囲の金属粉末を用いて積層造形する。 (Step S40) Next, the layered manufacturing apparatus 3 performs layered manufacturing using the metal powder having a predetermined particle size range obtained by classification.

(ステップS50)次に、吸引機4は、積層造形装置3における積層造形で残った金属粉末を吸引し、分級機5は、この吸引された金属粉末を分級して、所定の粒径範囲の金属粉末と前記所定の粒径範囲の金属粉末以外の残りの金属粉末に分別する。これにより、積層造形装置3は、この分級機5で分級されて得られた所定の粒径範囲の金属粉末を用いて、再度、積層造形する。また分級機5における分級の結果得られた、所定の粒径範囲の金属粉末以外の残りの金属粉末は廃棄される。 (Step S50) Next, the suction machine 4 sucks the metal powder remaining after the lamination molding in the lamination molding apparatus 3, and the classifier 5 classifies the sucked metal powder to obtain particles having a predetermined particle size range. The metal powder and the remaining metal powder other than the metal powder having the predetermined particle size range are separated. As a result, the layered manufacturing apparatus 3 performs layered manufacturing again using the metal powder having a predetermined particle size range obtained by being classified by the classifier 5 . Moreover, the remaining metal powder other than the metal powder having the predetermined particle size range obtained as a result of classification in the classifier 5 is discarded.

(ステップS60)後加工において、積層造形装置3によって得られた構造物からサポート部材を切削することによって完成品ができる。切削して得られた切子は廃棄される。 (Step S60) In the post-processing, a finished product is made by cutting the support member from the structure obtained by the layered manufacturing apparatus 3. The cut pieces obtained by cutting are discarded.

(ステップS70)ガス洗浄機6は、粉末製造装置1で使用された後のガスと、前記積層造形装置から排出されたガスを洗浄する。 (Step S70) The gas washer 6 cleans the gas after being used in the powder manufacturing apparatus 1 and the gas discharged from the laminate manufacturing apparatus.

(ステップS80)次にコンプレッサ7は、洗浄後のガスを圧縮する。 (Step S80) Next, the compressor 7 compresses the cleaned gas.

(ステップS90)次にタンク8は、圧縮されたガス(例えばアルゴンガス)を蓄える。これにより、タンク8からガスが粉末製造装置1及び積層造形装置3に供給される。これによって、不活性ガスを再利用することができる。 (Step S90) Next, the tank 8 stores compressed gas (for example, argon gas). Thereby, the gas is supplied from the tank 8 to the powder manufacturing apparatus 1 and the layered manufacturing apparatus 3 . This allows the inert gas to be reused.

(ステップS100)分級機2における分級の結果得られた前記所定の粒径範囲の金属粉末以外の残りの金属粉末が配管P29を介して回収され、保管装置9は、この金属粉末を、粉末製造装置1が再度利用して金属粉末を製造できるように保管する。そして、保管装置9に保管された金属粉末が再利用原料として供給され、原材料と成分調整され、調整後の原料、粉末製造装置1に供給される。 (Step S100) The remaining metal powder other than the metal powder having the predetermined particle size range obtained as a result of the classification in the classifier 2 is recovered through the pipe P29, and the storage device 9 stores the metal powder in the powder manufacturing process. It is stored so that it can be reused by the apparatus 1 to manufacture metal powder. Then, the metal powder stored in the storage device 9 is supplied as a reusable raw material, adjusted with the raw material, and the adjusted raw material is supplied to the powder manufacturing apparatus 1 .

粉末製造装置1と積層造形装置3を併設する事により、アルゴンガスの再利用設備を共用化してプロセス全体を低コスト化できる。さらに金属粉末は爆発や劣化などのリスクがあり、長期保管には不向きである。そのため装置の併設により、そのときに必要な分の金属粉末のみを製造してもよい。これにより、保管量を最小化することができる。 By installing the powder manufacturing apparatus 1 and the layered manufacturing apparatus 3 side by side, the argon gas recycling facility can be shared and the cost of the entire process can be reduced. Furthermore, metal powder has risks such as explosion and deterioration, and is not suitable for long-term storage. Therefore, it is possible to manufacture only the amount of metal powder required at that time by installing the apparatus side by side. This allows the storage volume to be minimized.

図3は、粉末製造装置の構成の一例を示す図である。図3に示すように、粉末製造装置1は、底面に貫通孔が設けられた溶融チャンバ11と、下部の穴が貫通孔と連通するようにもうけられた溶融るつぼ111と、溶融チャンバ11の下に設けられた急冷チャンバ112と、急冷チャンバ112の上部に略水平に挿入されたガス管113を備える。更に粉末製造装置1は、急冷チャンバ112の下部に連通する第1粉末回収ボックス12と、第1粉末回収ボックス12に連通するサイクロン集塵機13と、サイクロン集塵機13の下部に連通する第2粉末回収ボックス14を備える。更に粉末製造装置1は、乾式フィルタ15と、乾式フィルタ15の下部に連通する第3粉末回収ボックス16を備える。 FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of a powder manufacturing apparatus. As shown in FIG. 3, the powder manufacturing apparatus 1 includes a melting chamber 11 having a through hole in the bottom, a melting crucible 111 having a lower hole communicating with the through hole, and a melting chamber 11 under the melting chamber 11. and a gas pipe 113 inserted substantially horizontally in the upper part of the quenching chamber 112 . Further, the powder production apparatus 1 includes a first powder recovery box 12 communicating with the lower portion of the quenching chamber 112, a cyclone dust collector 13 communicating with the first powder recovery box 12, and a second powder recovery box communicating with the lower portion of the cyclone dust collector 13. 14. Further, the powder production apparatus 1 includes a dry filter 15 and a third powder recovery box 16 communicating with the lower portion of the dry filter 15 .

ガスアトマイズ法では、目的の合金組成となるよう、原材料の成分を調整し、高周波誘導加熱などの方法で金属を真空中で溶解させる。溶解金属は溶解るつぼ111の下部の穴より自由落下させ、落下した溶融金属に高圧のアルゴン(なお、窒素などの不活性ガスも使用可能)ガスを吹き付けることで急冷し、粉末金属を形成させる。ガスの圧力や吹き付け方で、形成される粉末の粒径分布などを変化させることができる。製造された粉末は急冷チャンバ112の下に設けられた第1粉末回収ボックス12で回収されるが、高圧のガス流にのり、後段へ粉末が運ばれる。そのため、サイクロン集塵機13や乾式フィルタ15などで粉末を回収し、乾式フィルタ15で回収できなかった微粉末がアルゴンガスとともに粉末製造装置1から排出される。 In the gas atomization method, the ingredients of the raw materials are adjusted so as to obtain the desired alloy composition, and the metal is melted in a vacuum by a method such as high-frequency induction heating. Molten metal is allowed to fall freely from a hole at the bottom of melting crucible 111, and the dropped molten metal is rapidly cooled by blowing high-pressure argon gas (an inert gas such as nitrogen can also be used) to form powder metal. The particle size distribution of the formed powder can be changed by the pressure of the gas and the method of spraying. The produced powder is recovered in the first powder recovery box 12 provided below the quenching chamber 112, and is transported to the subsequent stage by a high-pressure gas stream. Therefore, the powder is collected by the cyclone dust collector 13, the dry filter 15, etc., and the fine powder that cannot be collected by the dry filter 15 is discharged from the powder manufacturing apparatus 1 together with the argon gas.

回収された金属粉末は分級され、目的の粒径分布に調整される。微粒子の分級に時間が掛かるため、乾式フィルタを粉末の使用目的に応じた目開きにすることで効率的な運用が可能となる。例えば、電子ビーム向けの金属粉末で、40μm以上の粒径が求められる場合、40μm以下は通過可能なフィルタを用いることにより、不要な粒径を予め除去することができる。 The recovered metal powder is classified and adjusted to the desired particle size distribution. Since it takes time to classify fine particles, efficient operation is possible by adjusting the mesh size of the dry filter according to the purpose of use of the powder. For example, when a metal powder for an electron beam is required to have a particle size of 40 μm or more, an unnecessary particle size can be removed in advance by using a filter through which particles of 40 μm or less can pass.

図4は、積層造形装置の構成の一例を示す図である。ここでは積層造形装置3は、一例としてレーザ型パウダーベッド式金属積層装置である。図4に示すように、積層造形装置3は、不活性ガスの一例であるアルゴンガスが充満した積層造形チャンバ30と、積層造形チャンバ30内に設けられたレーザ31と、レーザ31から出射されるレーザ光を反射するミラー32と、を備える。更に、積層造形装置3は、粉末供給用平坦化プレート33と、造形ステージ34、粉末供給容器35、36と、積層造形チャンバ30に挿入された粉末吸引ノズル39とを備える。更に積層造形装置3は、切替バルブ40と、一端が積層造形チャンバ30に連通し他端が切替バルブ40に連通する配管41と、一端が切替バルブ40に連通する配管42と、一端が切替バルブ40に連通する配管43を備える。 FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the configuration of a layered manufacturing apparatus. Here, the layered manufacturing apparatus 3 is, as an example, a laser type powder bed type metal layering apparatus. As shown in FIG. 4, the layered manufacturing apparatus 3 includes a layered manufacturing chamber 30 filled with argon gas, which is an example of an inert gas, a laser 31 provided in the layered manufacturing chamber 30, and a laser 31 that emits and a mirror 32 that reflects the laser light. The layered manufacturing apparatus 3 further includes a powder supply flattening plate 33 , a modeling stage 34 , powder supply containers 35 and 36 , and a powder suction nozzle 39 inserted into the layered manufacturing chamber 30 . Furthermore, the layered manufacturing apparatus 3 includes a switching valve 40, a pipe 41 having one end communicating with the layered manufacturing chamber 30 and the other end communicating with the switching valve 40, a pipe 42 having one end communicating with the switching valve 40, and a switching valve A pipe 43 communicating with 40 is provided.

造形前の必要な前準備をするために積層造形チャンバ30を解放するため、一旦、積層造形チャンバ30を真空引きして、大気が十分にアルゴンガスに置換されるまでアルゴンガスを流した後に造形を開始する。 In order to release the additive manufacturing chamber 30 for necessary preparations before manufacturing, the additive manufacturing chamber 30 is once evacuated and argon gas is flowed until the atmosphere is sufficiently replaced with argon gas before manufacturing. to start.

積層造形装置3は、粉末供給容器35、36中の金属粉末を、粉末供給用平坦化プレート33を使い平坦な粉末ベッドを形成させる。ミラー32により制御されたレーザ光により、造形ステージ34上の金属粉末が部分的に溶融されることによって造形物37が形成され、未溶融金属粉末38が造形物37の周りに残る。この時に蒸発した一部の金属が周囲に再析出する事が懸念されるため、アルゴンガス(もしくは窒素などの不活性ガス)を流すことにより、アルゴンガスとともにこれらの金属蒸気、リーク空気、その他不純ガスを含むガスを、切替バルブ40を介して系外に排出させる。造形前においては、切替バルブ40は配管41と配管42を連通し、これらのガスが廃棄される。一方、造形中は、排ガス洗浄するために、切替バルブ40は配管41とガス洗浄機6に排出される。 The additive manufacturing apparatus 3 causes the metal powder in the powder supply containers 35 , 36 to form a flat powder bed using the powder supply flattening plate 33 . The laser light controlled by the mirror 32 partially melts the metal powder on the build stage 34 to form a model 37 , leaving unmelted metal powder 38 around the model 37 . Since there is concern that some of the evaporated metals may re-deposit around this time, argon gas (or an inert gas such as nitrogen) is allowed to flow to remove these metal vapors, leaked air, and other impurities along with the argon gas. The gas containing the gas is discharged outside the system via the switching valve 40 . Before modeling, the switching valve 40 communicates the pipes 41 and 42, and these gases are discarded. On the other hand, during molding, the switching valve 40 is discharged to the pipe 41 and the gas washer 6 in order to clean the exhaust gas.

造形終了後、未溶融金属粉末38やパウダーベッド形成時の余剰粉末などは、粉末吸引ノズル39を介して吸引機4で回収され、分級機5に供給される。図5における、第1の篩52、第1の篩52より後段に位置し第1の篩52より目が細かい(密)である第2の篩53を備える。吸引機4から回収された粉末のうち第1の篩52を通り且つ第2の篩53を通らなかった粉末が、粉末供給容器35、36に戻されて、積層造形装置で再利用される。一方、第1の篩52を通らなかった粉末及び第2の篩53を通った粉末は、廃棄される。 After the molding is finished, the unmelted metal powder 38 and surplus powder from forming the powder bed are collected by the suction machine 4 via the powder suction nozzle 39 and supplied to the classifier 5 . In FIG. 5, a first sieve 52 and a second sieve 53 located after the first sieve 52 and having a finer (dense) mesh than the first sieve 52 are provided. Of the powder collected from the suction machine 4, the powder that has passed through the first sieve 52 and has not passed through the second sieve 53 is returned to the powder supply containers 35, 36 and reused in the layered manufacturing apparatus. On the other hand, the powder that did not pass through the first sieve 52 and the powder that passed through the second sieve 53 are discarded.

図5は、排ガス洗浄乾式プロセスを用いるガス洗浄機の構成の一例を示す図である。図5に示すように、ガス洗浄機6は、慣性集塵装置611を有するチャンバ61と、チャンバ61に連通し且つ乾式フィルタ621を有するチャンバ62と、チャンバ62に連通するブロア63を備える。更にガス洗浄機6は、活性炭フィルタ64と、吸着槽タンク65、66と、一端部が活性炭フィルタ64に連通する配管P61、配管P61から二股に分岐する分岐配管P62、P63を備える。吸着槽タンク65、66には例えばゼオライトAが充填されている。分岐配管P62は、一端部が配管P61に連通し他端部が吸着槽タンク65に連通し、弁B62が設けられている。一方、分岐配管P63は、一端部が配管P61に連通し他端部が吸着槽タンク66に連通し、弁B63が設けられている。更にガス洗浄機6は、真空ポンプ67と、一端が吸着槽タンク65に連通し他端が真空ポンプ67に連通する配管P64と、配管P64に設けられた弁B61と、一端が吸着槽タンク66に連通し他端が真空ポンプ67に連通する配管P65と、配管P65に設けられた弁B64と、を備える。 FIG. 5 is a diagram showing an example of the configuration of a gas washer using a dry exhaust gas cleaning process. As shown in FIG. 5 , the gas washer 6 includes a chamber 61 having an inertial dust collector 611 , a chamber 62 communicating with the chamber 61 and having a dry filter 621 , and a blower 63 communicating with the chamber 62 . Further, the gas washer 6 includes an activated carbon filter 64, adsorption tanks 65 and 66, a pipe P61 whose one end communicates with the activated carbon filter 64, and branch pipes P62 and P63 bifurcated from the pipe P61. The adsorption tanks 65 and 66 are filled with zeolite A, for example. The branch pipe P62 has one end communicating with the pipe P61 and the other end communicating with the adsorption tank 65, and is provided with a valve B62. On the other hand, the branch pipe P63 has one end communicating with the pipe P61 and the other end communicating with the adsorption tank 66, and is provided with a valve B63. Further, the gas washer 6 includes a vacuum pump 67, a pipe P64 having one end communicating with the adsorption tank 65 and the other end communicating with the vacuum pump 67, a valve B61 provided in the pipe P64, and an adsorption tank 66 having one end. and the other end of which communicates with a vacuum pump 67, and a valve B64 provided on the pipe P65.

チャンバ61には、粉末製造装置1から、金属粉末製造に使用された不活性ガス(ここでは一例としてアルゴンガス)が供給される。同様にチャンバ61には、積層造形装置3から、金属積層造形に使用された不活性ガス(ここでは一例としてアルゴンガス)が供給される。 The chamber 61 is supplied with the inert gas (eg, argon gas here) used for metal powder production from the powder production apparatus 1 . Similarly, the chamber 61 is supplied with the inert gas (eg, argon gas) used for metal additive manufacturing from the additive manufacturing apparatus 3 .

チャンバ61内において、サイクロンなどの慣性集塵装置611は、これらの供給された不活性ガスから大きな粒子を回収し、残りのガスがチャンバ62に排出される。チャンバ62内では、バグフィルタのような乾式フィルタ621は、この残りのガスから微粒子を回収する。このとき、乾式フィルタ621の圧損により、ガス通過が難しい場合はブロア63を設けることでガス流が促進される。乾式フィルタ621を通ったガスはブロア63によって吐き出され、その後、活性炭フィルタ64や吸着槽タンク65、66などにより不純物が除去される。連続的な運転を可能にするため、吸着槽タンク65、66のように吸着槽タンクが並列に複数設けられ、通ガスしない系列の吸着槽タンクは真空ポンプ67で減圧および吸着物質の除去を行い、通ガスしない系列の吸着槽タンクを再生させる。 Within chamber 61 , an inertial dust collector 611 , such as a cyclone, collects large particles from these supplied inert gases and the remaining gas is discharged into chamber 62 . Within chamber 62, a dry filter 621, such as a bag filter, collects particulates from this remaining gas. At this time, if the pressure loss of the dry filter 621 makes it difficult for the gas to pass through, the blower 63 is provided to promote the gas flow. The gas that has passed through the dry filter 621 is discharged by the blower 63, and then the impurities are removed by the activated carbon filter 64, the adsorption tanks 65 and 66, and the like. In order to enable continuous operation, a plurality of adsorption tanks such as adsorption tanks 65 and 66 are provided in parallel. , to regenerate the adsorption tanks of the series that do not pass gas.

図6は、不活性ガス供給ラインの一例を示す図である。図6に示すように、コンプレッサ7の流入口は、配管P70が接続されており、配管P70は分岐配管P71及び分岐配管P72に分かれており、分岐配管P71は吸着槽タンク65に連通し、分岐配管P72は吸着槽タンク66に連通している。この分岐配管P71には弁B71が設けられており、この分岐配管P72には弁B72が設けられている。これにより、吸着槽タンク65、66から排出された不活性ガス(例えば、アルゴンまたは窒素)がコンプレッサ7に供給されて圧縮して昇圧される。 FIG. 6 is a diagram showing an example of an inert gas supply line. As shown in FIG. 6, a pipe P70 is connected to the inlet of the compressor 7, and the pipe P70 is divided into a branch pipe P71 and a branch pipe P72. The pipe P72 communicates with the adsorption tank 66 . The branch pipe P71 is provided with a valve B71, and the branch pipe P72 is provided with a valve B72. As a result, the inert gas (for example, argon or nitrogen) discharged from the adsorption tanks 65 and 66 is supplied to the compressor 7 and compressed to be pressurized.

コンプレッサ7の排出口は、配管P73の一端部に接続されており、配管P73の他端部はタンク8に接続されており、この配管P73に弁B73が設けられている。これにより、コンプレッサ7で圧縮された不活性ガスがタンク8に供給されて貯蔵される。 A discharge port of the compressor 7 is connected to one end of the pipe P73, the other end of the pipe P73 is connected to the tank 8, and the pipe P73 is provided with a valve B73. Thereby, the inert gas compressed by the compressor 7 is supplied to the tank 8 and stored.

タンク8には、配管P80の一端部が接続されており、配管P80の他端部がガス濃度系73に接続されている。これにより、タンク8から排出されるガスの濃度が計測される。また、配管P90の途中から分岐する分岐配管P91、分岐配管P92が設けられている。この分岐配管P91に流量計71と弁B81が設けられており、粉末製造装置1に連通する。またこの分岐配管P92に流量計72と弁B82が設けられており、積層造形装置3に連通する。これにより、タンクに貯蔵された不活性ガスが粉末製造装置1及び、積層造形装置3に必要な流量で供給される。 One end of a pipe P<b>80 is connected to the tank 8 , and the other end of the pipe P<b>80 is connected to the gas concentration system 73 . Thereby, the concentration of the gas discharged from the tank 8 is measured. Further, a branch pipe P91 and a branch pipe P92 branching from the middle of the pipe P90 are provided. A flow meter 71 and a valve B81 are provided in this branch pipe P91, and communicates with the powder manufacturing apparatus 1. A flow meter 72 and a valve B82 are provided in this branch pipe P92, and communicates with the laminate molding apparatus 3. Thereby, the inert gas stored in the tank is supplied to the powder manufacturing apparatus 1 and the layered manufacturing apparatus 3 at a required flow rate.

以上、本実施形態に係る積層造形システムS1は、不活性ガスを用いて金属粉末を製造する粉末製造装置1と、前記製造された金属粉末を分級して、所定の粒径範囲の金属粉末と前記所定の粒径範囲の金属粉末以外の残りの金属粉末に分別する分級機2と、前記分級されて得られた所定の粒径範囲の金属粉末を用いて、積層造形する積層造形装置3と、分級機2における分級の結果得られた前記所定の粒径範囲の金属粉末以外の残りの金属粉末は、粉末製造装置1が再度利用して金属粉末を製造できるように供給する供給手段90と、を備える。 As described above, the additive manufacturing system S1 according to the present embodiment includes the powder manufacturing apparatus 1 that manufactures metal powder using an inert gas, and classifies the manufactured metal powder into metal powder having a predetermined particle size range. A classifier 2 that separates the remaining metal powders other than the metal powders having the predetermined particle size range, and a layered manufacturing apparatus 3 that performs layered manufacturing using the metal powders having the predetermined particle size range obtained by the classification. , the remaining metal powder other than the metal powder in the predetermined particle size range obtained as a result of the classification by the classifier 2 is supplied to the powder manufacturing apparatus 1 so as to be reused to manufacture the metal powder. , provided.

この構成によれば、粉末製造装置によって製造された金属粉末を分級して、所定の粒径範囲以外の残りの金属粉末を粉末製造装置の原料粉末として再利用することで廃棄物の発生を抑制し、造形コストを低減させることができる。 According to this configuration, the metal powder produced by the powder production apparatus is classified, and the remaining metal powder outside the predetermined particle size range is reused as raw material powder for the powder production apparatus, thereby suppressing the generation of waste. and the manufacturing cost can be reduced.

また本実施形態に係る積層造形システムS2は、粉末製造装置1で使用された後のガスと、積層造形装置3から排出されたガスを洗浄するガス洗浄機6と、洗浄後のガスを圧縮するコンプレッサ7と、前記圧縮されたガスを蓄えるタンク8と、を備え、タンク8からガスが粉末製造装置1及び積層造形装置3に供給される。 In addition, the laminate manufacturing system S2 according to the present embodiment includes a gas washer 6 that cleans the gas after being used in the powder manufacturing apparatus 1 and the gas discharged from the laminate manufacturing apparatus 3, and a gas cleaner 6 that compresses the gas after cleaning. A compressor 7 and a tank 8 for storing the compressed gas are provided, and the gas is supplied from the tank 8 to the powder manufacturing apparatus 1 and the laminate molding apparatus 3 .

この構成によれば、粉末製造装置1で使用された後のガスと積層造形装置3から排出されたガスを再利用することができるので、ガスの消費を抑え、ランニングコストを低減させることができる。 According to this configuration, the gas after being used in the powder manufacturing apparatus 1 and the gas discharged from the layered manufacturing apparatus 3 can be reused, so gas consumption can be suppressed and running costs can be reduced. .

<第1の実施形態の変形例>
なお、ガス洗浄機は、排ガス洗浄乾式プロセスを用いるだけに限らず、排ガス洗浄湿式プロセスを用いたものでもよい。積層造形装置から排出される金属蒸気が系内の任意部位に付着し、トラブルなどに繋がる場合は、スクラバなどによる湿式のガス洗浄を採用することが望ましい。金属蒸気を水により冷却し、析出かつ除去することが可能になり、スクラバで確実に除去する事が可能になる。後段では、ガス中に大量に含まれている水分を除去するため、除湿器などで除湿することが望ましい。
<Modification of First Embodiment>
The gas washer is not limited to using a dry process for cleaning exhaust gas, and may be a wet process for cleaning exhaust gas. If the metal vapor discharged from the layered manufacturing apparatus adheres to any part in the system and leads to troubles, it is desirable to employ wet gas cleaning using a scrubber or the like. Metal vapor can be cooled by water, precipitated and removed, and can be reliably removed by a scrubber. In the latter stage, it is desirable to dehumidify the gas with a dehumidifier or the like in order to remove a large amount of water contained in the gas.

図7は、排ガス洗浄湿式プロセスを用いるガス洗浄機の構成の一例を示す図である。図7に示すように、ガス洗浄機6bは、水スクラバ80と、水スクラバ80に連通する除湿器83と、除湿器83に連通するブロア84と、ブロア84に連通する活性炭フィルタ85と、吸着槽タンク86、87とを備える。
更にガス洗浄機6bは、一端部が活性炭フィルタ85に連通する配管P81、配管P81から二股に分岐する分岐配管P82、P83を備える。吸着槽タンク86、87には例えばゼオライトAが充填されている。分岐配管P82は、一端部が配管P81に連通し他端部が吸着槽タンク86に連通し、弁B82が設けられている。一方、分岐配管P83は、一端部が配管P81に連通し他端部が吸着槽タンク87に連通し、弁B83が設けられている。更にガス洗浄機6bは、真空ポンプ88と、一端が吸着槽タンク86に連通し他端が真空ポンプ88に連通する配管P84と、配管P84に設けられた弁B81と、一端が吸着槽タンク87に連通し他端が真空ポンプ88に連通する配管P85と、配管P85に設けられた弁B84と、を備える。
FIG. 7 is a diagram showing an example of the configuration of a gas washer using a wet exhaust gas cleaning process. As shown in FIG. 7, the gas washer 6b includes a water scrubber 80, a dehumidifier 83 communicating with the water scrubber 80, a blower 84 communicating with the dehumidifier 83, an activated carbon filter 85 communicating with the blower 84, and an adsorption A bath tank 86, 87 is provided.
Further, the gas washer 6b includes a pipe P81, one end of which communicates with the activated carbon filter 85, and branch pipes P82 and P83 bifurcated from the pipe P81. The adsorption tanks 86 and 87 are filled with zeolite A, for example. The branch pipe P82 has one end communicating with the pipe P81 and the other end communicating with the adsorption tank 86, and is provided with a valve B82. On the other hand, the branch pipe P83 has one end communicating with the pipe P81 and the other end communicating with the adsorption tank 87, and is provided with a valve B83. Further, the gas washer 6b includes a vacuum pump 88, a pipe P84 having one end communicating with the adsorption tank 86 and the other end communicating with the vacuum pump 88, a valve B81 provided on the pipe P84, and an adsorption tank 87 at one end. and the other end of which communicates with a vacuum pump 88, and a valve B84 provided on the pipe P85.

水スクラバ80は、使用済みガスが供給されるチャンバ81と、チャンバに連通するポンプ82とを有し、チャンバ81には充填剤811と、この充填剤811の上方に間隔をあけて設けられた管812とを有する。管812の下部には複数の穴が設けられており、ポンプ82から供給された水が管812の下部の複数の穴から排出される。これにより、金属蒸気を水により冷却し、析出かつ除去することが可能になり、スクラバで確実に除去することができる。その後、排出されたガスは、除湿器83において、ガス中に大量に含まれている水分が除去される。除湿器83を通ったガスは、ブロア63によって吐き出され、その後、活性炭フィルタ85や吸着槽タンク86、97などにより不純物が除去される。 The water scrubber 80 has a chamber 81 supplied with spent gas and a pump 82 communicating with the chamber, the chamber 81 having a filler 811 and spaced above the filler 811 . and a tube 812 . A plurality of holes are provided in the lower portion of the pipe 812 , and water supplied from the pump 82 is discharged from the plurality of holes in the lower portion of the pipe 812 . This allows the metal vapor to be cooled by water, precipitated and removed, and can be reliably removed by the scrubber. After that, the discharged gas is dehumidified in the dehumidifier 83 to remove a large amount of water contained in the gas. After passing through the dehumidifier 83, the gas is discharged by the blower 63, and then impurities are removed by the activated carbon filter 85, the adsorption tanks 86 and 97, and the like.

<第2の実施形態>
第1の実施形態において、積層造形で使用した粉末は回収された後に分級され、造粒されたものなど所定の粒径範囲外の金属粉末を除き再び造形に使用される。そのため、鋳造や切削など一般的な方法に比べ原料の歩留まりが高く、環境負荷に優れている。一方、積層造形後に分級された後の所定の粒径範囲外の金属粉末は廃棄される。また後工程においては、除去されたサポート部材や仕上げ加工による切子なども発生し、これらは廃棄物として処理される。これらの点では環境負荷があり、更に環境負荷を低減することが望まれる。この課題に対して、第2の実施形態では、これらの廃棄物も回収し、粉末製造装置において原料として再利用することによって、造形コストを低減させるとともに更に廃棄物を出さないようにすることができ、環境負荷を更に低い低減することができる。
<Second embodiment>
In the first embodiment, the powder used in additive manufacturing is collected and then classified, and metal powder outside a predetermined particle size range, such as granulated powder, is removed and reused in manufacturing. Therefore, compared to general methods such as casting and cutting, the yield of raw materials is high and the environmental load is excellent. On the other hand, the metal powder outside the predetermined particle size range after being classified after the layered manufacturing is discarded. Moreover, in the post-process, the removed support members and cut chips from the finishing process are also generated, and these are disposed of as waste. These points impose an environmental load, and it is desired to further reduce the environmental load. In response to this problem, in the second embodiment, these wastes are also collected and reused as raw materials in the powder manufacturing apparatus, thereby reducing the molding cost and further preventing the generation of wastes. It is possible to further reduce the environmental load.

図8は、第2の実施形態に係る積層造形システムの構成を示す図である。図9は、第2の実施形態に係る積層造形プロセスを示す模式図である。図8及び図9に示すように、図1の第1の実施形態に係る積層造形システムS1に比べて、第2の実施形態に係る積層造形システムS2は、分級機5による分級後の所定の粒径範囲の金属粉末以外の残りの金属粉末が回収されて保管装置9に保管される点が異なっている(図9のステップS150参照)。更に積層造形装置3における積層造形によって造形された積層造形物を削ることで排出される切子が回収されて保管装置9に保管される点が異なっている(図9のステップS160参照)。これにより、保管装置9に保管されたこれらの残りの金属粉末及び切子も、再利用原料として原材料とともに成分調整され、成分調整後の原料が粉末製造装置1に供給される(図9のステップS200参照)。 FIG. 8 is a diagram showing the configuration of a layered manufacturing system according to the second embodiment. FIG. 9 is a schematic diagram showing a layered manufacturing process according to the second embodiment. As shown in FIGS. 8 and 9, compared to the laminate manufacturing system S1 according to the first embodiment in FIG. 1, the laminate manufacturing system S2 according to the second embodiment has a predetermined The difference is that the remaining metal powder other than the metal powder within the particle size range is collected and stored in the storage device 9 (see step S150 in FIG. 9). Furthermore, the difference is that the cut pieces discharged by cutting the laminate-molded article modeled by laminate-molding in the laminate-molding apparatus 3 are collected and stored in the storage device 9 (see step S160 in FIG. 9). As a result, the remaining metal powders and cut pieces stored in the storage device 9 are adjusted together with the raw materials as reusable raw materials, and the raw materials after the component adjustment are supplied to the powder manufacturing device 1 (step S200 in FIG. 9). reference).

なお、図9のステップS110~S140は、図2のステップS10~S40と同じであり、ステップS170~S190は、図2のステップS70~S90と同じであるので、その説明を省略する。 Note that steps S110 to S140 in FIG. 9 are the same as steps S10 to S40 in FIG. 2, and steps S170 to S190 are the same as steps S70 to S90 in FIG.

<第3の実施形態>
続いて第3の実施形態について説明する。粉末の表面酸化や切削時の熱による酸化など、回収された再利用原料は新品の原料に比べ不純物などを多く含み、品質が低下する場合がある。
一方、積層造形品の代表的な適用先として、カスタムメイドが求められる医療や複雑構造による軽量化に強い要望がある航空宇宙など、厳重な品質管理が求められる分野が挙げられる。一方で迅速なものづくりの利点を活かす分野では、開発試作品などが主要な用途である。開発試作品は形状や基本性能の確認ができれば良く、材料品質まで問われない場合がほとんどである。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment will be described. Recovered recycled raw materials contain more impurities than new raw materials due to surface oxidation of powder and oxidation due to heat during cutting, and their quality may deteriorate.
On the other hand, typical applications for additive manufacturing include fields that require strict quality control, such as medical care, which requires custom-made products, and aerospace, where there is a strong demand for weight reduction due to complex structures. On the other hand, in fields that take advantage of rapid manufacturing, development prototypes are the main applications. It is sufficient to confirm the shape and basic performance of the development prototype, and in most cases the material quality is not an issue.

そこで第3の実施形態では、積層造形の特徴を反映し、用途に応じた生産ラインを構築する。これにより、原材料の再利用を容易にすることができる。つまり高い品質を求められる製品は、第1の製造ラインで、不純物の少ない原材料から製造した粉末を使用し、そして積層造形時の粉末原料を再利用しないか、または最小限に留めるようにする。これにより、製品の品質を高く保つことが可能になる。一方、開発試作品などを製造する第2の製造ラインで再利用原料を使用することにより、余った原料を無駄なく使用することができる。これにより、製造コストを低減することができる。 Therefore, in the third embodiment, the characteristics of layered manufacturing are reflected, and a production line is constructed according to the application. This facilitates reuse of raw materials. In other words, products that require high quality use powders made from raw materials with few impurities in the first production line, and do not reuse or minimize the reuse of powder raw materials during additive manufacturing. This makes it possible to keep the product quality high. On the other hand, surplus raw materials can be used without waste by using recycled raw materials in the second production line for manufacturing development prototypes and the like. Thereby, the manufacturing cost can be reduced.

以下、第3の実施形態に係る積層造形システムの一例について図10及び図11を用いて説明する。図10は、第3の実施形態に係る積層造形システムの構成を示す図である。図11は、第3の実施形態に係る積層造形プロセスを示す模式図である。 An example of the layered manufacturing system according to the third embodiment will be described below with reference to FIGS. 10 and 11. FIG. FIG. 10 is a diagram showing the configuration of a layered manufacturing system according to the third embodiment. FIG. 11 is a schematic diagram showing a layered manufacturing process according to the third embodiment.

図10に示すように、第3の実施形態に係る積層造形システムS3は、第1の製造ラインL1と、第2の製造ラインL2と、供給手段90bを備える。供給手段90bは例えば保管装置9を有する。第1の製造ラインL1は、原材料から成分調整された後の原料が供給される粉末製造装置1a(第1の粉末製造装置ともいう)と、分級機2a(第1の分級機ともいう)と、積層造形装置3a(第1の積層造形装置ともいう)とを有する。第2の製造ラインL2は、原材料と再利用原料とが成分調整された後の原料が供給される粉末製造装置1b(第2の粉末製造装置ともいう)と、分級機2b(第2の分級機ともいう)と、積層造形装置3b(第3の積層造形装置ともいう)と、吸引機4と、分級機5とを有する。ここで再利用原料は保管装置9から供給される。保管装置9には、所定の粒径範囲の金属粉末以外の残りの金属粉末が分級機2aで回収されて保管され、積層造形装置3aで積層造形後の残りの金属粉末が回収されて保管され、後加工から切子が供給されて保管される。 As shown in FIG. 10, the layered manufacturing system S3 according to the third embodiment includes a first production line L1, a second production line L2, and supply means 90b. The supply means 90b comprise, for example, a storage device 9. FIG. The first production line L1 includes a powder manufacturing device 1a (also referred to as a first powder manufacturing device) to which raw materials after component adjustment from raw materials are supplied, and a classifier 2a (also referred to as a first classifier). , and a laminate molding apparatus 3a (also referred to as a first laminate molding apparatus). The second production line L2 includes a powder production device 1b (also referred to as a second powder production device) to which the raw material and the recycled raw material are adjusted in composition, and a classifier 2b (second classifier). machine), a layered manufacturing apparatus 3b (also referred to as a third layered manufacturing apparatus), a suction machine 4, and a classifier 5. Here, the reusable raw material is supplied from the storage device 9 . In the storage device 9, the remaining metal powder other than the metal powder having a predetermined particle size range is collected by the classifier 2a and stored, and the remaining metal powder after the layered manufacturing is collected by the layered manufacturing device 3a and stored. , Kiriko is supplied from post-processing and stored.

続いて図11を用いて第3実施形態に係る積層造形方法を説明する。 Next, a layered manufacturing method according to the third embodiment will be described with reference to FIG. 11 .

(ステップS310)原材料を用いて成分調整する。 (Step S310) Components are adjusted using raw materials.

(ステップS320)次に、粉末製造装置1aは、成分調整後の原料を溶融し、不活性ガス(例えば、アルゴンガス)を用いて金属粉末を製造する。 (Step S320) Next, the powder manufacturing apparatus 1a melts the raw material after component adjustment, and manufactures metal powder using an inert gas (for example, argon gas).

(ステップS330)次に、分級機2aは、粉末製造装置1aで製造された金属粉末を、所定の粒径範囲の金属粉末に分級する。 (Step S330) Next, the classifier 2a classifies the metal powder produced by the powder production apparatus 1a into metal powder having a predetermined particle size range.

(ステップS340)次に、積層造形装置3aは、分級されて得られた第1の粒径範囲の金属粉末を用いて積層造形する。 (Step S340) Next, the layered manufacturing apparatus 3a performs layered manufacturing using the metal powder having the first particle size range obtained by classification.

(ステップS410)原材料と、保管装置9から取得した再利用原料を成分調整する。 (Step S410) The ingredients of the raw material and the reusable raw material acquired from the storage device 9 are adjusted.

(ステップS420)次に、粉末製造装置1bは、成分調整後の原料を溶融し、不活性ガス(例えば、アルゴンガス)を用いて金属粉末を製造する。 (Step S420) Next, the powder manufacturing apparatus 1b melts the raw material after component adjustment, and manufactures metal powder using an inert gas (for example, argon gas).

(ステップS430)次に、分級機2bは、粉末製造装置1bで製造された金属粉末を、所定の粒径範囲の金属粉末に分級する。 (Step S430) Next, the classifier 2b classifies the metal powder produced by the powder production apparatus 1b into metal powder having a predetermined particle size range.

(ステップS440)次に、積層造形装置3bは、分級されて得られた第2の粒径範囲の金属粉末を用いて積層造形する。ここで第1の粒径範囲と第2の粒径範囲は同じであっても異なっていてもよい。 (Step S440) Next, the layered manufacturing apparatus 3b performs layered manufacturing using the metal powder having the second particle size range obtained by the classification. Here, the first particle size range and the second particle size range may be the same or different.

(ステップS450)次に、吸引機4は、積層造形装置3bにおける積層造形で残った金属粉末を吸引し、分級機5は、この吸引された金属粉末を分級して、所定の粒径範囲の金属粉末と前記所定の粒径範囲の金属粉末以外の残りの金属粉末に分別する。これにより、積層造形装置3bは、この分級機5で分級されて得られた所定の粒径範囲の金属粉末を用いて、再度、積層造形する。また分級機5における分級の結果得られた、所定の粒径範囲の金属粉末以外の残りの金属粉末は廃棄される。 (Step S450) Next, the suction machine 4 sucks the metal powder remaining after the layered manufacturing in the layered manufacturing apparatus 3b, and the classifier 5 classifies the sucked metal powder to obtain particles having a predetermined particle size range. The metal powder and the remaining metal powder other than the metal powder having the predetermined particle size range are separated. As a result, the layered manufacturing apparatus 3b performs layered manufacturing again using the metal powder having a predetermined particle size range obtained by being classified by the classifier 5 . Moreover, the remaining metal powder other than the metal powder having the predetermined particle size range obtained as a result of classification in the classifier 5 is discarded.

(ステップS460)後加工において、ステップS340で積層造形装置1bによって得られた構造物、ステップS450で積層造形装置3bによって得られた構造物からサポート部材を切削することによって完成品ができる。 (Step S460) In the post-processing, a finished product is made by cutting the support members from the structure obtained by the layered manufacturing apparatus 1b in step S340 and the structure obtained by the layered manufacturing apparatus 3b in step S450.

(ステップS500)ステップS330で分級機2aにおける分級の結果得られた所定の粒径範囲の金属粉末以外の残りの金属粉末が回収され保管装置9で保管される。またステップS340で積層造形後の残りの金属粉末が回収され保管装置9で保管される。またステップS340で分級された後の残りの金属粉末が回収され保管装置9で保管される。またステップS450で分級された後の残りの金属粉末が回収され保管装置9で保管される。またステップS460で切削して得られた切子はステップS500で回収され保管装置9で保管される。そして、保管装置9に保管された金属粉末が再利用原料として供給され、原材料と成分調整され、調整後の原料、粉末製造装置1bに供給される。 (Step S500) The remaining metal powder other than the metal powder having the predetermined particle size range obtained as a result of classification by the classifier 2a in step S330 is collected and stored in the storage device 9. Further, in step S340, the remaining metal powder after layered manufacturing is collected and stored in the storage device 9. FIG. Also, the remaining metal powder after being classified in step S340 is collected and stored in the storage device 9. FIG. Further, the remaining metal powder after being classified in step S450 is collected and stored in the storage device 9. FIG. The cut pieces obtained by cutting in step S460 are collected in step S500 and stored in the storage device 9. FIG. Then, the metal powder stored in the storage device 9 is supplied as a reusable raw material, adjusted with the raw material, and the adjusted raw material is supplied to the powder manufacturing apparatus 1b.

以上、第3の実施形態に係る積層造形システムS3は、ガスを用いて金属粉末を製造する粉末製造装置1aと、前記製造された金属粉末を分級して第1の粒径範囲の金属粉末と前記所定の粒径範囲の金属粉末以外の残りの金属粉末に分別する分級機2aと、前記分級されて得られた前記第1の粒径範囲の金属粉末を用いて積層造形する積層造形装置3aを有する第1の製造ラインL1を備える。
更に積層造形システムS3は、当該第1の製造ラインL1よりも低品質な製品を製造する第2の製造ラインL2であって、ガスを用いて金属粉末を製造する粉末製造装置1bと、前記製造された金属粉末を分級して第2の粒径範囲の金属粉末と前記所定の粒径範囲の金属粉末以外の残りの金属粉末に分別する分級機2bと、前記分級されて得られた前記第2の粒径範囲の金属粉末を用いて積層造形する積層造形装置3bを有する第2の製造ラインL2を備える。
更に積層造形システムS3は、前記第1の粒径範囲の金属粉末以外の残りの金属粉末、及び前記第2の粒径範囲の金属粉末以外の残りの金属粉末を、当該金属粉末が粉末製造装置1bで再利用されるように粉末製造装置1bに供給する供給手段90bを備える。
As described above, the additive manufacturing system S3 according to the third embodiment includes the powder manufacturing apparatus 1a that manufactures metal powder using gas, and classifies the manufactured metal powder into metal powder having a first particle size range. A classifier 2a that separates the remaining metal powders other than the metal powders having the predetermined particle size range, and a layered manufacturing apparatus 3a that performs layered manufacturing using the metal powders having the first particle size range obtained by the classification. A first production line L1 having
Furthermore, the laminate manufacturing system S3 is a second production line L2 that produces products of lower quality than the first production line L1, and includes a powder production device 1b that produces metal powder using gas, and the production a classifier 2b for classifying the obtained metal powder into a metal powder having a second particle size range and the remaining metal powder other than the metal powder having the predetermined particle size range; 2, a second production line L2 having a layered manufacturing apparatus 3b that performs layered manufacturing using metal powder having a particle size range of No. 2.
Furthermore, the additive manufacturing system S3 processes the remaining metal powders other than the metal powders in the first particle size range and the remaining metal powders other than the metal powders in the second particle size range. A supply means 90b is provided to supply the powder production apparatus 1b for reuse in 1b.

この構成によれば、第1の製造ラインで、不純物の少ない原材料から製造した粉末を使用し、そして積層造形時の粉末原料を再利用しないか、または最小限に留めるようにすることができる。これにより、第1製造ラインL1における製品の品質を高く保つことが可能になる。一方、第2の製造ラインで第1の製造ラインL1及び第2の製造ラインL2の残りの金属粉末を再利用することにより、第2の製造ラインL2における製品の製造コストを低減させることができる。 According to this configuration, it is possible to use powders manufactured from raw materials with few impurities in the first production line, and not to reuse or to minimize the reuse of powder raw materials during additive manufacturing. This makes it possible to maintain high product quality in the first production line L1. On the other hand, by reusing the remaining metal powder in the first production line L1 and the second production line L2 in the second production line, the production cost of the products in the second production line L2 can be reduced. .

また、第3の実施形態に係る積層造形システムS3において、供給手段90bは、積層造形装置1aにおける積層造形で残った金属粉末を、当該金属粉末が第2の粉末製造装置1bで再利用されるように粉末製造装置1bに供給する。また供給手段90bは、積層造形装置3bにおける積層造形で残った金属粉末(具体的には例えば分級機5から排出される再利用粉末以外の残りの粉末)を、当該金属粉末が粉末製造装置1bで再利用されるように第2の粉末製造装置に供給する。 In addition, in the layered manufacturing system S3 according to the third embodiment, the supply means 90b reuses the metal powder remaining after the layered manufacturing in the layered manufacturing apparatus 1a in the second powder manufacturing apparatus 1b. It is supplied to the powder manufacturing apparatus 1b as follows. In addition, the supply means 90b feeds the metal powder remaining after the layered manufacturing in the layered manufacturing apparatus 3b (specifically, for example, the remaining powder other than the reused powder discharged from the classifier 5) to the powder manufacturing apparatus 1b. supplied to the second powder production apparatus so as to be reused in .

これにより、金属粉末を再利用することにより、第2の製造ラインL2における製品の製造コストを低減させることができる。 Thus, by reusing the metal powder, it is possible to reduce the manufacturing cost of the products in the second manufacturing line L2.

また供給手段90bは、積層造形装置3a及び積層造形装置3bにおける積層造形によって造形された積層造形物から削り出された切子を、当該金属粉末が粉末製造装置1bで再利用されるように粉末製造装置1bに供給する。これにより、更に金属粉末を再利用することができ、第2の製造ラインL2における製品の製造コストを低減させることができる。 In addition, the supply means 90b feeds the facets cut out from the laminate-molded objects that are formed by the laminate-molding in the laminate-molding apparatus 3a and the laminate-molding apparatus 3b so that the metal powder can be reused in the powder-manufacturing apparatus 1b. It feeds the device 1b. Thereby, the metal powder can be reused further, and the manufacturing cost of the products in the second manufacturing line L2 can be reduced.

なお、第3の実施形態に係る積層造形システムS3は、第1及び第2の実施形態のように、ガス洗浄機6、コンプレッサ7、タンク8を更に備えてもよい。これにより、粉末製造装置1a、積層造形装置3a、粉末製造装置1b、積層造形装置3bから排出されたガスを再利用することができる。 Note that the laminate manufacturing system S3 according to the third embodiment may further include the gas washer 6, the compressor 7, and the tank 8 as in the first and second embodiments. Thereby, the gas discharged from the powder manufacturing apparatus 1a, the layered manufacturing apparatus 3a, the powder manufacturing apparatus 1b, and the layered manufacturing apparatus 3b can be reused.

以上、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the present invention at the implementation stage. Further, various inventions can be formed by appropriate combinations of the plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. For example, some components may be omitted from all components shown in the embodiments. Furthermore, components across different embodiments may be combined as appropriate.

1、1a、1b 粉末製造装置
11 溶融チャンバ
111 溶融るつぼ
112 急冷チャンバ
113 ガス管
12 第1粉末回収ボックス
13 サイクロン集塵機
14 第2粉末回収ボックス
15 乾式フィルタ
16 第3粉末回収ボックス
2a、2b 分級機
3 積層造形装置
30 積層造形チャンバ
31 レーザ
32 ミラー
33 粉末供給用平坦化プレート
34 造形ステージ
35、36 粉末供給容器
39 粉末吸引ノズル
40 切替バルブ
41、42、43 配管
5 分級機
52 第1の篩
53 第2の篩
6、6b ガス洗浄機
61 チャンバ
62 慣性集塵装置
62 チャンバ
63 ブロア
64 活性炭フィルタ
65 吸着槽タンク
66 真空ポンプ
67 真空ポンプ
7 コンプレッサ
8 タンク
80 水スクラバ
81 チャンバ
82 ポンプ
83 ブロア
85 活性炭フィルタ
86、87 吸着槽タンク
88 真空ポンプ
S1、S2、S3 積層造形システム
1, 1a, 1b powder production device 11 melting chamber 111 melting crucible 112 quenching chamber 113 gas pipe 12 first powder recovery box 13 cyclone dust collector 14 second powder recovery box 15 dry filter 16 third powder recovery box 2a, 2b classifier 3 Layered manufacturing apparatus 30 Layered manufacturing chamber 31 Laser 32 Mirror 33 Powder supply flattening plate 34 Modeling stages 35, 36 Powder supply container 39 Powder suction nozzle 40 Switching valves 41, 42, 43 Pipe 5 Classifier 52 First sieve 53 2 sieves 6, 6b Gas washer 61 Chamber 62 Inertial dust collector 62 Chamber 63 Blower 64 Activated carbon filter 65 Adsorption tank 66 Vacuum pump 67 Vacuum pump 7 Compressor 8 Tank 80 Water scrubber 81 Chamber 82 Pump 83 Blower 85 Activated carbon filter 86 , 87 adsorption bath tank 88 vacuum pump S1, S2, S3 layered manufacturing system

Claims (8)

不活性ガスを用いて金属粉末を製造する粉末製造装置と、
前記製造された金属粉末を分級して、所定の粒径範囲の金属粉末と前記所定の粒径範囲の金属粉末以外の残りの金属粉末に分別する分級機と、
前記分級されて得られた所定の粒径範囲の金属粉末を用いて、積層造形する積層造形装置と、
前記分級機における分級の結果得られた前記所定の粒径範囲の金属粉末以外の残りの金属粉末を、前記粉末製造装置が再度利用して金属粉末を製造できるように前記粉末製造装置に供給する供給手段と、
を備える積層造形システム。
a powder manufacturing device for manufacturing metal powder using an inert gas;
a classifier for classifying the manufactured metal powder into metal powder having a predetermined particle size range and remaining metal powder other than the metal powder having the predetermined particle size range;
A layered molding apparatus that performs layered molding using the metal powder having a predetermined particle size range obtained by the classification;
The remaining metal powder other than the metal powder having the predetermined particle size range obtained as a result of the classification by the classifier is supplied to the powder manufacturing apparatus so that the powder manufacturing apparatus can reuse the metal powder to manufacture the metal powder. a supply means;
Additive manufacturing system with.
前記粉末製造装置で使用された後のガスと、前記積層造形装置から排出されたガスを洗浄するガス洗浄機と、
洗浄後のガスを圧縮するコンプレッサと、
前記圧縮されたガスを蓄えるタンクと、
を備え、
前記タンクからガスが前記粉末製造装置及び前記積層造形装置に供給される
請求項1に記載の積層造形システム。
a gas washer for cleaning the gas after being used in the powder manufacturing apparatus and the gas discharged from the layered manufacturing apparatus;
a compressor for compressing the cleaned gas;
a tank for storing the compressed gas;
with
The additive manufacturing system according to claim 1, wherein gas is supplied from the tank to the powder manufacturing apparatus and the additive manufacturing apparatus.
前記積層造形装置における積層造形で残った金属粉末を分級して、所定の粒径範囲の金属粉末と前記所定の粒径範囲の金属粉末以外の残りの金属粉末に分別する第2の分級機を更に備え、
前記積層造形装置は、前記第2の分級機で分級されて得られた所定の粒径範囲の金属粉末を用いて、積層造形し、
前記供給手段は、前記所定の粒径範囲の金属粉末以外の残りの金属粉末を、前前記粉末製造装置が再度利用して金属粉末を製造できるように前記粉末製造装置に供給する
請求項1または2に記載の積層造形システム。
a second classifier that classifies the metal powder remaining after the layered manufacturing in the layered manufacturing apparatus into metal powder having a predetermined particle size range and remaining metal powder other than the metal powder having the predetermined particle size range; further prepared,
The layered manufacturing apparatus performs layered manufacturing using metal powder having a predetermined particle size range obtained by classifying with the second classifier,
2. The supply means supplies the remaining metal powder other than the metal powder having the predetermined particle size range to the powder manufacturing apparatus so that the powder manufacturing apparatus can reuse the metal powder to manufacture the metal powder. 3. The laminate manufacturing system according to 2.
前記供給手段は、前記積層造形装置における積層造形によって造形された積層造形物から削り出された切子を、前記粉末製造装置が再度利用して金属粉末を製造できるように前記粉末製造装置に供給する
請求項1から3のいずれか一項に記載の積層造形システム。
The supply means supplies the powder manufacturing apparatus with the facets cut out from the laminate-molded article that is formed by the laminate molding in the laminate molding apparatus so that the powder manufacturing apparatus can reuse the cut face to manufacture the metal powder. The layered manufacturing system according to any one of claims 1 to 3.
ガスを用いて金属粉末を製造する第1の粉末製造装置と、前記製造された金属粉末を分級して第1の粒径範囲の金属粉末と前記所定の粒径範囲の金属粉末以外の残りの金属粉末に分別する第1の分級機と、前記分級されて得られた前記第1の粒径範囲の金属粉末を用いて積層造形する第1の積層造形装置とを有する第1の製造ラインと、
当該第1の製造ラインよりも低品質な製品を製造する第2の製造ラインであって、ガスを用いて金属粉末を製造する第2の粉末製造装置と、前記製造された金属粉末を分級して第2の粒径範囲の金属粉末と前記所定の粒径範囲の金属粉末以外の残りの金属粉末に分別する第2の分級機と、前記分級されて得られた前記第2の粒径範囲の金属粉末を用いて積層造形する第2の積層造形装置とを有する第2の製造ラインと、
前記第1の粒径範囲の金属粉末以外の残りの金属粉末、及び前記第2の粒径範囲の金属粉末以外の残りの金属粉末を、当該金属粉末が前記第2の粉末製造装置で再利用されるように前記第2の粉末製造装置に供給する供給手段と、
を備える積層造形システム。
a first powder production apparatus for producing metal powder using a gas; and classifying the produced metal powder into metal powder having a first particle size range and remaining metal powder other than the metal powder having a predetermined particle size range. A first production line having a first classifier for classifying into metal powders and a first additive manufacturing apparatus for additively manufacturing using the metal powders obtained by the classification and having the first particle size range; ,
A second production line for producing products of lower quality than the first production line, comprising: a second powder production apparatus for producing metal powder using gas; and classifying the produced metal powder. a second classifier that separates the metal powder into the metal powder of the second particle size range and the remaining metal powder other than the metal powder of the predetermined particle size range; and the second particle size range obtained by the classification. A second production line having a second additive manufacturing apparatus for additive manufacturing using the metal powder of
The remaining metal powder other than the metal powder in the first particle size range and the remaining metal powder other than the metal powder in the second particle size range are reused in the second powder production apparatus. a supply means for supplying the second powder production apparatus so that
Additive manufacturing system with.
前記供給手段は、前記第1の積層造形装置における積層造形で残った金属粉末を、当該金属粉末が前記第2の粉末製造装置で再利用されるように前記第2の粉末製造装置に供給し、
前記供給手段は、前記第2の積層造形装置における積層造形で残った金属粉末を、当該金属粉末が前記第2の粉末製造装置で再利用されるように前記第2の粉末製造装置に供給する
請求項5に記載の積層造形システム。
The supply means supplies the metal powder remaining after layered manufacturing in the first layered manufacturing apparatus to the second powder manufacturing apparatus so that the metal powder is reused in the second powder manufacturing apparatus. ,
The supply means supplies the metal powder remaining after layered manufacturing in the second layered manufacturing apparatus to the second powder manufacturing apparatus so that the metal powder is reused in the second powder manufacturing apparatus. The additive manufacturing system according to claim 5.
前記供給手段は、前記第1の積層造形装置及び前記第2の積層造形装置における積層造形によって造形された積層造形物から削り出された切子を、当該金属粉末が前記第2の粉末製造装置で再利用されるように前記第2の粉末製造装置に供給する
請求項5または6に記載の積層造形システム。
The supply means supplies the metal powder to the facets cut out from the laminate-molded article that has been modeled by the laminate-molding in the first laminate-molding apparatus and the second laminate-molding apparatus. The layered manufacturing system according to claim 5 or 6, supplied to the second powder manufacturing apparatus so as to be reused.
粉末製造装置が不活性ガスを用いて金属粉末を製造する手順と、
分級機が前記製造された金属粉末を分級して、所定の粒径範囲の金属粉末と前記所定の粒径範囲の金属粉末以外の残りの金属粉末に分別する手順と、
積層造形装置が前記分級されて得られた所定の粒径範囲の金属粉末を用いて、積層造形する手順と、
保管装置が前記分級機における分級の結果得られた前記所定の粒径範囲の金属粉末以外の残りの金属粉末を、前記粉末製造装置が再度利用して金属粉末を製造するために供給する手順と、
を有する積層造形方法。
A procedure in which the powder production apparatus produces metal powder using an inert gas;
a step of classifying the manufactured metal powder by a classifier into a metal powder having a predetermined particle size range and remaining metal powder other than the metal powder having a predetermined particle size range;
A procedure for lamination-molding using the metal powder having a predetermined particle size range obtained by the classification by the lamination-molding apparatus;
a step in which the storage device supplies the remaining metal powder other than the metal powder having the predetermined particle size range obtained as a result of classification in the classifier so that the powder production device reuses the remaining metal powder to produce metal powder; ,
A layered manufacturing method comprising:
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