JP2023039278A - Molded object manufacturing method and molded object - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、造形物の製造方法及び造形物に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a modeled article and a modeled article.
近年、生産手段としての3Dプリンタのニーズが高まっており、特に金属材料への適用については航空機業界等で実用化に向けて研究開発が行われている。金属材料を用いた3Dプリンタは、レーザやアーク等の熱源を用いて、金属粉体や金属ワイヤを溶融させ、溶融金属を積層させて造形物を造形する。 In recent years, the need for 3D printers as a means of production has increased, and research and development are being carried out for practical application in the aircraft industry, etc., especially for application to metal materials. A 3D printer using a metal material melts metal powder or metal wire using a heat source such as a laser or an arc, and laminates the molten metal to form a modeled object.
特許文献1には、トーチによってビードを積層させて内部に空間があるような閉構造(中空構造)の3次元積層造形物を造形する際に、ビードの積層と切削の工程を繰り返すことで、造形物の側部の造形粗さを抑える造形方法が記載されている。 In Patent Document 1, when forming a three-dimensional laminate model with a closed structure (hollow structure) that has a space inside by laminating beads with a torch, by repeating the steps of bead lamination and cutting, A build method is described that reduces build roughness on the sides of a build.
ところで、空洞部を有する造形物を造形する場合、応力集中を低減させるために、空洞部の内面は平滑であることが望まれる。 By the way, when forming a model having a cavity, it is desired that the inner surface of the cavity be smooth in order to reduce stress concentration.
上記特許文献1の技術によれば、空洞部分の内面の造形粗さをある程度抑えることができるが、空洞部分の内面を平滑に形成することは困難である。この場合、空洞部分の内面を切削工具によって切削しながら造形物を造形することが考えられるが、空洞部分は、造形が進むにしたがって切削工具を内部に挿し込んで切削するのが困難となる。 According to the technique of Patent Literature 1, it is possible to suppress the roughness of the inner surface of the hollow portion to some extent, but it is difficult to form the inner surface of the hollow portion smoothly. In this case, it is conceivable to model the model while cutting the inner surface of the hollow portion with a cutting tool.
そこで本発明は、内面が滑らかな空洞部を有する造形物を容易に造形することが可能な造形物の製造方法及び造形物を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a modeled article and a modeled article that can easily form a modeled article having a hollow portion with a smooth inner surface.
本発明は下記構成からなる。
(1) 溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードを積層させて空洞部を有する造形物を造形する造形物の製造方法であって、
隅部が円弧状に形成されて前記空洞部の一部となる溝部を土台に形成する溝部形成工程と、
前記溝部に対して開放側からサポート部材を嵌合させて前記溝部を封鎖して前記空洞部を形成する空洞部形成工程と、
前記サポート部材の外面を覆うように前記溶着ビードを繰り返し形成し、前記サポート部材を前記土台に固定する固定工程と、
を含む、
造形物の製造方法。
(2) 溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードが積層された空洞部を有する造形物であって、
隅部が円弧状に形成されて前記空洞部の一部となる溝部が形成された土台と、
前記溝部の開放側から嵌合されて前記溝部を封鎖して前記空洞部を形成するサポート部材と、
前記サポート部材の外面を覆うように積層された前記溶着ビードからなる造形部と、
を備えた、
造形物。
The present invention consists of the following configurations.
(1) A method for manufacturing a modeled article in which weld beads obtained by melting and solidifying a filler material are laminated to form a modeled article having a hollow portion,
a groove forming step of forming, in a base, a groove having arc-shaped corners and forming a part of the cavity;
a hollow portion forming step of forming the hollow portion by closing the groove portion by fitting a support member into the groove portion from the open side;
a fixing step of repeatedly forming the welding bead so as to cover the outer surface of the support member and fixing the support member to the base;
including,
A method of manufacturing a modeled object.
(2) A shaped article having a hollow portion in which weld beads obtained by melting and solidifying a filler material are laminated,
a base having an arc-shaped corner and a groove forming a part of the cavity;
a support member that is fitted from the open side of the groove to close the groove and form the cavity;
a shaping portion composed of the weld beads laminated so as to cover the outer surface of the support member;
with
sculpture.
本発明によれば、内面が滑らかな空洞部を有する造形物を容易に造形することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the model which has a cavity part with a smooth inner surface can be easily modeled.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図1は本発明の造形物Wを製造する製造システム100の模式的な概略構成図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a
図1に示すように、本構成の造形物の製造システム100は、溶接ロボット11と、ロボットコントローラ13と、溶加材供給部15と、溶接電源19と、制御部21と、を備える。
As shown in FIG. 1 , a
溶接ロボット11は、多関節ロボットからなるアクチュエータであり、先端軸にトーチ23が支持される。トーチ23の位置及び姿勢は、ロボットアームの自由度の範囲で3次元的に任意に設定可能となっている。トーチ23は、溶加材供給部15から連続供給される線状の溶加材(溶接ワイヤ)Mをトーチ先端から突出した状態に保持する。
The
トーチ23は、不図示のシールドノズルを有し、シールドノズルからシールドガスが溶接部に供給される。アーク溶接法としては、被覆アーク溶接や炭酸ガスアーク溶接等の消耗電極式、TIG溶接やプラズマアーク溶接等の非消耗電極式のいずれであってもよく、作製する造形物に応じて適宜選定される。
The
例えば、消耗電極式の場合、シールドノズルの内部にはコンタクトチップが配置され、溶融電流が給電される溶加材Mがコンタクトチップに保持される。トーチ23は、溶加材Mを保持しつつ、シールドガス雰囲気で溶加材Mの先端からアークを発生する。溶加材Mは、ロボットアーム等に取り付けた不図示の繰り出し機構によりトーチ23に送給される。そして、トーチ23を移動しつつ、連続送給される溶加材Mを溶融及び凝固させると、溶加材Mの溶融凝固体である溶着ビードBが形成される。
For example, in the case of the consumable electrode type, a contact tip is arranged inside the shield nozzle, and the contact tip holds the filler material M to which the melting current is supplied. The
溶加材Mを溶融させる熱源としては、上記したアークに限らない。例えば、アークとレーザとを併用した加熱方式、プラズマを用いる加熱方式、電子ビームやレーザを用いる加熱方式等、他の方式による熱源を採用してもよい。電子ビームやレーザにより加熱する場合、加熱量をさらに細かく制御でき、溶着ビードBの状態をより適正に維持して、造形物Wの更なる品質向上に寄与できる。 The heat source for melting the filler material M is not limited to the arc described above. For example, a heat source using other methods such as a heating method using both an arc and a laser, a heating method using plasma, a heating method using an electron beam or a laser, or the like may be employed. When heating with an electron beam or laser, the amount of heating can be more finely controlled, the state of the welding bead B can be maintained more appropriately, and the quality of the modeled object W can be further improved.
溶加材Mは、あらゆる市販の溶接ワイヤを用いることができる。例えば、軟鋼,高張力鋼及び低温用鋼用のマグ(MAG)溶接及びミグ(MIG)溶接ソリッドワイヤ(JIS Z 3312)、軟鋼,高張力鋼及び低温用鋼用アーク溶接フラックス入りワイヤ(JIS Z 3313)等で規定されるワイヤを用いることができる。 The filler material M can be any commercially available welding wire. For example, MAG welding and MIG welding solid wire (JIS Z 3312) for mild steel, high strength steel and low temperature steel, arc welding flux cored wire (JIS Z 3312) for mild steel, high strength steel and low temperature steel 3313) or the like can be used.
溶加材Mとしてチタンのような活性金属を用いることもできる。その場合、溶接時に大気との反応による酸化、窒化を回避するため、溶接部をシールドガス雰囲気にすることが必要となる。 An active metal such as titanium can also be used as the filler material M. In that case, it is necessary to create a shielding gas atmosphere in the weld zone in order to avoid oxidation and nitridation due to reaction with the atmosphere during welding.
ロボットコントローラ13は、制御部21からの指示を受けて、溶接ロボット11の各部を駆動し、必要に応じて溶接電源19の出力を制御する。
The
制御部21は、CPU、メモリ、ストレージ等を備えるコンピュータ装置により構成され、予め用意された駆動プログラム、又は所望の条件で作成した駆動プログラムを実行して、溶接ロボット11等の各部を駆動する。
The
上記構成の製造システム100は、設定された層形状データから生成されるトーチ23の移動軌跡に沿って、トーチ23を溶接ロボット11の駆動により移動させながら、溶加材Mを溶融させ、溶融した溶加材Mをベースプレート(母材)41上に供給する。これにより、ベースプレート41の上面に複数の線状の溶着ビードBを積層させた造形物Wを造形する。
The
次に、本例で製造する造形物Wの一例について説明する。
図2は、造形物Wの構造例を示す造形物Wの概略断面図である。
Next, an example of the modeled object W manufactured in this example will be described.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the modeled object W showing a structural example of the modeled object W. As shown in FIG.
図2に示すように、造形物Wは、空洞部31を有している。空洞部31は、例えば、液体や気体が流される流路として用いられる。この造形物Wは、土台40と、サポート部材37と、造形部39とを備えている。土台40には、溝部35が形成されており、空洞部31は、溝部35とサポート部材37とから構成されている。
As shown in FIG. 2 , the modeled object W has a
土台40は、ベースプレート(母材)41と、一対の壁部43とから構成されており、壁部43は、ベースプレート41の上面に形成されている。壁部43は、ベースプレート41上に積層された複数の溶着ビードBからなるもので、互いに間隔をあけて形成されている。
The
土台40に形成された溝部35は、ベースプレート41と壁部43とによって囲われた凹状部分からなるもので、空洞部31の一部を構成する。溝部35には、その隅部に、溶着ビードBsが隅肉溶接されて形成されている。溝部35は、壁部43及び隅部の溶着ビードBsの内面が切削加工されて平滑に形成され、隅部が円弧状に形成されている。
A
サポート部材37は、金属材料から形成されたもので、平板部45と、側板部47とを有し、平板部45の両側縁に側板部47が一体に形成されている。これにより、サポート部材37は、一方側が開放された断面凹状に形成されている。
The
このサポート部材37は、平板部45と側板部47との連設部分が円弧状に湾曲されている。これにより、平板部45と側板部47との隅部における内面が円弧状に形成されている。サポート部材37は、開放側を溝部35へ向けた状態で溝部35に嵌合されている。これにより、溝部35は、サポート部材37によって封鎖され、これにより、溝部35とサポート部材37とから空洞部31が形成されている。
The
造形部39は、溶着ビードBを繰り返し形成することにより造形されている。造形部39は、サポート部材37の表面を覆うように造形されている。これにより、サポート部材37が壁部43に固定されている。この造形部39を構成する溶着ビードBのうちの溝部35の縁部とサポート部材37の側板部47との隅部に充填された溶着ビードBbは、接合用の溶着ビードであり、この溶着ビードBbによってサポート部材37が溝部35を構成する壁部43の縁部に接合されている。この接合用の溶着ビードBbによるサポート部材37の溝部35の縁部への接合箇所は、空洞部31の長手方向に沿う曲げ力によって生じる主応力の予想最小箇所に合わされている。
The shaped
次に、本発明の造形物Wの製造方法について説明する。
図3は、造形物Wの製造方法を説明する図であって、(A)~(D)は、各工程における造形物Wの概略断面図である。
Next, a method for manufacturing the modeled object W of the present invention will be described.
FIGS. 3A to 3D are schematic cross-sectional views of the modeled object W in each step for explaining the manufacturing method of the modeled object W. FIG.
(溝部形成工程)
図3(A)に示すように、製造システム100の溶接ロボット11を駆動させてトーチ23を移動させ、ベースプレート41の上面に溶着ビードBを積層させる。これにより、ベースプレート41と一対の壁部43とからなる断面凹状の溝部35を土台40に形成する。さらに、溝部35の隅部に、溶着ビードBsを隅肉溶接する。また、形成した溝部35に対して、壁部43及び隅部の内面を切削加工によって平滑に形成する。
(Groove forming step)
As shown in FIG. 3A, the
(空洞部形成工程)
図3(B)に示すように、土台40に形成した溝部35に対して、開放側を溝部35に向けてサポート部材37を嵌合させる。このようにすると、溝部35が断面凹状のサポート部材37によって封鎖され、空洞部31が形成される。
(Cavity forming step)
As shown in FIG. 3B, the
(固定工程)
図3(C)に示すように、製造システム100の溶接ロボット11を駆動させてトーチ23を移動させ、サポート部材37の外面を覆うように、溶着ビードBを積層させる。これにより、サポート部材37を、溝部35を構成する壁部43に固定する。そして、図3(D)に示すように、サポート部材37及び壁部43の上部に造形部39を造形する。これにより、空洞部31を有する造形物Wが得られる。
(fixing process)
As shown in FIG. 3C, the
ここで、サポート部材37の外面を覆うように形成した溶着ビードBのうちの溝部35の縁部とサポート部材37の側板部47との隅部に充填した溶着ビードBが接合用の溶着ビードBbとされる。そして、この溶着ビードBbによってサポート部材37が溝部35の縁部に接合される。この接合用の溶着ビードBbによるサポート部材37の溝部35の縁部への接合箇所は、空洞部31の長手方向に沿う曲げ力によって生じる主応力の予想最小箇所に合わせるのが好ましい。
Here, of the welding beads B formed so as to cover the outer surface of the
また、図4に示すように、溝部35にサポート部材37を嵌合させた際に溝部35の縁部とサポート部材37の外面との隙間が大きくなるように、切削加工によって溝部35の縁部を斜めに切削しておくのが好ましい。このようにすれば、接合用の溶着ビードBbによってサポート部材37を溝部35の縁部へ接合させる際に、より多くの溶着ビードBbを充填して接合力を高めることができる。
As shown in FIG. 4, the edges of the
以上、説明したように、本構成に係る造形物Wの製造方法及び造形物Wによれば、隅部が円弧状に形成された溝部35にサポート部材37を嵌合させて空洞部31を形成し、その後にサポート部材37の外面を覆うように溶着ビードBを繰り返し形成してサポート部材37を土台40に固定する。これにより、内面形状が滑らかな空洞部31を有する造形物Wを製造することができる。
As described above, according to the manufacturing method of the modeled object W and the modeled object W according to the present configuration, the
また、空洞部31における天井部分をサポート部材37によって形成するので、溶着ビードBによって天井部分を形成する場合と比べ、溶着ビードBの溶け落ちを抑えつつ円滑に空洞部31を形成することができる。
In addition, since the ceiling portion of the
また、サポート部材37によって空洞部31の強度が高められた耐荷重性に優れた造形物Wを製造することができる。
In addition, it is possible to manufacture a modeled object W with excellent load resistance in which the strength of the
しかも、隅部が円弧状に形成された断面凹状のサポート部材37を用いることにより、四隅が円弧状に形成されて応力集中が抑制された空洞部31を容易に形成することができる。
Moreover, by using the
また、溝部35にサポート部材37を嵌め込んで塞ぐ前に、溝部35の内面及び隅部を切削加工して滑らかにすれば、内面形状がさらに滑らかな空洞部31を有する造形物Wを製造することができる。
In addition, if the inner surface and corners of the
また、空洞部31の長手方向に沿う曲げ力によって生じる主応力の予想最小箇所でサポート部材37を溝部35の縁部に接合させる。これにより、造形後に空洞部31の長手方向に沿って曲げ力が付与されて主応力が生じた際に、サポート部材37における溝部35の縁部との接合箇所に対する主応力の影響を抑えることができる。
Also, the
次に、各変形例について説明する。
(変形例1)
図5は、変形例1に係る造形物Wの概略断面図である。
Next, each modified example will be described.
(Modification 1)
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a modeled object W according to Modification 1. As shown in FIG.
図5に示すように、変形例1では、平板部45と側板部47との隅部が円弧状に形成され、さらに、側板部47の縁部が内側へ湾曲されて円弧状に形成されたサポート部材37を用いている。この変形例1では、溝部35に対してサポート部材37を嵌合させることにより、円弧状に形成された側板部47の縁部が、溶着ビードBsによって隅肉溶接された溝部35の隅部に突き合わされる。
As shown in FIG. 5, in Modification 1, the corners of the
この変形例1によれば、サポート部材37は、平板部45と側板部47との隅部及び側板部47の縁部が円弧状に形成されているので、四隅における応力集中が抑制された空洞部31を容易に形成することができる。
According to this modified example 1, since the
(変形例2)
図6は、変形例2に係る造形物Wの概略断面図である。
(Modification 2)
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a modeled object W according to Modification 2. As shown in FIG.
図6に示すように、変形例2では、四隅が円弧状に形成された断面矩形状の筒状のサポート部材37を用いている。この変形例2では、溝部35に対してサポート部材37を嵌合させることにより、嵌合方向前方側の角部が、溶着ビードBsによって隅肉溶接された溝部35の隅部に突き合わされる。
As shown in FIG. 6, in Modification 2, a
この変形例2によれば、筒状のサポート部材37を溝部35に機械的に嵌め込むことにより、内面形状が滑らかな空洞部31を容易に形成することができる。また、四隅が円弧状に形成された断面矩形状の筒状のサポート部材37を用いることにより、四隅が円弧状に形成されて応力集中が抑制された空洞部31を容易に形成することができる。
According to Modification 2, by mechanically fitting the
(変形例3)
図7は、変形例3に係る造形物Wの概略断面図である。
(Modification 3)
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a modeled object W according to Modification 3. As shown in FIG.
図7に示すように、変形例3では、ベースプレート41に切削加工を行うことにより、溝部35を形成する。そして、この溝部35を有するベースプレート41からなる土台40に対して、その溝部35にサポート部材37を嵌合させて空洞部31を形成する。
As shown in FIG. 7, in Modification 3, the
この変形例3によれば、切削したベースプレート41の溝部35にサポート部材37を嵌め込んで空洞部31を形成するので、内面形状が滑らかな空洞部31を容易に形成することができる。また、切削によって溝部35を精密に形成することができ、溝部35に対してサポート部材37を高精度に嵌合させることができる。
According to Modification 3, since the
このように、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。 As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and those skilled in the art can make modifications and applications by combining each configuration of the embodiments with each other, based on the description of the specification and well-known techniques. It is also contemplated by the present invention that it falls within the scope of protection sought.
以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
(1) 溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードを積層させて空洞部を有する造形物を造形する造形物の製造方法であって、
隅部が円弧状に形成されて前記空洞部の一部となる溝部を土台に形成する溝部形成工程と、
前記溝部に対して開放側からサポート部材を嵌合させて前記溝部を封鎖して前記空洞部を形成する空洞部形成工程と、
前記サポート部材の外面を覆うように前記溶着ビードを繰り返し形成し、前記サポート部材を前記土台に固定する固定工程と、
を含む、造形物の製造方法。
この構成の造形物の製造方法によれば、隅部が円弧状に形成された溝部にサポート部材を嵌合させて空洞部を形成し、その後にサポート部材の外面を覆うように溶着ビードを繰り返し形成してサポート部材を土台に固定する。これにより、内面形状が滑らかな空洞部を有する造形物を製造することができる。
また、空洞部における天井部分などの一部をサポート部材によって形成するので、溶着ビードによって天井部分を形成する場合と比べ、溶着ビードの溶け落ちを抑えつつ円滑に空洞部を形成することができる。
また、サポート部材によって空洞部の強度が高められた耐荷重性に優れた造形物を製造することができる。
As described above, this specification discloses the following matters.
(1) A method for manufacturing a modeled product in which weld beads obtained by melting and solidifying a filler material are laminated to form a modeled product having a hollow portion,
a groove forming step of forming, in a base, a groove having arc-shaped corners and forming a part of the cavity;
a hollow portion forming step of forming the hollow portion by closing the groove portion by fitting a support member into the groove portion from the open side;
a fixing step of repeatedly forming the welding bead so as to cover the outer surface of the support member and fixing the support member to the base;
A method of manufacturing a modeled object, comprising:
According to the manufacturing method of the shaped article having this configuration, the support member is fitted into the groove having the arc-shaped corner to form the hollow portion, and then the welding bead is repeatedly formed so as to cover the outer surface of the support member. forming to secure the support member to the base; As a result, it is possible to manufacture a modeled object having a hollow portion with a smooth inner surface shape.
In addition, since a part of the cavity, such as the ceiling portion, is formed by the support member, the cavity can be formed smoothly while suppressing burn-through of the welding bead compared to the case where the ceiling portion is formed by the welding bead.
In addition, it is possible to manufacture a modeled object with excellent load resistance in which the strength of the hollow portion is increased by the support member.
(2) 前記空洞部形成工程において、平板部の両側縁に側板部が連設され、前記平板部と前記側板部との隅部が円弧状に形成された断面凹状の前記サポート部材を、開放側を前記溝部に向けて前記溝部に嵌め込む、(1)に記載の造形物の製造方法。
この構成の造形物の製造方法によれば、開放側を溝部に向けて断面凹状のサポート部材を溝部に機械的に嵌め込むことにより、内面形状が滑らかな空洞部を容易に形成することができる。また、隅部が円弧状に形成された断面凹状のサポート部材を用いることにより、四隅が円弧状に形成されて応力集中が抑制された空洞部を容易に形成することができる。
(2) In the step of forming the hollow portion, the support member having a concave cross-section in which the side plate portions are continuously provided on both side edges of the flat plate portion and the corners between the flat plate portion and the side plate portions are formed in an arc shape is opened. The method for manufacturing a modeled article according to (1), wherein the molded article is fitted into the groove with the side facing the groove.
According to the manufacturing method of the shaped article having this configuration, by mechanically fitting the support member having a concave cross-section into the groove with the open side facing the groove, it is possible to easily form a cavity having a smooth inner surface shape. . In addition, by using a support member having a concave cross-sectional shape with arc-shaped corners, it is possible to easily form a cavity with four arc-shaped corners and suppressed stress concentration.
(3) 前記サポート部材は、前記側板部の縁部が円弧状に形成されている、(2)に記載の造形物の製造方法。
この構成の造形物の製造方法によれば、サポート部材の側板部の縁部が円弧状に形成されているので、四隅における応力集中が抑制された空洞部を容易に形成することができる。
(3) The method of manufacturing a model according to (2), wherein the support member has an arcuate edge portion of the side plate portion.
According to the manufacturing method of the shaped object having this configuration, since the edge portions of the side plate portions of the support member are formed in an arc shape, it is possible to easily form the hollow portions in which the stress concentration at the four corners is suppressed.
(4) 前記空洞部形成工程において、四隅が円弧状に形成された断面矩形状の筒状の前記サポート部材を前記溝部に嵌め込む、(1)に記載の造形物の製造方法。
この構成の造形物の製造方法によれば、筒状のサポート部材を溝部に機械的に嵌め込むことにより、内面形状が滑らかな空洞部を容易に形成することができる。また、四隅が円弧状に形成された断面矩形状の筒状のサポート部材を用いることにより、四隅が円弧状に形成されて応力集中が抑制された空洞部を容易に形成することができる。
(4) The method of manufacturing a model according to (1), wherein in the cavity forming step, the cylindrical support member having a rectangular cross-section and four arc-shaped corners is fitted into the groove.
According to the method for manufacturing a modeled object having this configuration, it is possible to easily form a cavity having a smooth inner surface shape by mechanically fitting the cylindrical support member into the groove. In addition, by using a cylindrical support member having a rectangular cross-section with four arc-shaped corners, it is possible to easily form a hollow portion with four arc-shaped corners and suppressed stress concentration.
(5) 前記溝部形成工程において、
母材に前記溶着ビードを積層させて前記溝部の両側部を構成する壁部を形成し、
前記壁部における前記土台との隅部に前記溶着ビードを形成し、
前記壁部及び前記隅部の内面を切削加工する、(1)~(4)のいずれか一つに記載の造形物の製造方法。
この構成の造形物の製造方法によれば、溝部にサポート部材を嵌め込んで塞ぐ前に、溝部の内面及び隅部を切削加工して滑らかにすることにより、内面形状がさらに滑らかな空洞部を有する造形物を製造することができる。
(5) In the groove forming step,
forming walls constituting both sides of the groove by laminating the welding bead on the base material;
forming the welding bead at a corner of the wall portion with the base;
The method for manufacturing a model according to any one of (1) to (4), wherein the inner surfaces of the wall portion and the corner portion are machined.
According to the manufacturing method of the model having this configuration, the inner surface and the corners of the groove are cut and smoothed before the support member is fitted into the groove to close it, thereby forming a cavity with a smoother inner surface shape. It is possible to manufacture a modeled object that has
(6) 前記溝部形成工程において、母材を切削して前記溝部を形成する、(1)~(4)のいずれか一つに記載の造形物の製造方法。
この構成の造形物の製造方法によれば、切削した溝部にサポート部材を嵌め込んで空洞部を形成するので、内面形状が滑らかな空洞部を容易に形成することができる。また、切削によって溝部を精密に形成することができ、溝部に対してサポート部材を高精度に嵌合させることができる。
(6) The method of manufacturing a shaped article according to any one of (1) to (4), wherein in the groove forming step, the base material is cut to form the groove.
According to the manufacturing method of the model having this configuration, since the cavity is formed by fitting the support member into the cut groove, it is possible to easily form the cavity having a smooth inner surface shape. Further, the groove can be precisely formed by cutting, and the support member can be fitted into the groove with high accuracy.
(7) 前記サポート部材を、前記空洞部の長手方向に沿う曲げ力によって生じる主応力の予想最小箇所で前記溝部の縁部に接合させる、(1)~(6)のいずれか一つに記載の造形物の製造方法。
この構成の造形物の製造方法によれば、空洞部の長手方向に沿う曲げ力によって生じる主応力の予想最小箇所でサポート部材を溝部の縁部に接合させる。これにより、造形後に空洞部の長手方向に沿って曲げ力が付与されて主応力が生じた際に、サポート部材における溝部の縁部との接合箇所に対する主応力の影響を抑えることができる。
(7) The support member according to any one of (1) to (6), wherein the support member is joined to the edge of the groove at the expected minimum principal stress point caused by the bending force along the longitudinal direction of the cavity. The manufacturing method of the molding.
According to the manufacturing method of the model having this configuration, the support member is joined to the edge of the groove at the expected minimum principal stress caused by the bending force along the longitudinal direction of the cavity. As a result, when a bending force is applied along the longitudinal direction of the hollow portion after molding and a principal stress is generated, the effect of the principal stress on the joining portion between the support member and the edge portion of the groove can be suppressed.
(8) 前記溝部の開放側の縁部を切削し、前記溝部の縁部と前記サポート部材の外面との隙間に接合用の溶着ビードを充填して前記サポート部材を接合させる、(1)~(7)のいずれか一つに記載の造形物の製造方法。
この構成の造形物の製造方法によれば、切削した溝部の縁部とサポート部材の外面との隙間に接合用の溶着ビードを充填することにより、サポート部材を強固に接合させることができる。
(8) Cutting the edge of the groove on the open side and filling the gap between the edge of the groove and the outer surface of the support member with welding beads for bonding to join the support member; (7) The method for manufacturing a modeled article according to any one of (7).
According to the manufacturing method of the model having this configuration, the support member can be firmly joined by filling the gap between the cut edge of the groove and the outer surface of the support member with the welding bead for joining.
(9) 溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードが積層された空洞部を有する造形物であって、
隅部が円弧状に形成されて前記空洞部の一部となる溝部が形成された土台と、
前記溝部の開放側から嵌合されて前記溝部を封鎖して前記空洞部を形成するサポート部材と、
前記サポート部材の外面を覆うように積層された前記溶着ビードからなる造形部と、
を備えた、造形物。
この構成の造形物によれば、隅部が円弧状に形成された溝部にサポート部材が嵌合されて空洞部が形成され、サポート部材の外面を覆うように溶着ビードが積層されて造形部が造形されている。これにより、内面形状が滑らかな空洞部を有する造形物とすることができる。
また、サポート部材によって空洞部の強度が高められた耐荷重性に優れた造形物とすることができる。
(9) A shaped article having a cavity in which welding beads obtained by melting and solidifying a filler material are laminated,
a base having an arc-shaped corner and a groove forming a part of the cavity;
a support member that is fitted from the open side of the groove to close the groove and form the cavity;
a shaping portion composed of the weld beads laminated so as to cover the outer surface of the support member;
Sculpted object with
According to the modeled product of this configuration, the supporting member is fitted into the groove having the arc-shaped corner to form the hollow portion, and the welding bead is laminated so as to cover the outer surface of the supporting member to form the modeled portion. molded. As a result, it is possible to obtain a modeled object having a hollow portion with a smooth inner surface shape.
In addition, it is possible to obtain a modeled product with excellent load resistance in which the strength of the hollow portion is increased by the support member.
(10) 平板部の両側縁に側板部が連設されて前記平板部と前記側板部との隅部が円弧状に形成された断面凹状の前記サポート部材を備え、前記サポート部材の開放側が前記溝部に向けて前記溝部に嵌め込まれて前記空洞部が構成されている、(9)に記載の造形物。
この構成の造形物によれば、開放側が溝部に向けて断面凹状のサポート部材が溝部に嵌め込まれて内面形状が滑らかな空洞部が構成されている。また、サポート部材は、隅部が円弧状に形成された断面凹状であるので、四隅における応力集中が抑制された空洞部を有する造形物とすることができる。
(10) The support member has a concave cross-sectional shape in which side plate portions are continuously provided on both side edges of a flat plate portion and corners between the flat plate portion and the side plate portions are formed in an arc shape, and the open side of the support member The modeled article according to (9), wherein the hollow portion is formed by fitting into the groove portion toward the groove portion.
According to the shaped article having this configuration, the support member having a concave cross-section is fitted into the groove with the open side facing the groove to form a cavity having a smooth inner surface. In addition, since the support member has a concave cross-sectional shape with arc-shaped corners, it is possible to obtain a shaped article having cavities in which stress concentration at the four corners is suppressed.
(11) 前記サポート部材は、前記側板部の縁部が円弧状に形成されている、(10)に記載の造形物。
この構成の造形物によれば、側板部の縁部が円弧状に形成されているので、四隅における応力集中が抑制された空洞部を有する造形物とすることができる。
(11) The modeled article according to (10), wherein the supporting member has an arcuate edge portion of the side plate portion.
According to the shaped article having this configuration, since the edge portions of the side plate portions are formed in a circular arc shape, the shaped article having the hollow portions in which stress concentration at the four corners is suppressed can be obtained.
(12) 四隅が円弧状に形成された断面矩形状の筒状の前記サポート部材が前記溝部に嵌め込まれている、(9)に記載の造形物。
この構成の造形物によれば、断面矩形状の筒状のサポート部材が溝部に嵌め込まれて内面形状が滑らかな空洞部が構成されている。また、サポート部材は、四隅が円弧状に形成されているので、四隅における応力集中が抑制された空洞部を有する造形物とすることができる。
(12) The modeled object according to (9), wherein the tubular support member having a rectangular cross-section and four arc-shaped corners is fitted in the groove.
According to the modeled product having this configuration, the cylindrical support member having a rectangular cross section is fitted into the groove to form a cavity having a smooth inner surface. In addition, since the support member has four arc-shaped corners, it is possible to obtain a molded article having a hollow portion in which stress concentration at the four corners is suppressed.
(13) 前記サポート部材と前記溝部の縁部との間には、接合用の溶着ビードが充填され、
前記サポート部材は、前記接合用の溶着ビードによって前記溝部の縁部に接合されている、(9)~(12)のいずれか一つに記載の造形物。
この構成の造形物によれば、溝部の縁部とサポート部材の外面との間に充填された接合用の溶着ビードによってサポート部材が溝部の縁部に対して強固に接合される。
(13) A welding bead for joining is filled between the support member and the edge of the groove,
The shaped article according to any one of (9) to (12), wherein the support member is joined to the edge of the groove by the welding bead for joining.
According to the shaped article having this configuration, the support member is firmly joined to the edge of the groove by the welding bead for joining filled between the edge of the groove and the outer surface of the support member.
(14) 前記サポート部材が、前記空洞部の長手方向に沿う曲げ力によって生じる主応力の予想最小箇所で前記溝部の縁部に接合されている、(13)に記載の造形物。
この構成の造形物によれば、空洞部の長手方向に沿う曲げ力によって生じる主応力の予想最小箇所でサポート部材が溝部の縁部に接合されている。これにより、空洞部の長手方向に沿って曲げ力が付与されて主応力が生じた際に、サポート部材における溝部の縁部との接合箇所に対する主応力の影響を抑えることができる。
(14) The shaped article of (13), wherein the support member is joined to the edge of the groove at a point of least expected principal stress caused by a bending force along the length of the cavity.
According to the modeled article of this configuration, the support member is joined to the edge of the groove at the expected minimum principal stress caused by the bending force along the longitudinal direction of the cavity. Thereby, when a bending force is applied along the longitudinal direction of the hollow portion and a principal stress is generated, the effect of the principal stress on the joining portion between the support member and the edge portion of the groove can be suppressed.
31 空洞部
35 溝部
37 サポート部材
40 土台
41 ベースプレート(母材)
43 壁部
45 平板部
47 側板部
B,Bb,Bs 溶着ビード
M 溶加材
W 造形物
31
43
Claims (14)
隅部が円弧状に形成されて前記空洞部の一部となる溝部を土台に形成する溝部形成工程と、
前記溝部に対して開放側からサポート部材を嵌合させて前記溝部を封鎖して前記空洞部を形成する空洞部形成工程と、
前記サポート部材の外面を覆うように前記溶着ビードを繰り返し形成し、前記サポート部材を前記土台に固定する固定工程と、
を含む、
造形物の製造方法。 A method for manufacturing a modeled article by laminating welding beads obtained by melting and solidifying a filler material to form a modeled article having a cavity,
a groove forming step of forming, in a base, a groove having arc-shaped corners and forming a part of the cavity;
a hollow portion forming step of forming the hollow portion by closing the groove portion by fitting a support member into the groove portion from the open side;
a fixing step of repeatedly forming the welding bead so as to cover the outer surface of the support member and fixing the support member to the base;
including,
A method of manufacturing a modeled object.
請求項1に記載の造形物の製造方法。 In the hollow portion forming step, the support member having a concave cross-section in which the side plate portions are continuously provided on both side edges of the flat plate portion, and the corners between the flat plate portion and the side plate portions are formed in an arc shape, the open side is set to the above-described shape. fitting into the groove toward the groove;
The manufacturing method of the modeled article according to claim 1 .
請求項2に記載の造形物の製造方法。 In the support member, the edge of the side plate portion is formed in an arc shape,
3. The method of manufacturing a modeled article according to claim 2.
請求項1に記載の造形物の製造方法。 In the hollow portion forming step, the cylindrical support member having a rectangular cross-section and having four arc-shaped corners is fitted into the groove;
The manufacturing method of the modeled article according to claim 1 .
母材に前記溶着ビードを積層させて前記溝部の両側部を構成する壁部を形成し、
前記壁部における前記土台との隅部に前記溶着ビードを形成し、
前記壁部及び前記隅部の内面を切削加工する、
請求項1~4のいずれか一項に記載の造形物の製造方法。 In the groove forming step,
forming walls constituting both sides of the groove by laminating the welding bead on the base material;
forming the welding bead at a corner of the wall portion with the base;
cutting the inner surface of the wall and the corner;
A method for manufacturing a shaped article according to any one of claims 1 to 4.
請求項1~4のいずれか一項に記載の造形物の製造方法。 In the groove forming step, the base material is cut to form the groove,
A method for manufacturing a shaped article according to any one of claims 1 to 4.
請求項1~6のいずれか一項に記載の造形物の製造方法。 bonding the support member to the edge of the groove at the expected minimum principal stress caused by bending forces along the length of the cavity;
A method for manufacturing a shaped article according to any one of claims 1 to 6.
請求項1~7のいずれか一項に記載の造形物の製造方法。 Cutting the edge of the groove on the open side, filling the gap between the edge of the groove and the outer surface of the support member with a welding bead for bonding to join the support member;
A method for manufacturing a shaped article according to any one of claims 1 to 7.
隅部が円弧状に形成されて前記空洞部の一部となる溝部が形成された土台と、
前記溝部の開放側から嵌合されて前記溝部を封鎖して前記空洞部を形成するサポート部材と、
前記サポート部材の外面を覆うように積層された前記溶着ビードからなる造形部と、
を備えた、
造形物。 A shaped article having a cavity in which weld beads obtained by melting and solidifying a filler material are stacked,
a base having an arc-shaped corner and a groove forming a part of the cavity;
a support member that is fitted from the open side of the groove to close the groove and form the cavity;
a shaping portion composed of the weld beads laminated so as to cover the outer surface of the support member;
with
sculpture.
請求項9に記載の造形物。 The supporting member has a concave cross-sectional shape in which side plate portions are continuously provided on both side edges of a flat plate portion, and corners between the flat plate portion and the side plate portions are formed in an arc shape, and an open side of the support member faces the groove portion. The hollow portion is configured by being fitted into the groove portion by
The shaped article according to claim 9 .
請求項10に記載の造形物。 In the support member, the edge of the side plate portion is formed in an arc shape,
The shaped article according to claim 10 .
請求項9に記載の造形物。 The cylindrical support member having a rectangular cross-section with four arc-shaped corners is fitted in the groove,
The shaped article according to claim 9 .
前記サポート部材は、前記接合用の溶着ビードによって前記溝部の縁部に接合されている、
請求項9~12のいずれか一項に記載の造形物。 A welding bead for joining is filled between the support member and the edge of the groove,
The support member is joined to the edge of the groove by the welding bead for joining,
The shaped article according to any one of claims 9 to 12.
請求項13に記載の造形物。 the support member is joined to the edge of the groove at a point of least expected principal stress caused by a bending force along the length of the cavity;
14. The shaped article according to claim 13.
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