JP2023162885A - Method for manufacturing three-dimensional modeling objects and three-dimensional modeling equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、粉末材料を選択的に溶融凝固させる処理を繰り返すことによって三次元の造形物を製造する三次元造形物の製造方法および三次元造形装置に関する。 The present disclosure relates to a method and a three-dimensional modeling apparatus for manufacturing a three-dimensional object by repeating a process of selectively melting and solidifying a powder material.
従来、電子ビームを照射することにより溶融固化させることができる金属粉末材料を電子ビームの照射によって選択的に固化させる工程を繰り返すことにより三次元造形物を製造する三次元造形装置が用いられている。 Conventionally, three-dimensional modeling devices have been used to manufacture three-dimensional objects by repeating the process of selectively solidifying metal powder materials that can be melted and solidified by electron beam irradiation. .
三次元造形装置では、ホッパから一定量の造形用粉末を排出し、造形用粉末を敷設するためのスキージと呼ばれるプレートを造形ボックス上で移動させる動作であるスキージングを行うことで、ベースプレート上への造形用粉末の供給、敷設および平坦化が行われている。そして、造形粉末を均一に且つ充填密度が高い状態で敷設することが、造形品の内部欠陥の減少につながり、品質に影響を与える。一般的に、三次元造形装置で用いられているスキージは、可撓性がある材料または金属材料を用いて直線的な形状に形成されている。 In a three-dimensional printing device, a certain amount of modeling powder is discharged from a hopper, and a plate called a squeegee for laying the modeling powder is moved onto the base plate by squeezing, an operation that moves the modeling powder over the modeling box. Feeding, laying and flattening of modeling powder is carried out. Furthermore, uniformly distributing the modeling powder with a high packing density leads to a reduction in internal defects in the modeled product, which affects the quality. Generally, a squeegee used in a three-dimensional modeling apparatus is formed into a linear shape using a flexible material or a metal material.
特許文献1には、造形用粉末の敷設を行うためのスキージとして、スキージが移動する移動方向の少なくとも一方に、スキージの底面からスキージの移動方向に延設された突起部を有し、長手方向において直線的な形状を有するスキージが記載されている。 Patent Document 1 discloses that a squeegee for laying modeling powder has a protrusion extending from the bottom surface of the squeegee in at least one of the directions in which the squeegee moves in the direction of movement of the squeegee, and has a protrusion extending in the longitudinal direction. A squeegee having a linear shape is described in .
しかしながら、上記特許文献1に記載の長手方向において直線的な形状を有するスキージを用いてスキージングを行う場合には、ベースプレート上においてスキージの長手方向の中央部からスキージの長手方向の端部領域側に造形用粉末が移動し、さらにスキージの長手方向においてスキージの範囲外に造形用粉末が移動してしまう。このため、ベースプレート上の端部側の造形用粉末の充填が適切に行われない。すなわち、上記特許文献1に記載のスキージを用いたスキージングでは、造形用粉末の敷設が適切に行われない、という問題があった。また、造形用粉末がベースプレート上の端部領域からさらに外側に移動するため、必要な造形用粉末の量に対してより多くの造形用粉末を投入する必要があり、造形用粉末の使用効率および作業効率が悪い、という問題があった。 However, when performing squeezing using a squeegee having a linear shape in the longitudinal direction described in Patent Document 1, from the longitudinal center of the squeegee to the longitudinal end region of the squeegee on the base plate. The modeling powder moves to the outside of the squeegee in the longitudinal direction of the squeegee. For this reason, the modeling powder is not properly filled on the end portion side of the base plate. That is, in the squeezing using the squeegee described in Patent Document 1, there was a problem in that the modeling powder was not properly laid down. Additionally, since the modeling powder moves further outward from the end area on the base plate, it is necessary to input more modeling powder relative to the amount of modeling powder required, which reduces the usage efficiency of the modeling powder. There was a problem with poor work efficiency.
本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、三次元造形物の造形に用いられる造形用粉末を適切に敷設することが可能な三次元造形物の製造方法を得ることを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above, and an object of the present disclosure is to obtain a method for manufacturing a three-dimensional structure, in which a modeling powder used for modeling a three-dimensional structure can be appropriately spread. .
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示にかかる三次元造形物の製造方法は、三次元造形物が造形される造形ボックスと、造形ボックスの内部に設けられて造形ボックスの高さ方向に移動可能な昇降ステージと、昇降ステージの上方に設けられて三次元造形物を造形する造形用粉末が供給されるベースプレートと、ベースプレート上に供給された造形用粉末を敷き均すスキージと、を備え、ベースプレートにおける電子ビームの照射領域に供給された造形用粉末を電子ビームの照射によって選択的に固化させる処理を繰り返すことにより三次元造形物を造形する三次元造形装置における三次元造形物の製造方法である。三次元造形物の製造方法は、ベースプレートの上方においてスキージがベースプレートの面内方向における予め決められた進行方向に移動することにより、ベースプレート上に供給された造形用粉末を敷き均すスキージング工程を含む。スキージは、ベースプレートの面内方向において進行方向と直交する方向に沿って直線状に設けられたスキージ本体部と、ベースプレートの面内方向においてスキージ本体部の端部から延在して進行方向における下流側に屈曲可能に設けられた屈曲部と、を備える。スキージは、ベースプレートの面内方向において屈曲部の先端部が進行方向における下流側に屈曲したU形状とされた状態でベースプレート上に供給された造形用粉末を敷き均す。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the objective, a method for manufacturing a three-dimensional structure according to the present disclosure includes a modeling box in which the three-dimensional structure is created, and a structure provided inside the modeling box to accommodate the manufacturing box. An elevating stage movable in the height direction, a base plate provided above the elevating stage and supplied with modeling powder for modeling a three-dimensional object, and a squeegee that spreads the modeling powder supplied onto the base plate. 3D printing in a 3D printing apparatus that is equipped with the following and that forms a 3D object by repeating a process of selectively solidifying modeling powder supplied to an electron beam irradiation area on a base plate by electron beam irradiation. It is a method of manufacturing something. The method for manufacturing a three-dimensional model includes a squeegeeing process in which a squeegee is moved above the base plate in a predetermined advancing direction in the plane of the base plate to evenly spread the modeling powder supplied on the base plate. include. The squeegee includes a squeegee main body that is provided in a straight line along a direction perpendicular to the traveling direction in the in-plane direction of the base plate, and a squeegee body that extends from the end of the squeegee main body in the in-plane direction of the base plate and extends downstream in the traveling direction. A bending part provided so as to be bendable on the side. The squeegee spreads the modeling powder supplied onto the base plate in a U-shape in which the tip of the bent portion is bent downstream in the traveling direction in the in-plane direction of the base plate.
本開示にかかる三次元造形物の製造方法によれば、三次元造形物の造形に用いられる造形用粉末を適切に敷設することが可能である、という効果を奏する。 According to the method for manufacturing a three-dimensional structure according to the present disclosure, it is possible to appropriately spread the modeling powder used for modeling the three-dimensional structure.
以下に、実施の形態にかかる三次元造形物の製造方法および三次元造形装置を図面に基づいて詳細に説明する。以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A method for manufacturing a three-dimensional structure and a three-dimensional structure apparatus according to an embodiment will be described below in detail based on the drawings. In the drawings shown below, for ease of understanding, the scale of each member may be different from the actual scale. The same applies between each drawing.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1にかかる三次元造形物の製造方法が行われる三次元造形装置1Aの構成の一例を示す模式図である。図1は、三次元造形装置1Aを側面から見た状態を示している。
Embodiment 1.
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a three-
三次元造形装置1Aは、後述する照射領域37に造形用粉末Aを供給した後に、造形用粉末Aを敷き均す。そして、三次元造形装置1Aは、造形用粉末Aに対して電子ビームBを照射することにより造形用粉末Aを溶融させ、その後、溶融した造形用粉末Aを凝固させる。三次元造形装置1Aは、これらの動作を繰り返して行うことによって、溶融固化した造形用粉末Aが堆積された三次元物体である三次元造形物Oの造形を行う。すなわち、三次元造形装置1Aは、電子ビームBの照射領域37に供給された造形用粉末Aを電子ビームBの照射によって選択的に固化させる処理を繰り返すことにより三次元造形物Oを製造する。
The three-
本実施の形態1にかかる三次元造形装置1Aは、電子ビーム出射部2と、造形部3と、制御部4と、を備える。なお、以下の説明において、上下方向は、電子ビーム出射部2から電子ビームBが出射される方向に平行な方向であり、鉛直方向に対応する。また、左右方向は、電子ビーム出射部2から電子ビームBが出射される方向に垂直な方向であり、水平方向に対応する。また、左右方向は、後述するスキージ33の移動方向、すなわちスキージ33によるスキージングにおけるスキージ33の進行方向に対応している。図1におけるR方向は右方向を示している。図1におけるL方向は左方向を示している。
The three-
電子ビーム出射部2は、電子ビームBを出射して、造形部3に配置された造形用粉末Aに対して電子ビームBを照射する。電子ビーム出射部2から出射された電子ビームBは、照射領域37に敷き均された造形用粉末Aに照射される。電子ビームBが造形用粉末Aに照射されることにより、造形用粉末Aは溶融し、その後、凝固する。また、電子ビーム出射部2は、三次元造形物Oの造形を行う前に造形用粉末Aに対して電子ビームBを照射し、造形用粉末Aの予備的な加熱を行う。造形用粉末Aの予備的な加熱は、例えば三次元造形物Oの造形時よりもエネルギーの低い電子ビームBが造形用粉末Aに対して照射される。
The electron
電子ビーム出射部2は、電子銃部21と、収束コイル22と、偏向コイル23と、を備える。電子銃部21と収束コイル22と偏向コイル23とは、例えば、電子ビーム出射部2の筐体であって筒状を呈するコラム24の内部に設置される。
The electron
電子銃部21は、制御部4と電気的に接続されている。電子銃部21は、制御部4から送信される制御信号を受信し、受信した制御信号に基づいて作動する。電子銃部21は、電子ビームBを出射する。電子銃部21は、例えば、電子銃部21の下方に向けて電子ビームBを出射する。本実施の形態1では、電子銃部21は、電子銃部21の下方に向けて鉛直方向下向きに電子ビームBを出射するものとする。
The
収束コイル22は、制御部4と電気的に接続されている。収束コイル22は、電子ビームBを収束させる。偏向コイル23は、制御部4と電気的に接続されている。偏向コイル23は、制御部4から送信される制御信号を受信し、受信した制御信号に基づいて作動する。偏向コイル23は、制御信号に基づいて電子ビームBの照射位置を調整する。偏向コイル23は、電子ビームBの電磁的なビーム偏向を行う。したがって、偏向コイル23は、機械的なビーム偏向と比べて、電子ビームBの照射時における走査速度を高速なものとすることができる。
The converging
制御部4は、三次元造形装置1Aの装置全体の制御を行う電子制御ユニットである。制御部4は、例えばCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)を含むコンピュータにより実現される。すなわち、制御部4は、記憶部を備えている。制御部4は、後述する昇降ステージ35を昇降させる制御である昇降ステージ35の昇降制御、後述するシャッター40を開閉させる制御であるシャッター40の開閉制御、後述するスキージ33を作動させる制御であるスキージ33の作動制御、スキージ33の後述する屈曲部33bの角度を変化させる動作の制御であるスキージ33の屈曲部33bの角度制御、電子ビームBの出射の制御である電子ビームBの出射制御、および偏向コイル23を作動させる制御である偏向コイル23の作動制御を実行する。
The
制御部4は、昇降ステージ35の昇降制御として、後述する昇降機32に制御信号を送信することにより、昇降機32を作動させる。昇降機32の作動によって、昇降ステージ35の上下位置が調整される。
The
制御部4は、シャッター40の開閉制御として、後述するベースプレート31上へ所望の粉末供給量の造形用粉末Aが供給されるように、シャッター40に対して制御信号を送信して、シャッター40の開閉を作動させる。シャッター40の開閉によって、後述するホッパ34から造形用粉末Aの流出および流出の停止が制御され、所望の粉末供給量の造形用粉末Aが、照射領域37および照射領域37の周辺を含むベースプレート31上へ供給される。
The
制御部4は、スキージ33の作動制御として、電子ビームBの出射前およびスキージング中にスキージ33を作動させる。制御部4は、後述するスキージ駆動部38に対して制御信号を送信して、スキージ33の移動動作を作動させる。スキージ33の作動によって、ベースプレート31上に配置された造形用粉末Aが敷き均される。
To control the operation of the
制御部4は、スキージ33のスキージングを行う前に、スキージ33の屈曲部33bの角度を調整する制御を行う。制御部4は、後述する角度調整部42に対して制御信号を送信して、後述する屈曲部33bの角度を変位させる。
The
制御部4は、電子ビームBの出射制御として、電子銃部21に制御信号を送信する。制御部4から電子銃部21に送信された制御信号に基づいて、電子銃部21から電子ビームBが出射される。
The
制御部4は、偏向コイル23の作動制御として、偏向コイル23に制御信号を送信する。制御部4から偏向コイル23に送信された制御信号に基づいて、電子ビームBの照射位置が制御される。例えば、制御部4には、造形すべき物体の三次元CAD(Computer-Aided Design)データが入力される。制御部4は、入力された三次元CADデータに基づいて、造形すべき三次元造形物Oを二次元においてスライスしたときのデータである二次元のスライスデータを生成する。スライスデータは、例えば、造形すべき三次元造形物Oの水平断面のデータである。スライスデータは、上下方向における位置に対応した多数のデータの集合体である。制御部4は、スライスデータに基づいて、造形用粉末Aに対して電子ビームBを照射する領域である照射領域37を決定する。照射領域37は、造形用粉末Aに対して電子ビームBが照射されて三次元造形物Oが形成される造形領域といえる。そして、制御部4は、決定した照射領域37に対応して、偏向コイル23に制御信号を送信する。
The
造形部3は、所望の三次元造形物Oが造形される部位である。造形部3は、チャンバ30内に造形用粉末Aが配置される。造形部3は、チャンバ30の内部に、ベースプレート31と、昇降機32と、スキージ33と、ホッパ34と、昇降ステージ35と、造形ボックス36と、シャッター40と、を備える。チャンバ30内は、真空またはほぼ真空な状態である。チャンバ30には、排気装置である不図示の真空ポンプが接続されている。真空ポンプによりチャンバ30の内部が排気されることで、チャンバ30の内部は真空または真空に近い状態とされる。
The
ベースプレート31は、造形ボックス36の内部において昇降ステージ35の上方に配置され、造形用粉末Aが供給され、また造形用粉末Aおよび造形される三次元造形物Oを支持する。三次元造形物Oは、ベースプレート31上で造形される。ベースプレート31は、例えば矩形状の板状体である。ベースプレート31は、矩形状の板状体の他に、円状の板状体であってもよい。ベースプレート31は、電子ビーム出射部2から出射される電子ビームBの出射方向の延長線上に配置されている。本実施の形態1では、電子ビーム出射部2から出射される電子ビームBの出射方向は、電子銃部21から鉛直方向下向きの方向である。ベースプレート31は、例えば、面内方向が水平方向と平行とされて設けられる。ベースプレート31は、ベースプレート31の下方に設置されている昇降ステージ35に、支持用粉末層39を介して支持されている。ベースプレート31は、昇降ステージ35と共に上下方向に移動する。
The
昇降機32は、ベースプレート31の下方に設置され、ベースプレート31を支持するとともにベースプレート31を昇降させる。昇降機32は、制御部4と電気的に接続されている。昇降機32は、制御部4から送信される制御信号を受信し、受信した制御信号に基づいて作動する。昇降機32は、昇降ステージ35と共にベースプレート31を上下方向に移動させることにより、上下方向におけるベースプレート31の位置を調節することができる。
The
例えば、昇降機32は、三次元造形装置1Aにおける三次元造形物Oの造形の初期において昇降ステージ35と共にベースプレート31を上方へ移動させる。昇降機32は、ベースプレート31上における造形用粉末Aの溶融および凝固によって造形用粉末Aが積層されるごとに、ベースプレート31を降下させる。昇降機32は、ベースプレート31を昇降できる構造のものであれば、構造は特に制限されない。
For example, the
造形ボックス36は、三次元造形物Oが造形される領域であり、例えば、角筒状に形成されている。造形ボックス36の角筒状の軸方向は、ベースプレート31の移動方向、すなわち上下方向と平行とされている。角筒状の軸方向と垂直な面における造形ボックス36の断面形状は、ベースプレート31の外形形状と相似な形状である、矩形形状である。角筒状の軸方向と垂直な面は、水平方向と平行な面である。したがって、角筒状の軸方向と垂直な面における造形ボックス36の断面は、水平断面である。
The
昇降ステージ35の面内方向における外形形状は、造形ボックス36の水平断面の内側形状に対応している。つまり、造形ボックス36の内側形状が水平断面で矩形である場合、昇降ステージ35の外形形状も矩形である。これにより、造形ボックス36に供給される粉末は、昇降ステージ35の下方へ漏れ落ちにくくなる。なお、造形ボックス36の水平断面の内側形状は、矩形に限定されない。造形ボックス36の形状は、水平断面円形の円筒状であってもよい。
The external shape of the lifting
ホッパ34は、チャンバ30の内部においてあらかじめ決められた高さに支持され、造形用粉末Aを収容する収容タンクである。ホッパ34は、造形用粉末Aが収納される粉末収納部341と、ホッパ34の下部、すなわち粉末収納部341の下部に形成されて造形用粉末Aをホッパ34の外部に排出する排出口342と、を有する。排出口342から排出された造形用粉末Aは、ベースプレート31上へ供給される。または、排出口342から排出された造形用粉末Aは、スキージ33によってベースプレート31上へ供給される。なお、ホッパ34とシャッター40とにより、ベースプレート31の上に造形用粉末Aを供給してする粉末供給部が構成される。
The
造形用粉末Aは、溶融固化して三次元造形物Oを構成する粉末状の材料である。造形用粉末Aは、電子ビーム出射部2から出射された電子ビームBが照射されることで溶融凝固または焼結する。造形用粉末Aとしては、例えば金属粉末が用いられる。具体的には、金属粉末に用いられる金属としては、チタン、ニッケル、コバルト、鉄、銅、アルミニウム、およびこれらの金属を含む合金が多く利用されるが、これらに限定されない。上記に示した金属粉末のなかでも、造形用粉末Aとして銅といった、金属において相対的に焼結しやすい金属の粉末を用いる場合、後述する本実施の形態1における効果がより有効である。
The modeling powder A is a powdery material that is melted and solidified to form the three-dimensional structure O. The modeling powder A is melted and solidified or sintered by being irradiated with the electron beam B emitted from the electron
造形用粉末Aの粒径は、電子ビームBで確実に固化させることができ、かつ表面精度の高い三次元造形物Oを得るために、一般的には20マイクロメートル以上、150マイクロメートル以下程度の粒径の粉末が用いられることが多い。ただし、造形用粉末Aに使用可能な粉末の粒形は、これに限定されるものではない。 The particle size of the modeling powder A is generally about 20 micrometers or more and 150 micrometers or less in order to be able to reliably solidify with the electron beam B and to obtain a three-dimensional model O with high surface precision. A powder with a particle size of However, the particle shape of the powder that can be used as the modeling powder A is not limited to this.
支持用粉末層39は、昇降ステージ35とベースプレート31との間、すなわち昇降ステージ35の上に配置され、ベースプレート31を支持するために設けられる。支持用粉末層39は、造形用粉末Aにより構成されている。上下方向において、支持用粉末層39の最表面は、ベースプレート31の最表面と同等の位置か、ベースプレート31の最表面より下方の位置に配置されている。ここでの、支持用粉末層39の最表面は、上下方向における、支持用粉末層39の上面を意味する。また、ここでのベースプレート31の最表面は、ベースプレート31の上面を意味する。
The supporting
三次元造形物Oの造形の際には、支持用粉末層39の最表面の上には、造形用粉末Aが敷き均された造形用粉末層41が形成される。さらに、三次元造形物Oの造形中には、造形用粉末Aがスキージ33によって照射領域37に薄く敷き均され、電子ビームBによって造形用粉末Aの予熱と固化とが行われる。
When modeling the three-dimensional structure O, a
図2は、図1に示す三次元造形装置1Aにおけるスキージ33によるスキージング処理の制御に関わる機能構成を示す図である。図2に示すように、制御部4は、スキージ駆動部38、角度調整部42および表示部5と電気的に接続されている。スキージ33は、図1に示すようにベースプレート31の上に配される造形用粉末Aをベースプレート31上において敷き均す。スキージ33は、スキージ33の上方に設けられたガイド43に締結され、スキージ駆動部38により移動させられることで、造形用粉末Aを敷き均す。
FIG. 2 is a diagram showing a functional configuration related to control of the squeegeeing process by the
ガイド43は、チャンバ30の内部において造形ボックス36の上方に設けられた2本のガイドレール43aによって、ガイドレール43aの延在方向に移動可能に支持されている。ガイドレール43aの延在方向は、左右方向と平行な方向であり、スキージ33が往復動作を行う方向である往復動作方向といえる。
The
スキージ駆動部38は、ガイド43をガイドレール43aの延在方向に移動させることにより、ガイド43に締結されたスキージ33をガイドレール43aの延在方向において移動させる。すなわち、スキージ駆動部38は、左右方向においてスキージ33を往復動作させる。すなわち、スキージ33は、図1におけるR方向とL方向とに移動可能とされている。これにより、スキージ33は、図1におけるR方向とL方向との往復動作を行って造形用粉末Aを敷き均すことができる。スキージ駆動部38は、制御部4から送信される制御信号を受信し、受信した制御信号に基づいて動作して、ガイド43およびスキージ33を移動させる。スキージ駆動部38は、ガイド43をガイドレール43aの延在方向に移動させてスキージ33を移動させるための不図示のスキージ駆動用アクチュエータを備える。
The
図3は、実施の形態1にかかる三次元造形装置1Aが備えるスキージ33を示す第1の上面図である。図4は、実施の形態1にかかる三次元造形装置1Aが備えるスキージ33を示す第2の上面図である。図5は、実施の形態1にかかる三次元造形装置1Aが備えるスキージ33における第1傾斜角θと第2傾斜角θ’との関係を説明する上面図である。図3においては、スキージ33の往復動作のうち往路の動作の開始前におけるスキージ33の状態について示している。図4においては、スキージ33の往復動作のうち復路の動作の開始前におけるスキージ33の状態について示している。図3から図5においては、造形用粉末層41および照射領域37も併せて示している。
FIG. 3 is a first top view showing the
スキージ33は、スキージ本体部33aと、ベースプレート31の面内方向におけるスキージ本体部33aの両端部に接続された屈曲部33bとを備える。スキージ33は、部材を水平方向に移動させることにより、造形用粉末Aの表面を敷き均す。
The
スキージ本体部33aは、スキージ本体部33aの長手方向33aLがベースプレート31の面内方向と平行に配置されている。また、スキージ本体部33aは、ベースプレート31の面内方向において、スキージ本体部33aの長手方向33aLが、スキージ33のスキージングにおける進行方向と直交する方向とされて、すなわちスキージ33が往復動作を行う方向である往復動作方向と直交する方向とされて配置されている。
The squeegee
すなわち、スキージ本体部33aの長手方向33aLは、ベースプレート31の面内方向における、スキージ33の移動方向と直交する方向といえる。また、スキージ本体部33aの長手方向33aLは、ベースプレート31の面内方向における、スキージ33の往復動作方向に直交する方向といえる。
That is, the longitudinal direction 33aL of the squeegee
スキージ本体部33aは、例えば棒状の部材あるいは板状の部材が用いられる。スキージ本体部33aは、例えば金属の薄板あるいは可撓性がある樹脂材料からなる薄板が用いられる。すなわち、スキージ本体部33aは、可撓性プレートによって構成されている。スキージ本体部33aに用いられる材料は、具体的には、ステンレス、シリコーンなどが挙げられるが、これに限定されない。また、スキージ本体部33aは、複数設けられてもよい。
For the squeegee
屈曲部33bは、スキージ33のスキージングにおいて、ベースプレート31上のスキージ33の進行方向に沿った端部からの造形用粉末Aの流出を防止することができる。また、屈曲部33bは、スキージ33のスキージングにおいて、ベースプレート31上のスキージ33の進行方向に沿った端部側の造形用粉末Aをベースプレート31上に集めることができる。
The
屈曲部33bは、スキージ本体部33aにおける、スキージ本体部33aの長手方向33aLの両端部に設けられている。屈曲部33bは、スキージ本体部33aの長手方向33aLにおけるスキージ本体部33aの端部を中心としてベースプレート31の面内方向において回転可能に、スキージ本体部33aの長手方向33aLにおけるスキージ本体部33aの端部に取り付けられている。
The
屈曲部33bは、ベースプレート31の面内方向において、スキージ本体部33aの長手方向33aLにおけるベースプレート31の端部と同じ位置またはベースプレート31の端部よりも内側の位置に、スキージ本体部33aと屈曲部33bとの接続部が位置するように設けられている。すなわち、スキージ33は、スキージングにおけるスキージの進行方向と直交する方向において、スキージ本体部33aの長手方向の中心位置がスキージの進行方向と直交する方向におけるベースプレート31の中心位置と同じ位置とされ、スキージの進行方向と直交する方向において、スキージ本体部33aの両端部の位置が、ベースプレート31の端部と同じ位置またはベースプレート31の端部よりも内側の位置とされて、スキージングが行われる。したがって、スキージ33は、ベースプレート31の面内方向においてスキージ本体部33aの長手方向の中心位置と、スキージの進行方向と直交する方向におけるベースプレート31の中心位置と、を結ぶ仮想線に対して線対称な状態で、スキージングを行う。これにより、スキージ33のスキージングにおいて、上述した屈曲部33bの効果がより有効となる。
The
スキージ33は、ベースプレート31の面内方向において、スキージ本体部33aの長手方向33aLに対して屈曲部33bが傾斜角αの角度をなす状態でスキージングを行う。すなわち、スキージ33は、往復動作中に一定の傾斜角αを維持する。スキージ33のスキージングの往路である往路スキージングと、スキージ33の往復動作の復路である復路スキージングとでは、傾斜角αが異なる。すなわち、スキージ33は、往路スキージングと復路スキージングとでは、ベースプレート31の面内方向における屈曲部33bの姿勢が異なる。
The
傾斜角αは、図3から図5に示すように、ベースプレート31の面内方向において、スキージ本体部33aに対して屈曲部33bがなす角度である。より具体的に、傾斜角αは、ベースプレート31の面内方向において、スキージ33の移動方向と直交する方向であるスキージ本体部33aの長手方向33aLに対して屈曲部33bの長手方向33bLがなす角度である。また、傾斜角αは、ベースプレート31の面内方向において、屈曲部33bがスキージ本体部33aの端部を中心としてスキージ本体部33aに対して回転している回転角度といえる。
The inclination angle α is the angle that the
スキージ本体部33aの長手方向33aLに対して屈曲部33bの長手方向33bLがなす角度は、ベースプレート31の面内方向において、屈曲部33bの長手方向33bLとスキージ本体部33aの長手方向33aLとがなす角度のうち、小さいほうの角度である。また、スキージ本体部33aの長手方向33aLに対して屈曲部33bの長手方向33bLがなす角度は、ベースプレート31の面内方向において、屈曲部33bの長手方向33bLとスキージ本体部33aの長手方向33aLとがなす角度のうち、スキージ33のスキージングにおけるスキージ33が移動する側においてなす角度である。
The angle formed by the longitudinal direction 33bL of the
復路スキージングでは、屈曲部33bは、ベースプレート31の面内方向において、図3に示すようにスキージ本体部33aの長手方向33aLに対して傾斜角αである第1傾斜角θをなす状態でスキージングを行う。一方、復路スキージングでは、屈曲部33bは、ベースプレート31の面内方向において、図4に示すようにスキージ本体部33aの長手方向33aLに対して傾斜角αである第2傾斜角θ’をなす状態でスキージングを行う。
In return squeegeeing, the
第1傾斜角θは、図3に示すように、スキージ33が往路スキージングを行う際にスキージ33に設定される傾斜角αであり、ベースプレート31の面内方向において屈曲部33bがスキージ本体部33aに対して傾いている角度である。
As shown in FIG. 3, the first inclination angle θ is an inclination angle α set to the
第2傾斜角θ’は、図4に示すように、スキージ33が復路スキージングを行う際にスキージ33に設定される傾斜角αであり、ベースプレート31の面内方向において屈曲部33bがスキージ本体部33aに対して傾いている角度である。
As shown in FIG. 4, the second inclination angle θ′ is an inclination angle α set to the
第1傾斜角θおよび第2傾斜角θ’は、スキージ33が移動して造形用粉末Aの表面を敷き均す際に屈曲部33bが造形用粉末Aから受ける流動抵抗、ホッパ34からベースプレート31上に供給される造形用粉末Aの量などの諸条件に基づいて決定される。
The first inclination angle θ and the second inclination angle θ' are the flow resistance that the bending
ここで、屈曲部33bの第2傾斜角θ’は、図5に示すように、第1傾斜角θ=第2傾斜角θ’となるように設定される。すなわち、屈曲部33bの傾斜角αは、スキージ33の往復動作において同じ角度に設定される。
Here, the second inclination angle θ' of the
傾斜角αである第1傾斜角θおよび第2傾斜角θ’は、制御部4によって制御される。スキージ33のスキージングの制御の観点からは、屈曲部33bの第1傾斜角θおよび屈曲部33bの第2傾斜角θ’は、スキージ33の往復動作中、一定の角度に保つことが好ましい。ただし、造形用粉末Aの流動抵抗が大きい場合は、屈曲部33bの第1傾斜角θまたは屈曲部33bの第2傾斜角θ’を変化させてもよい。
The first inclination angle θ and the second inclination angle θ', which are the inclination angle α, are controlled by the
制御部4は、屈曲部33bの傾斜角αを制御し、スキージ33のスキージング動作前に屈曲部33bの傾斜角αが変化する。屈曲部33bは、スキージ本体部33aの長手方向33aLにおけるスキージ本体部33aの端部を中心としてベースプレート31の面内方向において回転可能とされている。すなわち、スキージ本体部33aの端部が不図示の回転軸Xとされ、屈曲部33bは、制御部4の制御により回転軸Xを中心として回転可能とされている。制御部4は、スキージ33のスキージングにおける進行方向と直行する方向に対して、すなわちスキージ本体部33aの長手方向33aLに対して、傾斜角αをなすように屈曲部33bを回転させる。
The
ここで、傾斜角αは、90°以上180°未満の範囲が好ましく、特に120°以上135°以下の範囲がより好ましい。すなわち、第1傾斜角θおよび第2傾斜角θ’は、90°以上180°未満の範囲が好ましく、特に120°以上135°以下の範囲がより好ましい。第1傾斜角θおよび第2傾斜角θ’を上記の範囲とすることにより、スキージ33のスキージングにおいて、上述した屈曲部33bの効果がより有効となる。
Here, the angle of inclination α is preferably in the range of 90° or more and less than 180°, particularly preferably in the range of 120° or more and 135° or less. That is, the first inclination angle θ and the second inclination angle θ' preferably range from 90° to less than 180°, particularly preferably from 120° to 135°. By setting the first inclination angle θ and the second inclination angle θ′ within the above range, the effect of the
屈曲部33bの傾斜角αは、角度調整部42を用いて変更される。すなわち、屈曲部33bは、ベースプレート31の面内方向におけるスキージ本体部33aの長手方向33aLに対する姿勢が、屈曲部33bに取り付けられた角度調整部42によって変更される。
The angle of inclination α of the
角度調整部42は、ベースプレート31の面内方向におけるスキージ本体部33aに対する屈曲部33bの姿勢を変更させて、屈曲部33bの傾斜角αを変更する。角度調整部42は、長手方向33aLにおけるスキージ本体部33aの端部においてスキージ本体部33aと屈曲部33bとを接続する回転接続部と、ベースプレート31の面内方向において屈曲部33bを変位させて屈曲部33bの傾斜角αを変更するための角度調整用アクチュエータを備える。
The
回転接続部は、ベースプレート31の面内方向において屈曲部33bをスキージ本体部33aに対して回転可能に接続する回転部としての機能を有する。
The rotational connection part has a function as a rotation part that rotatably connects the
角度調整用アクチュエータは、回転部としての機能を有する回転接続部を中心として、すなわちスキージ本体部33aの端部を中心として、スキージ本体部33aに対する屈曲部33bの姿勢を変更させることにより、屈曲部33bをスキージ本体部33aに対して回転させる。
The angle adjustment actuator changes the posture of the
屈曲部33bの第1傾斜角θを変更する角度調整用アクチュエータとして、例えばモータ等の外部駆動器が用いられる。屈曲部33bの第1傾斜角θを変更するモータの動力は、具体的には、電力、油圧、ガス圧等の動力が挙げられるが、これに限定されない。また、角度調整用アクチュエータは、モータに限定されない。
For example, an external driver such as a motor is used as the angle adjustment actuator that changes the first inclination angle θ of the
屈曲部33bの第1傾斜角θの角度変化量は、制御部4により制御される。角度調整用アクチュエータは、制御部4と電気的に接続されている。角度調整用アクチュエータは、制御部4から送信される制御信号を受信し、受信した制御信号に基づいて、屈曲部33bの第1傾斜角θを変化させる。すなわち、角度調整用アクチュエータは、スキージ本体部33aの長手方向33aLにおけるスキージ33の端部を中心として屈曲部33bを回転させることにより屈曲部33bの第1傾斜角θを変化させて、ベースプレート31の面内方向におけるスキージ本体部33aに対する屈曲部33bの姿勢を変更させる。
The amount of angular change in the first inclination angle θ of the
図6から図9は、図1に示す三次元造形装置1Aにおけるスキージ33のスキージ本体部33aの先端形状の例を示す縦断面図である。図6から図9においては、スキージ本体部33aの長手方向33aLに垂直な面に沿った縦断面を示している。
6 to 9 are longitudinal sectional views showing examples of the tip shape of the squeegee
図6から図9に示すように、スキージ本体部33aの縦断面の先端形状を、スキージ本体部33aの厚さ方向における中心面に対して面対称な形状とすることで、スキージ33の往復動作時に均一に造形用粉末層41を形成する効果が得られる。
As shown in FIGS. 6 to 9, the shape of the tip of the longitudinal section of the squeegee
図6に示すように、スキージ本体部33aの縦断面における先端形状を長方形とすることで、スキージ本体部33aの剛性を向上させることができる。スキージ本体部33aの剛性を向上させることにより、スキージング時におけるスキージ本体部33aの破損を抑制する効果が得られる。
As shown in FIG. 6, the rigidity of the squeegee
また、スキージ本体部33aの縦断面における先端形状が、図7に示す半円形状、図8に示す鋭利な三角形状、あるいは図9に示す複数の角部を有する多角形形状である場合には、スキージ本体部33aから造形用粉末Aに掛かる加圧力がスキージ本体部33aの先端に集中するため、造形用粉末Aの充填密度を向上させる効果が得られる。また、スキージ本体部33aの縦断面における先端形状は、上記の形状に限定されず、楕円形状、二次関数形状、四角形状および多角形状を含む任意の形状であってもよい。
Further, when the tip shape in the longitudinal section of the squeegee
図10から図13は、図1に示す三次元造形装置1Aにおけるスキージ33の屈曲部33bの先端形状の例を示す縦断面図である。図10から図13においては、屈曲部33bの長手方向33bLに垂直な面に沿った縦断面を示している。
10 to 13 are longitudinal sectional views showing examples of the tip shape of the
屈曲部33bは、上述したように、スキージ33のスキージングにおいて、ベースプレート31上のスキージ33の進行方向に沿った端部からの造形用粉末Aの流出を防止すること、およびベースプレート31上のスキージ33の進行方向に沿った端部側の造形用粉末Aをベースプレート31上に集めることを目的として設けられている。屈曲部33bの縦断面における先端形状が、屈曲部33bの厚さ方向における中心面に対して面対称な形状とされることで、上記の効果をより得やすくなる。また、屈曲部33bの縦断面における先端形状が、屈曲部33bの厚さ方向における中心面に対して面対称な形状であり、さらに屈曲部33bの厚さ方向に突出する突起を有する形状とされることで、上記の効果をさらに得やすくなる。
As described above, the
屈曲部33bの縦断面における先端形状の例として、図10に示すような長方形、図11に示すように屈曲部33bの厚さ方向に広がる三角形状、図12に示すように屈曲部33bの厚さ方向に広がる半円形状、あるいは図13に示すように屈曲部33bの厚さ方向に広がった長方形状が挙げられる。なお、屈曲部33bの縦断面における先端形状は、上記の形状に限定されない。
Examples of the shape of the tip of the
上記のように構成されたスキージ33は、傾斜角αを有する状態でスキージングを行い、ベースプレート31の上方に配される造形用粉末Aをベースプレート31上において敷き均す。スキージ33のスキージング動作は、制御部4によって制御される。
The
ここで、実施の形態1にかかる三次元造形装置1Aの動作の概要について説明する。図14は、実施の形態1にかかる三次元造形物の製造方法における造形用粉末Aをベースプレート31上において敷き均す手順を示す第1の模式平面図である。図15は、実施の形態1にかかる三次元造形物の製造方法における造形用粉末Aをベースプレート31上において敷き均す手順を示す第1の模式断面図である。図16は、実施の形態1にかかる三次元造形物の製造方法における造形用粉末Aをベースプレート31上において敷き均す手順を示す第2の模式平面図である。図17は、実施の形態1にかかる三次元造形物の製造方法における造形用粉末Aをベースプレート31上において敷き均す手順を示す第2の模式断面図である。図14から図17においては、スキージ33の往復動作のうちの往路である往路スキージングを行う場合について示している。
Here, an overview of the operation of the three-
また、図18は、実施の形態1にかかる三次元造形物の製造方法における造形用粉末Aをベースプレート31上において敷き均す手順を示す第3の模式平面図である。図19は、実施の形態1にかかる三次元造形物の製造方法における造形用粉末Aをベースプレート31上において敷き均す手順を示す第3の模式断面図である。図20は、実施の形態1にかかる三次元造形物の製造方法における造形用粉末Aをベースプレート31上において敷き均す手順を示す第4の模式平面図である。図21は、実施の形態1にかかる三次元造形物の製造方法における造形用粉末Aをベースプレート31上において敷き均す手順を示す第4の模式断面図である。図18から図21においては、スキージ33の往復動作のうちの復路である復路スキージングを行う場合について示している。
Further, FIG. 18 is a third schematic plan view showing a procedure for spreading the modeling powder A on the
実施の形態1にかかる三次元造形装置1Aにおいて往路スキージングで造形用粉末Aをベースプレート31上において敷き均すには、まず図14に示すように、スキージ33の屈曲部33bの第1傾斜角θが予め決められた任意の角度に設定される。この場合、屈曲部33bは、屈曲部33bの先端部が、往路スキージングでのスキージ33の進行方向における下流側に屈曲した状態とされる。
In order to spread the modeling powder A on the
そして、スキージ駆動部38によってガイド43を2本のガイドレール43aの延在方向においてR方向に移動させることにより、図15に示すように、ガイド43に締結されたスキージ33がガイドレール43aの延在方向においてR方向に移動する。スキージ33は、ベースプレート31上をR方向に移動することで、ベースプレート31上に形成された造形用粉末層41の表面の造形用粉末Aをベースプレート31上において敷き均す。スキージ33の屈曲部33bの第1傾斜角θは、スキージ33がR方向に移動している間、維持される。
Then, by moving the
その後、スキージ33は、図16に示すようにR方向に移動を続け、図17に示すようにベースプレート31の面内方向において、スキージ33の進行方向における造形ボックス36の内側の端部に到達する。すなわち、スキージ33は、往路方向であるR方向において、ベースプレート31の外部の領域に到達する。そして、スキージ33が造形ボックス36の内側の端部に到達した時点で、ガイド43の移動を停止させることにより、スキージ33が停止する。
Thereafter, the
つぎに、図18および図19に示すように、スキージ33の屈曲部33bの第2傾斜角θ’が予め決められた任意の角度に設定される。この場合、屈曲部33bは、屈曲部33bの先端部が、復路スキージングでの進行方向における下流側に屈曲した状態とされる。
Next, as shown in FIGS. 18 and 19, the second inclination angle θ' of the
つぎに、スキージ駆動部38によってガイド43を2本のガイドレール43aの延在方向においてL方向に移動させることにより、ガイド43に締結されたスキージ33がガイドレール43aの延在方向においてL方向に移動する。スキージ33は、ベースプレート31上をL方向に移動することで、ベースプレート31上に形成された造形用粉末層41の表面の造形用粉末Aをベースプレート31上において敷き均す。スキージ33の屈曲部33bの第2傾斜角θ’は、スキージ33がL方向に移動している間、維持される。
Next, by moving the
その後、スキージ33は、図20および図21に示すようにベースプレート31の面内方向において、スキージ33の進行方向における造形ボックス36の内側の端部に到達する。すなわち、スキージ33は、復路方向であるL方向において、ベースプレート31の外部の領域に到達する。そして、スキージ33が造形ボックス36の内側の端部に到達した時点で、ガイド43の移動を停止させることにより、スキージ33が停止する。
Thereafter, the
そして、スキージ33は、上述した動作を繰り返すことにより、ベースプレート31上に形成された造形用粉末層41の表面が所望の状態になるまで、造形用粉末層41の表面の造形用粉末Aをベースプレート31上において敷き均す。
Then, by repeating the above-described operation, the
スキージ33が造形用粉末層41の表面の造形用粉末Aを敷きならす際に、造形用粉末Aは、スキージ本体部33aの長手方向33aLにおいて、スキージ本体部33aの中心からスキージ本体部33aの端部に向かって流れるように移動する。しかしながら、三次元造形装置1Aは、スキージ33がスキージ本体部33aの端部に屈曲部33bを備える。これにより、三次元造形装置1Aでは、スキージ33が造形用粉末層41の表面の造形用粉末Aを敷きならす際に、スキージ本体部33aの長手方向33aLにおいてスキージ本体部33aの中心からスキージ33の端部に向かって流れた造形用粉末Aは、屈曲部33bによって流れる方向が変えられ、ベースプレート31上に戻される。これにより、三次元造形装置1Aでは、スキージ33が造形用粉末層41の表面の造形用粉末Aを敷きならす際に、造形用粉末Aがベースプレート31の面内方向においてベースプレート31から外側に流れ出ることがなく、造形用粉末Aがベースプレート31上に留まり続ける。
When the
そして、三次元造形装置1Aでは、スキージ33が造形用粉末層41の表面の造形用粉末Aを敷きならす際に造形用粉末Aがベースプレート31上に留まることにより、造形用粉末層41を1層敷設するために必要な量だけ造形用粉末Aをベースプレート31上に供給すればよい。これにより、三次元造形装置1Aでは、スキージ33が造形用粉末層41の表面の造形用粉末Aを敷きならす際にスキージ33の端部からベースプレート31の外に流れ出る分の造形用粉末Aを考慮して造形用粉末Aをベースプレート31上に供給する必要がない。このため、三次元造形装置1Aでは、三次元造形物Oの造形において、必要以上の造形用粉末Aを供給しなくてもよく、造形用粉末Aの使用量を削減し、造形用粉末Aの使用効率および作業効率の良い造形用粉末Aの供給が可能となる。これにより、三次元造形物Oの大きさが大きい場合でも、造形中において造形用粉末Aを追加で供給する必要がある状態が生じない。
In the three-
また、三次元造形装置1Aでは、ベースプレート31上の中央部から端部領域までの範囲の造形用粉末層41の造形用粉末Aを均一に敷設することができるため、造形用粉末層41に粗密が発生することに起因した造形用粉末層41の造形用粉末Aの充填密度にばらつきが生じない。これにより、三次元造形装置1Aでは、造形用粉末層41の造形用粉末Aの充填密度にばらつきに起因した造形品質の劣化が生じない。
In addition, in the three-
なお、スキージ33は、三次元造形物Oの変形といった要因により、三次元造形物Oと干渉し破損する場合がある。また、造形用粉末層41が過剰に予熱された場合には、三次元造形装置1Aの仕様において想定されている状態よりも硬化した造形用粉末層41がスキージ33と干渉し、スキージ33が破損することがあり得る。スキージ33が破損するような抵抗を硬化した造形用粉末層41からスキージ33が受けた場合は、制御部4は、スキージ33のスキージングを途中で中断し、制御部4が備える表示部などにエラーを表示する。
Note that the
つぎに、上述した構成を有する実施の形態1にかかる三次元造形装置1Aを用いた三次元造形物Oの製造方法について説明する。図22は、実施の形態1にかかる三次元造形装置1Aの動作の手順を示すフローチャートである。
Next, a method for manufacturing a three-dimensional structure O using the three-
まず、ステップS110において、造形用粉末Aが、ホッパ34からベースプレート31上に供給される。具体的に、制御部4が、造形用粉末Aをホッパ34からベースプレート31上に供給する制御を行う。制御部4は、ベースプレート31上へ所望の粉末供給量の造形用粉末Aが供給されるように、シャッター40に対して制御信号を送信して、シャッター40の開閉制御を行う。これにより、所望の粉末供給量の造形用粉末Aが、照射領域37および照射領域37の周辺を含むベースプレート31上に、ホッパ34から供給され、ベースプレート31上に造形用粉末層41が形成される。その後、ステップS120に進む。
First, in step S110, modeling powder A is supplied onto the
ステップS120では、スキージ33が、予め決められたスキージング開始位置に配置される。具体的に、制御部4が、スキージ33をスキージング開始位置に配置する。制御部4は、スキージ33をスキージング開始位置に移動させるための制御信号を、スキージ駆動部38に送信する。スキージ駆動部38は、制御部4から送信された制御信号を受信し、当該制御信号に従ってガイド43をガイドレール43aの延在方向に移動させることにより、スキージ33をスキージング開始位置に移動させる。これにより、スキージ33が、予め決められたスキージング開始位置に配置される。その後、ステップS130に進む。
In step S120, the
スキージング開始位置は、ベースプレート31の面内方向におけるベースプレート31上の位置であってスキージ33による造形用粉末Aの表面を敷き均すスキージング処理における、往路スキージングの開始位置である。
The squeegee start position is a position on the
ステップS130では、屈曲部33bが、ベースプレート31の面内方向において予め決められた往路スキージング用の設定角度の位置に配置される。具体的に、制御部4が、ベースプレート31の面内方向において、屈曲部33bの傾斜角αを、予め決められた往路スキージング用の第1傾斜角θの初期値に設定する。
In step S130, the
制御部4は、屈曲部33bを往路スキージング用の第1傾斜角θの位置に配置するための制御信号を、角度調整部42に送信する。角度調整部42は、制御部4から送信された制御信号を受信し、当該制御信号に従って屈曲部33bを予め決められた第1傾斜角θの位置に移動させる。これにより、屈曲部33bが、ベースプレート31の面内方向において予め決められた往路スキージング用の第1傾斜角θの位置に配置され、屈曲部33bの傾斜角αが第1傾斜角θに設定される。
The
往路スキージングにおいて、屈曲部33bは、第1傾斜角θの位置に配置された後は、角度調整部42が制御部4から送信された新たな制御信号を受信するまでは、予め決められた第1傾斜角θの位置に配置された状態が維持される。すなわち、往路スキージングにおいて、角度調整部42は、制御部4から送信された新たな第1傾斜角θを指示する制御信号を受信するまでは、屈曲部33bの傾斜角αを、ステップS130で設定した第1傾斜角θに維持する。その後、ステップS140に進む。
In the outward squeezing, after the bending
すなわち、ステップS130では、スキージング工程の前に角度調整用アクチュエータが屈曲部33bをスキージ本体部31aに対して回転させることにより、ベースプレート31の面内方向において屈曲部33bの先端部が予め決められたスキージの進行方向における下流側に屈曲したU形状とされる。
That is, in step S130, the angle adjusting actuator rotates the bending
なお、屈曲部33bの設定角度の初期値の第1傾斜角θの設定値は、予め制御部4に登録された値が用いられる。ただし、屈曲部33bの設定角度の初期値の第1傾斜角θは、予め制御部4に登録された値に限定されるものではない。初期値の設定方法については後述する。
Note that a value registered in advance in the
ステップS140では、スキージ33による往路スキージングが、開始される。具体的に、制御部4が、スキージ33の動作を制御してスキージ33による往路スキージングを開始させる。制御部4は、スキージ33の動作を開始させてスキージ33による往路スキージングを開始させるための制御信号を、スキージ駆動部38に送信する。スキージ駆動部38は、制御部4から送信された制御信号を受信し、当該制御信号に従ってスキージ33の動作を制御して、スキージ33による往路スキージングを開始させる。これにより、スキージ33による往路スキージングが、開始される。ここで、スキージ33による往路スキージングでは、スキージ33は、屈曲部33bが第1傾斜角θの位置に配置された状態を維持している。その後、ステップS150に進む。
In step S140, outward squeegeeing by the
すなわち、往路スキージングは、ベースプレート31の上方においてスキージ33がベースプレート31の面内方向における予め決められた進行方向に移動することにより、ベースプレート31上に供給された造形用粉末Aを敷き均す、スキージング工程といえる。
That is, in the forward squeegeeing, the
ステップS150では、造形用粉末Aから受ける流動抵抗値が予め決められた基準値以下であるか否かが、判定される。具体的に、制御部4が、スキージ33が造形用粉末Aから受ける流動抵抗値が予め決められた基準値以下であるか否かを判定する。
In step S150, it is determined whether the flow resistance value received from the modeling powder A is less than or equal to a predetermined reference value. Specifically, the
制御部4は、往路スキージング中において、スキージ33が受ける負荷である、スキージ33が造形用粉末Aから受ける流動抵抗値を間接的に計測する。制御部4は、スキージ駆動部38のスキージ駆動用アクチュエータから送信されるスキージ駆動用アクチュエータの駆動電流値の情報に基づいて、スキージ33が造形用粉末Aから受ける流動抵抗値を間接的に計測する。ここで、スキージ駆動用アクチュエータの駆動電流値が大きいほど、スキージ33が造形用粉末Aから受ける流動抵抗値が大きい。制御部4は、往路スキージング中にスキージ駆動用アクチュエータから制御部4に送信されるスキージ駆動部38のスキージ駆動用アクチュエータの駆動電流の大きさである駆動電流値の情報を受信する。
The
そして、制御部4は、スキージ駆動用アクチュエータから取得した駆動電流値の情報を予め決められた基準値である第1基準値と比較する。第1基準値は、過去の実験結果に基づき、スキージ33が破損した場合、または三次元造形物Oが破損した場合に関する複数の情報に基づいて決められる値であり、スキージ33および三次元造形物Oが破損しない値に設定される。
Then, the
造形用粉末Aから受ける流動抵抗値が予め決められた基準値より大であると判定された場合は、ステップS150においてNoとなり、ステップS270に進む。造形用粉末Aから受ける流動抵抗値が予め決められた基準値以下であると判定された場合は、ステップS150においてYesとなり、ステップS160に進む。 If it is determined that the flow resistance value received from the modeling powder A is greater than a predetermined reference value, the answer is No in step S150, and the process proceeds to step S270. If it is determined that the flow resistance value received from the modeling powder A is less than or equal to a predetermined reference value, the answer is Yes in step S150, and the process proceeds to step S160.
ステップS270では、往路スキージングおよび三次元造形物Oの造形が中止され、エラー表示が行われる。具体的に、制御部4が、往路スキージングおよび三次元造形物Oの造形を中止させ、表示部5にエラー表示を行う。
In step S270, the outward squeezing and the modeling of the three-dimensional structure O are stopped, and an error message is displayed. Specifically, the
制御部4は、スキージ33の移動を停止させる制御信号を、スキージ駆動部38に送信する。スキージ駆動部38は、制御部4から送信された制御信号を受信し、当該制御信号に従ってスキージ33を停止させる。これにより、往路スキージングおよび三次元造形物Oの造形が中止される。また、制御部4は、造形用粉末Aから受ける流動抵抗値が予め決められた基準値より大である旨のエラーメッセージを表示させる制御信号を、表示部5に送信する。表示部5は、制御部4から送信された制御信号を受信し、当該制御信号に従ってエラーメッセージを表示する。そして、制御部4は、一連の三次元造形物Oの造形の制御処理を終了する。
The
ステップS160では、往路スキージングでのスキージ33の進行方向におけるベースプレート31の端部までスキージングが完了したか否かが、判定される。具体的に、制御部4が、往路スキージングでのスキージ33の進行方向におけるベースプレート31の端部までスキージングが完了したか否かを判定する。
In step S160, it is determined whether squeegeeing has been completed to the end of the
制御部4は、例えばスキージ駆動部38から送信されるスキージ33の位置情報またはスキージ33の往路スキージングの開始からの経過時間といった情報に基づいて、スキージ33が往路スキージングでのスキージ33の進行方向におけるベースプレート31の端部に到達したか否かを判定する。なお、スキージ33が往路スキージングでのスキージ33の進行方向におけるベースプレート31の端部に到達したか否かを制御部4が判定する方法は、限定されない。
The
往路スキージングでのスキージ33の進行方向におけるベースプレート31の端部までスキージングが完了していないと判定された場合は、ステップS160においてNoとなり、ステップS150に戻る。往路スキージングでのスキージ33の進行方向におけるベースプレート31の端部までスキージングが完了したと判定された場合は、ステップS160においてYesとなり、ステップS170に進む。
If it is determined that the squeegeeing has not been completed to the end of the
ステップS170では、屈曲部33bが、ベースプレート31の面内方向において予め決められた復路スキージング用の設定角度の位置に配置される。具体的に、制御部4が、ベースプレート31の面内方向において、屈曲部33bの傾斜角αを、予め決められた往路スキージング用の第2傾斜角θ’に設定する。
In step S170, the
制御部4は、屈曲部33bを復路スキージング用の第2傾斜角θ’の位置に配置するための制御信号を、角度調整部42に送信する。角度調整部42は、制御部4から送信された制御信号を受信し、当該制御信号に従って屈曲部33bを予め決められた復路スキージング用の第2傾斜角θ’の位置に移動させる。これにより、屈曲部33bが、ベースプレート31の面内方向において予め決められた復路スキージング用の第2傾斜角θ’の位置に配置され、屈曲部33bの傾斜角αが第2傾斜角θ’に設定される。
The
したがって、制御部4は、スキージング処理を往路スキージングから復路スキージングに切り替える際に、屈曲部33bの傾斜角αを第1傾斜角θから第2傾斜角θ’に変更する。その後、ステップS180に進む。
Therefore, when switching the squeezing process from outward squeezing to return squeezing, the
すなわち、ステップS170では、スキージング工程の前に角度調整用アクチュエータが屈曲部33bをスキージ本体部31aに対して回転させることにより、ベースプレート31の面内方向において屈曲部33bの先端部が予め決められたスキージの進行方向における下流側に屈曲したU形状とされる。
That is, in step S170, the angle adjustment actuator rotates the bending
ステップS180では、スキージ33による復路スキージングが、開始される。具体的に、制御部4が、スキージ33の動作を制御してスキージ33による復路スキージングを開始させる。制御部4は、スキージ33の動作を開始させてスキージ33による復路スキージングを開始させるための制御信号を、スキージ駆動部38に送信する。スキージ駆動部38は、制御部4から送信された制御信号を受信し、当該制御信号に従ってスキージ33の動作を制御して、スキージ33による復路スキージングを開始させる。これにより、スキージ33による復路スキージングが、開始される。ここで、スキージ33による復路スキージングでは、スキージ33は、屈曲部33bが第2傾斜角θ’の位置に配置された状態を維持している。その後、ステップS190に進む。
In step S180, return squeegeeing by the
すなわち、復路スキージングは、ベースプレート31の上方においてスキージ33がベースプレート31の面内方向における予め決められた進行方向に移動することにより、ベースプレート31上に供給された造形用粉末Aを敷き均す、スキージング工程といえる。
That is, the return squeegee spreads the modeling powder A supplied on the
ステップS190では、造形用粉末Aから受ける流動抵抗値が予め決められた基準値以下であるか否かが、判定される。具体的に、制御部4が、スキージ33が造形用粉末Aから受ける流動抵抗値が予め決められた基準値以下であるか否かを判定する。ステップS190は、上述したステップS150と同様にして行われる。
In step S190, it is determined whether the flow resistance value received from the modeling powder A is less than or equal to a predetermined reference value. Specifically, the
造形用粉末Aから受ける流動抵抗値が予め決められた基準値より大であると判定された場合は、ステップS190においてNoとなり、ステップS270に進む。造形用粉末Aから受ける流動抵抗値が予め決められた基準値以下であると判定された場合は、ステップS190においてYesとなり、ステップS200に進む。 If it is determined that the flow resistance value received from the modeling powder A is greater than a predetermined reference value, the answer is No in step S190, and the process proceeds to step S270. If it is determined that the flow resistance value received from the modeling powder A is less than or equal to a predetermined reference value, the answer is Yes in step S190, and the process proceeds to step S200.
ステップS200では、復路スキージングでのスキージ33の進行方向におけるベースプレート31の端部までスキージングが完了したか否かが、判定される。具体的に、制御部4が、復路スキージングでのスキージ33の進行方向におけるベースプレート31の端部までスキージングが完了したか否かを判定する。ステップS200は、上述したステップS160と同様にして行われる。この場合、ステップS160の説明における往路スキージングは、復路スキージングと読み替えられる。
In step S200, it is determined whether the return squeegeeing has been completed to the end of the
復路スキージングでのスキージ33の進行方向におけるベースプレート31の端部までスキージングが完了していないと判定された場合は、ステップS200においてNoとなり、ステップS190に戻る。復路スキージングでのスキージ33の進行方向におけるベースプレート31の端部までスキージングが完了したと判定された場合は、ステップS200においてYesとなり、ステップS210に進む。
If it is determined that the return squeegeeing has not been completed to the end of the
ステップS210では、必要なスキージングが完了したか否かが、判定される。具体的に、制御部4が、必要なスキージングが完了したか否かを判定する。制御部は、予め決められたスキージングの処理回数である設定処理回数のスキージング処理が行われたか否か、すなわち予め決められた回数の往路スキージングおよび復路スキージングが行われたか否かを判定して、必要なスキージングが完了したか否かを判定する。
In step S210, it is determined whether the necessary squeezing has been completed. Specifically, the
設定処理回数の情報は、予め制御部に記憶されている。また、制御部4は、往路スキージングおよび復路スキージングが終了するたびに、終了した往路スキージングおよび復路スキージングの回数、すなわち終了したスキージングの回数の情報を記憶する。制御部4は、記憶している終了したスキージングの回数の情報と、設定処理回数の情報とを比較することにより、必要なスキージングが完了したか否かを判定する。
Information on the number of times of setting processing is stored in advance in the control unit. Moreover, the
必要なスキージングが完了していないと判定された場合は、ステップS210においてNoとなり、ステップS260に進む。必要なスキージングが完了したと判定された場合は、ステップS210においてYesとなり、ステップS220に進む。 If it is determined that the necessary squeezing has not been completed, the answer is No in step S210, and the process proceeds to step S260. If it is determined that the necessary squeezing has been completed, the answer is Yes in step S210, and the process proceeds to step S220.
ステップS260では、スキージングにおける異常であるスキージング異常が発生しているか否かが、判定される。具体的に、制御部4が、スキージング異常が発生しているか否かを判定する。制御部4は、例えばスキージ駆動部38または角度調整部42といった構成部から以上の通知を受信している場合に、スキージング異常が発生していると判定する。制御部4は、例えばスキージ駆動部38または角度調整部42といった構成部から以上の通知を受信していない場合に、スキージング異常が発生していないと判定する。
In step S260, it is determined whether a squeezing abnormality, which is an abnormality in squeezing, has occurred. Specifically, the
スキージング異常が発生していないと判定された場合は、ステップS260においてNoとなり、ステップS120に戻る。スキージング異常が発生していると判定された場合は、ステップS260においてYesとなり、ステップS270に進む。 If it is determined that no squeezing abnormality has occurred, the answer is No in step S260, and the process returns to step S120. If it is determined that a squeezing abnormality has occurred, the answer is Yes in step S260, and the process proceeds to step S270.
ステップS220では、ベースプレート31上の造形用粉末層41の造形用粉末Aに対して、造形用粉末Aを予備加熱するための余熱用の電子ビームBが、照射される。具体的に、制御部4が、ベースプレート31上の造形用粉末層41の造形用粉末Aに対して、余熱用の電子ビームBを照射する制御を行う。すなわち、三次元造形物Oの造形を行う前に電子ビーム出射部2が、ベースプレート31上の照射領域37に配置された造形用粉末Aに対して余熱用の電子ビームBを照射し、照射領域37に配置された造形用粉末Aの表面をあらかじめ決められた温度に昇温させる造形用粉末Aの予備的な加熱である予備加熱を行う。
In step S220, the modeling powder A of the
ステップS210において必要なスキージングが完了したと判定された場合は、スキージ33によるスキージングによって、照射領域37および照射領域37の周辺を含むベースプレート31上に造形用粉末Aが敷き均されて、所望の状態の造形用粉末層41が形成されている。制御部4は、余熱用の電子ビームBの出射制御として、電子銃部21に制御信号を送信する。制御部4から電子銃部21に送信された制御信号に基づいて、電子銃部21から余熱用の電子ビームBが照射領域37に出射される。その後、ステップS230に進む。
If it is determined in step S210 that the necessary squeegeeing has been completed, the modeling powder A is spread evenly on the
ステップS230では、ステップS220による余熱後のベースプレート31上の造形用粉末層41の造形用粉末Aに対して、造形用粉末Aを溶融凝固させるための溶融用の電子ビームBが、照射される。具体的に、制御部4が、ステップS220による余熱後のベースプレート31上の造形用粉末層41の造形用粉末Aに対して溶融用の電子ビームBを照射する制御を行う。制御部4は、溶融用の電子ビームBの出射制御として、電子銃部21に制御信号を送信する。制御部4から電子銃部21に送信された制御信号に基づいて、電子銃部21から溶融用の電子ビームBが造形用粉末層41の照射領域37に出射される。その後、ステップS240に進む。
In step S230, the modeling powder A of the
ステップS240では、造形すべき三次元造形物Oの全ての層の造形が完了したか否かが、判定される。具体的に、制御部4が、造形すべき三次元造形物Oの全ての層の造形が完了したか否かを判定する。
In step S240, it is determined whether all layers of the three-dimensional structure O to be modeled have been completed. Specifically, the
造形すべき三次元造形物Oの全ての層の造形が完了していないと判定された場合は、ステップS240においてNoとなり、ステップS250に進む。造形すべき三次元造形物Oの全ての層の造形が完了したと判定された場合は、ステップS240においてYesとなり、制御部4は、一連の三次元造形物Oの造形の制御処理を終了する。
If it is determined that all the layers of the three-dimensional structure O to be modeled have not been completed, the answer is No in step S240, and the process proceeds to step S250. If it is determined that the modeling of all the layers of the three-dimensional structure O to be modeled is completed, the answer is Yes in step S240, and the
ステップS250では、造形が行われた造形用粉末層41の次に形成される造形用粉末層41の厚さの分だけ、昇降ステージ35が降下する。具体的に、制御部4が、造形が行われた造形用粉末層41の次に形成される造形用粉末層41の厚さの分だけ、昇降ステージ35を降下させる。その後、ステップS110に戻る。
In step S250, the elevating
つぎに、屈曲部33bの第1傾斜角θの初期値の角度設定方法について説明する。図23は、実施の形態1にかかる三次元造形装置1Aにおける屈曲部33bの第1傾斜角θの初期値の設定方法の手順を示すフローチャートである。以下では、上述した図22に示したフローチャートと同じステップについては説明を省略し、図22に示したフローチャートと異なるステップについて説明する。
Next, a method of setting the initial value of the first inclination angle θ of the
ステップS310では、ベースプレート31の面内方向においてスキージ33の屈曲部33bを変位させることにより、屈曲部33bの第1傾斜角θが、任意の初期値の角度に設定される。具体的に、制御部4が、ベースプレート31の面内方向においてスキージ33の屈曲部33bを変位させることにより、屈曲部33bの第1傾斜角θを任意の初期値の角度に設定する。その後、ステップS320に進む。
In step S310, by displacing the
ステップS320では、スキージ33による往路スキージングが、開始される。具体的に、制御部4が、スキージ33の動作を制御してスキージ33による往路スキージングを開始させる。その後、ステップS150およびステップS160が行われる。
In step S320, outward squeegeeing by the
ステップS160において、往路スキージングでのスキージ33の進行方向におけるベースプレート31の端部までスキージングが完了していないと判定された場合は、ステップS160においてNoとなり、ステップS150に戻る。往路スキージングでのスキージ33の進行方向におけるベースプレート31の端部までスキージングが完了したと判定された場合は、ステップS160においてYesとなり、ステップS330に進む。
If it is determined in step S160 that the squeegeeing has not been completed to the end of the
ステップS330では、屈曲部33bの角度変更が必要であるか否かが、判定される。具体的に、制御部4が、屈曲部33bの第1傾斜角θの角度変更が必要であるか否かを判定する。
In step S330, it is determined whether or not it is necessary to change the angle of the
制御部4は、往路スキージング中のステップS150において、スキージ33が受ける負荷である、スキージ33が造形用粉末Aから受ける流動抵抗値を間接的に計測している。制御部4は、スキージ駆動部38のスキージ駆動用アクチュエータから送信されるスキージ駆動部38のスキージ駆動用アクチュエータの駆動電流値の情報に基づいて、スキージ33が造形用粉末Aから受ける流動抵抗値を間接的に計測する。
The
そして、制御部4は、スキージ駆動用アクチュエータから取得した駆動電流値の情報を予め決められた基準値である第2基準値と比較し、現在の屈曲部33bの第1傾斜角θの設定角度が妥当であるか否かを判定する。第2基準値は、過去の実験結果に基づく複数の情報に基づいて決められる。複数の情報は、例えばスキージ33が破損した場合にスキージ駆動用アクチュエータから送信されたスキージ駆動用アクチュエータの駆動電流値の情報、および三次元造形物Oが破損した場合にスキージ駆動用アクチュエータから送信されたスキージ駆動用アクチュエータの駆動電流値の情報、スキージ33の高さの情報、ホッパ34からベースプレート31上に供給された造形用粉末Aの粉末供給量の情報などの各種の情報が挙げられる。なお、第2基準値は、上述したステップS150における第1基準値と同じ値であってよい。
Then, the
制御部4は、造形用粉末Aから受ける流動抵抗値が予め決められた基準値以下である場合に、屈曲部33bの角度変更が必要ないと判定する。制御部4は、造形用粉末Aから受ける流動抵抗値が予め決められた基準値より大である場合に、屈曲部33bの角度変更が必要であると判定する。
The
屈曲部33bの角度変更が必要ないと判定された場合は、ステップS330においてNoとなり、ステップS380に進む。屈曲部33bの角度変更が必要であると判定された場合は、ステップS330においてYesとなり、ステップS340に進む。
If it is determined that there is no need to change the angle of the
ステップS380では、現在の屈曲部33bの第1傾斜角θの設定角度が、制御部4に登録あるいは更新されて、記憶される。具体的に、制御部4が、現在の屈曲部33bの第1傾斜角θの設定角度を制御部4に登録して記憶する。また、現在の屈曲部33bの第1傾斜角θの設定角度がすでに制御部4に登録されている場合には、制御部4は、当該第1傾斜角θの設定角度の更新を行って、記憶する。そして、制御部4は、一連の屈曲部33bの第1傾斜角θの初期値の設定処理を終了する。
In step S380, the current set angle of the first inclination angle θ of the
ステップS340では、ステップS150で取得したスキージ駆動部38のスキージ駆動用アクチュエータの駆動電流値の大きさに基づいて、屈曲部33bの第1傾斜角θの設定角度が、変更される。具体的に、制御部4が、ステップS150で取得したスキージ駆動用アクチュエータの駆動電流値の大きさに基づいて、屈曲部33bの第1傾斜角θの設定角度を変更する。制御部4は、過去の実験結果に基づく複数の情報に基づいて、スキージ33が造形用粉末Aから受ける流動抵抗値が小さくなるように、すなわちスキージ駆動用アクチュエータの駆動電流値が小さくなるように、屈曲部33bの第1傾斜角θの設定角度を変更する。その後、ステップS350に進む。
In step S340, the setting angle of the first inclination angle θ of the bending
ステップS350では、ベースプレート31上への造形用粉末Aの追加供給が必要であるか否かが、判定される。具体的に、制御部4が、ベースプレート31上への造形用粉末Aの追加供給が必要であるか否かを判定する。制御部4は、スキージング時にスキージ33が造形用粉末Aから受ける流動抵抗値が極端に小さい場合は、ベースプレート31上への造形用粉末Aの供給量が少ないと判定し、ベースプレート31上への造形用粉末Aの追加供給が必要であると判定する。具体的に、制御部4は、上述したステップS150で取得したスキージ駆動部38のスキージ駆動用アクチュエータの駆動電流値を予め決められた下限基準値と比較して、ベースプレート31上への造形用粉末Aの追加供給が必要であるか否かを判定する。
In step S350, it is determined whether it is necessary to additionally supply the modeling powder A onto the
下限基準値は、スキージ33がベースプレート31上の造形用粉末Aを敷き均して造形用粉末層41を形成する際にスキージ33が造形用粉末Aから受ける流動抵抗値の下限値である。スキージ駆動部38のスキージ駆動用アクチュエータの駆動電流値が下限基準値以下である場合は、ベースプレート31上の造形用粉末Aを敷き均して所望の厚さの造形用粉末層41を形成するために必要な、ベースプレート31上における造形用粉末Aの供給量が不足している状態である。
The lower limit reference value is the lower limit value of the flow resistance value that the
制御部4は、ステップS150で取得したスキージ駆動部38のスキージ駆動用アクチュエータの駆動電流値が下限基準値未満である場合に、ベースプレート31上への造形用粉末Aの追加供給が必要であると判定する。制御部4は、ステップS150で取得したスキージ駆動部38のスキージ駆動用アクチュエータの駆動電流値が下限基準値以上である場合に、ベースプレート31上への造形用粉末Aの追加供給が必要ないと判定する。
When the drive current value of the squeegee drive actuator of the
ベースプレート31上への造形用粉末Aの追加供給が必要ないと判定された場合は、ステップS350においてNoとなり、ステップS320に戻り、ステップS340で変更された屈曲部33bの第1傾斜角θの設定角度で往路スキージングが開始される。この場合、ステップS120と同様にして、スキージ33が、予め決められたスキージング開始位置に配置され、往路スキージングが開始される。屈曲部33bの角度変更が必要であると判定された場合は、ステップS350においてYesとなり、ステップS360に進む。
If it is determined that it is not necessary to additionally supply the modeling powder A onto the
ステップS360では、ベースプレート31上への造形用粉末Aの追加供給量が、算出される。具体的に、制御部4が、ベースプレート31上への造形用粉末Aの追加供給量を算出する。その後、ステップS370に進む。
In step S360, the additional amount of modeling powder A to be supplied onto the
ベースプレート31上への造形用粉末Aの追加供給量は、造形エリアの面積と、造形が行われた後の昇降ステージ35の下降量とに基づいて算出される。造形エリアの面積は、角筒状の造形ボックス36の開口面積、すなわち角筒状の軸方向と垂直な面における造形ボックス36の内部空間の断面積である。造形が行われた後の昇降ステージ35の下降量は、造形が行われた造形用粉末層41の次に形成される造形用粉末層41の一層の厚さである。そして、ベースプレート31上への造形用粉末Aの追加供給量は、スキージ33がベースプレート31上の造形用粉末Aを敷き均して造形用粉末層41を形成する際にスキージ33が造形用粉末Aから受ける流動抵抗値と、ベースプレート31上への造形用粉末Aの粉末供給量の実験データと、に基づいて算出される。
The additional supply amount of the modeling powder A onto the
また、ベースプレート31上への造形用粉末Aの追加供給量の算出方法は、限定されない。ベースプレート31上への造形用粉末Aの追加供給量は、例えば、造形エリアにおいて造形用粉末Aが不足している面積に基づいて算出されてもよい。この場合、カメラといった撮像装置を用いて造形エリアを上部からモニタして造形エリアの色の濃淡を判定することで、造形エリアにおいて造形用粉末Aが不足している面積を算出することができる。
Further, the method for calculating the additional supply amount of the modeling powder A onto the
ステップS370では、造形用粉末Aが、ホッパ34からベースプレート31上に追加供給される。制御部4が、造形用粉末Aをホッパ34からベースプレート31上に追加供給する制御を行う。その後、ステップS320に戻り、ステップS340で変更された屈曲部33bの第1傾斜角θの設定角度で往路スキージングが開始される。この場合、ステップS120と同様にして、スキージ33が、予め決められたスキージング開始位置に配置され、往路スキージングが開始される。
In step S370, modeling powder A is additionally supplied onto the
したがって、実施の形態1によれば、三次元造形物が造形される造形ボックスと、造形ボックスの内部に設けられて造形ボックスの高さ方向に移動可能な昇降ステージと、昇降ステージの上方に設けられて三次元造形物を造形する造形用粉末が供給されるベースプレートと、ベースプレート上に供給された造形用粉末を敷き均すスキージと、を備え、ベースプレートにおける電子ビームの照射領域に供給された造形用粉末を電子ビームの照射によって選択的に固化させる処理を繰り返すことにより三次元造形物を造形する三次元造形装置における三次元造形物の製造方法が実現される。当該三次元造形物の製造方法は、ベースプレートの上方においてスキージがベースプレートの面内方向における予め決められた進行方向に移動することにより、ベースプレート上に供給された造形用粉末を敷き均すスキージング工程を含む。また、スキージが、ベースプレートの面内方向において進行方向と直交する方向に沿って直線状に設けられたスキージ本体部と、ベースプレートの面内方向においてスキージ本体部の端部から延在して進行方向における下流側に屈曲可能に設けられた屈曲部と、を備える。そして、スキージが、ベースプレートの面内方向において屈曲部の先端部が進行方向における下流側に屈曲したU形状とされた状態でベースプレート上に供給された造形用粉末を敷き均す。 Therefore, according to the first embodiment, there is a building box in which a three-dimensional object is built, a lifting stage provided inside the building box and movable in the height direction of the building box, and a lifting stage provided above the lifting stage. a base plate to which modeling powder is supplied for modeling a three-dimensional object; and a squeegee for leveling the modeling powder supplied onto the base plate; A method for manufacturing a three-dimensional object in a three-dimensional modeling apparatus that forms a three-dimensional object by repeating a process of selectively solidifying the powder by electron beam irradiation is realized. The method for producing a three-dimensional structure includes a squeegeeing process in which a squeegee is moved above the base plate in a predetermined advancing direction in the in-plane direction of the base plate, thereby spreading the modeling powder supplied on the base plate. including. In addition, the squeegee includes a squeegee main body that is linearly provided along a direction perpendicular to the traveling direction in the in-plane direction of the base plate, and a squeegee that extends from an end of the squeegee main body in the in-plane direction of the base plate in the traveling direction. and a bending portion that is bendably provided on the downstream side of. Then, the squeegee spreads the modeling powder supplied onto the base plate in a U-shape in which the tip of the bent portion is bent downstream in the traveling direction in the in-plane direction of the base plate.
また、実施の形態1によれば、電子ビームの照射領域に供給された造形用粉末を電子ビームの照射によって選択的に固化させる処理を繰り返すことにより三次元造形物を造形する三次元造形装置であって、三次元造形物が造形される造形ボックスと、造形ボックスの内部に設けられて造形ボックスの高さ方向に移動可能な昇降ステージと、昇降ステージの上方に設けられて三次元造形物を造形する造形用粉末が供給されるベースプレートと、ベースプレートの上方に設けられてベースプレート上に供給された造形用粉末を敷き均すスキージと、を備える三次元造形装置が実現される。当該三次元造形装置は、スキージが、ベースプレートの面内方向において予め決められたスキージの進行方向と直交する方向に沿って直線状に設けられたスキージ本体部と、ベースプレートの面内方向においてスキージ本体部の端部から延在して進行方向における下流側に屈曲可能に設けられた屈曲部と、を備える。そして、スキージが、ベースプレートの面内方向において屈曲部の先端部が進行方向における下流側に屈曲したU形状とされた状態で進行方向に移動することにより、ベースプレート上に供給された造形用粉末を敷き均す。 Further, according to the first embodiment, the three-dimensional modeling apparatus is a three-dimensional modeling apparatus that creates a three-dimensional object by repeating a process of selectively solidifying modeling powder supplied to an electron beam irradiation area by electron beam irradiation. There is a building box in which a three-dimensional object is built, a lifting stage provided inside the building box and movable in the height direction of the building box, and a lifting stage provided above the lifting stage to build a three-dimensional object. A three-dimensional modeling apparatus is realized that includes a base plate to which modeling powder to be modeled is supplied, and a squeegee that is provided above the base plate and spreads out the modeling powder supplied onto the base plate. The three-dimensional modeling apparatus has a squeegee that includes a squeegee main body that is linearly provided along a direction perpendicular to a predetermined traveling direction of the squeegee in the in-plane direction of the base plate, and a squeegee main body that is provided in a straight line in the in-plane direction of the base plate along a direction orthogonal to a predetermined advancing direction of the squeegee. and a bending part that extends from the end of the part and is provided so as to be bendable toward the downstream side in the traveling direction. Then, the squeegee moves in the direction of travel with the tip of the bent part bent downstream in the direction of travel in a U-shape in the in-plane direction of the base plate, thereby removing the modeling powder supplied onto the base plate. Spread it evenly.
上述したように、本実施の形態1にかかる三次元造形装置1Aにおいては、スキージ本体部33aにおけるスキージ本体部33aの長手方向33aLの両端部に屈曲部33bを設けられている。すなわち、スキージ33は、スキージングにおけるスキージ33の進行方向に直交する方向の両端部にスキージ33の角度を調整する角度調整機構を備える。これにより、三次元造形装置1Aは、スキージ33を用いたスキージングにおいて、ベースプレート31上のスキージ33の進行方向に沿った端部からの造形用粉末Aの流出を防止することができ、またベースプレート31上のスキージ33の進行方向に沿った端部側の造形用粉末Aをベースプレート31上に集めることができる。
As described above, in the three-
すなわち、三次元造形装置1Aにおいては、スキージ33を用いてスキージングを行う際に、ベースプレート31の面内方向において、ベースプレート31の中央部からスキージ33の進行方向に沿ったベースプレート31の端部の領域に造形用粉末Aが移動し、さらに当該端部の領域からスキージ33が通過する範囲外の領域に造形用粉末Aが移動することを防止できる。これにより、三次元造形装置1Aでは、ベースプレート31の端部の領域において造形用粉末Aが適切に充填されない状態発生することが無い。
That is, in the three-
また、三次元造形装置1Aでは、ベースプレート31の面内方向においてベースプレート31の中央部からスキージ33の進行方向に沿ったベースプレート31の端部の領域に移動した造形用粉末Aをベースプレート31の中央部側に戻してベースプレート31上に集めることができる。すなわち、三次元造形装置1Aでは、造形用粉末層41に対してスキージングを行う際に、造形用粉末層41として供給された造形用粉末Aをベースプレート31上に集めながら造形用粉末Aを敷き詰めることができる。これにより、三次元造形装置1Aでは、造形用粉末層41に対してスキージングを行う際に、造形用粉末層41に必要な量の造形用粉末Aを供給すればよく、必要以上の造形用粉末Aを投入する必要が無く、造形用粉末Aを効率良く敷設することができる。
In addition, in the three-
したがって、本実施の形態1にかかる三次元造形物の製造方法および三次元造形装置1Aによれば、三次元造形物Oの造形に用いられる造形用粉末層41の造形用粉末Aをベースプレート31上において適切に敷設することが可能である、という効果を奏する。
Therefore, according to the method for manufacturing a three-dimensional structure and the three-
実施の形態2.
図24は、実施の形態2にかかる三次元造形物の製造方法が行われる三次元造形装置1Bの構成の一例を示す模式図である。図24は、図1に対応する図である。図24においては、図1に示した実施の形態1にかかる三次元造形装置1Aと共通する構成部については同じ符号を付している。実施の形態2にかかる三次元造形装置1Bが実施の形態1にかかる三次元造形装置1Aと異なる点は、加振部44を備える点である。
FIG. 24 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a three-
加振部44は、造形用粉末Aに加振する。すなわち、加振部44は、スキージ33により造形用粉末層41の表面の造形用粉末Aを敷きならす際に、スキージ33に振動を与えることにより、造形用粉末Aに振動を与える。実施の形態2では、加振部44は、スキージ33が締結されたガイド43に設けられている。したがって、加振部44は、スキージ33により造形用粉末層41の表面の造形用粉末Aを敷きならす際に、振動を発生し、ガイド43およびスキージ33を介して、造形用粉末層41の表面の造形用粉末Aに当該振動を与える。
The
上述したように、スキージ33により造形用粉末層41の表面の造形用粉末Aを敷きならすことにより、造形用粉末層41における造形用粉末Aの充填密度を高める効果が得られる。そして、スキージ33により造形用粉末層41の表面の造形用粉末Aを敷きならす際に、造形用粉末Aに加振することにより、すなわち加振部44で発生した振動を造形用粉末層41の表面の造形用粉末Aに与えることにより、さらに造形用粉末層41における造形用粉末Aの充填密度をさらに高めることが可能となる。
As described above, by spreading the modeling powder A on the surface of the
加振部44の稼働および停止は、制御部4により制御される。加振部44による造形用粉末Aへの加振量、すなわち加振部44で発生させて造形用粉末Aに与える振動量は、制御部4により制御される。加振部44は、小型モータなどの不図示の加振アクチュエータを備え、当該加振アクチュエータによって振動を発生する。なお、加振部44に用いられる加振アクチュエータは、モータに限定されない。加振部44は、制御部4と電気的に接続されている。加振部44は、制御部4から送信される制御信号を受信し、受信した制御信号に基づいて加振条件を変化させて加振アクチュエータにより加振を行う。
The operation and stopping of the vibrating
スキージ33は、ベースプレート31の面内方向において屈曲部33bがスキージ本体部33aに対して傾斜角αだけ傾斜した状態で、且つ加振部44から加振された状態で、ベースプレート31上に形成された造形用粉末層41の表面の造形用粉末Aをベースプレート31上において敷き均す。
The
ここで、実施の形態2にかかる三次元造形装置1Bの動作の概要について説明する。図25は、実施の形態2にかかる三次元造形物の製造方法における造形用粉末Aをベースプレート31上において敷き均す手順を示す第1の模式平面図である。図26は、実施の形態2にかかる三次元造形物の製造方法における造形用粉末Aをベースプレート31上において敷き均す手順を示す第1の模式断面図である。図25および図26においては、スキージ33の往復動作のうちの往路である往路スキージングを行う場合について示している。
Here, an overview of the operation of the three-
図27は、実施の形態2にかかる三次元造形物の製造方法における造形用粉末Aをベースプレート31上において敷き均す手順を示す第2の模式平面図である。図28は、実施の形態2にかかる三次元造形物の製造方法における造形用粉末Aをベースプレート31上において敷き均す手順を示す第2の模式断面図である。図27および図28においては、スキージ33の往復動作のうちの復路である復路スキージングを行う場合について示している。
FIG. 27 is a second schematic plan view showing a procedure for leveling the modeling powder A on the
実施の形態2にかかる三次元造形装置1Bにおいて往路スキージングで造形用粉末Aをベースプレート31上において敷き均すには、まず図25に示すように、スキージ33の屈曲部33bの第1傾斜角θが予め決められた任意の角度に設定される。この場合、屈曲部33bは、屈曲部33bの先端部が、スキージ33の往路での進行方向における下流側に屈曲した状態とされる。
In order to spread the modeling powder A on the
そして、スキージ駆動部38によってガイド43を2本のガイドレール43aの延在方向においてR方向に移動させることにより、図26に示すように、ガイド43に締結されたスキージ33がガイドレール43aの延在方向においてR方向に移動する。スキージ33は、ベースプレート31上をR方向に移動することで、ベースプレート31上に形成された造形用粉末層41の表面の造形用粉末Aをベースプレート31上において敷き均す。スキージ33の屈曲部33bの第1傾斜角θは、スキージ33がR方向に移動している間、維持される。
Then, by moving the
ここで、往路スキージングでスキージ33により造形用粉末層41の表面の造形用粉末Aを敷きならす際に、加振部44は、振動を発生させ、ガイド43およびスキージ33を介して造形用粉末層41の表面の造形用粉末Aに当該振動を与える。すなわち、スキージ33は、屈曲部33bが第1傾斜角θを有した状態で、且つ造形用粉末層41の表面の造形用粉末Aが加振部44によって加振された状態でR方向に移動して、造形用粉末層41の表面の造形用粉末Aをベースプレート31上において敷き均す。
Here, when spreading the modeling powder A on the surface of the
その後、スキージ33は、R方向に移動を続け、ベースプレート31の面内方向において、スキージ33の進行方向における造形ボックス36の内側の端部に到達する。すなわち、スキージ33は、往路方向であるR方向において、ベースプレート31の外部の領域に到達する。そして、スキージ33が造形ボックス36の内側の端部に到達した時点で、ガイド43の移動を停止させることにより、スキージ33が停止する。
Thereafter, the
つぎに、スキージング処理を往路スキージングから復路スキージングに切り替えるために、屈曲部33bの傾斜角αが第1傾斜角θから第2傾斜角θ’に変更される。ここで、スキージ33の屈曲部33bの第2傾斜角θ’が予め決められた角度に設定される前に、屈曲部33bの角度変化を妨げないように、加振部44の動作が一旦停止する。すなわち、制御部4は、屈曲部33bの傾斜角αを第1傾斜角θから第2傾斜角θ’に変更する前に、加振部44の動作を一旦停止させる。
Next, in order to switch the squeezing process from outward squeezing to return squeezing, the inclination angle α of the
つぎに、図27および図28に示すように、スキージ33の屈曲部33bの第2傾斜角θ’が予め決められた任意の角度に設定される。この場合、屈曲部33bは、屈曲部33bの先端部が、復路スキージングでの進行方向における下流側に屈曲した状態とされる。
Next, as shown in FIGS. 27 and 28, the second inclination angle θ' of the
つぎに、スキージ駆動部38によってガイド43を2本のガイドレール43aの延在方向においてL方向に移動させることにより、ガイド43に締結されたスキージ33がガイドレール43aの延在方向においてL方向に移動する。スキージ33は、ベースプレート31上をL方向に移動することで、ベースプレート31上に形成された造形用粉末層41の表面の造形用粉末Aをベースプレート31上において敷き均す。スキージ33の屈曲部33bの第2傾斜角θ’は、スキージ33がL方向に移動している間、維持される。
Next, by moving the
ここで、復路スキージングでスキージ33により造形用粉末層41の表面の造形用粉末Aを敷きならす際に、加振部44は、振動を発生させ、をガイド43およびスキージ33を介して造形用粉末層41の表面の造形用粉末Aに当該振動を与える。すなわち、スキージ33は、屈曲部33bが第2傾斜角θ’を有した状態で、且つ造形用粉末層41の表面の造形用粉末Aが加振部44によって加振された状態でL方向に移動して、造形用粉末層41の表面の造形用粉末Aをベースプレート31上において敷き均す。
Here, when the modeling powder A is spread on the surface of the
つぎに、上述した構成を有する実施の形態2にかかる三次元造形装置1Bを用いた三次元造形物Oの製造方法について説明する。図29は、実施の形態2にかかる三次元造形装置1Bの動作の手順を示すフローチャートである。以下では、上述した図22に示したフローチャートと同じステップについては説明を省略し、図22に示したフローチャートと異なるステップについて説明する。
Next, a method for manufacturing a three-dimensional structure O using the three-
ステップS410では、加振条件が、加振部44に設定される。具体的に、制御部4が、加振条件を加振部44に設定する。制御部4は、予め決められて制御部4に記憶されている加振条件を読み込み、当該加振条件を指示する制御信号を加振部44に送信する。加振部44は、制御部4から送信される制御信号を受信し、受信した制御信号を記憶する。これにより、加振条件が、加振部44に設定される。加振条件の決定方法については、後述する。その後、ステップS420に進む。
In step S410, vibration conditions are set for the
ステップS420では、加振部44による加振が、開始される。具体的に、制御部4が、加振部44による加振を開始させる制御を行う。加振部44は、制御部4から送信される制御信号に示される加振条件に従って加振アクチュエータが振動を発生させ、ガイド43およびスキージ33を介して造形用粉末層41の表面の造形用粉末Aに当該振動を与える。その後、ステップS140に進む。
In step S420, vibration by the
実施の形態2では、ステップS140では、スキージ33は、屈曲部33bが第1傾斜角θを有した状態で、且つ加振部44によって加振された状態で移動して、ベースプレート31の上方に配された造形用粉末Aをベースプレート31上において敷き均す。
In the second embodiment, in step S140, the
ステップS160において、往路スキージングでのスキージ33の進行方向におけるベースプレート31の端部までスキージングが完了していないと判定された場合は、ステップS160においてNoとなり、ステップS150に戻る。往路スキージングでのスキージ33の進行方向におけるベースプレート31の端部までスキージングが完了したと判定された場合は、ステップS160においてYesとなり、ステップS430に進む。
If it is determined in step S160 that the squeegeeing has not been completed to the end of the
ステップS430では、屈曲部33bの角度を変更する前に、加振部44による加振が、一旦中断される。具体的に、制御部4が、加振部44による加振を一旦中断させる制御を行う。加振部44は、制御部4の制御に従って振動の発生を一旦停止する。その後、ステップS170に進み、ステップS440に進む。
In step S430, the vibration by the
ステップS440では、加振部44による加振が、再開される。具体的に、制御部4が、加振部44による加振を再開させる制御を行う。加振部44は、制御部4の制御に従って振動を再度発生させ、当該振動をガイド43およびスキージ33を介して造形用粉末層41の表面の造形用粉末Aに振動を与える。その後、ステップS180に進む。
In step S440, the vibration by the
ステップS200において、復路スキージングでのスキージ33の進行方向におけるベースプレート31の端部までスキージングが完了していないと判定された場合は、ステップS200においてNoとなり、ステップS190に戻る。復路スキージングでのスキージ33の進行方向におけるベースプレート31の端部までスキージングが完了したと判定された場合は、ステップS200においてYesとなり、ステップS450に進む。
If it is determined in step S200 that the return squeegeeing has not been completed to the end of the
ステップS450では、加振部44による加振が、停止される。具体的に、制御部4が、加振部44による加振を停止させる制御を行う。加振部44は、制御部4の制御に従って振動の発生を停止する。その後、ステップS210に進む。以降のステップは、図22に示したフローチャートの場合と同様である。
In step S450, the vibration by the
つぎに、加振部44の加振条件の設定方法について説明する。図30は、実施の形態2にかかる三次元造形装置1Bにおける加振条件の設定方法の手順を示すフローチャートである。以下では、上述した図22および図23に示したフローチャートと同じステップについては説明を省略し、図22および図23に示したフローチャートと異なるステップについて説明する。
Next, a method of setting vibration conditions for the
ステップS510では、屈曲部33bの角度条件の設定が完了しているか否かが、判定される。具体的に、制御部4が、屈曲部33bの設定角度の角度条件の設定が完了しているか否かを判定する。すなわち、制御部4は、屈曲部33bの第1傾斜角θが制御部4に登録設定されて記憶されているか否かを判定する。
In step S510, it is determined whether the setting of the angle conditions for the
屈曲部33bの角度条件の設定が完了していないと判定された場合は、ステップS510においてNoとなり、ステップS560に進む。屈曲部33bの角度条件の設定が完了していると判定された場合は、ステップS510においてYesとなり、ステップS120およびステップS130に進み、さらにステップS520に進む。
If it is determined that the setting of the angle condition for the
ステップS560では、屈曲部33bの角度条件設定が、行われる。具体的に、制御部4が、屈曲部33bの角度条件設定処理を制御する。屈曲部33bの角度条件設定処理は、上述した図23のフローチャートに示した処理である。そして、制御部4は、一連の加振条件の設定処理を終了する。
In step S560, angle condition setting for the bending
ステップS520では、加振条件の初期値が、加振部44に設定される。具体的に、制御部4が、加振条件の初期値を加振部44に設定する。加振条件の初期値は、過去の実験結果に基づき、造形用粉末層41における造形用粉末Aの充填密度を高めることができた加振条件に決定される。その後、ステップS140に進み、さらにステップS150に進む。
In step S520, initial values of the vibration conditions are set in the
ステップS150において、造形用粉末Aから受ける流動抵抗値が予め決められた基準値より大であると判定された場合は、ステップS150においてNoとなり、制御部4は、一連の加振条件の設定処理を終了する。造形用粉末Aから受ける流動抵抗値が予め決められた基準値以下であると判定された場合は、ステップS150においてYesとなり、ステップS530に進む。
If it is determined in step S150 that the flow resistance value received from the modeling powder A is greater than a predetermined reference value, the result is No in step S150, and the
ステップS530では、加振条件が妥当であるか否かが、判定される。具体的に、制御部4が、加振条件が妥当であるか否かを判定する。
In step S530, it is determined whether the excitation conditions are appropriate. Specifically, the
制御部4は、往路スキージング中のステップS150において、スキージ33が受ける負荷である、スキージ33が造形用粉末Aから受ける流動抵抗値を間接的に計測している。制御部4は、スキージ駆動部38のスキージ駆動用アクチュエータから送信されるスキージ駆動部38のスキージ駆動用アクチュエータの駆動電流値の情報に基づいて、スキージ33が造形用粉末Aから受ける流動抵抗値を間接的に計測する。
The
そして、制御部4は、スキージ駆動用アクチュエータから取得した駆動電流値の情報を予め決められた第3基準値と比較し、現在の加振条件が妥当であるか否かを判定する。第3基準値は、過去の実験結果に基づく複数の情報に基づいて決められる。複数の情報は、例えば造形用粉末層41における造形用粉末Aの充填密度を高めることができた加振条件の情報、および造形用粉末層41における造形用粉末Aの充填密度を低下させた加振条件の情報が挙げられる。
The
加振条件が妥当であると判定された場合は、ステップS530においてYesとなり、ステップS550に進む。加振条件が妥当でないと判定された場合は、ステップS530においてNoとなり、ステップS540に進む。 If it is determined that the vibration conditions are appropriate, the answer is Yes in step S530, and the process proceeds to step S550. If it is determined that the vibration conditions are not appropriate, the result is No in step S530, and the process proceeds to step S540.
ステップS550では、現在の加振条件が、制御部4に登録あるいは更新されて、記憶される。具体的に、制御部4が、現在の加振条件を制御部4に登録して記憶する。また、現在の加振条件がすでに制御部4に登録されている場合には、制御部4は、当該加振条件の更新を行って、記憶する。
In step S550, the current excitation conditions are registered or updated in the
ステップS540では、ステップS530で用いたスキージ駆動用アクチュエータの駆動電流値の大きさに基づいて、加振条件が、変更される。具体的に、制御部4が、ステップS530で用いたスキージ駆動用アクチュエータの駆動電流値の大きさに基づいて、加振条件を変更する。制御部4は、過去の実験結果に基づく複数の情報に基づいて、造形用粉末層41における造形用粉末Aの充填密度を高めることができると推定される条件に、加振条件を変更する。その後、ステップS350に進む。以降のステップは、図23に示したフローチャートの場合と同様である。
In step S540, the excitation conditions are changed based on the magnitude of the drive current value of the squeegee drive actuator used in step S530. Specifically, the
上述した本実施の形態2にかかる三次元造形装置1Bは、上述した実施の形態2にかかる三次元造形装置1Aと同様の効果を有する。
The three-
また、三次元造形装置1Bは、振動を発生させる加振部44をスキージ33が締結されたガイド43に備え、スキージング工程においてスキージが造形用粉末を敷き均す際に加振部44から造形用粉末Aに振動を与える。三次元造形装置1Bは、スキージ33により造形用粉末層41の表面の造形用粉末Aを敷きならすことにより、造形用粉末層41における造形用粉末Aの充填密度を高める効果が得られる。そして、三次元造形装置1Bでは、スキージ33により造形用粉末層41の表面の造形用粉末Aを敷きならす際に、造形用粉末Aに加振することにより、すなわち加振部44で発生した振動を造形用粉末層41の表面の造形用粉末Aに与えることにより、さらに造形用粉末層41における造形用粉末Aの充填密度をさらに高めることが可能となる。
In addition, the three-
造形用粉末層41における造形用粉末Aの充填密度の低下は、三次元造形物Oの内部欠陥につながるため、可能な限り、造形用粉末層41の造形用粉末Aの敷設時に造形用粉末Aの密度を高める必要がある。三次元造形装置1Bは、造形用粉末層41における造形用粉末Aの充填密度をより高めることが可能であり、三次元造形物Oの内部欠陥の発生を防止できる。
A decrease in the packing density of the modeling powder A in the
また、造形用粉末Aを敷設する方法として、例えばローラを造形用粉末Aに接触させて加圧しながら造形用粉末Aを敷設する方法が考えられる。しかしながら、ローラを造形用粉末Aに接触させて造形用粉末Aに加圧する場合には、加圧力が低いと造形用粉末Aの充填密度を高める効果が低く、加圧力が高いと造形中の三次元造形物Oを損傷させるおそれがある。 Further, as a method of laying the modeling powder A, for example, a method of laying the modeling powder A while bringing a roller into contact with the modeling powder A and applying pressure can be considered. However, when applying pressure to the modeling powder A by bringing the roller into contact with the modeling powder A, if the pressing force is low, the effect of increasing the packing density of the modeling powder A is low, and if the pressing force is high, the tertiary There is a risk of damaging the original object O.
しかしながら、三次元造形装置1Bでは、加振部44は造形用粉末Aに直接接触することなく造形用粉末層41の造形用粉末Aに加振するため、加振条件を調整することにより造形用粉末Aに対して適切に加振することができ、また造形中の三次元造形物Oの損傷が発生しない。
However, in the three-
実施の形態3.
図31は、実施の形態3にかかる三次元造形物の製造方法が行われる三次元造形装置1Cの構成の一例を示す模式図である。図31は、図1および図24に対応する図である。図31においては、図1に示した実施の形態1にかかる三次元造形装置1Aおよび図24に示した実施の形態2にかかる三次元造形装置1Bと共通する構成部については同じ符号を付している。
FIG. 31 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a three-
図32は、実施の形態3にかかる三次元造形物の製造方法における造形用粉末Aをベースプレート31上において敷き均す手順を示す第1の模式平面図である。図33は、実施の形態3にかかる三次元造形物の製造方法における造形用粉末Aをベースプレート31上において敷き均す手順を示す第1の模式断面図である。図32および図33においては、スキージ33の往復動作のうちの往路である往路スキージングを行う場合について示している。図32および図33は、図25および図26に対応する図である。
FIG. 32 is a first schematic plan view showing a procedure for leveling the modeling powder A on the
図34は、実施の形態3にかかる三次元造形物の製造方法における造形用粉末Aをベースプレート31上において敷き均す手順を示す第2の模式平面図である。図35は、実施の形態3にかかる三次元造形物の製造方法における造形用粉末Aをベースプレート31上において敷き均す手順を示す第2の模式断面図である。図34および図35においては、スキージ33の往復動作のうちの復路である復路スキージングを行う場合について示している。図34および図35は、図27および図28に対応する図である。
FIG. 34 is a second schematic plan view showing a procedure for leveling the modeling powder A on the
本実施の形態3にかかる三次元造形装置1Cは、上述した実施の形態2にかかる三次元造形装置1Bと同様に加振部44を備えるため、実施の形態2にかかる三次元造形装置1Aと同様の効果を有する。
Since the three-
実施の形態3にかかる三次元造形装置1Cが実施の形態2にかかる三次元造形装置1Bと異なる点は、加振部44がスキージ33上に設けられている点である。三次元造形装置1Cは、振動を発生させる加振部44をスキージ33上に備え、スキージング工程においてスキージが造形用粉末を敷き均す際に加振部44から造形用粉末Aに振動を与える。三次元造形装置1Cは、加振部44をスキージ33上に設けることで、実施の形態2にかかる三次元造形装置1Bに比べて、より直接的に造形用粉末Aに加振することができ、造形用粉末層41の造形用粉末Aの充填密度をより向上させる効果が得られる。
The three-
次に、実施の形態1から実施の形態3にかかる三次元造形装置1A,1B,1Cが有する制御部4を実現するハードウェアについて説明する。制御部4は、図36または図37に示す構成のハードウェアで実現することが可能である。
Next, hardware that realizes the
図36は、実施の形態1から実施の形態3にかかる三次元造形装置1A,1B,1Cが有する制御部4を実現するハードウェアの第1の構成例を示す図である。図37は、制御部4の機能を専用のハードウェアである処理回路101で実現する場合の構成を示す。処理回路101は、例えば、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、またはこれらを組み合わせた回路である。なお、図36に示す例では、制御部4の機能を単一の処理回路101で実現するものとしたがこれに限定されない。ハードウェアが複数の処理回路101を備え、制御部4の機能をそれぞれ異なる処理回路101で実現してもよい。
FIG. 36 is a diagram showing a first configuration example of hardware that implements the
入力部102は、制御部4に対する入力信号を制御部4の外部から受信する回路である。入力部102は、三次元造形物Oの設計データであるCADデータを受信する。出力部103は、制御部4で生成した信号を制御部4の外部へ出力する。出力部103は、電子銃部21、昇降ステージ35の各々へ制御信号を出力する。
The input section 102 is a circuit that receives an input signal to the
図37は、実施の形態1から実施の形態3にかかる三次元造形装置1A,1B,1Cが有する制御部4を実現するハードウェアの第2の構成例を示す図である。図37は、図37に示す処理回路101の機能を、プロセッサ105とメモリ106とを有する処理回路104によって実現する場合の構成を示す。プロセッサ105は、CPUである。プロセッサ105は、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、またはDSP(Digital Signal Processor)でもよい。メモリ106は、例えば、RAM、ROM、フラッシュメモリ、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、EEPROM(登録商標)(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)等の、不揮発性または揮発性のメモリである。
FIG. 37 is a diagram showing a second configuration example of hardware that implements the
制御部4の機能をプロセッサ105とメモリ106とで実現する場合、制御部4の処理が記述されたプログラムをプロセッサ105が実行する。かかるプログラムは、メモリ106にあらかじめ格納されている。プロセッサ105は、メモリ106に格納されているプログラムを読み出して実行することによって、制御部4の処理を実行する。なお、制御部4の機能のうちの一部をプロセッサ105とメモリ106とで実現し、残りを図36に示す処理回路101と同様の専用のハードウェアで実現してもよい。
When the functions of the
なお、プロセッサ105が実行するプログラムは、メモリ106にあらかじめ格納されているものに限定されない。プロセッサ105が実行するプログラムは、コンピュータシステムによる読み取りが可能とされた記憶媒体に記憶されたプログラムでもよい。記憶媒体に記憶されたプログラムがメモリ106へ格納されてもよい。記憶媒体は、フレキシブルディスクである可搬型記憶媒体、あるいは半導体メモリであるフラッシュメモリでもよい。プログラムは、他のコンピュータあるいはサーバ装置から通信ネットワークを介して制御部4へインストールされてもよい。
Note that the programs executed by processor 105 are not limited to those stored in advance in
以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。 The configurations shown in the embodiments above are merely examples, and can be combined with other known techniques, or can be combined with other embodiments, within the scope of the gist. It is also possible to omit or change part of the configuration.
以下、本開示の諸態様を付記としてまとめて記載する。 Hereinafter, various aspects of the present disclosure will be collectively described as supplementary notes.
(付記1)
三次元造形物が造形される造形ボックスと、前記造形ボックスの内部に設けられて前記造形ボックスの高さ方向に移動可能な昇降ステージと、前記昇降ステージの上方に設けられて前記三次元造形物を造形する造形用粉末が供給されるベースプレートと、前記ベースプレート上に供給された前記造形用粉末を敷き均すスキージと、を備え、前記ベースプレートにおける電子ビームの照射領域に供給された前記造形用粉末を前記電子ビームの照射によって選択的に固化させる処理を繰り返すことにより三次元造形物を造形する三次元造形装置における三次元造形物の製造方法であって、
前記ベースプレートの上方において前記スキージが前記ベースプレートの面内方向における予め決められた進行方向に移動することにより、前記ベースプレート上に供給された前記造形用粉末を敷き均すスキージング工程を含み、
前記スキージが、
前記ベースプレートの面内方向において前記進行方向と直交する方向に沿って直線状に設けられたスキージ本体部と、
前記ベースプレートの面内方向において前記スキージ本体部の端部から延在して前記進行方向における下流側に屈曲可能に設けられた屈曲部と、
を備え、
前記ベースプレートの面内方向において前記屈曲部の先端部が前記進行方向における下流側に屈曲したU形状とされた状態で前記ベースプレート上に供給された前記造形用粉末を敷き均すこと、
を特徴とする三次元造形物の製造方法。
(付記2)
前記スキージは、
前記ベースプレートの面内方向において前記屈曲部を前記スキージ本体部に対して回転可能に接続する回転接続部と、
前記ベースプレートの面内方向において前記回転接続部を中心として前記スキージ本体部に対する前記屈曲部の姿勢を変更させることにより前記屈曲部をスキージ本体部に対して回転させる角度調整用アクチュエータと、
を備え、
前記スキージング工程の前に前記角度調整用アクチュエータが前記屈曲部をスキージ本体部に対して回転させることにより、前記ベースプレートの面内方向において前記屈曲部の先端部が前記進行方向における下流側に屈曲したU形状とされること、
を特徴とする付記1に記載の三次元造形物の製造方法。
(付記3)
前記スキージは、
前記進行方向と直交する方向において、前記スキージ本体部の長手方向の中心位置が前記進行方向と直交する方向における前記ベースプレートの中心位置と同じ位置とされ、
前記進行方向と直交する方向において、前記スキージ本体部の両端部の位置が、前記ベースプレートの端部と同じ位置または前記ベースプレートの端部よりも内側の位置とされること、
を特徴とする付記1または2に記載の三次元造形物の製造方法。
(付記4)
振動を発生させる加振部を備え、
前記スキージング工程において前記スキージが前記造形用粉末を敷き均す際に前記加振部から前記造形用粉末に前記振動を与えること、
を特徴とする付記1から3のいずれか1つに記載の三次元造形物の製造方法。
(付記5)
前記加振部を前記スキージが締結されたガイドに備え、
前記スキージング工程において前記スキージが前記造形用粉末を敷き均す際に前記スキージを介して前記加振部から前記造形用粉末に前記振動を与えること、
を特徴とする付記4に記載の三次元造形物の製造方法。
(付記6)
前記加振部を前記スキージに備え、
前記スキージング工程において前記スキージが前記造形用粉末を敷き均す際に前記スキージを介して前記加振部から前記造形用粉末に前記振動を与えること、
を特徴とする付記4に記載の三次元造形物の製造方法。
(付記7)
電子ビームの照射領域に供給された造形用粉末を前記電子ビームの照射によって選択的に固化させる処理を繰り返すことにより三次元造形物を造形する三次元造形装置であって、
前記三次元造形物が造形される造形ボックスと、
前記造形ボックスの内部に設けられて前記造形ボックスの高さ方向に移動可能な昇降ステージと、
前記昇降ステージの上方に設けられて前記三次元造形物を造形する造形用粉末が供給されるベースプレートと、
前記ベースプレートの上方に設けられて前記ベースプレート上に供給された前記造形用粉末を敷き均すスキージと、
を備え、
前記スキージが、
前記ベースプレートの面内方向において予め決められた前記スキージの進行方向と直交する方向に沿って直線状に設けられたスキージ本体部と、
前記ベースプレートの面内方向において前記スキージ本体部の端部から延在して前記進行方向における下流側に屈曲可能に設けられた屈曲部と、
を備え、
前記ベースプレートの面内方向において前記屈曲部の先端部が前記進行方向における下流側に屈曲したU形状とされた状態で前記進行方向に移動することにより、前記ベースプレート上に供給された前記造形用粉末を敷き均すこと、
を特徴とする三次元造形装置。
(付記8)
前記スキージは、
前記ベースプレートの面内方向において前記屈曲部を前記スキージ本体部に対して回転可能に接続する回転接続部と、
前記ベースプレートの面内方向において前記回転接続部を中心として前記スキージ本体部に対する前記屈曲部の姿勢を変更させることにより前記屈曲部をスキージ本体部に対して回転させる角度調整用アクチュエータと、
を備え、
前記角度調整用アクチュエータが前記屈曲部をスキージ本体部に対して回転させることにより、前記ベースプレートの面内方向において前記屈曲部の先端部が前記進行方向における下流側に屈曲したU形状とされること、
を特徴とする付記7に記載の三次元造形装置。
(付記9)
前記スキージは、
前記進行方向と直交する方向において、前記スキージ本体部の長手方向の中心位置が前記進行方向と直交する方向における前記ベースプレートの中心位置と同じ位置とされ、
前記進行方向と直交する方向において、前記スキージ本体部の両端部の位置が、前記ベースプレートの端部と同じ位置または前記ベースプレートの端部よりも内側の位置とされること、
を特徴とする付記7または8に記載の三次元造形装置。
(付記10)
振動を発生させる加振部を備え、
前記スキージが前記造形用粉末を敷き均す際に前記加振部から前記造形用粉末に前記振動を与えること、
を特徴とする付記7から9のいずれか1つに記載の三次元造形装置。
(付記11)
前記加振部を前記スキージが締結されたガイドに備え、
前記スキージが前記造形用粉末を敷き均す際に前記スキージを介して前記加振部から前記造形用粉末に前記振動を与えること、
を特徴とする付記10に記載の三次元造形装置。
(付記12)
前記加振部を前記スキージに備え、
前記スキージが前記造形用粉末を敷き均す際に前記スキージを介して前記加振部から前記造形用粉末に前記振動を与えること、
を特徴とする付記10に記載の三次元造形装置。
(Additional note 1)
a building box in which a three-dimensional object is formed; a lifting stage provided inside the building box and movable in the height direction of the building box; and a lifting stage provided above the lifting stage to form the three-dimensional object. a base plate to which modeling powder is supplied for modeling, and a squeegee for leveling the modeling powder supplied on the base plate, the modeling powder supplied to an electron beam irradiation area on the base plate. A method for manufacturing a three-dimensional object using a three-dimensional printing apparatus, which forms a three-dimensional object by repeating a process of selectively solidifying the object by irradiation with the electron beam, the method comprising:
A squeegeeing step of spreading the modeling powder supplied on the base plate by moving the squeegee in a predetermined advancing direction in the in-plane direction of the base plate above the base plate,
The squeegee is
a squeegee main body provided in a straight line along a direction perpendicular to the traveling direction in the in-plane direction of the base plate;
a bending part that extends from an end of the squeegee main body in the in-plane direction of the base plate and is provided so as to be bendable toward the downstream side in the traveling direction;
Equipped with
Spreading the modeling powder supplied on the base plate in a state in which the tip of the bent part is bent downstream in the traveling direction in a U-shape in the in-plane direction of the base plate;
A method for manufacturing a three-dimensional object, characterized by:
(Additional note 2)
The squeegee is
a rotational connection portion that rotatably connects the bent portion to the squeegee body in an in-plane direction of the base plate;
an angle adjustment actuator that rotates the bent portion relative to the squeegee main body by changing the attitude of the bent portion relative to the squeegee main body about the rotational connection portion in an in-plane direction of the base plate;
Equipped with
Before the squeezing step, the angle adjustment actuator rotates the bent portion with respect to the squeegee main body, so that the tip of the bent portion is bent downstream in the traveling direction in the in-plane direction of the base plate. be U-shaped,
The method for manufacturing a three-dimensional structure according to Supplementary Note 1, characterized by:
(Additional note 3)
The squeegee is
In a direction perpendicular to the direction of travel, the center position of the squeegee main body in the longitudinal direction is the same as the center position of the base plate in the direction perpendicular to the direction of travel,
In a direction perpendicular to the traveling direction, both ends of the squeegee main body are located at the same position as the end of the base plate or inside the end of the base plate;
The method for producing a three-dimensional structure according to
(Additional note 4)
Equipped with an excitation part that generates vibrations,
applying the vibration to the modeling powder from the vibrating section when the squeegee spreads the modeling powder in the squeezing step;
The method for producing a three-dimensional structure according to any one of Supplementary Notes 1 to 3, characterized in that:
(Appendix 5)
the vibrating section is provided on a guide to which the squeegee is fastened;
applying the vibration to the modeling powder from the vibrating section via the squeegee when the squeegee spreads the modeling powder in the squeegeeing step;
The method for manufacturing a three-dimensional structure according to
(Appendix 6)
the squeegee includes the vibrating section;
applying the vibration to the modeling powder from the vibrating section via the squeegee when the squeegee spreads the modeling powder in the squeegeeing step;
The method for manufacturing a three-dimensional structure according to
(Appendix 7)
A three-dimensional modeling apparatus that forms a three-dimensional object by repeating a process of selectively solidifying modeling powder supplied to an electron beam irradiation area by the electron beam irradiation,
a modeling box in which the three-dimensional object is created;
an elevating stage provided inside the modeling box and movable in the height direction of the modeling box;
a base plate provided above the elevating stage and supplied with modeling powder for modeling the three-dimensional structure;
a squeegee provided above the base plate for leveling the modeling powder supplied onto the base plate;
Equipped with
The squeegee is
a squeegee main body provided linearly along a direction perpendicular to a predetermined traveling direction of the squeegee in the in-plane direction of the base plate;
a bending part that extends from an end of the squeegee main body in the in-plane direction of the base plate and is provided so as to be bendable toward the downstream side in the traveling direction;
Equipped with
The modeling powder is supplied onto the base plate by moving in the traveling direction in a state in which the tip of the bent portion is bent downstream in the traveling direction in a U-shape in the in-plane direction of the base plate. to level out the
A three-dimensional printing device featuring:
(Appendix 8)
The squeegee is
a rotational connection portion that rotatably connects the bent portion to the squeegee body in an in-plane direction of the base plate;
an angle adjustment actuator that rotates the bent portion relative to the squeegee main body by changing the attitude of the bent portion relative to the squeegee main body about the rotational connection portion in an in-plane direction of the base plate;
Equipped with
The angle adjusting actuator rotates the bent portion with respect to the squeegee main body, so that the tip of the bent portion has a U shape bent downstream in the traveling direction in the in-plane direction of the base plate. ,
The three-dimensional printing apparatus according to appendix 7, characterized by:
(Appendix 9)
The squeegee is
In a direction perpendicular to the direction of travel, the center position of the squeegee main body in the longitudinal direction is the same as the center position of the base plate in the direction perpendicular to the direction of travel,
In a direction perpendicular to the traveling direction, both ends of the squeegee main body are located at the same position as the end of the base plate or inside the end of the base plate;
The three-dimensional printing apparatus according to appendix 7 or 8, characterized by:
(Appendix 10)
Equipped with an excitation part that generates vibrations,
applying the vibration to the modeling powder from the vibrating section when the squeegee spreads the modeling powder;
The three-dimensional printing apparatus according to any one of Supplementary Notes 7 to 9, characterized in that:
(Appendix 11)
the vibrating section is provided on a guide to which the squeegee is fastened;
applying the vibration to the modeling powder from the vibrating section via the squeegee when the squeegee spreads the modeling powder;
The three-dimensional printing apparatus according to appendix 10, characterized by:
(Appendix 12)
the squeegee includes the vibrating section;
applying the vibration to the modeling powder from the vibrating section via the squeegee when the squeegee spreads the modeling powder;
The three-dimensional printing apparatus according to appendix 10, characterized by:
1A,1B,1C 三次元造形装置、2 電子ビーム出射部、3 造形部、4 制御部、21 電子銃部、22 収束コイル、23 偏向コイル、24 コラム、30 チャンバ、31 ベースプレート、32 昇降機、33 スキージ、33a スキージ本体部、33aL,33bL 長手方向、33b 屈曲部、34 ホッパ、35 昇降ステージ、36 造形ボックス、37 照射領域、38 スキージ駆動部、39 支持用粉末層、40 シャッター、41 造形用粉末層、42 角度調整部、43 ガイド、43a ガイドレール、44 加振部、101 処理回路、102 入力部、103 出力部、104 処理回路、105 プロセッサ、106 メモリ、341 粉末収納部、342 排出口、A 造形用粉末、B 電子ビーム、O 三次元造形物、α 傾斜角、θ 第1傾斜角、θ’ 第2傾斜角。 1A, 1B, 1C three-dimensional modeling device, 2 electron beam emission section, 3 modeling section, 4 control section, 21 electron gun section, 22 converging coil, 23 deflection coil, 24 column, 30 chamber, 31 base plate, 32 elevator, 33 squeegee, 33a squeegee main body, 33aL, 33bL longitudinal direction, 33b bending section, 34 hopper, 35 elevating stage, 36 modeling box, 37 irradiation area, 38 squeegee drive section, 39 support powder layer, 40 shutter, 41 modeling powder layer, 42 angle adjustment section, 43 guide, 43a guide rail, 44 vibration excitation section, 101 processing circuit, 102 input section, 103 output section, 104 processing circuit, 105 processor, 106 memory, 341 powder storage section, 342 discharge port, A modeling powder, B electron beam, O three-dimensional object, α tilt angle, θ first tilt angle, θ' second tilt angle.
Claims (12)
前記ベースプレートの上方において前記スキージが前記ベースプレートの面内方向における予め決められた進行方向に移動することにより、前記ベースプレート上に供給された前記造形用粉末を敷き均すスキージング工程を含み、
前記スキージが、
前記ベースプレートの面内方向において前記進行方向と直交する方向に沿って直線状に設けられたスキージ本体部と、
前記ベースプレートの面内方向において前記スキージ本体部の端部から延在して前記進行方向における下流側に屈曲可能に設けられた屈曲部と、
を備え、
前記ベースプレートの面内方向において前記屈曲部の先端部が前記進行方向における下流側に屈曲したU形状とされた状態で前記ベースプレート上に供給された前記造形用粉末を敷き均すこと、
を特徴とする三次元造形物の製造方法。 a building box in which a three-dimensional object is formed; a lifting stage provided inside the building box and movable in the height direction of the building box; and a lifting stage provided above the lifting stage to form the three-dimensional object. a base plate to which modeling powder is supplied for modeling, and a squeegee for leveling the modeling powder supplied on the base plate, the modeling powder supplied to an electron beam irradiation area on the base plate. A method for manufacturing a three-dimensional object using a three-dimensional printing apparatus, which forms a three-dimensional object by repeating a process of selectively solidifying the object by irradiation with the electron beam, the method comprising:
A squeegeeing step of spreading the modeling powder supplied on the base plate by moving the squeegee in a predetermined advancing direction in the in-plane direction of the base plate above the base plate,
The squeegee is
a squeegee main body provided in a straight line along a direction perpendicular to the traveling direction in the in-plane direction of the base plate;
a bending part that extends from an end of the squeegee main body in the in-plane direction of the base plate and is provided so as to be bendable toward the downstream side in the traveling direction;
Equipped with
Spreading the modeling powder supplied on the base plate in a state in which the tip of the bent part is bent downstream in the traveling direction in a U-shape in the in-plane direction of the base plate;
A method for manufacturing a three-dimensional object, characterized by:
前記ベースプレートの面内方向において前記屈曲部を前記スキージ本体部に対して回転可能に接続する回転接続部と、
前記ベースプレートの面内方向において前記回転接続部を中心として前記スキージ本体部に対する前記屈曲部の姿勢を変更させることにより前記屈曲部をスキージ本体部に対して回転させる角度調整用アクチュエータと、
を備え、
前記スキージング工程の前に前記角度調整用アクチュエータが前記屈曲部をスキージ本体部に対して回転させることにより、前記ベースプレートの面内方向において前記屈曲部の先端部が前記進行方向における下流側に屈曲したU形状とされること、
を特徴とする請求項1に記載の三次元造形物の製造方法。 The squeegee is
a rotational connection portion that rotatably connects the bent portion to the squeegee body in an in-plane direction of the base plate;
an angle adjustment actuator that rotates the bent portion relative to the squeegee main body by changing the attitude of the bent portion relative to the squeegee main body about the rotational connection portion in an in-plane direction of the base plate;
Equipped with
Before the squeezing step, the angle adjustment actuator rotates the bent portion with respect to the squeegee main body, so that the tip of the bent portion is bent downstream in the traveling direction in the in-plane direction of the base plate. be U-shaped,
The method for manufacturing a three-dimensional structure according to claim 1, characterized in that:
前記進行方向と直交する方向において、前記スキージ本体部の長手方向の中心位置が前記進行方向と直交する方向における前記ベースプレートの中心位置と同じ位置とされ、
前記進行方向と直交する方向において、前記スキージ本体部の両端部の位置が、前記ベースプレートの端部と同じ位置または前記ベースプレートの端部よりも内側の位置とされること、
を特徴とする請求項1に記載の三次元造形物の製造方法。 The squeegee is
In a direction perpendicular to the direction of travel, the center position of the squeegee main body in the longitudinal direction is the same as the center position of the base plate in the direction perpendicular to the direction of travel,
In a direction perpendicular to the traveling direction, both ends of the squeegee main body are located at the same position as the end of the base plate or inside the end of the base plate;
The method for manufacturing a three-dimensional structure according to claim 1, characterized in that:
前記スキージング工程において前記スキージが前記造形用粉末を敷き均す際に前記加振部から前記造形用粉末に前記振動を与えること、
を特徴とする請求項1から3のいずれか1つに記載の三次元造形物の製造方法。 Equipped with an excitation part that generates vibrations,
applying the vibration to the modeling powder from the vibrating section when the squeegee spreads the modeling powder in the squeezing step;
The method for manufacturing a three-dimensional structure according to any one of claims 1 to 3, characterized in that:
前記スキージング工程において前記スキージが前記造形用粉末を敷き均す際に前記スキージを介して前記加振部から前記造形用粉末に前記振動を与えること、
を特徴とする請求項4に記載の三次元造形物の製造方法。 the vibrating section is provided on a guide to which the squeegee is fastened;
applying the vibration to the modeling powder from the vibrating section via the squeegee when the squeegee spreads the modeling powder in the squeegeeing step;
5. The method for manufacturing a three-dimensional structure according to claim 4.
前記スキージング工程において前記スキージが前記造形用粉末を敷き均す際に前記スキージを介して前記加振部から前記造形用粉末に前記振動を与えること、
を特徴とする請求項4に記載の三次元造形物の製造方法。 the squeegee includes the vibrating section;
applying the vibration to the modeling powder from the vibrating section via the squeegee when the squeegee spreads the modeling powder in the squeegeeing step;
5. The method for manufacturing a three-dimensional structure according to claim 4.
前記三次元造形物が造形される造形ボックスと、
前記造形ボックスの内部に設けられて前記造形ボックスの高さ方向に移動可能な昇降ステージと、
前記昇降ステージの上方に設けられて前記三次元造形物を造形する造形用粉末が供給されるベースプレートと、
前記ベースプレートの上方に設けられて前記ベースプレート上に供給された前記造形用粉末を敷き均すスキージと、
を備え、
前記スキージが、
前記ベースプレートの面内方向において予め決められた前記スキージの進行方向と直交する方向に沿って直線状に設けられたスキージ本体部と、
前記ベースプレートの面内方向において前記スキージ本体部の端部から延在して前記進行方向における下流側に屈曲可能に設けられた屈曲部と、
を備え、
前記ベースプレートの面内方向において前記屈曲部の先端部が前記進行方向における下流側に屈曲したU形状とされた状態で前記進行方向に移動することにより、前記ベースプレート上に供給された前記造形用粉末を敷き均すこと、
を特徴とする三次元造形装置。 A three-dimensional modeling apparatus that forms a three-dimensional object by repeating a process of selectively solidifying modeling powder supplied to an electron beam irradiation area by the electron beam irradiation,
a modeling box in which the three-dimensional object is created;
an elevating stage provided inside the modeling box and movable in the height direction of the modeling box;
a base plate provided above the elevating stage and supplied with modeling powder for modeling the three-dimensional structure;
a squeegee provided above the base plate for leveling the modeling powder supplied onto the base plate;
Equipped with
The squeegee is
a squeegee main body provided linearly along a direction perpendicular to a predetermined traveling direction of the squeegee in the in-plane direction of the base plate;
a bending part that extends from an end of the squeegee main body in the in-plane direction of the base plate and is provided so as to be bendable toward the downstream side in the traveling direction;
Equipped with
The modeling powder is supplied onto the base plate by moving in the traveling direction in a state in which the tip of the bent portion is bent downstream in the traveling direction in a U-shape in the in-plane direction of the base plate. to level out the
A three-dimensional printing device featuring:
前記ベースプレートの面内方向において前記屈曲部を前記スキージ本体部に対して回転可能に接続する回転接続部と、
前記ベースプレートの面内方向において前記回転接続部を中心として前記スキージ本体部に対する前記屈曲部の姿勢を変更させることにより前記屈曲部をスキージ本体部に対して回転させる角度調整用アクチュエータと、
を備え、
前記角度調整用アクチュエータが前記屈曲部をスキージ本体部に対して回転させることにより、前記ベースプレートの面内方向において前記屈曲部の先端部が前記進行方向における下流側に屈曲したU形状とされること、
を特徴とする請求項7に記載の三次元造形装置。 The squeegee is
a rotational connection portion that rotatably connects the bent portion to the squeegee body in an in-plane direction of the base plate;
an angle adjustment actuator that rotates the bent portion relative to the squeegee main body by changing the attitude of the bent portion relative to the squeegee main body about the rotational connection portion in an in-plane direction of the base plate;
Equipped with
The angle adjusting actuator rotates the bent portion with respect to the squeegee main body, so that the tip of the bent portion has a U shape bent downstream in the traveling direction in the in-plane direction of the base plate. ,
The three-dimensional printing apparatus according to claim 7, characterized by:
前記進行方向と直交する方向において、前記スキージ本体部の長手方向の中心位置が前記進行方向と直交する方向における前記ベースプレートの中心位置と同じ位置とされ、
前記進行方向と直交する方向において、前記スキージ本体部の両端部の位置が、前記ベースプレートの端部と同じ位置または前記ベースプレートの端部よりも内側の位置とされること、
を特徴とする請求項7に記載の三次元造形装置。 The squeegee is
In a direction perpendicular to the direction of travel, the center position of the squeegee main body in the longitudinal direction is the same as the center position of the base plate in the direction perpendicular to the direction of travel,
In a direction perpendicular to the traveling direction, both ends of the squeegee main body are located at the same position as the end of the base plate or inside the end of the base plate;
The three-dimensional printing apparatus according to claim 7, characterized by:
前記スキージが前記造形用粉末を敷き均す際に前記加振部から前記造形用粉末に前記振動を与えること、
を特徴とする請求項7から9のいずれか1つに記載の三次元造形装置。 Equipped with an excitation part that generates vibrations,
applying the vibration to the modeling powder from the vibrating section when the squeegee spreads the modeling powder;
The three-dimensional printing apparatus according to any one of claims 7 to 9, characterized by:
前記スキージが前記造形用粉末を敷き均す際に前記スキージを介して前記加振部から前記造形用粉末に前記振動を与えること、
を特徴とする請求項10に記載の三次元造形装置。 the vibrating section is provided on a guide to which the squeegee is fastened;
applying the vibration to the modeling powder from the vibrating section via the squeegee when the squeegee spreads the modeling powder;
The three-dimensional printing apparatus according to claim 10.
前記スキージが前記造形用粉末を敷き均す際に前記スキージを介して前記加振部から前記造形用粉末に前記振動を与えること、
を特徴とする請求項10に記載の三次元造形装置。 the squeegee includes the vibrating section;
applying the vibration to the modeling powder from the vibrating section via the squeegee when the squeegee spreads the modeling powder;
The three-dimensional printing apparatus according to claim 10.
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JP2022073587A JP2023162885A (en) | 2022-04-27 | 2022-04-27 | Method for manufacturing three-dimensional modeling objects and three-dimensional modeling equipment |
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