JP2024060191A - Forming method and support member - Google Patents

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Abstract

【課題】造形物の設計の自由度を高める。【解決手段】造形方法は、第2造形部の下面が造形される造形予定領域に沿う造形支持面を含むサポート部材2を配置するステップS4と、サポート部材2の造形支持主面22aの上に粉末材料P及びエネルギビームEを供給することによって第1造形部と連続する第2造形部を造形するステップS5と、を含む。サポート部材2は、造形支持主面22aを含む造形支持部22と、第1造形部に接しない部分を含み、第1造形部に対する造形支持部22の位置を決める脚部21と、を有する。【選択図】図4[Problem] To increase the degree of freedom in designing a molded object. [Solution] A molding method includes step S4 of arranging a support member 2 including a molding support surface that is aligned with a region to be molded, where the lower surface of a second molding part is to be molded, and step S5 of molding a second molding part continuous with the first molding part by supplying powder material P and an energy beam E onto the main molding support surface 22a of the support member 2. The support member 2 has a molding support part 22 including the main molding support surface 22a, and legs 21 including a portion not in contact with the first molding part and for determining the position of the molding support part 22 relative to the first molding part. [Selected Figure] Figure 4

Description

本開示は、造形方法及び当該造形方法に用いるサポート部材に関する。 This disclosure relates to a molding method and a support member used in the molding method.

中空形状の製造物を得る手法の一つとして、例えば鋳造の分野では、いわゆる中子が用いられている。特許文献1には、樹脂一体型中子の製造方法及び該樹脂一体型中子を使用する鋳型製造方法が開示されている。 In the field of casting, for example, one method for obtaining hollow-shaped products is the use of so-called cores. Patent Document 1 discloses a method for manufacturing a resin-integrated core and a mold manufacturing method that uses the resin-integrated core.

特開2018-164934号公報JP 2018-164934 A

デポジッション方式の造形方法は、例えば粉末材料を供給しながら粉末材料にエネルギを供給する。粉末材料はエネルギの供給により溶融し、その後に凝固する。 In the deposition modeling method, for example, energy is supplied to the powder material while the powder material is being supplied. The powder material melts when energy is supplied, and then solidifies.

例えば、中空形状の製造物は、いわゆるオーバーハングと呼ばれるひさし状の部分を有する。デポジッション方式の造形方法を用いてこのオーバーハングを造形しようとしたとき、溶融した粉末材料のたれ落ちが発生する可能性がある。そこで、1回のデポジッション方式の造形動作によって実現できない形状を造形するときには、複数個の造形部品に分けて造形し、その後に溶接等で一体化していた。つまり、デポジッション方式の造形方法では、造形可能な形状に所定の制限があった。 For example, hollow manufactured products have eave-shaped parts known as overhangs. When attempting to create these overhangs using a deposition-based modeling method, there is a possibility that molten powder material will drip off. Therefore, when creating a shape that cannot be realized in a single deposition-based modeling operation, the part is divided into multiple parts and then integrated by welding or the like. In other words, the deposition-based modeling method places certain limitations on the shapes that can be created.

本開示は、造形物の設計の自由度を高めることが可能な造形方法及び当該造形方法に用いるサポート部材を説明する。 This disclosure describes a modeling method that can increase the degree of freedom in designing objects and a support member used in the modeling method.

本開示の一態様に係る造形方法は、第1造形部と、第1造形部に連続すると共に第1造形部が延びる方向に交差する方向に延びる第2造形部と、を有する造形物を造形するための造形方法である。造形方法は、第2造形部の下面が造形される造形予定領域に沿う造形支持面を含むサポート部材を配置するステップと、サポート部材の造形支持面の上に材料及びエネルギビームを供給することによって、第1造形部に連続する第2造形部を造形するステップと、を含む。サポート部材は、造形支持面を含む造形支持部と、第1造形部に接しない部分を含み、第1造形部に対する造形支持部の位置を決める脚部と、を有する。 A modeling method according to one aspect of the present disclosure is a modeling method for forming a model having a first modeling portion and a second modeling portion that is continuous with the first modeling portion and extends in a direction intersecting the direction in which the first modeling portion extends. The modeling method includes the steps of arranging a support member including a modeling support surface that is aligned with a region to be modeled where the lower surface of the second modeling portion is to be modeled, and forming the second modeling portion that is continuous with the first modeling portion by supplying material and an energy beam onto the modeling support surface of the support member. The support member has a modeling support portion that includes the modeling support surface, and a leg portion that includes a portion that does not contact the first modeling portion and that determines the position of the modeling support portion relative to the first modeling portion.

この造形方法では、サポート部材の造形支持面の上において、第1造形部と連続する第2造形部が造形される。サポート部材により、第2部分の造形中におけるたれ落ちを防止できるため、第2部分の造形が可能となる。その結果、造形物の設計の自由度を高めることができる。 In this modeling method, a second modeling portion that is continuous with the first modeling portion is modeled on the modeling support surface of the support member. The support member prevents dripping during modeling of the second portion, making it possible to model the second portion. As a result, the degree of freedom in designing the object can be increased.

造形方法は、サポート部材を配置するステップの前に、第1造形部を造形するステップを更に有する。この場合、第1造形部の造形中にはサポート部材が配置されていない。造形を行うための装置の配置の自由度が向上するため、第1造形部の造形が容易となる。 The modeling method further includes a step of modeling a first modeling section prior to the step of placing the support member. In this case, the support member is not placed during modeling of the first modeling section. This increases the degree of freedom in the placement of the device for modeling, making it easier to model the first modeling section.

造形方法において、第2造形部を造形するステップを実施した後の造形物には、第1造形部の内面とサポート部材の第1造形部に接しない部分とによって画成される空間に通じる穴が形成されている。造形方法は、第2造形部を造形するステップの後に、穴を介してサポート部材を取り除くステップを更に含む。これにより、中空構造の造形物の造形が可能となる。また、造形物に要求される強度を考慮した穴の位置の設計が可能となる。 In the modeling method, after the step of forming the second modeling portion is performed, a hole is formed in the modeled object that leads to a space defined by the inner surface of the first modeling portion and a portion of the support member that does not contact the first modeling portion. The modeling method further includes a step of removing the support member through the hole after the step of forming the second modeling portion. This makes it possible to form a modeled object with a hollow structure. It also makes it possible to design the position of the hole taking into account the strength required of the modeled object.

造形方法において、造形支持面は平面である。この場合、平面の表面粗度が、造形物の第2造形部の下面に転写される。したがって、造形支持面の表面粗度を向上させることにより、第2造形部の下面の表面粗度を向上させることができる。 In the modeling method, the modeling support surface is a flat surface. In this case, the surface roughness of the flat surface is transferred to the underside of the second modeling part of the model. Therefore, by improving the surface roughness of the modeling support surface, the surface roughness of the underside of the second modeling part can be improved.

本開示の別の態様に係るサポート部材は、第1造形部と、第1造形部に連続すると共に第1造形部が延びる方向に交差する方向に延びる第2造形部と、を有する造形物を造形するための造形方法に用いるサポート部材である。サポート部材は、所定の方向に延びる脚部と、脚部の先端に支持された造形支持部と、を備える。造形支持部は、脚部が延びる所定の方向に直交する方向に沿って、脚部の先端と脚部の基端との間の脚部側面に対して離間する造形基準面と、造形基準面に連続するように、脚部が延びる所定の方向に交差する方向に延びる造形支持面と、造形基準面及び造形支持面が連続する部分に形成された造形角部と、を有する。 A support member according to another aspect of the present disclosure is a support member used in a modeling method for modeling an object having a first modeling portion and a second modeling portion that is continuous with the first modeling portion and extends in a direction intersecting the direction in which the first modeling portion extends. The support member includes legs extending in a predetermined direction and a modeling support portion supported at the tip of the leg. The modeling support portion has a modeling reference surface that is spaced apart from the leg side surface between the tip of the leg and the base end of the leg along a direction perpendicular to the predetermined direction in which the leg extends, a modeling support surface that extends in a direction intersecting the predetermined direction in which the leg extends so as to be continuous with the modeling reference surface, and a modeling corner portion formed in a portion where the modeling reference surface and the modeling support surface are continuous.

このサポート部材は、造形物の第1造形部と造形基準面とが接するように配置される。この状態において、造形支持面の上で造形を行うことが可能となる。造形基準面、造形支持面及び造形角部により、造形中における造形支持面からのたれ落ちを防止することができる。その結果、造形物の設計の自由度を高めることができる。 This support member is positioned so that the first modeling portion of the object is in contact with the modeling reference surface. In this state, modeling can be performed on the modeling support surface. The modeling reference surface, modeling support surface, and modeling corners can prevent dripping from the modeling support surface during modeling. As a result, the degree of freedom in designing the object can be increased.

本開示の造形方法及び当該造形方法に用いるサポート部材によれば、造形物の設計の自由度を高めることができる。 The molding method disclosed herein and the support members used in the molding method allow for greater freedom in designing the object.

図1は、造形装置の構成を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a molding apparatus. 図2は、サポート部材の概要及び材料供給ノズルの断面構造の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of an outline of a support member and a cross-sectional structure of a material supply nozzle. 図3は、材料供給ノズルの断面構造の別の例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing another example of the cross-sectional structure of the material supply nozzle. 図4は、密閉容器の造形方法の一例を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing an example of a method for forming a sealed container. 図5は、造形中における密閉容器の断面の一例を示す図である。図5の(a)~(c)は、それぞれ造形の段階に応じた密閉容器の断面の一例を示す図である。5A to 5C are diagrams showing an example of a cross section of a sealed container during shaping, each of which illustrates an example of a cross section of the sealed container at a corresponding stage of shaping. 図6は、造形中における密閉容器の断面の一例を示す図である。図6の(a)~(c)は、それぞれ造形の段階に応じた密閉容器の断面の一例を示す図である。6A to 6C are diagrams showing an example of a cross section of a sealed container during shaping, each of which illustrates an example of a cross section of the sealed container at a corresponding stage of shaping. 図7は、従来の造形方法の一例を示す図である。図7の(a)は、造形物を傾けずに造形する一例を示す。図7の(b)は、造形物を傾けて造形する一例を示す。図7の(c)は、造形物をさらに傾けて造形する別の例を示す。7A and 7B are diagrams showing an example of a conventional modeling method. Fig. 7A shows an example of modeling an object without tilting it. Fig. 7B shows an example of modeling an object with tilting it. Fig. 7C shows another example of modeling an object with further tilting it. 図8は、密閉容器の断面の比較の一例を示す図である。図8の(a)は、本開示の造形方法により製造された密閉容器の断面の一例を示す図である。図8の(b)は、従来の造形方法により製造された密閉容器の断面の一例を示す図である。8A and 8B are diagrams showing a comparison example of cross sections of a sealed container, in which (a) is a diagram showing an example of a cross section of a sealed container manufactured by the molding method of the present disclosure, and (b) is a diagram showing an example of a cross section of a sealed container manufactured by a conventional molding method.

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 Embodiments of the present disclosure will be described in detail below with reference to the drawings. Note that the same or equivalent parts in each drawing are given the same reference numerals, and duplicated explanations will be omitted.

図1に示される造形装置1は、3D(三次元)プリンタである。造形装置1は、三次元の造形物Mを製造する。造形物Mは、例えば機械部品等であり、その他の構造物であってもよい。造形装置1は、いわゆるデポジッション方式を採用する。造形装置1は、例えば造形物Mの所望の部分を造形する造形予定領域に粉末材料Pを供給しながら粉末材料PにエネルギビームEを供給する。エネルギビームEは、例えばレーザ又は電子ビーム、アーク等である。 The modeling device 1 shown in FIG. 1 is a 3D (three-dimensional) printer. The modeling device 1 manufactures a three-dimensional object M. The object M may be, for example, a machine part or other structure. The modeling device 1 employs a so-called deposition method. The modeling device 1 supplies an energy beam E to the powder material P while supplying the powder material P to a planned modeling area that will model a desired portion of the object M. The energy beam E is, for example, a laser, an electron beam, an arc, or the like.

粉末材料Pは、例えばチタン系金属粉末、インコネル粉末等のニッケル粉末又はアルミニウム粉末、ステンレス合金等の鉄鋼材料粉末等の金属粉末である。粉末材料Pは、金属粉末に限定されない。粉末材料Pは、例えばCFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)等、炭素繊維と樹脂とを含む粉末であってもよい。粉末材料Pは、導電性を有するその他の粉末でもよい。本開示における粉末材料Pは、導電性を有するものには限定されない。例えばエネルギビームEとしてレーザを用いる場合には、粉末材料Pは導電性を有しなくてもよい。 The powder material P is a metal powder such as titanium-based metal powder, nickel powder such as Inconel powder, aluminum powder, and steel material powder such as stainless steel alloy. The powder material P is not limited to a metal powder. The powder material P may be a powder containing carbon fiber and resin, such as CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastics). The powder material P may be other powders having electrical conductivity. The powder material P in this disclosure is not limited to those having electrical conductivity. For example, when a laser is used as the energy beam E, the powder material P may not have electrical conductivity.

粉末材料Pは、エネルギビームEの供給により温度が上昇して溶融又は焼結する。粉末材料Pは、時間の経過により温度が低下して凝固する。本開示において、「粉末材料Pが凝固する」とは、融点より高い温度まで加熱されて液体となった粉末材料Pが凝固する態様と、融点より低い温度まで加熱されることにより焼結する態様と、を含む。 The powder material P is melted or sintered as the temperature increases due to the supply of the energy beam E. The powder material P is solidified as the temperature decreases over time. In this disclosure, "solidifying the powder material P" includes a situation in which the powder material P is heated to a temperature higher than the melting point and becomes liquid, and is solidified, and a situation in which the powder material P is heated to a temperature lower than the melting point and is sintered.

造形物Mの材料は、例えばワイヤであってもよい。造形装置1は、例えば造形予定領域にワイヤ等を当てた状態で、ワイヤにエネルギビームEを供給する。或いは、造形装置1は、例えば造形予定領域にワイヤの先端を向けた状態で、プラズマアークを発生させる。ワイヤは、プラズマアークにより溶融し、その後に凝固する。 The material of the object M may be, for example, a wire. The modeling device 1 supplies an energy beam E to the wire, for example, while the wire is in contact with the region to be modeled. Alternatively, the modeling device 1 generates a plasma arc, for example, while the tip of the wire is directed toward the region to be modeled. The wire is melted by the plasma arc and then solidifies.

造形装置1は、アーム11、材料供給ノズル12及びポジショナ13を備える。アーム11は、例えば多軸ロボット又は直交ロボット等である。アーム11は、材料供給ノズル12を造形予定領域の上方に位置するように調節する。材料供給ノズル12は、造形予定領域に粉末材料P及びエネルギビームEを供給する。ポジショナ13は、造形物Mを造形するための作業台である。ポジショナ13は、造形予定領域の位置、角度及び傾きを調節する。造形装置1は、例えば図示しない制御装置から送信された制御信号等に従って各種制御を行ってもよい。 The modeling device 1 includes an arm 11, a material supply nozzle 12, and a positioner 13. The arm 11 is, for example, a multi-axis robot or an orthogonal robot. The arm 11 adjusts the material supply nozzle 12 so that it is positioned above the planned modeling area. The material supply nozzle 12 supplies powder material P and an energy beam E to the planned modeling area. The positioner 13 is a work table for modeling the object M. The positioner 13 adjusts the position, angle, and inclination of the planned modeling area. The modeling device 1 may perform various controls in accordance with, for example, control signals transmitted from a control device (not shown).

ポジショナ13には、例えば円板状のテーブル131が取り付けられている。テーブル131は、ポジショナの13の上部に位置しており、材料供給ノズル12と対向する。ポジショナ13は、テーブル131の位置及び角度を変更する。例えば、ポジショナ13は、テーブル131の中心を通る回転軸線周りにテーブル131を回転させてもよい。ポジショナ13は、回転軸線に沿ってテーブル131を昇降させてもよい。ポジショナ13は、テーブル131を傾けてもよい。ポジショナ13は、回転軸線に交差する方向に沿ってテーブル131を移動させてもよい。テーブル131上には、例えば金属製のベースプレートB等が配置される。造形物Mは、造形物Mの基材となるベースプレートB等に連続して造形される。 A disk-shaped table 131, for example, is attached to the positioner 13. The table 131 is located at the top of the positioner 13 and faces the material supply nozzle 12. The positioner 13 changes the position and angle of the table 131. For example, the positioner 13 may rotate the table 131 around a rotation axis passing through the center of the table 131. The positioner 13 may raise and lower the table 131 along the rotation axis. The positioner 13 may tilt the table 131. The positioner 13 may move the table 131 along a direction intersecting the rotation axis. For example, a metal base plate B or the like is placed on the table 131. The object M is molded continuously on the base plate B or the like that serves as the base material of the object M.

造形装置1は、造形物Mと材料供給ノズル12との相対位置を変化させながら造形する。例えば、アーム11は、材料供給ノズル12の位置をポジショナ13の上方に配置する。ポジショナ13は、テーブル131の位置及び角度を変更する。これに伴い、テーブル131上のベースプレートB及びベースプレートB上の造形物Mの位置及び角度が変更される。その結果、造形物Mと材料供給ノズル12との相対位置が変化する。材料供給ノズル12は、造形予定領域に粉末材料P及びエネルギビームEを供給する。造形予定領域には、溶融した基材及び粉末材料Pの溜まりである溶融池が形成される。粉末材料Pは時間の経過と共に凝固し、造形物Mが造形されていく。造形物Mの造形予定領域の全てにおいて、造形が完了すると造形物Mが製造される。 The modeling device 1 models the object M while changing the relative position between the object M and the material supply nozzle 12. For example, the arm 11 positions the material supply nozzle 12 above the positioner 13. The positioner 13 changes the position and angle of the table 131. Accordingly, the position and angle of the base plate B on the table 131 and the object M on the base plate B are changed. As a result, the relative position between the object M and the material supply nozzle 12 changes. The material supply nozzle 12 supplies powder material P and energy beam E to the planned modeling area. A molten pool, which is a pool of the molten base material and powder material P, is formed in the planned modeling area. The powder material P solidifies over time, and the object M is modeled. When modeling is completed in the entire planned modeling area of the object M, the object M is manufactured.

図2は、サポート部材2の概要及び材料供給ノズル12の断面構造の一例を示す図である。材料供給ノズル12は、例えば管状に形成されている。材料供給ノズル12は、一端において先細りになるノズル先端121を有する。ノズル先端121は、造形予定領域に向けられる。造形予定領域は、材料供給ノズル12の中心軸線であるビーム軸線Lの延長線上に位置する。材料供給ノズル12には、ビーム出力穴122及び粉末噴出穴123が設けられている。 Figure 2 is a diagram showing an overview of the support member 2 and an example of the cross-sectional structure of the material supply nozzle 12. The material supply nozzle 12 is formed, for example, in a tubular shape. The material supply nozzle 12 has a nozzle tip 121 that tapers at one end. The nozzle tip 121 is directed toward the planned printing region. The planned printing region is located on an extension of the beam axis L, which is the central axis of the material supply nozzle 12. The material supply nozzle 12 is provided with a beam output hole 122 and a powder ejection hole 123.

ビーム出力穴122は、ビーム軸線Lを通る穴である。ビーム出力穴122は、ノズル先端121に通じている。ビーム出力穴122は、ノズル先端121の反対側において、エネルギビーム源に通じている。エネルギビームとしてレーザを採用するとき、エネルギビーム源は、レーザ発振器及びミラー等の光学素子である。エネルギビームとして電子ビームを採用するとき、エネルギビーム源は、電子銃であってもよい。電子銃は、カソードとアノードとの間に生じる電位差に応じた電子ビームを発生させる。エネルギとして溶接を採用するとき、造形装置1はワイヤと造形物Mとの間にプラズマアークを発生させる。 The beam output hole 122 is a hole passing through the beam axis L. The beam output hole 122 leads to the nozzle tip 121. The beam output hole 122 leads to an energy beam source on the opposite side of the nozzle tip 121. When a laser is used as the energy beam, the energy beam source is a laser oscillator and optical elements such as a mirror. When an electron beam is used as the energy beam, the energy beam source may be an electron gun. The electron gun generates an electron beam according to the potential difference generated between the cathode and the anode. When welding is used as the energy, the modeling device 1 generates a plasma arc between the wire and the model M.

粉末噴出穴123は、ビーム軸線Lの周りに設けられた穴である。粉末噴出穴123は、ノズル先端121に通じている。粉末噴出穴123は、ノズル先端121の近傍において、ビーム軸線Lに近付くように傾斜している。粉末噴出穴123は、ノズル先端121の反対側において、原料タンク等に通じている。原料タンクは、粉末材料Pを貯留する。粉末噴出穴123は、配管等を通じて原料タンクと接続されていてもよい。 The powder ejection hole 123 is a hole provided around the beam axis L. The powder ejection hole 123 is connected to the nozzle tip 121. The powder ejection hole 123 is inclined near the nozzle tip 121 so as to approach the beam axis L. The powder ejection hole 123 is connected to a raw material tank or the like on the opposite side of the nozzle tip 121. The raw material tank stores the powder material P. The powder ejection hole 123 may be connected to the raw material tank via piping or the like.

本開示の造形方法は、少なくとも一部の工程においてサポート部材2を用いる。サポート部材2は、例えばセラミックス製の自立式の台である。サポート部材2は、例えば造形物Mのうち既に造形された面、又はベースプレートB等の上に配置される。サポート部材2は、造形物Mの下面M1が造形される造形予定領域に沿う造形支持主面22a(造形支持面)を有する。サポート部材2は、例えば配置位置及び造形予定領域等に応じた形状を有する。サポート部材2は、例えば鋳型を用いた製造手法、又はいわゆるバインダージェット方式の3Dプリンタ等により製造される。 The modeling method of the present disclosure uses a support member 2 in at least some of the steps. The support member 2 is, for example, a free-standing base made of ceramics. The support member 2 is placed, for example, on an already modeled surface of the modeled object M, or on a base plate B, etc. The support member 2 has a modeling support main surface 22a (modeling support surface) that is aligned with the planned modeling area where the lower surface M1 of the modeled object M is to be modeled. The support member 2 has a shape that corresponds to, for example, the placement position and the planned modeling area, etc. The support member 2 is manufactured, for example, by a manufacturing method using a mold, or a so-called binder jet type 3D printer, etc.

材料供給ノズル12は、造形支持主面22aの上に粉末材料P及びエネルギビームEを供給する。例えば、材料供給ノズル12は、ビーム出力穴122からノズル先端121の外部に向けてエネルギビームEを出力する。材料供給ノズル12は、粉末噴出穴123からノズル先端121の外部に向けて粉末材料Pを噴出する。粉末材料Pは、粉末噴出穴123の傾斜に沿って、ビーム軸線Lに近付くように噴出方向が調節される。噴出された粉末材料Pは、材料供給ノズル12の外部においてビーム軸線L上でエネルギビームEにより加熱される。粉末材料Pは、造形物Mを形成可能な温度に加熱される。造形支持主面22aの上には、基材及び粉末材料Pにより溶融池MPが形成される。図2における基材は、既に造形された造形物Mの一部である。溶融池MPは、時間の経過に伴い凝固し、造形物Mを形成する。 The material supply nozzle 12 supplies powder material P and energy beam E onto the main support surface 22a. For example, the material supply nozzle 12 outputs the energy beam E from the beam output hole 122 toward the outside of the nozzle tip 121. The material supply nozzle 12 ejects the powder material P from the powder ejection hole 123 toward the outside of the nozzle tip 121. The ejection direction of the powder material P is adjusted so as to approach the beam axis L along the inclination of the powder ejection hole 123. The ejected powder material P is heated by the energy beam E on the beam axis L outside the material supply nozzle 12. The powder material P is heated to a temperature at which the object M can be formed. A molten pool MP is formed on the main support surface 22a by the base material and the powder material P. The base material in FIG. 2 is a part of the object M that has already been formed. The molten pool MP solidifies over time to form the object M.

造形装置1は、材料供給ノズル12の代わりに、図3に示される材料供給ノズル12Aを備えてもよい。材料供給ノズル12Aは、粉末材料Pをノズル中心から供給し、エネルギビームEをノズル中心の周辺から供給する点で材料供給ノズル12とは異なる。以下、材料供給ノズル12とは異なる点を主に説明する。材料供給ノズル12Aは、一端において先細りになるノズル先端121Aを有する。材料供給ノズル12Aには、ビーム出力穴122A及び粉末噴出穴123Aが設けられている。 The modeling device 1 may be equipped with a material supply nozzle 12A shown in FIG. 3 instead of the material supply nozzle 12. The material supply nozzle 12A differs from the material supply nozzle 12 in that the powder material P is supplied from the nozzle center and the energy beam E is supplied from the periphery of the nozzle center. Below, the differences from the material supply nozzle 12 will be mainly described. The material supply nozzle 12A has a nozzle tip 121A that tapers at one end. The material supply nozzle 12A is provided with a beam output hole 122A and a powder ejection hole 123A.

ビーム出力穴122Aは、材料供給ノズル12Aの中心軸線の周りに設けられた穴である。ビーム出力穴122Aは、ノズル先端121Aに通じている。ビーム出力穴122Aは、ノズル先端121Aの反対側において、エネルギビーム源に通じている。ビーム出力穴122Aは、ノズル先端121Aの近傍において、材料供給ノズル12Aの中心軸線に近付くように傾斜している。 The beam output hole 122A is a hole provided around the central axis of the material supply nozzle 12A. The beam output hole 122A leads to the nozzle tip 121A. The beam output hole 122A leads to an energy beam source on the opposite side of the nozzle tip 121A. The beam output hole 122A is inclined near the nozzle tip 121A to approach the central axis of the material supply nozzle 12A.

粉末噴出穴123Aは、材料供給ノズル12Aの中心軸線を通る穴である。粉末噴出穴123Aは、ノズル先端121Aに通じている。粉末噴出穴123Aは、ノズル先端121Aの反対側において、原料タンク等に通じている。 The powder ejection hole 123A is a hole that passes through the central axis of the material supply nozzle 12A. The powder ejection hole 123A is connected to the nozzle tip 121A. On the opposite side of the nozzle tip 121A, the powder ejection hole 123A is connected to a raw material tank or the like.

材料供給ノズル12Aは、造形支持主面22aの上に粉末材料P及びエネルギビームEを供給する。例えば、材料供給ノズル12Aは、ビーム出力穴122Aからノズル先端121Aの外部に向けてエネルギビームEを出力する。材料供給ノズル12Aは、粉末噴出穴123Aからノズル先端121Aの外部に向けて粉末材料Pを噴出する。エネルギビームEは、ビーム出力穴122Aの傾斜に沿って、材料供給ノズル12Aの中心軸線に近付くように出力方向が調節される。 The material supply nozzle 12A supplies powder material P and energy beam E onto the main support surface 22a. For example, the material supply nozzle 12A outputs the energy beam E from the beam output hole 122A toward the outside of the nozzle tip 121A. The material supply nozzle 12A ejects the powder material P from the powder ejection hole 123A toward the outside of the nozzle tip 121A. The output direction of the energy beam E is adjusted so that it approaches the central axis of the material supply nozzle 12A along the inclination of the beam output hole 122A.

図4~図6を参照しながら、密閉容器Tの造形方法の一例を説明する。密閉容器Tは、造形物Mの一例であり、例えば蓋付きの角型容器又は丸型容器である。図4は、密閉容器Tの造形方法の一例を示すフローチャートである。図5及び図6は、造形中における密閉容器Tの断面の一例を示す図である。なお、以下の説明において、造形中における密閉容器Tを「中間成果物TA」と称する。密閉容器Tの材料としては、例えばニッケル基合金粉末が用いられる。 An example of a method for manufacturing a sealed container T will be described with reference to Figures 4 to 6. The sealed container T is an example of a molded object M, and is, for example, a rectangular or round container with a lid. Figure 4 is a flowchart showing an example of a method for manufacturing a sealed container T. Figures 5 and 6 are diagrams showing an example of a cross section of a sealed container T in the process of being molded. In the following description, the sealed container T in the process of being molded will be referred to as an "intermediate product TA." For example, nickel-based alloy powder is used as the material for the sealed container T.

造形装置1は、図5の(a)に示されるような中間成果物TAの穴Hを有する底部5を造形する(ステップS1)。底部5は、底部上面51及び底部下面52を有する。底部上面51は、中間成果物TAの内側に面する。底部下面52は、底部上面51とは反対側の面である。穴Hは、底部上面51から底部下面52に亘り、底部5の一部の領域を貫通している。造形装置1は、例えば基材となるベースプレートB上で底部5を造形する。材料供給ノズル12は、底部5が造形される造形予定領域に粉末材料P及びエネルギビームEを供給する。材料供給ノズル12は、穴Hが設けられる領域を避けて底部5を造形する。ポジショナ13は、例えばテーブル131を移動又は回転させることにより、造形予定領域の位置を調節する。 The modeling device 1 models the bottom 5 having a hole H of the intermediate product TA as shown in FIG. 5(a) (step S1). The bottom 5 has a bottom upper surface 51 and a bottom lower surface 52. The bottom upper surface 51 faces the inside of the intermediate product TA. The bottom lower surface 52 is the surface opposite to the bottom upper surface 51. The hole H penetrates a part of the bottom 5 from the bottom upper surface 51 to the bottom lower surface 52. The modeling device 1 models the bottom 5 on, for example, a base plate B serving as a substrate. The material supply nozzle 12 supplies the powder material P and the energy beam E to the region to be modeled where the bottom 5 is to be modeled. The material supply nozzle 12 models the bottom 5 while avoiding the region where the hole H is to be provided. The positioner 13 adjusts the position of the region to be modeled, for example, by moving or rotating the table 131.

造形装置1は、図5の(a)に示されるような中間成果物TAの側部6を造形する(ステップS2)。側部6は、底部5に連続し、中心軸線CLに沿って壁状に延びる。側部6は、側部内面61、側部外面62、側部基端63及び側部先端64を有する。側部内面61は、中間成果物TAの内側に面する。側部外面62は、側部内面61とは反対側の面である。側部基端63は、底部5に連続する端部である。側部先端64は、側部基端63とは反対側の端部である。造形装置1は、基材となる底部5に連続するように側部6を造形する。材料供給ノズル12は、側部6が造形される造形予定領域に粉末材料P及びエネルギビームEを供給する。ポジショナ13は、例えばテーブル131を降下させることにより、造形予定領域の位置を調節する。 The modeling device 1 models the side 6 of the intermediate product TA as shown in FIG. 5(a) (step S2). The side 6 is continuous with the bottom 5 and extends in a wall shape along the central axis CL. The side 6 has a side inner surface 61, a side outer surface 62, a side base end 63, and a side tip 64. The side inner surface 61 faces the inside of the intermediate product TA. The side outer surface 62 is the surface opposite to the side inner surface 61. The side base end 63 is an end portion that is continuous with the bottom 5. The side tip 64 is an end portion opposite to the side base end 63. The modeling device 1 models the side 6 so as to be continuous with the bottom 5 that serves as the base material. The material supply nozzle 12 supplies the powder material P and the energy beam E to the region to be modeled where the side 6 is to be modeled. The positioner 13 adjusts the position of the region to be modeled, for example, by lowering the table 131.

造形装置1は、中間成果物TAの造形を一時停止する(ステップS3)。材料供給ノズル12は、粉末材料P及びエネルギビームEの供給を一時停止する。続けて、造形方法において、図5の(b)に示されるようなサポート部材2が中間成果物TA内に設置される(ステップS4)。必要に応じて、サポート部材2が中間成果物TA内に設置される前(すなわち、ステップS3とS4との間)において、中間成果物TAには、機械加工等が施されてもよい。一例として、中間成果物TAの底部上面51、底部下面52及び側部内面61には、切削及び研磨等の加工が実施されてもよい。 The modeling device 1 temporarily stops modeling the intermediate product TA (step S3). The material supply nozzle 12 temporarily stops supplying the powder material P and the energy beam E. Next, in the modeling method, a support member 2 as shown in FIG. 5(b) is placed in the intermediate product TA (step S4). If necessary, before the support member 2 is placed in the intermediate product TA (i.e., between steps S3 and S4), machining or the like may be performed on the intermediate product TA. As an example, machining or polishing may be performed on the bottom upper surface 51, bottom lower surface 52, and side inner surface 61 of the intermediate product TA.

サポート部材2は、所定の方向に延びる脚部21を備える。脚部21は、少なくとも一つの柱状の部材である。脚部21は、例えば中間成果物TAの中心軸線CLに沿って延びる。脚部21は、側部6に対する造形支持部22の位置を決める。脚部21は、脚部先端部21a、脚部基端面21b、及び脚部側面21sを有する。脚部先端部21aは、脚部21の一方の端部である。脚部基端面21bは、脚部21の他方の端部である。脚部側面21sは、脚部先端部21aと脚部基端面21bとの間に設けられた側面である。 The support member 2 has legs 21 extending in a predetermined direction. The legs 21 are at least one columnar member. The legs 21 extend, for example, along the central axis CL of the intermediate product TA. The legs 21 determine the position of the shaping support part 22 relative to the side part 6. The legs 21 have a leg tip 21a, a leg base end surface 21b, and a leg side surface 21s. The leg tip 21a is one end of the leg 21. The leg base end surface 21b is the other end of the leg 21. The leg side surface 21s is a side surface provided between the leg tip 21a and the leg base end surface 21b.

サポート部材2は、脚部先端部21aに支持された造形支持部22を備える。造形支持部22は、脚部21が延びる所定の方向に直交する方向に沿って、脚部側面21sに対して離間する造形基準面22sを有する。造形支持部22は、造形基準面22sに連続するように、脚部21が延びる所定の方向に交差する方向に延びる造形支持主面22aを有する。造形支持部22において、造形支持主面22aに対して逆側の面は、造形支持裏面22bである。造形支持部22は、造形基準面22s及び造形支持主面22aが連続する部分に形成された造形角部22eを備える。造形支持主面22aは平面である。ここでの「平面」とは、平らな表面に限られない。造形支持主面22aは、平面として、幾何公差により示された許容範囲内の曲面等を含んでもよい。 The support member 2 includes a modeling support part 22 supported by the leg tip part 21a. The modeling support part 22 has a modeling reference surface 22s that is spaced apart from the leg side surface 21s along a direction perpendicular to the predetermined direction in which the leg part 21 extends. The modeling support part 22 has a modeling support main surface 22a that extends in a direction intersecting the predetermined direction in which the leg part 21 extends so as to be continuous with the modeling reference surface 22s. In the modeling support part 22, the surface opposite to the modeling support main surface 22a is a modeling support back surface 22b. The modeling support part 22 has a modeling corner part 22e formed in a portion where the modeling reference surface 22s and the modeling support main surface 22a are continuous. The modeling support main surface 22a is a flat surface. The "flat surface" here is not limited to a flat surface. The modeling support main surface 22a may include a curved surface within the allowable range indicated by the geometric tolerance as a flat surface.

サポート部材2の配置の一例として、脚部基端面21bは、底部5の底部上面51と接している。脚部基端面21bは、穴Hを塞がない位置に配置されている。脚部側面21sは、側部内面61から離間している。すなわち、脚部側面21sは、側部6に接しない。別の例では、脚部側面21sは、側部6に接していてもよい。造形基準面22sは、側部内面61と接している。造形角部22eは、側部先端64と接している。 As an example of the arrangement of the support member 2, the leg base end surface 21b is in contact with the bottom upper surface 51 of the bottom 5. The leg base end surface 21b is arranged in a position that does not block the hole H. The leg side surface 21s is spaced from the side inner surface 61. In other words, the leg side surface 21s does not contact the side 6. In another example, the leg side surface 21s may be in contact with the side 6. The modeling reference surface 22s is in contact with the side inner surface 61. The modeling corner portion 22e is in contact with the side tip 64.

造形装置1は、図5の(c)に示されるような中間成果物TAの蓋部7を造形する(ステップS5)。蓋部7は、側部6に連続すると共に側部6が延びる方向に交差する方向に延びる。より詳細には、蓋部7は、側部先端64に連続し、側部6に対しひさし状に延びる。蓋部7は、蓋部裏面71及び蓋部主面72を有する。蓋部裏面71は、造形支持主面22aに面する。造形装置1は、基材となる側部6の側部先端64に連続するように、造形支持主面22a上で蓋部7を造形する。造形支持主面22aは、蓋部7の蓋部裏面71が造形される造形予定領域K(図5の(b)参照)に沿っている。材料供給ノズル12は、蓋部7が造形される造形予定領域Kに粉末材料P及びエネルギビームEを供給する。ポジショナ13は、例えばテーブル131を移動又は回転させることにより、造形予定領域Kの位置を調節する。このように造形された蓋部7の蓋部裏面71には、造形支持主面22aの表面粗度が転写される。 The modeling device 1 models the lid portion 7 of the intermediate product TA as shown in FIG. 5(c) (step S5). The lid portion 7 is continuous with the side portion 6 and extends in a direction intersecting the direction in which the side portion 6 extends. More specifically, the lid portion 7 is continuous with the side portion tip 64 and extends in a canopy shape relative to the side portion 6. The lid portion 7 has a lid portion back surface 71 and a lid portion main surface 72. The lid portion back surface 71 faces the modeling support main surface 22a. The modeling device 1 models the lid portion 7 on the modeling support main surface 22a so as to be continuous with the side portion tip 64 of the side portion 6 that serves as the base material. The modeling support main surface 22a is along the modeling planned area K (see FIG. 5(b)) in which the lid portion back surface 71 of the lid portion 7 is to be modeled. The material supply nozzle 12 supplies powder material P and energy beam E to the modeling planned area K in which the lid portion 7 is to be modeled. The positioner 13 adjusts the position of the intended shaping region K, for example by moving or rotating the table 131. The surface roughness of the shaping support main surface 22a is transferred to the lid back surface 71 of the lid 7 shaped in this manner.

蓋部7を造形した後の中間成果物TAの内部空間A1は、サポート部材2により占められていない領域A11とサポート部材2が占める領域A12と、を含む。サポート部材2から見た場合には、サポート部材2は、中間成果物TAの内面に接する部分と、中間成果物TAの内面に接しない部分と、を有する。より詳細には、サポート部材2の造形基準面22sは、側部内面61に接する。造形支持主面22aも蓋部裏面71に接する。脚部基端面21bも底部上面51に接する。逆に、サポート部材2の脚部側面21sは、側部内面61には接しない。造形支持裏面22bも底部上面51には接しない。 The internal space A1 of the intermediate product TA after the lid 7 is formed includes an area A11 not occupied by the support member 2 and an area A12 occupied by the support member 2. When viewed from the support member 2, the support member 2 has a portion that contacts the inner surface of the intermediate product TA and a portion that does not contact the inner surface of the intermediate product TA. More specifically, the modeling reference surface 22s of the support member 2 contacts the side inner surface 61. The modeling support main surface 22a also contacts the lid back surface 71. The leg base end surface 21b also contacts the bottom upper surface 51. Conversely, the leg side surface 21s of the support member 2 does not contact the side inner surface 61. The modeling support back surface 22b also does not contact the bottom upper surface 51.

その結果、中間成果物TAの内部には、サポート部材2により占められていない領域A11として、底部上面51と脚部側面21sの内側と造形支持裏面22bと、によって囲まれた非接触空間が形成される。穴Hは、このサポート部材2により占められていない領域A11に繋がっている。 As a result, inside the intermediate product TA, a non-contact space is formed as an area A11 not occupied by the support member 2, surrounded by the bottom upper surface 51, the inside of the leg side surface 21s, and the modeling support back surface 22b. The hole H is connected to this area A11 not occupied by the support member 2.

なお、サポート部材2により占められていない領域としては、側部内面61と、底部上面51と、脚部側面21sの外側と、造形支持裏面22bと、によって囲まれた非接触空間を定義してもよい。 The area not occupied by the support member 2 may be defined as a non-contact space surrounded by the side inner surface 61, the bottom upper surface 51, the outside of the leg side surface 21s, and the modeling support back surface 22b.

造形方法において、図6の(a)に示されるような中間成果物TAに強アルカリ溶液100が注入される(ステップS6)。中間成果物TAは、底部5が蓋部7の上方に位置するように、逆さの向きにされる。中間成果物TAには、穴Hを介して強アルカリ溶液100が注入される。強アルカリ溶液100としては、例えば炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、又は水酸化カリウムの水溶液等が挙げられる。サポート部材2は、強アルカリ溶液100に浸漬された状態になる。 In the modeling method, a strong alkaline solution 100 is poured into the intermediate product TA as shown in FIG. 6(a) (step S6). The intermediate product TA is turned upside down so that the bottom 5 is located above the lid 7. The strong alkaline solution 100 is poured into the intermediate product TA through the hole H. Examples of the strong alkaline solution 100 include an aqueous solution of sodium carbonate, sodium hydroxide, or potassium hydroxide. The support member 2 is immersed in the strong alkaline solution 100.

造形方法において、サポート部材2が溶解する(ステップS7)。強アルカリ溶液100に浸漬したサポート部材2は、時間の経過により溶解する。ニッケル基合金粉末を材料とする中間成果物TAは、強アルカリ溶液100に対する耐食性を有するので、溶解しない。 In the modeling method, the support member 2 dissolves (step S7). The support member 2 immersed in the strong alkaline solution 100 dissolves over time. The intermediate product TA made of nickel-based alloy powder is resistant to corrosion by the strong alkaline solution 100 and does not dissolve.

サポート部材2は、造形支持部22を除き、少なくとも一部がラティス構造であってもよい。ラティス構造は、格子が周期的に配置された立体物の構造である。ラティス構造のサポート部材2では、質量が低減されると共に、強アルカリ溶液100に浸漬する表面積が増加する。したがって、サポート部材2の溶解に要する時間が短くなる。 At least a portion of the support member 2, excluding the modeling support portion 22, may have a lattice structure. A lattice structure is a three-dimensional structure in which lattices are periodically arranged. In a support member 2 with a lattice structure, the mass is reduced and the surface area that is immersed in the strong alkaline solution 100 is increased. Therefore, the time required for dissolving the support member 2 is shortened.

造形方法において、図6の(b)に示されるような中間成果物TAからサポート部材2を溶解した強アルカリ溶液101が排出される(ステップS8)。中間成果物TAは、蓋部7が底部5の上方に位置するように、元の向きにされる。中間成果物TAからは、穴Hを介して強アルカリ溶液101が排出される。これにより、溶解したサポート部材2が中間成果物TAから取り除かれる。 In the modeling method, the strong alkaline solution 101 that has dissolved the support member 2 is discharged from the intermediate product TA as shown in FIG. 6(b) (step S8). The intermediate product TA is returned to its original orientation so that the lid portion 7 is positioned above the bottom portion 5. The strong alkaline solution 101 is discharged from the intermediate product TA through the hole H. This removes the dissolved support member 2 from the intermediate product TA.

造形方法において、中間成果物TAの内部の洗浄及び乾燥が実行される(ステップS9)。これにより、中間成果物TA内に残る強アルカリ溶液101が取り除かれる。 In the modeling method, the inside of the intermediate product TA is cleaned and dried (step S9). This removes the strong alkaline solution 101 remaining in the intermediate product TA.

造形装置1は、閉鎖部9を形成することによって穴Hを塞ぐ(ステップS10)。これにより、中間成果物TAの封止が完了し、密閉容器Tが得られる。閉鎖部9は、穴Hの大きさに合わせて機械加工等により別部材として作成された閉鎖部材と、穴Hとを溶接することによって形成されてもよい。 The molding device 1 closes the hole H by forming a closing portion 9 (step S10). This completes the sealing of the intermediate product TA, and an airtight container T is obtained. The closing portion 9 may be formed by welding the hole H to a closing member that is made as a separate member by machining or the like to match the size of the hole H.

以下、従来の造形方法の問題点を指摘した後に、本開示の造形方法が奏する作用効果について説明する。 Below, we will point out the problems with conventional molding methods and then explain the effects of the molding method disclosed herein.

図7は、従来の造形方法の一例を示す図である。従来の造形方法は、サポート部材2が用いられない点で本開示の造形方法とは異なる。図7の(a)は、造形物Mを傾けずに造形する一例を示す。ポジショナ13Cは、材料供給ノズル12Cからの粉末材料Pの供給に応じて、造形物Mの造形が進むにつれて、ビーム軸線Lに沿ってテーブル131Cを降下させる。 Figure 7 is a diagram showing an example of a conventional modeling method. The conventional modeling method differs from the modeling method of the present disclosure in that a support member 2 is not used. (a) of Figure 7 shows an example of modeling without tilting the object M. The positioner 13C lowers the table 131C along the beam axis L as the modeling of the object M progresses in response to the supply of powder material P from the material supply nozzle 12C.

図7の(b)は、造形物Mを傾けて造形する一例を示す。造形装置1Cは、ビーム軸線Lに対し角度θ1(θ1>0°)だけ造形物Mを傾けた状態で、造形物Mを造形する。造形物Mの造形が進むにつれて、ポジショナ13Cは、造形物Mを傾けた方向に沿ってテーブル131Cを移動させる。 Figure 7 (b) shows an example of forming an object M by tilting it. The forming device 1C forms the object M in a state in which the object M is tilted by an angle θ1 (θ1 > 0°) with respect to the beam axis L. As the forming of the object M progresses, the positioner 13C moves the table 131C along the tilted direction of the object M.

図7の(c)は、造形物Mをさらに傾けて造形する別の例を示す。造形装置1Cは、ビーム軸線Lに対し角度θ2(θ2>θ1)だけ傾けた状態で、造形物Mを造形する。造形物Mの造形が進むにつれて、ポジショナ13Cは、造形物Mを傾けた方向に沿ってテーブル131Cを移動させる。角度θ2の傾きが大きいことにより、溶融池MPからたれ落ちDが発生してしまう。つまり、デポジッション方式の造形方法では、ビーム軸線Lに対し角度θ2だけ傾けた状態での造形を行うことができない。 (c) of FIG. 7 shows another example in which the object M is further tilted when being molded. The molding apparatus 1C molds the object M in a state inclined at an angle θ2 (θ2 > θ1) with respect to the beam axis L. As the molding of the object M progresses, the positioner 13C moves the table 131C along the tilted direction of the object M. Because the angle θ2 is too large, dripping D occurs from the molten pool MP. In other words, the deposition-type molding method cannot mold the object M in a state inclined at an angle θ2 with respect to the beam axis L.

上述の造形方法によれば、図8の(b)に示すような密閉容器TCを製造することができる。図8の(b)は、従来の造形方法により製造された密閉容器TCの断面の一例を示す図である。密閉容器TCは、底部5C、側部6C及び蓋部7Cを備える。密閉容器TCにおいて、蓋部7Cは、側部6Cに交差する方向に延びている。密閉容器TCの内部において、蓋部7Cと側部6Cとが、角度θ4C(θ3<θ4C)を形成している。 According to the above-mentioned molding method, a sealed container TC as shown in FIG. 8(b) can be manufactured. FIG. 8(b) is a diagram showing an example of a cross section of a sealed container TC manufactured by a conventional molding method. The sealed container TC has a bottom 5C, a side 6C, and a lid 7C. In the sealed container TC, the lid 7C extends in a direction intersecting with the side 6C. Inside the sealed container TC, the lid 7C and the side 6C form an angle θ4C (θ3<θ4C).

デポジッション方式による従来の造形方法では、ビーム軸線Lに対し傾ける角度に限界があった。そのため、従来の造形方法では、オーバーハング形状の部分を造形することが困難であった。従来の造形方法は、例えばオーバーハング部材とオーバーハング部材以外の部材とをそれぞれ別個に製造し、溶接等で両部材を一体化して造形物を製造する必要があった。このような造形物は、例えば溶接に伴う収縮、割れ又は残留応力等によって品質が低下する可能性があった。 Conventional deposition-based manufacturing methods had limitations on the angle of inclination relative to the beam axis L. As a result, it was difficult to manufacture overhang-shaped parts using conventional manufacturing methods. Conventional manufacturing methods required, for example, separately manufacturing the overhang member and a member other than the overhang member, and then integrating the two members by welding or the like to manufacture the object. Such objects could be subject to deterioration in quality due to, for example, shrinkage, cracks, or residual stresses that accompany welding.

本開示の造形方法は、第1造形部(側部6)と、第1造形部に連続すると共に第1造形部が延びる方向に交差する方向に延びる第2造形部(蓋部7)と、を有する造形物M(密閉容器T)を造形する。造形方法は、第2造形部の下面(蓋部裏面71)が造形される造形予定領域に沿う造形支持主面22aを含むサポート部材2を配置するステップS4と、サポート部材2の造形支持主面22aの上に材料(粉末材料P)及びエネルギビームEを供給することによって、第1造形部に連続する第2造形部を造形するステップS5と、を含む。サポート部材2は、造形支持主面22aを含む造形支持部22と、第1造形部に接しない部分を含み、第1造形部に対する造形支持部22の位置を決める脚部21と、を有する。 The modeling method of the present disclosure models a model M (sealed container T) having a first modeling portion (side portion 6) and a second modeling portion (lid portion 7) that is continuous with the first modeling portion and extends in a direction intersecting the direction in which the first modeling portion extends. The modeling method includes a step S4 of arranging a support member 2 including a modeling support main surface 22a along a planned modeling area in which the lower surface (lid portion back surface 71) of the second modeling portion is to be modeled, and a step S5 of modeling the second modeling portion that is continuous with the first modeling portion by supplying a material (powder material P) and an energy beam E onto the modeling support main surface 22a of the support member 2. The support member 2 has a modeling support portion 22 including the modeling support main surface 22a, and legs 21 that include a portion that does not contact the first modeling portion and that determine the position of the modeling support portion 22 relative to the first modeling portion.

この造形方法では、サポート部材2の造形支持主面22aの上において、第1造形部と連続する第2造形部が造形される。サポート部材2により、第2部分の造形中(ステップS2)におけるたれ落ちを防止できるため、第2部分の造形が可能となる。その結果、造形物Mの設計の自由度を高めることができる。 In this modeling method, a second modeling portion that is continuous with the first modeling portion is modeled on the main modeling support surface 22a of the support member 2. The support member 2 prevents dripping during modeling of the second portion (step S2), making it possible to model the second portion. As a result, the degree of freedom in designing the model M can be increased.

本開示の造形方法によれば、図8の(a)に示すような密閉容器Tを造形することができる。図8の(a)は、本開示の造形方法により製造された密閉容器Tの断面の一例を示す図である。密閉容器Tにおいて、蓋部7は、側部6に交差する方向に延びている。蓋部7は、側部6に対しひさし状に連続している。密閉容器Tの内部において、蓋部7と側部6とが、角度θ3(例えば90°<θ3)を形成している。この角度θ3は、図8の(b)に示す従来の造形方法により造形された密閉容器TCの角度θ4Cよりも、小さい。換言すると、角度θ3は、角度θ4Cよりも、90°に近い。つまり、本開示の造形方法によれば、造形可能な形状の自由度が高まっていることがわかる。 According to the molding method of the present disclosure, it is possible to mold a sealed container T as shown in (a) of FIG. 8. (a) of FIG. 8 is a diagram showing an example of a cross section of a sealed container T manufactured by the molding method of the present disclosure. In the sealed container T, the lid portion 7 extends in a direction intersecting with the side portion 6. The lid portion 7 is continuous with the side portion 6 in a canopy shape. Inside the sealed container T, the lid portion 7 and the side portion 6 form an angle θ3 (e.g., 90°<θ3). This angle θ3 is smaller than the angle θ4C of the sealed container TC molded by the conventional molding method shown in (b) of FIG. 8. In other words, the angle θ3 is closer to 90° than the angle θ4C. In other words, it can be seen that the molding method of the present disclosure increases the degree of freedom of the shape that can be molded.

さらに、造形方法は、サポート部材2を配置するステップS4の前に、第1造形部を造形するステップS1、S2を更に有する。この場合、第1造形部の造形中にはサポート部材2が配置されていない。造形を行うための装置(造形装置1)の配置の自由度が向上するため、第1造形部の造形が容易となる。 The modeling method further includes steps S1 and S2 of modeling a first modeling part before step S4 of placing the support member 2. In this case, the support member 2 is not placed during modeling of the first modeling part. This improves the degree of freedom in the placement of the modeling device (modeling device 1), making it easier to model the first modeling part.

造形方法において、第2造形部を造形するステップS5を実施した後の造形物Mには、第1造形部の内面とサポート部材2の第1造形部に接しない部分とによって画成される空間に通じる穴Hが形成されている。造形方法は、第2造形部を造形するステップS5の後に、穴Hを介してサポート部材2を取り除くステップS6を更に含む。これにより、中空構造の造形物Mの造形が可能となる。また、造形物Mに要求される強度を考慮して穴Hの位置の設計が可能となる。 In the molding method, after performing step S5 of forming the second molding portion, a hole H is formed in the molded object M, which leads to a space defined by the inner surface of the first molding portion and a portion of the support member 2 that does not contact the first molding portion. The molding method further includes step S6 of removing the support member 2 through the hole H, after step S5 of forming the second molding portion. This makes it possible to mold a molded object M with a hollow structure. In addition, it is possible to design the position of the hole H taking into account the strength required for the molded object M.

造形方法において、造形支持主面22aは平面である。この場合、平面の表面粗度が、造形物Mの第2造形部の下面に転写される。したがって、造形支持主面22aの表面粗度を向上させることにより、第2造形部の下面の表面粗度を向上させることができる。 In the modeling method, the main modeling support surface 22a is a flat surface. In this case, the surface roughness of the flat surface is transferred to the underside of the second modeling part of the model M. Therefore, by improving the surface roughness of the main modeling support surface 22a, the surface roughness of the underside of the second modeling part can be improved.

本開示のサポート部材2は、第1造形部と、第1造形部に連続すると共に第1造形部が延びる方向に交差する方向に延びる第2造形部と、を有する造形物Mを造形するための造形方法に用いる。サポート部材2は、所定の方向に延びる脚部21と、脚部21の先端に支持された造形支持部22と、を備える。造形支持部22は、脚部21が延びる所定の方向に直交する方向に沿って、脚部21の先端(脚部先端部21a)と脚部21の基端(脚部基端面21b)との間の脚部側面21sに対して離間する造形基準面22sと、造形基準面22sに連続するように、脚部21が延びる所定の方向に交差する方向に延びる造形支持主面22aと、造形基準面22s及び造形支持主面22aが連続する部分に形成された造形角部22eと、を有する。 The support member 2 disclosed herein is used in a modeling method for modeling an object M having a first modeling portion and a second modeling portion that is continuous with the first modeling portion and extends in a direction intersecting the direction in which the first modeling portion extends. The support member 2 includes a leg 21 extending in a predetermined direction and a modeling support portion 22 supported at the tip of the leg 21. The modeling support portion 22 has a modeling reference surface 22s that is spaced apart from the leg side surface 21s between the tip of the leg 21 (leg tip portion 21a) and the base end of the leg 21 (leg base end surface 21b) along a direction perpendicular to the predetermined direction in which the leg 21 extends, a modeling support main surface 22a that extends in a direction intersecting the predetermined direction in which the leg 21 extends so as to be continuous with the modeling reference surface 22s, and a modeling corner portion 22e formed in a portion where the modeling reference surface 22s and the modeling support main surface 22a are continuous.

このサポート部材2は、造形物Mの第1造形部と造形基準面22sとが接するように配置される。この状態において、造形支持主面22aの上で造形を行うこと(ステップS5)が可能となる。造形基準面22s、造形支持主面22a及び造形角部22eにより、造形中における造形支持主面22aからのたれ落ちを防止することができる。その結果、造形物Mの設計の自由度を高めることができる。 The support member 2 is positioned so that the first modeling portion of the object M is in contact with the modeling reference surface 22s. In this state, modeling can be performed on the modeling support main surface 22a (step S5). The modeling reference surface 22s, the modeling support main surface 22a, and the modeling corner portion 22e can prevent dripping from the modeling support main surface 22a during modeling. As a result, the degree of freedom in designing the object M can be increased.

なお、本開示のサポート部材2は、鋳造の分野で用いられる中子とは異なる。例えば、中子は溶融した金属の侵入を防ぐことにより、中空形状の製造物の製造を可能としている。中子は、その表面全体が中空形状の製造物の内側の面に接する。これに対し、サポート部材2は、その表面全体が造形物Mの内側の面に接することを要しない。例えば、サポート部材2は、脚部基端面21b、造形基準面22s、造形支持主面22a及び造形角部22e等が造形物Mの内側の面に接するが、サポート部材2のその他の部分が造形物Mの内側の面に接しない。別の例では、サポート部材2は、脚部基端面21b、造形基準面22s、造形支持主面22a及び造形角部22e等が造形物Mの内側の面に接すると共に、脚部側面21sが造形物Mの側部内面61に接していてもよい。中間成果物TAを傾けて造形する場合に、サポート部材2が側部内面61に支持されることによりサポート部材2の位置ずれを抑制できる。 Note that the support member 2 of the present disclosure is different from a core used in the field of casting. For example, the core enables the production of a hollow-shaped product by preventing the intrusion of molten metal. The entire surface of the core contacts the inner surface of the hollow-shaped product. In contrast, the entire surface of the support member 2 does not need to contact the inner surface of the molded object M. For example, the leg base end surface 21b, the molding reference surface 22s, the molding support main surface 22a, the molding corner portion 22e, etc. of the support member 2 contact the inner surface of the molded object M, but other parts of the support member 2 do not contact the inner surface of the molded object M. In another example, the support member 2 may have the leg base end surface 21b, the molding reference surface 22s, the molding support main surface 22a, the molding corner portion 22e, etc. contact the inner surface of the molded object M, and the leg side surface 21s contact the side inner surface 61 of the molded object M. When the intermediate product TA is tilted during molding, the support member 2 is supported by the inner side surface 61, which prevents the support member 2 from shifting out of position.

密閉容器Tにおける角度θ3は、密閉容器TCにおける角度θ4Cよりも小さく造形することができる。密閉容器Tの蓋部7は、密閉容器TCの蓋部7Cよりも水平に近いと言える。蓋部裏面71には、造形支持主面22aの表面粗度が転写されている。これに対し、蓋部7Cにおいて、密閉容器TCの内側に面する蓋部裏面71Cには、研磨等の加工を行うことができない。 The angle θ3 in the sealed container T can be shaped to be smaller than the angle θ4C in the sealed container TC. It can be said that the lid portion 7 of the sealed container T is closer to horizontal than the lid portion 7C of the sealed container TC. The surface roughness of the shaping support main surface 22a is transferred to the lid portion back surface 71. In contrast, in the lid portion 7C, the lid portion back surface 71C that faces the inside of the sealed container TC cannot be processed by polishing or the like.

本開示の造形方法及びサポート部材2は、前述した実施形態に限定されず、本開示の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、実施形態では、側部6が造形された後にサポート部材2が配置される例を説明したが、側部6が造形される前にサポート部材2が配置されてもよい。 The molding method and support member 2 of the present disclosure are not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible without departing from the scope of the present disclosure. For example, in the embodiment, an example in which the support member 2 is placed after the side portion 6 is molded has been described, but the support member 2 may be placed before the side portion 6 is molded.

実施形態では、密閉容器T内のサポート部材2を溶解して取り除く例を説明したが、サポート部材2を取り除く手法はこれに限られない。例えば、サポート部材2は、密閉容器T内で破壊され、取り除かれてもよい。一例では、密閉容器Tには、サポート部材2の固有振動数に合わせた振動が加えられてもよい。サポート部材2は、密閉容器T内で共振して破壊に至る。破壊されたサポート部材2は、穴Hから取り除かれてもよい。 In the embodiment, an example has been described in which the support member 2 in the sealed container T is dissolved and removed, but the method of removing the support member 2 is not limited to this. For example, the support member 2 may be destroyed and removed in the sealed container T. In one example, vibrations that match the natural frequency of the support member 2 may be applied to the sealed container T. The support member 2 resonates in the sealed container T and is destroyed. The destroyed support member 2 may be removed from the hole H.

実施形態では、密閉容器Tの穴Hが底部5の造形に伴い設けられる例を説明したが、穴Hを設ける手法及び位置はこれに限られない。例えば、穴Hを設けることなく底部5及び側部6が造形されてもよい。穴Hは、ドリルによって底部5又は側部6に設けられてもよい。 In the embodiment, an example has been described in which the hole H of the sealed container T is provided in conjunction with the shaping of the bottom portion 5, but the method and position of providing the hole H are not limited to this. For example, the bottom portion 5 and the side portion 6 may be shaped without providing the hole H. The hole H may be provided in the bottom portion 5 or the side portion 6 by a drill.

実施形態では、造形物Mの一例として密閉容器Tを挙げているが、造形物Mの例はこれに限られない。本開示の造形方法は、オーバーハング形状の部分を有する造形物M全般に適用可能である。造形物Mが密閉容器Tではない場合、穴Hを設ける必要はない。 In the embodiment, a sealed container T is given as an example of the object M, but the example of the object M is not limited to this. The molding method of the present disclosure is applicable to any object M having an overhanging portion. If the object M is not a sealed container T, there is no need to provide a hole H.

実施形態では、造形物MがベースプレートBに連続して造形される例を説明したが、造形物Mは他の製品等に連続して造形されてもよい。 In the embodiment, an example has been described in which the object M is molded continuously onto the base plate B, but the object M may also be molded continuously onto another product, etc.

その他の例として、ポジショナ13の代わりに定盤が用いられてもよい。定盤は、造形物Mの位置を固定する。アーム11は、材料供給ノズル12の位置を変更する。材料供給ノズル12は、造形物Mに対して相対的に動く。 As another example, a surface plate may be used instead of the positioner 13. The surface plate fixes the position of the object M. The arm 11 changes the position of the material supply nozzle 12. The material supply nozzle 12 moves relative to the object M.

1 造形装置
2 サポート部材
5 底部
6 側部
7 蓋部
11 アーム
12 材料供給ノズル
13 ポジショナ
21 脚部
22 造形支持部
22s 造形基準面
22a 造形支持主面(造形支持面)
22e 造形角部
71 蓋部裏面
72 蓋部主面
131 テーブル
121 ノズル先端
122 ビーム出力穴
123 粉末噴出穴
21a 脚部先端部
21b 脚部基端面
21s 脚部側面
B ベースプレート
E エネルギビーム
H 穴
M 造形物
P 粉末材料
T 密閉容器
TA 中間成果物
K 造形予定領域

Reference Signs List 1 Molding device 2 Support member 5 Bottom portion 6 Side portion 7 Lid portion 11 Arm 12 Material supply nozzle 13 Positioner 21 Leg portion 22 Molding support portion 22s Molding reference surface 22a Main molding support surface (molding support surface)
22e Corner portion 71 Lid back surface 72 Lid main surface 131 Table 121 Nozzle tip 122 Beam output hole 123 Powder ejection hole 21a Leg tip 21b Leg base end surface 21s Leg side surface B Base plate E Energy beam H Hole M Object P Powder material T Airtight container TA Intermediate product K Planned object formation area

Claims (5)

第1造形部と、前記第1造形部に連続すると共に前記第1造形部が延びる方向に交差する方向に延びる第2造形部と、を有する造形物を造形するための造形方法であって、
前記第2造形部の下面が造形される造形予定領域に沿う造形支持面を含むサポート部材を配置するステップと、
前記サポート部材の前記造形支持面の上に材料及びエネルギビームを供給することによって、前記第1造形部に連続する前記第2造形部を造形するステップと、
を含み、
前記サポート部材は、
前記造形支持面を含む造形支持部と、
前記第1造形部に接しない部分を含み、前記第1造形部に対する前記造形支持部の位置を決める脚部と、を有する、造形方法。
A method for forming a shaped object having a first shaping portion and a second shaping portion that is continuous with the first shaping portion and extends in a direction intersecting a direction in which the first shaping portion extends, the method comprising the steps of:
A step of disposing a support member including a modeling support surface along a modeling region where a lower surface of the second modeling unit is to be modeled;
forming the second feature contiguous with the first feature by supplying material and an energy beam onto the build support surface of the support member;
Including,
The support member is
A shaping support portion including the shaping support surface;
a leg portion including a portion not in contact with the first modeling portion and determining the position of the modeling support portion relative to the first modeling portion.
前記サポート部材を配置するステップの前に、前記第1造形部を造形するステップを更に有する、請求項1に記載の造形方法。 The molding method according to claim 1, further comprising a step of molding the first molding portion before the step of placing the support member. 前記第2造形部を造形するステップを実施した後の前記造形物には、前記第1造形部の内面と前記サポート部材の前記第1造形部に接しない部分とによって画成される空間に通じる穴が形成されており、
前記第2造形部を造形するステップの後に、前記穴を介して前記サポート部材を取り除くステップを更に含む、請求項2に記載の造形方法。
a hole communicating with a space defined by an inner surface of the first forming portion and a portion of the support member not in contact with the first forming portion is formed in the formed object after the step of forming the second forming portion is performed;
The method of claim 2 , further comprising the step of removing the support member through the hole after the step of forming the second forming portion.
前記造形支持面は平面である、請求項3に記載の造形方法。 The molding method according to claim 3, wherein the molding support surface is a flat surface. 第1造形部と、前記第1造形部に連続すると共に前記第1造形部が延びる方向に交差する方向に延びる第2造形部と、を有する造形物を造形するための造形方法に用いるサポート部材であって、
所定の方向に延びる脚部と、
前記脚部の先端に支持された造形支持部と、を備え、
前記造形支持部は、
前記脚部が延びる前記所定の方向に直交する方向に沿って、前記脚部の先端と前記脚部の基端との間の脚部側面に対して離間する造形基準面と、
前記造形基準面に連続するように、前記脚部が延びる前記所定の方向に交差する方向に延びる造形支持面と、
前記造形基準面及び前記造形支持面が連続する部分に形成された造形角部と、を有する、サポート部材。

A support member used in a modeling method for forming a modeled object having a first modeling portion and a second modeling portion that is continuous with the first modeling portion and extends in a direction intersecting an extension direction of the first modeling portion,
A leg portion extending in a predetermined direction;
A shaped support portion supported on the tip of the leg portion,
The shaping support portion is
A shaping reference surface that is spaced apart from a leg side surface between a tip end of the leg and a base end of the leg along a direction perpendicular to the predetermined direction in which the leg extends;
A support surface for shaping extends in a direction intersecting the predetermined direction in which the leg portion extends so as to be continuous with the reference surface for shaping;
a support member having a printing corner portion formed at a portion where the printing reference surface and the printing support surface are continuous.

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