JP4561187B2 - 三次元形状造形物の製造方法及び三次元形状造形物の製造における粉末材料再生装置 - Google Patents
三次元形状造形物の製造方法及び三次元形状造形物の製造における粉末材料再生装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4561187B2 JP4561187B2 JP2004156852A JP2004156852A JP4561187B2 JP 4561187 B2 JP4561187 B2 JP 4561187B2 JP 2004156852 A JP2004156852 A JP 2004156852A JP 2004156852 A JP2004156852 A JP 2004156852A JP 4561187 B2 JP4561187 B2 JP 4561187B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- powder
- cutting
- powder material
- layer
- sintered layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 249
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims description 167
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 21
- 238000004064 recycling Methods 0.000 title description 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 67
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 34
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 32
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 27
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims description 22
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 12
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 11
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims description 9
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 8
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 claims description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 5
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 5
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 5
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 50
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 11
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 8
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 7
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 2
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000003028 elevating effect Effects 0.000 description 1
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- 238000007730 finishing process Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/10—Sintering only
- B22F3/105—Sintering only by using electric current other than for infrared radiant energy, laser radiation or plasma ; by ultrasonic bonding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
- B22F10/70—Recycling
- B22F10/73—Recycling of powder
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Description
本発明は粉末材料を光ビームで焼結硬化させることで三次元形状造形物を製造するにあたって再生した粉末材料を用いる三次元形状造形物の製造方法及び三次元形状造形物の製造における粉末材料再生装置に関するものである。
光造形法として知られている三次元形状造形物の製造方法は、無機質あるいは有機質の粉末材料の層の所定箇所に光ビームを照射して該当箇所の粉末を焼結（融着）することで焼結層を形成し、この焼結層の上に粉末材料の新たな層を被覆して該粉末層の所定箇所に光ビームを照射して該当箇所の粉末を焼結することで下層の焼結層と一体になった新たな焼結層を形成するということを繰り返すことで、複数の焼結層が積層一体化された粉末焼結部品（三次元形状造形物）を作製するものであり、三次元形状造形物の設計データ（ＣＡＤデータ）であるモデルを所望の層厚みにスライスして生成する各層の断面形状データをもとに光ビームを照射することから、マシニングセンターのような装置が無くとも任意形状の三次元形状造形物を製造することができるほか、切削加工などによる製造方法に比して、迅速に所望の形状の造形物を得ることができる。
ところで、光ビームを照射して焼結硬化させた部分の周囲には伝達された熱が原因となって不要な粉末が付着したり、垂れ下がった焼結部が生じてしまったりするものであり、このような表面層を除去して滑らかな表面の三次元形状造形物を得るために、本出願人は特許第３４４６７３３号において、焼結層の形成後にそれまでに作製した造形物の表面部及びまたは不要部分の除去を行う工程を複数回の焼結層の作製工程中に挿入することを提案した。この場合、焼結層の作製と造形物の表面部及びまたは不要部分の除去を繰り返し行うことで、ドリル長などの制約を受けることなく表面を仕上げることができる。
しかし、上記除去工程を挿入した場合、次の新たな問題が生じる。すなわち、除去に際して生じた屑（切削屑）が焼結層や粉末層の最上層の表面上に飛散してしまうために、無機質または有機質の粉末材料の余剰分を回収して再利用する時、これら切削屑も混入してしまう。
また、切削屑の混入だけであれば、これを分離することで対応することができるが、粉末材料はきわめて細かい微粒子のものが入っており、回収過程や切削屑の分離過程でこの微粒子の材料が飛散等によってかなり失われてしまうものであり、このために回収した粉末材料を光造形にそのまま供すると、造形物の出来上がりが悪化してしまうことが多々生じる。
特許第３４４６７３３号公報
本発明はこのような点に鑑みなされたものであって、粉末材料を再生して用いることができる三次元形状造形物の製造方法及び三次元形状造形物の製造における粉末材料再生装置を提供することを課題とするものである。
上記課題を解決するために本発明に係る三次元形状造形物の製造方法は、無機質あるいは有機質の粉末材料の層の所定箇所に光ビームを照射して該当箇所の粉末を焼結させて焼結層を形成し、この焼結層の上に粉末材料の新たな層を被覆して所定箇所に光ビームを照射して該当箇所の粉末を焼結させることで下層の焼結層と一体になった新たな焼結層を形成することを繰り返すとともに、焼結層の形成後にそれまでに作製した造形物の表面部及びまたは不要部分の切削除去を行う工程を複数回の焼結層の作製工程中に挿入して所要の三次元形状造形物を製造する三次元形状造形物の製造方法であって、未焼結粉末材料と切削除去工程で生じた切削屑とを回収手段が回収するとともに切削屑を分離手段が分離する回収分離工程と、切削屑が分離された回収粉末材料の材料成分を材料成分検査手段が検査する材料成分検査工程と、該検査結果を基に不足材料成分を材料追加手段が補充して混合することで材料再生を行う材料追加工程と、再生した材料粉末を材料粉末供給手段が上記造形に供する材料粉末供給工程とを有することに特徴を有している。切削屑の分離に加えて、材料分析で失われた成分を検査し、その結果に応じて不足材料成分を補充して再生した粉末材料を用いて三次元形状造形物を製造するのである。
材料追加手段は不足材料成分の補充に際し、回収粉末材料中の不足材料成分の粒子径よりも細かい粒子径のものが多い材料粉末を補充することが好ましい。失われやすい微粒子のものを重点的に補充するのである。
材料成分検査手段は材料成分検査に際して、粒度検査を併せて行って、材料追加手段による不足材料成分の補充に際し粒度検査結果に基づく粒子径のものを補充するならば、粒度分布もオリジナルの粉末材料に匹敵するものを得ることができる。
材料粉末供給手段は該手段による再生粉末材料を、三次元形状造形物の造形中の切削除去工程時に実施するとよい。切削除去工程時には粉末層の形成がなされないために、この間に供給することで造形時間を増やすことなく材料供給を行うことができる。
材料粉末供給手段は該手段による再生粉末材料の供給を、粉末層の形成に供する粉末材料を収納した材料タンク内の粉末材料残量に応じたタイミングで行うと、材料タンク内の底部に使われずに残ってしまう粉末材料の量を少なくすることができる。
また、材料粉末供給手段は該手段による再生粉末材料の供給を、粉末層の形成に供する粉末材料を収納した材料タンク内の粉末材料残量と、造形物の造形に必要な粉末材料の量との比較結果に基づいて行うものであると、その次の造形に用いる粉末材料が異なる種類のものである場合に、材料タンクからそれまでの粉末材料を抜き取る手間と時間と少なくすることができる。
そして、三次元形状造形物の造形中に上記の回収分離工程と材料成分検査工程と材料追加工程の各工程が処理されるとともに該処理で再生された材料粉末が上記造形に供されると、未焼結粉末材料（余剰粉末材料）の収納や、再生後の粉末材料を溜めておく貯蔵タンクの容量が少なくてすむ。
また本願発明に係る三次元形状造形物の製造における粉末材料再生装置は、無機質あるいは有機質の粉末材料の層の所定箇所に光ビームを照射して該当箇所の粉末を焼結させて焼結層を形成し、この焼結層の上に粉末材料の新たな層を被覆して所定箇所に光ビームを照射して該当箇所の粉末を焼結させることで下層の焼結層と一体になった新たな焼結層を形成することを繰り返すとともに、焼結層の形成後にそれまでに作製した造形物の表面部及びまたは不要部分の切削除去を行う工程を複数回の焼結層の作製工程中に挿入して所要の三次元形状造形物の造形を行う三次元形状造形物の製造装置のための粉末材料再生装置であって、未焼結粉末材料と切削除去工程で生じた切削屑とを回収する回収手段と、該回収手段によって回収された未焼結粉末材料と切削物とから切削屑を分離する分離手段と、上記分離手段によって切削屑が分離された回収粉末材料の材料成分の検査を行う材料成分検査手段と、該材料成分検査手段による検査結果を基に不足材料成分を上記回収粉末材料に補充して混合することで材料再生を行う材料追加手段と、該材料追加手段で再生した材料粉末を上記造形に供する材料粉末供給手段とを有することに特徴を有している。
本発明は、切削屑の分離に加えて、材料分析で失われた成分を検査し、その結果に応じて不足材料成分を補充して粉末材料を再生するために、再生粉末材料を用いて製造した造形物は、オリジナルの粉末材料を用いて製造した造形物と変わりのないものを得ることができる。また、回収再生した粉末材料の利用により、最初に用意すべき粉末材料の量を削減することができる。
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明すると、図１及び図２中の１０は造形用のチャンバーで窒素等が充填されることで内部空間が不活性雰囲気に保たれるチャンバー１０内の底部には造形タンク１１と材料タンク１２とが並んで配設されている。造形タンク１１は図２に示すように上下動自在な造形用テーブル１３を備え、材料タンク１２は同じく上下動自在な昇降テーブル１４を備えており、材料タンク１２内には複数の材料で構成された造形用粉末材料１５が収められている。
上記両タンク１１，１２の傍らにはスキージング用ブレード２１とこれを水平移動させる駆動機構２２とからなる材料供給機構２が配設されており、またミーリングヘッド４１とこれをＸＹ方向に移動させるＸＹ駆動機構４０とから構成されて、光造形で形成される造形物の表面の切削除去加工を行う切削除去手段４が配設されている。
さらにチャンバー１０の上方には、レーザー発振器３０から出力されたレーザーをガルバノミラー等のスキャン光学系３１を介して造形タンク１１に向けて照射する造形手段３が配設されている。
このものにおいては、次のようにして三次元形状造形物の造形がなされる。すなわち、材料タンク１２内の昇降テーブル１４を所定量だけ上昇させた状態でスキージング用ブレード２１を駆動することで、材料タンク１２内の粉末材料１５を造形タンク１１内の造形用テーブル１３上に供給するとともにブレード２１でならすことで造形テーブル１３上に第１層目の粉末層を形成し、この粉末層の硬化させたい箇所に光ビーム（レーザー）Ｌを照射して粉末を焼結させてベースと一体化した焼結層１６を形成する。
この後、昇降テーブル１４を少し上昇させるとともに造形用テーブル１３を少し下げてブレード２１で再度粉末材料の供給と表面をならすことで第２層目の粉末層を形成し、この粉末層の硬化させたい箇所に光ビーム（レーザー）Ｌを照射して粉末を焼結させて下層の焼結層１６と一体化した焼結層１６を形成するものであり、造形用テーブル１３を下降させるとともに粉末材料を供給して新たな粉末層を形成し、光ビームを照射して所要箇所を焼結層１６とする工程を繰り返すことで、目的とする三次元形状造形物を製造する。
光ビームの照射経路は、予め三次元ＣＡＤデータから作成しておく。すなわち、従来のものと同様に、三次元ＣＡＤモデルから生成したＳＴＬデータを等ピッチ（たとえば０．０５ｍｍ）でスライスした各断面の輪郭形状データを用いる。
また、厚みが０．０５ｍｍ程度の粉末層を形成しては光ビームを照射して焼結層１６を形成するということを繰り返して造形を行う途中には、上記切削除去手段４による造形物表面の切削除去を行う。つまり、焼結層１６の全厚みがたとえば切削除去手段４におけるミーリングヘッド４１の工具長などから求めた所要の値になれば、いったん切削除去手段４を作動させてそれまでに造形した造形物の表面部（側面を含む）を切削する。この切削除去加工により、造形物の表面に付着した粉末による表面層や、焼結時の垂れ下がりで造形物の側面に現れる不要焼結部などを除去する。切削除去手段４による切削加工経路は、光ビームの照射経路と同様に予め三次元ＣＡＤデータから作成する。
そして上記切削除去手段４による切削除去を行った後は、再度粉末層の形成並びに焼結層１６の形成を繰り返す。この結果、表面仕上げ加工を造形完了後に行わなくとも求める形状であり且つ表面が十分にきれいな造形物を得ることができる。
ここにおいて、ブレード２１の駆動による造形タンク１１側への粉末材料の供給時には、表面をならすようにして供給するために、余剰分が発生するものであり、この余剰分は造形タンク１１の脇に配置した余剰粉末を収納するための回収タンク５１にブレード２１によって送り込まれるのであるが、上記切削除去時には切削屑が発生しているために、切削除去工程直後に回収タンク５１に回収される粉末材料の余剰分には切削屑も混入していることになる。
このためにここでは上記余剰分を切削屑分別装置５２を介して回収するようにしている。切削屑は、いったん焼結によって合金化されたものであり、当初の粉末材料とは形状や大きさ、磁化率などの性質が異なることから、この点を利用して分別することができるものであり、図１に示す切削屑分別装置５２は、振動駆動されるふるいを用いて、大きさと形状から切削屑を分離し、切削屑ストッカー５３へと送っている。
つまり、必要最大径以下の粉末粒子だけが通る穴があいたふるいを用いることで、切削屑を除去する。分離の効率性の点からすれば、予め粗めのふるいを用いて、粒子径の大きい切削屑を取り除いた上で、さらに必要な最大径以下の粉末材料の粒子だけを通すふるいを用いるのが好ましい。また、一度のふるい作業ですべての切削屑を分離できるとは限らないことから、最大径の粒子径に併せたふるいを複数回通過させることも好ましい。
図３は上記切削屑分別装置５２の他例を示しており、図中５２１は材料噴出口、５２２は磁束密度を変化させることができる磁界発生部である。材料噴出口５２１から磁界発生部５２２で発生させた磁界中に向けて切削屑が混じった粉末材料を噴出させれば、強磁性体である鉄やニッケルを主成分とする粉末材料は、磁界発生部５２２に近い箇所に配された回収タンク５１に入るが、焼結後の合金である切削屑は鉄やニッケルを含んでいても合金化によって磁化率が落ちているために、上記磁界通過中の進路変更は少なく、このために回収タンク５１よりも遠方に設置されている切削屑ストッカー５３に入る。この場合、粉末材料が複数の材料成分からなる時、各材料毎に用意した回収タンクに入るように設定することもできる。
切削屑を除去した後の余剰粉末材料は、上記回収タンク５１から材料成分分析装置５４に送られて、回収された粉末材料が本来の成分比率のままであるかの検査がなされる。複数の成分からなる粉末材料は、その粒子の大きさや比重の関係で、上記分別や搬送の過程で成分比率が変化している可能性（微粉成分が周辺に飛散して減少している可能性）が高く、これを元の成分比率に戻すために、材料成分分析装置５４で成分比率を検査するのである。たとえば、当初の粉末材料が金属Ａ：７０％、金属Ｂ：２９％、添加物１％の重量配分であり、回収して切削屑を除去した後の粉末材料が金属Ａ：７０．２５％、金属Ｂ：２９．２５％、添加物０．５％の重量配分であったとすると、添加物を補充すべき材料とする。
各材料の成分比率が同じで変化がなくとも、各材料について通常の粒子径よりも微粒子が多い材料を混合することも好ましい。この種の光造形においては、粉末材料の粒子径も造形物の仕上がりに大きな影響を及ぼすことから、回収した粉末材料では飛散等で少なくなりがちの微粒子粉末材料の補充は、当初の粉末材料と同等のものとすることについて、きわめて有効である。
上記材料成分分析装置５４による材料分析に加えて、サンプリングしたものの粒度を計測することも好ましい。たとえば、ある材料成分の粒度分布が本来図４(a)で示すようなものであったのに対し、回収した粉末材料のその材料成分の粒度分布が図４(b)に示すものになっていた場合、図４(b) のイの範囲の粒度が多い材料（本来のものよりも微粒子のものが多い材料）を追加すべき材料とするのである。上記サンプリングは、複数箇所から行って、その粒度の平均値とそのばらつき量を求め、これを元の粉末材料の粒度分布と比較して、追加すべき材料及び量を決定するのが好ましい。
粒度の計測は、計測機器の分野で用いられている粒子分析装置を用いてもよいが、上記のようにサンプリングしてランダムにその粒子像を抽出し、その拡大画像から画像認識装置で大きさの計測を行い、その計測値の分布を求めると、簡易に計測を行うことができる。
粉末材料を構成する複数の材料の粒度が当初から異なるのであれば、材料成分分析装置５４として上記粒度計測手段を代用することができる。回収した材料粉末の粒度分布が当初の粒度分布と異なる時、少なくなっている粒度のもので構成されている材料を追加するのである。
材料分析装置５４で材料分析がなされた粉末材料は、次いで材料補充部５６を備えた混合機５５へと送られる。各材料毎に補充を行うことができる材料補充部５６によって前段の材料分析で補充すべきとされた材料の補充と混合とが混合機５５で行われるものであり、また、混合された粉末材料の一部は材料分析装置５４に戻されて再度検査が行われる（図５参照）。
そして造形前と同じ成分比率（且つ同じ粒度分布）に戻された粉末材料は、一時貯蔵タンク５７に送られ、その後、図６に示すように適宜タイミングで材料タンク１２に供給される。この時、材料タンク１２内の昇降テーブル１４は供給される量に合わせて降下させる。
一時貯蔵タンク５７内の粉末材料を造形のための材料タンク１２に戻すタイミングは、図７に示すように、造形途中に挿入される切削除去加工時とするのが好ましい。切削除去加工中は、材料タンク１２からの粉末材料供給が行われないために、造形に要する時間の延長を招くことなく粉末材料の再生利用を行うことができる。
ただし、切削除去加工時に必ず粉末材料を戻すことを行う必要はなく、材料タンク１２内の粉末材料を一定量以上消費したならば、次の切削除去加工時に粉末材料を材料タンク１２に戻すのが好ましい。特に、図８に示すように、切削除去加工の間に造形される造形物の造形に必要な粉末材料の量が材料タンク１２内での高さでΔＨ２（この数値は予め求めておくものとする）である時、材料タンク１２内の粉末材料の残量（高さＨ）がＨ＜ΔＨ２となった時点で戻すのが好ましい。このようにすることで、材料タンク１２の底に使われることなく残ってしまう粉末材料の量を少なくすることができる。なお、図７中の材料再生タイミングかどうかの判断処理は、この材料タンク１２内の粉末材料の残量（使用量）や次の造形に使用されると予測される粉末材料の量に応じてなされる処理である。
また、図９に示すように、ある造形物の造形に必要な粉末材料の量が材料タンク１２内での高さでΔＨであり、造形開始時の材料タンク１２内の粉末材料の量が高さでＨ０である時、Ｈ０＞ΔＨであれば、その造形中には一時貯蔵タンク５７から材料タンク１２に粉末材料を戻すことなく造形を行ってしまうようにすることも好ましい。この場合、造形が完了すれば再度同じ判断処理を行うことで再生粉末材料を材料タンク１２に戻すかどうかを判断して、この決定に従う。
なお、粉末材料の消費量は、材料タンク１２の昇降テーブル１４の高さを距離検知センサ６０やリニアゲージ、昇降テーブル１３の昇降駆動用のモータの回転数検知手段等で検出することで知ることができる。
また、図７に示すフローチャートにおいては、切削除去工程に入ったならば、上述の切削屑の分別と成分検査と不足成分補充及び混合の工程である分離再生工程と、一時貯蔵タンク５７から材料タンク１２に粉末材料を戻す材料再供給工程とを行うものとなっているが、上記分離再生工程については光造形中に並行して行ってもよい。
さらに、以上の説明では粉末材料の再生をオンラインで行って再生した粉末材料を造形途中に材料タンク１２に戻すことができるようにしたものを示したが、オフラインでのバッチ処理で粉末材料再生を行ってもよいのはもちろんである。ただし、この場合は回収タンク５１や一時貯蔵タンク５７として大容量のものが必要となる。
５１ 回収タンク
５２ 切削屑分別装置
５４ 材料成分分析装置
５５ 混合機
５６ 材料補充部
５７ 一時貯蔵タンク
５２ 切削屑分別装置
５４ 材料成分分析装置
５５ 混合機
５６ 材料補充部
５７ 一時貯蔵タンク
Claims (8)
- 無機質あるいは有機質の粉末材料の層の所定箇所に光ビームを照射して該当箇所の粉末を焼結させて焼結層を形成し、この焼結層の上に粉末材料の新たな層を被覆して所定箇所に光ビームを照射して該当箇所の粉末を焼結させることで下層の焼結層と一体になった新たな焼結層を形成することを繰り返すとともに、焼結層の形成後にそれまでに作製した造形物の表面部及びまたは不要部分の切削除去を行う工程を複数回の焼結層の作製工程中に挿入して所要の三次元形状造形物を製造する三次元形状造形物の製造方法であって、
未焼結粉末材料と切削除去工程で生じた切削屑とを回収手段が回収するとともに切削屑を分離手段が分離する回収分離工程と、
切削屑が分離された回収粉末材料の材料成分を材料成分検査手段が検査する材料成分検査工程と、
該検査結果を基に不足材料成分を材料追加手段が補充して混合することで材料再生を行う材料追加工程と、
再生した材料粉末を材料粉末供給手段が上記造形に供する材料粉末供給工程とを有することを特徴とする三次元形状造形物の製造方法。 - 材料追加手段は不足材料成分の補充に際し、回収粉末材料中の不足材料成分の粒子径よりも細かい粒子径のものが多い材料粉末を補充することを特徴とする請求項１記載の三次元形状造形物の製造方法。
- 材料成分検査手段は材料成分検査に際して、粒度検査を併せて行って、材料追加手段による不足材料成分の補充に際し粒度検査結果に基づく粒子径のものを補充することを特徴とする請求項１または２記載の三次元形状造形物の製造方法。
- 材料粉末供給手段は該手段による再生粉末材料を、三次元形状造形物の造形中の切削除去工程時に実施することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の三次元形状造形物の製造方法。
- 材料粉末供給手段は該手段による再生粉末材料の供給を、粉末層の形成に供する粉末材料を収納した材料タンク内の粉末材料残量に応じたタイミングで行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の三次元形状造形物の製造方法。
- 材料粉末供給手段は該手段による再生粉末材料の供給を、粉末層の形成に供する粉末材料を収納した材料タンク内の粉末材料残量と、造形物の造形に必要な粉末材料の量との比較結果に基づいて行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の三次元形状造形物の製造方法。
- 三次元形状造形物の造形中に上記の回収分離工程と材料成分検査工程と材料追加工程の各工程が処理されるとともに該処理で再生された材料粉末が上記造形に供されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の三次元形状造形物の製造方法。
- 無機質あるいは有機質の粉末材料の層の所定箇所に光ビームを照射して該当箇所の粉末を焼結させて焼結層を形成し、この焼結層の上に粉末材料の新たな層を被覆して所定箇所に光ビームを照射して該当箇所の粉末を焼結させることで下層の焼結層と一体になった新たな焼結層を形成することを繰り返すとともに、焼結層の形成後にそれまでに作製した造形物の表面部及びまたは不要部分の切削除去を行う工程を複数回の焼結層の作製工程中に挿入して所要の三次元形状造形物の造形を行う三次元形状造形物の製造装置のための粉末材料再生装置であって、未焼結粉末材料と切削除去工程で生じた切削屑とを回収する回収手段と、該回収手段によって回収された未焼結粉末材料と切削物とから切削屑を分離する分離手段と、上記分離手段によって切削屑が分離された回収粉末材料の材料成分の検査を行う材料成分検査手段と、該材料成分検査手段による検査結果を基に不足材料成分を上記回収粉末材料に補充して混合することで材料再生を行う材料追加手段と、該材料追加手段で再生した材料粉末を上記造形に供する材料粉末供給手段とを有することを特徴とする三次元形状造形物の製造における粉末材料再生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004156852A JP4561187B2 (ja) | 2004-05-26 | 2004-05-26 | 三次元形状造形物の製造方法及び三次元形状造形物の製造における粉末材料再生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004156852A JP4561187B2 (ja) | 2004-05-26 | 2004-05-26 | 三次元形状造形物の製造方法及び三次元形状造形物の製造における粉末材料再生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005335199A JP2005335199A (ja) | 2005-12-08 |
| JP4561187B2 true JP4561187B2 (ja) | 2010-10-13 |
Family
ID=35489281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004156852A Expired - Fee Related JP4561187B2 (ja) | 2004-05-26 | 2004-05-26 | 三次元形状造形物の製造方法及び三次元形状造形物の製造における粉末材料再生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4561187B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105598452A (zh) * | 2016-03-15 | 2016-05-25 | 西安交通大学 | 一种适用于激光金属成形过程的粉末回收装置 |
| CN108339985A (zh) * | 2018-05-19 | 2018-07-31 | 安徽中健三维科技有限公司 | 一种3d打印粉末收集装置 |
| KR102078813B1 (ko) * | 2019-07-29 | 2020-02-19 | 주식회사 에스에프에스 | 3차원 프린터 및 3차원 프린터의 조형 박스 정렬 방법 |
| US10569331B2 (en) | 2016-06-01 | 2020-02-25 | Sodick Co., Ltd. | Three-dimensional printer |
Families Citing this family (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4737007B2 (ja) * | 2006-08-28 | 2011-07-27 | パナソニック電工株式会社 | 金属光造形用金属粉末 |
| CN102164735A (zh) * | 2009-01-23 | 2011-08-24 | Eos有限公司电镀光纤系统 | 用于再利用来自用于生成式制造三维物品的设备的剩余粉末的方法和系统 |
| DE102012022859A1 (de) * | 2012-11-25 | 2014-05-28 | Voxeljet Ag | Aufbau eines 3D-Druckgerätes zur Herstellung von Bauteilen |
| CN104097285B (zh) * | 2013-04-15 | 2017-10-31 | 韦静 | 格莱圈及斯特封加工装置 |
| GB201315036D0 (en) * | 2013-08-22 | 2013-10-02 | Renishaw Plc | Apparatus and method for building objects by selective solidification of powder material |
| CN105916661B (zh) * | 2014-01-16 | 2019-09-10 | 惠普发展公司，有限责任合伙企业 | 生成三维对象 |
| US10220564B2 (en) | 2014-01-16 | 2019-03-05 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Generating three-dimensional objects |
| DE112014006198T5 (de) | 2014-01-16 | 2016-10-27 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Erzeugen eines dreidimensionalen Gegenstandes |
| CN104308147B (zh) * | 2014-10-24 | 2017-03-01 | 合肥斯科尔智能科技有限公司 | 一种金属粉循环利用三维打印系统 |
| EP3766608A1 (en) * | 2014-11-14 | 2021-01-20 | Nikon Corporation | Shaping apparatus and shaping method |
| US10166718B2 (en) | 2015-06-12 | 2019-01-01 | Ricoh Company, Ltd. | Apparatus for fabricating three-dimensional object |
| JP6660681B2 (ja) * | 2015-07-09 | 2020-03-11 | Dmg森精機株式会社 | 加工機械 |
| EP3368227B1 (en) | 2015-10-30 | 2021-12-08 | Seurat Technologies, Inc. | Additive manufacturing system and method |
| JP6699240B2 (ja) * | 2016-03-03 | 2020-05-27 | 日本電気株式会社 | 積層造形装置及び積層造形方法 |
| BR112018072325A2 (pt) * | 2016-07-27 | 2019-02-12 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | fornecimento de pó na fabricação aditiva tridimensional (3d) |
| DE102016114053A1 (de) * | 2016-07-29 | 2018-02-01 | Cl Schutzrechtsverwaltungs Gmbh | Pulvermodul für eine Vorrichtung zur additiven Herstellung dreidimensionaler Objekte |
| CN106424728A (zh) * | 2016-10-17 | 2017-02-22 | 重庆大学 | 粉末可循环式选择性激光熔化设备及其加工方法 |
| JP6824782B2 (ja) * | 2017-03-02 | 2021-02-03 | 三菱重工業株式会社 | 積層造形用粉末の製造方法、再生方法、再生装置および３次元造形物の製造装置 |
| US20180339466A1 (en) * | 2017-05-26 | 2018-11-29 | Divergent Technologies, Inc. | Material handling in additive manufacturing |
| WO2019065843A1 (ja) * | 2017-09-28 | 2019-04-04 | 大陽日酸株式会社 | 粉末再生方法 |
| KR101855184B1 (ko) * | 2017-11-24 | 2018-05-11 | 원광이엔텍 주식회사 | 가변형 레이저 조사장치를 구비한 3d 프린터 |
| CN108372304B (zh) * | 2018-02-11 | 2020-09-29 | 苏州大学 | 一种3d加工方法及3d加工设备 |
| JP6734447B1 (ja) | 2019-07-31 | 2020-08-05 | 株式会社ソディック | 金属積層造形用の材料粉体およびその製造方法 |
| JP7381267B2 (ja) | 2019-09-18 | 2023-11-15 | ナブテスコ株式会社 | 金属付加製造用粉粒体、その製造方法、その選別装置、その選別方法、粉体の純度判定装置、粉体の純度判定方法、粉体の保管方法、粉体の保管容器、金属造形物の製造方法、および、金属造形物の製造装置 |
| CN111085681B (zh) * | 2020-01-10 | 2021-11-19 | 江苏铭亚科技有限公司 | 一种3d打印金属设备中金属粉末回收设备 |
| CN111730027B (zh) * | 2020-05-06 | 2021-02-26 | 铜车马动力科技(宁波)有限公司 | 基于物联网的新能源汽车动力总成砂型3d打印机 |
| DE102021212624A1 (de) * | 2021-11-10 | 2023-05-11 | SLM Solutions Group AG | Generatives Schichtbauverfahren mit verschiedenen Rohmaterialpulvern und Anlage dafür |
| CN115178733B (zh) * | 2022-05-12 | 2024-03-22 | 南京晨光集团有限责任公司 | 高功率选区激光熔化用大粒径粉末评价及循环使用方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002115004A (ja) * | 2000-10-05 | 2002-04-19 | Matsushita Electric Works Ltd | 三次元形状造形物の製造方法及びその装置 |
| JP2002205339A (ja) * | 2001-01-11 | 2002-07-23 | Minolta Co Ltd | 粉末材料除去装置 |
| JP2003340925A (ja) * | 2002-05-28 | 2003-12-02 | Matsushita Electric Works Ltd | 粉末材料販売管理方法、粉末材料販売管理システム、製造装置 |
| JP2004137465A (ja) * | 2002-10-17 | 2004-05-13 | Degussa Ag | 選択的レーザー焼結のための焼結粉末、その製造方法、成形体の製造方法および成形体 |
| JP2004175093A (ja) * | 2002-09-30 | 2004-06-24 | Matsushita Electric Works Ltd | 三次元形状造形物の製造方法 |
-
2004
- 2004-05-26 JP JP2004156852A patent/JP4561187B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002115004A (ja) * | 2000-10-05 | 2002-04-19 | Matsushita Electric Works Ltd | 三次元形状造形物の製造方法及びその装置 |
| JP2002205339A (ja) * | 2001-01-11 | 2002-07-23 | Minolta Co Ltd | 粉末材料除去装置 |
| JP2003340925A (ja) * | 2002-05-28 | 2003-12-02 | Matsushita Electric Works Ltd | 粉末材料販売管理方法、粉末材料販売管理システム、製造装置 |
| JP2004175093A (ja) * | 2002-09-30 | 2004-06-24 | Matsushita Electric Works Ltd | 三次元形状造形物の製造方法 |
| JP2004137465A (ja) * | 2002-10-17 | 2004-05-13 | Degussa Ag | 選択的レーザー焼結のための焼結粉末、その製造方法、成形体の製造方法および成形体 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105598452A (zh) * | 2016-03-15 | 2016-05-25 | 西安交通大学 | 一种适用于激光金属成形过程的粉末回收装置 |
| CN105598452B (zh) * | 2016-03-15 | 2018-07-17 | 西安交通大学 | 一种适用于激光金属成形过程的粉末回收装置 |
| US10569331B2 (en) | 2016-06-01 | 2020-02-25 | Sodick Co., Ltd. | Three-dimensional printer |
| CN108339985A (zh) * | 2018-05-19 | 2018-07-31 | 安徽中健三维科技有限公司 | 一种3d打印粉末收集装置 |
| KR102078813B1 (ko) * | 2019-07-29 | 2020-02-19 | 주식회사 에스에프에스 | 3차원 프린터 및 3차원 프린터의 조형 박스 정렬 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2005335199A (ja) | 2005-12-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4561187B2 (ja) | 三次元形状造形物の製造方法及び三次元形状造形物の製造における粉末材料再生装置 | |
| Dutta et al. | Science, technology and applications of metals in additive manufacturing | |
| Aboulkhair et al. | 3D printing of Aluminium alloys: Additive Manufacturing of Aluminium alloys using selective laser melting | |
| US20210379823A1 (en) | Method and System for Producing a Workpiece Using Additive Manufacturing Techniques | |
| Yang et al. | Additive manufacturing of metals: the technology, materials, design and production | |
| Karapatis et al. | Direct rapid tooling: a review of current research | |
| Pham et al. | Rapid manufacturing: the technologies and applications of rapid prototyping and rapid tooling | |
| JP3724437B2 (ja) | 三次元形状造形物の製造方法及びその製造装置 | |
| CN1238140C (zh) | 烧结部件的制造方法 | |
| US20160339639A1 (en) | Method for producing three-dimensional objects from powders and device for implementing same | |
| JP2009001900A (ja) | 三次元形状造形物の製造方法 | |
| CN103143706A (zh) | 一种印章的3d打印制造方法 | |
| JP2004277881A (ja) | 三次元形状造形物の製造方法及びその装置 | |
| JP2008291318A (ja) | 三次元形状造形物の製造方法 | |
| CN109070212A (zh) | 金属3d打印机 | |
| JP3599054B2 (ja) | 三次元形状造形物の製造方法 | |
| JP4867790B2 (ja) | 三次元形状造形物の製造方法 | |
| CA3056838A1 (en) | Test specimen for validating operating parameters of a method for the additive manufacturing of a part by laser melting on powder beds | |
| EP3508287A1 (en) | Systems and methods for removing build material from additively manufactured parts | |
| JP2021025062A (ja) | 金属積層造形用の材料粉体およびその製造方法 | |
| Bareth et al. | Implementation of a multi-material mechanism in a laser-based powder bed fusion (PBF-LB) machine | |
| Kumar | Additive Manufacturing Classification | |
| JP3433745B2 (ja) | 三次元形状造形物の製造方法及び製造装置 | |
| JP7003730B2 (ja) | 金属積層造形方法 | |
| JP2005097692A (ja) | 三次元形状造形物の製造方法及びその装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070313 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20081222 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090106 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090309 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090407 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090608 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100413 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100614 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20100630 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100706 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100719 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130806 Year of fee payment: 3 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 4561187 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130806 Year of fee payment: 3 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |