JP4566284B1 - 三次元造形製品の製造装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】粉末12及び造形物13を基板3上に積載する三次元造形製品の製造装置において、テーブル2上に枠体7を立設し、当該枠体7から水平方向に突接した支柱及び/又は当該枠体7におけるテーブル2の内側方向を低部とする段差部位の上に、基板3を載置すると共に、当該載置が行われる前記支柱及び/又は前記段差部位の領域内における3個の位置による三角形又は4個の位置による四角形の内側に基板3の重心が存在するような配置状態による支持が可能である一方、支柱の上側方向に突出している突部及び/又は枠体7の内壁を基板3の水平方向周囲部に3個以上の位置から当接させることによって、前記課題を達成し得る三次元造形製品の製造装置。
【選択図】図7
Description
(a)粉末の落下に伴う撒布及び撒布された粉末の上側表面又はその近傍を摺動する平坦化工程、
(b)造形領域に対するレーザー光線などの電磁波又は電子線を照射することによって、当該照射領域を焼結する工程、
(c)前記(b)の焼結が行われた端部及び/又は上面を回転工具によって切削しながら端部及び/又は上面の成形を行う工程
を不可欠としており、前記(a)、(b)、(c)を繰り返すことによって最終的に必要な三次元形状を成形することになる。
b3MB=c3MC
が成立する。
MA=M/(a1/b1+a2/c2+1)
MB=M/(b1/a1+b3/c3+1)
Mc=M/(c2/a2+c3/b3+1)
を得ることができる。
但し、特に図13(b)に示すように、4個の位置(A、B、C、D)による四角形ABCDの内側に基板3の重心(G)を内側に位置するも、重心(G)が四角形ABCDの対角線の交点(直線AC、BDの交点)に存在する場合には、重心(G)は4個の位置のうちの3個の位置による三角形(三角形ABD、BAC、CBD、DAC)の何れの内側に位置することができないので、特に考察を必要とする。
a1MA=c1MC
b1MB=d1MD
がそれぞれ成立する。
が成立し、
b1/b=d1d
が成立することから、結局
aMA=bMC
bMB=bMB
が成立することになる。
MA+MB+MC+MD=M
が成立するが、上記3式だけでは4個の抗力であるMA、MB、MC、MDを特定することはできない。
但し、仮に抗力MAが正の値ではなくMA=0であるならば、上記関係式からMC=0とならざるを得ない。
防止することが可能となる。
尚、前記力Xが基板3に対して作用する位置は千差万別であって、決して前記交点Oに限定する訳ではないが、作用する位置如何に拘らず、前記力Xと抗力p、qのベクトル合成によって力のバランスが生ずることに変わりはない。
法線の交点O’’からRの位置及びその中間の位置の方向に向かうような方向の力X’’に対し、Rの位置及びPの位置における各抗力r、qのベクトル合成によって前記力X’
結局基板3の水平方向の移動を防止することが可能となる。
尚、前記のような作用する力と抗力とのバランス以外に、基板3においては、粉末12、造形物13及び基板3の重心を回転中心とする水平方向の回転モーメントが発生しており、仮に当該回転モーメントの方向が前記3個以上の当接位置の当接面に沿った方向にて発生している場合には、前記抗力によって、当該回転を防止することは不可能となる場合が生ずる(例えば、当接に基づく摩擦力が前記回転モーメントに基づく回転力を阻止し得ない場合)が、実際にはそのような3個以上の当接面に沿うような回転モーメントが生ずることはあり得ない以上、この点に関する考察は本来不要である。
但し、基板3を段差部73に載置する場合には、当該段差部73と別に、突部を備える支柱4における載置は不要であって、必然的に基板3の水平方向周囲部に対する当接は、枠体7の内壁によって行われることになる。
尚、従来技術においては、テーブル2と基板3の間に加熱板(ヒーター)又は冷却板(クーラー)を介在させることが行われているが、前記基本構成においても、基板3の支柱4及び/又は前記段差部73の間に、加熱板(ヒーター)又は冷却板(クーラー)を介在させることは当然可能であり(但し図示せず)、造形条件に即してその何れかを選択することができる。
尚、図5(a)、(b)のような円形状の基板3の場合に、仮に基板3の重心位置(G)を中心とする水平方向の回転モーメントが生じた場合には、3個の当接位置P、Q、Rによる当接が当該回転モーメントを防止することは不可能となる場合が生ずるが、実際の作業現場ではこのような回転モーメントの原因となるような力が発生し得ないことは既に指摘したとおりである。
図5(c)の実施形態においても、重心(G)を内側に位置するように配置し得る四角形ABCDが存在することによって、基板3を安定した状態にて支持しており、更には隣接し合う4個の位置P、Q、R、Sからの4本の法線同士の交差角度が180度よりも小さいこと(実際には約90度)によって、基板3の水平方向の移動を当然阻止することができる(以下の実施形態は、何れも矩形状の基板3の載置した状態を示しており、当該載置の領域において重心(G)を内側に位置するようにして囲むような載置による4個の位置が必ず存在すること、及び隣接する4個の当接位置の支持部位の存在し、当該当接位置からの法線同士の交差角度が180度より小さいこと(実際には約90度)が自明であることから、これらに関する説明は省略する。)。
尚、図5(d)の実施形態とは別に、後述するような矩形状の基板3の水平方向周囲部及びその近傍を支柱4に載置し、かつ当接面を支柱4の長手方向と平行状態であるような実施形態もまた当然実現可能である(但し、当該実施形態は図示されていない。)。
尚、テーブル2上に立設されている枠体7は、図5(a)、(b)に示すように一体構成の場合と、図5(c)、(d)に示すように示すようにそれぞれ支柱4ごとに対応して分離されている構成との双方を選択することができる。
但し、段差部73の数が増加するに従って、必要とする支柱4の数は減少する傾向にある。
尚、図10(a)の場合のように、支柱4としてボルト4を採用する場合には、当該ボルト4が回転しながら突設方向に移動することから、突部においても、当該ボルト4と螺合する構成を採用し、基板3に対し上側が突設した状態を維持すると良い。
尚、前記傾斜状態を設ける領域として、枠体7を立設している位置の内側の全領域だけでなく、当該位置から更に内側に離れた位置の全領域をも選択可能としているのは、図6(b)及び図8に示す実施形態において、図12に示すように、枠体7を支柱4の当接方向によって固定する位置を選択可能とする場合、枠体7を突設している位置から所定の内側の領域範囲に至るまで、テーブル2が平坦形状であることを必要としていることに由来している。
尚、実施例3においても、傾斜状態を設ける領域として、枠体7を立設する位置から更に内側に離れた位置の全領域をも対象としているが、その根拠は実施例2の場合と同様である。
2 テーブル
20 挿通用孔
21 排出用穴
3 基板
31 基板のうちの粉末を採用した上側部分
32 基板のうちの下側の金属板
4 支柱及びその実施形態であるボルト
5 突部及びその実施形態であるナット並びに鍔部
6 固定用ボルト
7 枠体
70 挿通用孔
71 水平突出部
72 両側脚部
73 段差部
8 止着用杵又は止着用ボルト
9 粉末支持板
10 開閉板
11 鉛直方向支柱
12 粉末
13 造形物
Claims (19)
- 造形タンク内にて上下方向に移動可能なテーブルの上側に位置し、上側に隣接している粉末が焼結によって固化した際、当該粉末と接着し得る素材を少なくとも表面部分にて有している基板及び前記テーブルの上側にて金属又は非金属の粉末を撒布し、かつ当該撒布された粉末の上側表面を平坦化したうえで、最上位に位置している造形対象となる領域に、電磁波又は電子線を所定の厚さの層に沿って照射することによって焼結層を形成した後、当該焼結が行われた端部及び/又は上面に対する切削によって成形を行う工程を順次反復している三次元造形製品の製造装置において、テーブル上に枠体を立設し、当該枠体から水平方向に突接した支柱及び/又は当該枠体の上端のうちテーブルと向い合う内側を低い位置とし内壁を隔てた外側を高い位置としている段差部の前記低い位置の上に基板を載置し、かつ支柱において少なくとも上側方向に突出した状態にて備えられている突部及び/又は枠体の内壁を基板の水平方向周囲部に対して当接している三次元造形製品の製造装置。
- 基板を2本以上の支柱上のみに載置し、かつ基板の水平方向周囲部を2個以上の突部に当接していることを特徴とする請求項1記載の三次元造形製品の製造装置。
- 円形状の基板を2本以上の支柱に載置し、かつ突部の当接面が前記円形に沿った円弧状を呈していることを特徴とする請求項2記載の三次元造形製品の製造装置。
- 矩形状の基板を3本以上の支柱に載置し、かつ支柱の長手方向に直交している当接面を有する突部が、矩形辺に当接するか、又は前記長手方向と部分的に直交しかつ部分的に平行状態である当接面を有する突部が矩形状の角部に当接していることを特徴とする請求項2記載の三次元造形製品の製造装置。
- 矩形状の基板を相互に向い合いかつ接続した状態にある4本以上の支柱に載置し、基板の水平方向周囲部の4辺を突部及び内壁の双方に当接するか、又は内壁のみに当接することを特徴とする請求項1記載の三次元造形製品の製造装置。
- 矩形状の基板を支柱及び段差部上に載置し、かつ基板の水平方向周囲部を突部及び枠体の内壁に当接させていることを特徴とする請求項1記載の三次元造形製品の製造装置。
- 水平方向周囲部の1辺及びその内側近傍を段差部上に載置し、前記1辺と相向い合う他の1辺及びその内側近傍を支柱に載置しており、かつ前記他の1辺を当接面が前記支柱の長手方向と平行状態にある突部に当接しており、他の3辺を突部又は枠体の内壁に当接していることを特徴とする請求項6記載の三次元造形製品の製造装置。
- 矩形状の基板の相向かい合う2辺及びその内側近傍、又は合い向かい合う4辺及びその内側近傍を段差部に載置し、水平方向周囲部の4辺が枠体の内壁に当接していることを特徴とする請求項1記載の三次元造形製品の製造装置。
- 枠体の下端において支柱の突設方向及びその反対側に両側脚部を突設し、当該両側脚部にそれぞれ挿通用孔を設ける一方、テーブルにおいても各支柱の突設方向によって複数個の挿通用孔を設け、双方の挿通用孔に対し、止着用杵又は止着用ボルトを挿貫し、当該挿貫する位置を選択することによって、各枠体を固定する位置を調整しかつ選択し得る請求項8記載の三次元造形製品の製造装置。
- 基板の水平方向周囲部に対する当接面が支柱の長手方向と直交しているか又は直交している部分を含む突部につき、当該支柱に沿って固定及び移動の何れをも選択可能であることを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7の何れか一項に記載の三次元造形製品の製造装置。
- 支柱としてボルトを採用し、突部としてナットを採用することを特徴とする請求項10記載の三次元造形製品の製造装置。
- 突部として支柱の長手方向に摺動自在の鍔部を採用し、鍔部においては、前記長手方向と直交する方向に固定用ボルトを螺合しており、しかも当該ボルトの先端が前記長手方向周囲部と当接し得ることを特徴とする請求項10記載の三次元造形製品の製造設置。
- 基板の水平方向周囲部に対する当接面が当該支柱と平行状態であるか、又は部分的に直交しかつ部分的に平行状態である突部を中途部位に係着している支柱につき、枠体に対し、固定及び移動の何れをも選択可能としたうえで前記枠体を挿貫していることを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7の何れか一項に記載の三次元造形製品の製造装置。
- ボルトを枠体に螺合していることを特徴とする請求項13記載の三次元造形製品の製造装置。
- 支柱を枠体及び当該枠体の水平方向突出部に対し摺動自在としたうえで、当該水平方向突出部においては、支柱の長手方向と直交する方向に固定用ボルトを螺合しており、しかも当該ボルトの先端が前記長手方向周囲部と当接し得ることを特徴としている請求項13記載の三次元造形製品の製造装置。
- 支柱のうち、基板の水平方向周囲部が当接していない側の領域及び前記水平方向周囲部が当接していない枠体に対し、粉末支持板を架設していることを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15の何れか一項に記載の三次元造形製品の製造装置。
- テーブルにおいて、枠体を支えている位置の全内側又は当該位置から離れた更なる内側の領域に、順次下降するような傾斜状態を形成し、かつ当該傾斜状態の下端部の位置において、焼結されなかった粉末を排出するための排出穴を設けていることを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16の何れか一項に記載の三次元造形製品の製造装置。
- テーブルにおいて、枠体を支えている位置の全内側又は当該位置から離れた更なる内側の領域に、相向かい合う一方側端から、他方側端にかけて順次下降するような傾斜状態を形成し、かつ他方側端においては、2本の鉛直方向支柱を介して枠体を支持しており、かつ前記2本の鉛直方向支柱の間には、当該2本の鉛直方向支柱の上端又は当該2本の鉛直方向支柱の何れか一方側において回動自在である開閉板を備えていることを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16の何れか一項記載の三次元造形製品の製造装置。
- 基板の一部を構成している金属板の上側部分に、三次元造形製品を形成している粉末と同一の粉末を素材とする成形層を固着していることを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18の何れか一項に記載の三次元造形製品の製造装置。
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