JP4857056B2 - Powder sintering additive manufacturing apparatus and powder sintering additive manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は、粉末焼結積層造形装置及び粉末焼結積層造形方法に関し、パートテーブル上に複数の焼結薄層を積層して3次元造形物を作製する粉末焼結積層造形装置及び粉末焼結積層造形方法に関する。   The present invention relates to a powder sintering additive manufacturing apparatus and a powder sintering additive manufacturing method, and a powder sintering additive manufacturing apparatus and powder sintering for producing a three-dimensional object by laminating a plurality of sintered thin layers on a part table. The present invention relates to an additive manufacturing method.

近年、機能試験用試作部品や少量多品種の製品に使用される部品等を造形することができる造形装置への要望が増えてきつつある。   In recent years, there has been an increasing demand for modeling apparatuses capable of modeling functional test prototype parts and parts used in a small variety of products.

この要求を満たすものとして、光造形装置や粉末焼結積層造形装置などがある。なかでも、粉末焼結積層造形装置は、紫外線硬化性樹脂を使用した造形装置(以下「光造形装置」)と異なり、多種類かつ強靭な材料が使用できることが大きな特徴の一つであり、市場での認知度も向上し、さまざまな用途で使用されはじめている。   There exist an optical shaping | molding apparatus, a powder sintering layered shaping apparatus, etc. as what satisfy | fills this request | requirement. Above all, the powder sintering additive manufacturing equipment is one of the major features that can be used with a wide variety of tough materials, unlike the modeling equipment that uses UV curable resin (hereinafter "Optical modeling equipment"). It has also been used for various purposes.

従来市販されている粉末焼結積層造形装置は、レーザ光出射部と、造形部と、制御装置とから構成されている。図11(a)、(b)はそれぞれ、従来市販されている粉末焼結積層造形装置のうち造形部の上面図及び断面図である。なお、図11(a)、(b)において、レーザ光出射部及び制御装置は図示されていないが、レーザ光出射部は、造形部の上方に設置されている。   Conventionally, a powder sintering additive manufacturing apparatus that is commercially available includes a laser beam emitting unit, a modeling unit, and a control device. FIGS. 11A and 11B are a top view and a cross-sectional view, respectively, of a modeling portion in a powder sintering additive manufacturing apparatus that has been commercially available. In FIGS. 11A and 11B, the laser beam emitting unit and the control device are not shown, but the laser beam emitting unit is installed above the modeling unit.

レーザ光出射部においては、レーザ光の光源とレーザ光の照射方向を制御するミラーとが設けられている。   In the laser beam emitting section, a laser beam source and a mirror for controlling the laser beam irradiation direction are provided.

造形部101においては、図11(a)、(b)に示すように、中央部に設置された造形用容器1と、その両側に設置された粉末材料容器2a、2bと、粉末材料容器2a、2bの各端部に設置された供給過剰粉末材料7cの収納容器3a、3bとを備えている。造形用容器1では、パートテーブル4a上に形成した粉末材料の薄層7aをレーザ光の照射により焼結させて焼結薄層7bが形成され、パートテーブル4aを下方に移動させて焼結薄層7bが順次積層され、3次元造形物が作製される。造形用容器1の上部開口面を造形領域と称する。粉末材料容器2a、2bでは、フィードテーブル4b、4c上に粉末材料7が収納され、フィードテーブル4b、4cが上方に移動して粉末材料7が供給される。粉末材料容器2a、2bの上部開口面を粉末材料収納領域と称する。   In the modeling part 101, as shown to Fig.11 (a), (b), the modeling container 1 installed in the center part, the powder material containers 2a and 2b installed in the both sides, and the powder material container 2a 2b, and storage containers 3a and 3b for the excessive supply powder material 7c installed at the respective end portions. In the modeling container 1, the thin layer 7a of the powder material formed on the part table 4a is sintered by laser light irradiation to form the sintered thin layer 7b, and the part table 4a is moved downward to sinter the thin layer. The layers 7b are sequentially laminated to produce a three-dimensional structure. The upper opening surface of the modeling container 1 is referred to as a modeling area. In the powder material containers 2a and 2b, the powder material 7 is stored on the feed tables 4b and 4c, and the feed tables 4b and 4c are moved upward to be supplied with the powder material 7. The upper opening surfaces of the powder material containers 2a and 2b are referred to as powder material storage regions.

また、粉末材料容器2a、2bの上方には収納された粉末材料7の予備加熱のため図示しない赤外線ヒータが設けられ、造形用容器1の上方には粉末材料の薄層7aの予備加熱のため図示しない赤外線ヒータが設けられている。予備加熱で粉末材料などの温度を予めその融点近くまで上昇させておき、レーザ照射により粉末材料の薄層7aの温度を素早く上昇させて粉末材料の薄層7aを均一に焼結するために行われる。   Further, an infrared heater (not shown) is provided above the powder material containers 2a and 2b for preheating the powder material 7 accommodated therein, and above the modeling container 1 for preheating the thin layer 7a of the powder material. An infrared heater (not shown) is provided. In order to sinter the thin layer 7a of the powder material uniformly by preheating, the temperature of the powder material or the like is raised in advance to near its melting point, and the temperature of the thin layer 7a of the powder material is quickly raised by laser irradiation. Is called.

制御装置は、パートテーブル4aを薄層一層分降下させ、左側のフィードテーブル4bを上昇させて粉末材料容器2aの表面から粉末材料7を突出させ、リコータ5によって粉末材料容器2aから粉末材料7を運び出させ、パートテーブル4a上に粉末材料7を供給させて粉末材料の薄層7aを形成させる。次いで、レーザ光及び制御ミラーによって作製すべき3次元造形物のスライスデータ(描画パターン)に基づき粉末材料の薄層7aを選択的に加熱して焼結させ、焼結薄層7bを形成させる。次に、パートテーブル4aを薄層一層分降下させ、右側のフィードテーブル4cを上昇させて粉末材料容器2bの表面から粉末材料7を突出させる。次いで、リコータ5によって粉末材料容器2bから粉末材料7を運び出させ、パートテーブル4a上の焼結薄層7bの上に粉末材料7を供給させて粉末材料の薄層7aを形成する。次に、粉末材料の薄層7aを選択的に加熱して焼結させ、焼結薄層7bを形成させる。これらの動作を繰り返させて焼結薄層7bを積層し、3次元造形物を形成させる。最後に、3次元造形物を冷却させる。
特許第2620353号
The control device lowers the part table 4a by one thin layer, raises the left feed table 4b to project the powder material 7 from the surface of the powder material container 2a, and causes the recoater 5 to remove the powder material 7 from the powder material container 2a. The powder material 7 is supplied onto the part table 4a to form a thin layer 7a of the powder material. Next, the thin layer 7a of the powder material is selectively heated and sintered based on the slice data (drawing pattern) of the three-dimensional structure to be produced by the laser beam and the control mirror, thereby forming the sintered thin layer 7b. Next, the part table 4a is lowered by one thin layer, the right feed table 4c is raised, and the powder material 7 protrudes from the surface of the powder material container 2b. Next, the powder material 7 is carried out of the powder material container 2b by the recoater 5, and the powder material 7 is supplied onto the sintered thin layer 7b on the part table 4a to form the thin layer 7a of the powder material. Next, the thin layer 7a of the powder material is selectively heated and sintered to form the sintered thin layer 7b. By repeating these operations, the sintered thin layer 7b is laminated to form a three-dimensional structure. Finally, the three-dimensional structure is cooled.
Japanese Patent No. 2620353

ところで、従来の粉末焼結積層造形装置では、造形用容器1内のパートテーブル4a上に形成された粉末材料の薄層7aに選択的にレーザ光を照射し焼結すると、焼結した部分が溶融して体積が減少するため、最低でもパートテーブル4aが下がった分の体積と、焼結により減少した分の体積を補うだけの粉末材料を供給する必要がある。   By the way, in the conventional powder sintering additive manufacturing apparatus, when the thin layer 7a of the powder material formed on the part table 4a in the modeling container 1 is selectively irradiated with laser light and sintered, the sintered portion is obtained. Since the volume is decreased by melting, it is necessary to supply a powder material that only makes up for the volume of the part table 4a lowered and the volume reduced by the sintering.

しかし、パートテーブル4aが下がった分の体積が一定であるのに対して、焼結により減少した部分の体積は、各層の焼結部の断面積や、断面位置の偏りにより一部分のみ多く減少するなど予測がしにくい。   However, while the volume of the lowered part table 4a is constant, the volume of the portion reduced by the sintering is largely reduced only by a portion due to the cross-sectional area of the sintered portion of each layer and the deviation of the cross-sectional position. It is difficult to predict.

この場合、最悪、粉末材料7の供給不足だけは防止しなくてはならないため、常に多めに粉末材料7を供給する必要がある。しかし、造形領域が大きくて焼結領域(焼結薄層7の表面)が小さい場合には、真に必要な補給量は少なくてよいのであるが、フィードテーブル4b、4c全体が上昇するため、体積が減少していない部分にも粉末材料7が余分に供給されてしまう。このような場合、各層ごとに、過剰な粉末材料7の量が多くなり、造形用容器1から溢れる粉末材料7が生じてしまう。そこで、従来の装置では、フィードテーブル4b又は4cを降下させて粉末材料容器2a又は2b内上部に収納部を形成し、その収納部に供給過剰の粉末材料7を運び入れるとともに、図11(a)、(b)に示すような収納容器3a、3bを設け、そこにさらに供給過剰の粉末材料7cを落とし込むなどの対策を採っている。   In this case, since it is necessary to prevent the shortage of supply of the powder material 7 at worst, it is necessary to always supply a larger amount of the powder material 7. However, if the modeling area is large and the sintering area (the surface of the sintered thin layer 7) is small, the amount of replenishment that is really necessary may be small, but the entire feed tables 4b and 4c rise. The powder material 7 is excessively supplied also to the portion where the volume is not reduced. In such a case, the amount of the excessive powder material 7 increases for each layer, and the powder material 7 overflowing from the modeling container 1 is generated. Therefore, in the conventional apparatus, the feed table 4b or 4c is lowered to form a storage portion in the upper part of the powder material container 2a or 2b, and an excessive supply of the powder material 7 is carried into the storage portion. ) And (b) are provided, and measures are taken such as dropping the excessively supplied powder material 7c into the storage containers 3a and 3b.

しかしながら、供給過剰の粉末材料7cがあまり多く生じると供給すべき粉末材料7が不足して造形物を完成できなくなる事態も生じてくる。これを防ぐため、粉末材料容器2a、2bを大きくする必要があるが、その場合装置を大きくする必要があり、好ましくない。   However, if too much powder material 7c is excessively supplied, there may be a situation where the powder material 7 to be supplied is insufficient and the molded article cannot be completed. In order to prevent this, it is necessary to enlarge the powder material containers 2a and 2b, but in that case, it is necessary to enlarge the apparatus, which is not preferable.

一方で、多くの供給過剰が出ないように、粉末材料7の供給不足を防止するには十分であるが、少なめに粉末材料7を供給すると、上記したような収納部を形成した粉末材料容器2a、2b内に残余の粉末材料7を運び入れたとき、その収納部が半分程度しか埋まらず、凸凹が生じる。このため、予備加熱のための赤外線ヒータによる粉末材料7の加熱むらが生じてしまう。これは、造形領域における粉末材料の薄層7aの焼結に不均一を引き起こす恐れがある。   On the other hand, it is sufficient to prevent a shortage of supply of the powder material 7 so that a large amount of supply is not excessive. However, if the powder material 7 is supplied in a small amount, the powder material container having the above-described storage portion is formed. When the remaining powder material 7 is carried into 2a and 2b, only about half of the storage portion is buried, resulting in unevenness. For this reason, uneven heating of the powder material 7 by the infrared heater for preheating occurs. This may cause non-uniformity in the sintering of the thin layer 7a of the powder material in the modeling area.

本発明は、上記の従来例の問題点に鑑みて創作されたものであり、粉末材料の薄層を形成するのに常に十分な量の粉末材料を造形用容器に供給することができるようにするとともに、粉末材料の薄層を形成した後の残余の粉末材料によりその残余の粉末材料を運び入れる側の粉末材料容器内が十分に広い範囲にわたり粉末材料で埋められるようにすることができる粉末焼結積層造形装置及びその使用方法を提供するものである。   The present invention was created in view of the problems of the above-described conventional example, so that a sufficient amount of powder material can be supplied to the modeling container at all times to form a thin layer of powder material. In addition, the powder that can be filled with the powder material over a sufficiently wide range in the powder material container on the side of carrying the remaining powder material by the remaining powder material after forming the thin layer of the powder material A sintered additive manufacturing apparatus and a method for using the same are provided.

上記課題を解決するため、本発明は、粉末焼結積層造形装置に係り、粉末材料の薄層を形成し、レーザ光を照射して前記粉末材料の薄層を焼結させ、複数の焼結薄層を積層して3次元造形物を作製する粉末焼結積層造形装置であって、底板が上下に移動する第1の粉末材料容器と、前記第1の粉末材料容器と連結部を介して連結された、底板が上下に移動する造形用容器と、前記造形用容器と連結部を介して連結された、底板が上下に移動する第2の粉末材料容器と、前記第1又は第2の粉末材料容器から粉末材料を運び出し、前記造形用容器に前記粉末材料を運び入れ、前記造形用容器の底板上に前記粉末材料の薄層を形成し、さらに前記粉末材料の薄層を形成した後の残余の粉末材料を、前記第2又は第1の粉末材料容器に表面を均しながら運び入れる粉末材料運搬手段と、前記残余の粉末材料の量を検出する手段とを有することを特徴とし、
本発明は、上記粉末焼結積層造形装置に係り、前記残余の粉末材料の量を検出する手段は、前記残余の粉末材料を前記第2又は第1の粉末材料容器内に表面を均しながら運び入れている間に、運搬中の前記残余の粉末材料の量が規定量より少なくなった時点の前記粉末材料運搬手段の位置又は移動距離を検出する手段であることを特徴とし、
本発明は、上記粉末焼結積層造形装置に係り、(i)前記第1の粉末材料容器の底板を上昇させて前記第1の粉末材料容器の表面よりも上に前記粉末材料を突出させ、かつ前記第2の粉末材料容器の底板を降下させるとともに、前記造形用容器の底板を降下させ、その状態で、前記粉末材料運搬手段を移動させて、前記第1の粉末材料容器から前記粉末材料を運び出し、前記造形用容器に前記粉末材料を運び入れ、前記造形用容器の底板上に前記粉末材料の薄層を形成し、さらに該粉末材料の薄層を形成した後の残余の前記粉末材料を前記第2の粉末材料容器内に運び入れ、(ii)次に、前記第2の粉末材料容器の底板を上昇させて前記第2の粉末材料容器の表面よりも上に前記粉末材料を突出させ、かつ前記第1の粉末材料容器の底板を降下させるとともに、前記造形用容器の底板を降下させ、その状態で、前記粉末材料運搬手段を移動させて、前記第2の粉末材料容器から前記粉末材料を運び出し、前記造形用容器に前記粉末材料を運び入れ、前記造形用容器の底板上に前記粉末材料の薄層を形成し、さらに該粉末材料の薄層を形成した後の残余の前記粉末材料を前記第1の粉末材料容器内に運び入れるという一連の動作を行わせる制御手段を備えたことを特徴とし、
本発明は、上記粉末焼結積層造形装置に係り、前記制御手段は、前記(ii)の動作を行わせた後、さらに前記(i)乃至(ii)の動作を繰り返させることを特徴とし、
本発明は、上記粉末焼結積層造形装置に係り、前記制御手段は、前記残余の粉末材料の量に基づいて、次に前記粉末材料を運び出す側となる粉末材料容器の底板の上昇量、又は次に前記粉末材料を運び入れる側となる粉末材料容器の底板の降下量のうちの少なくとも何れか一を調整することを特徴とし、
本発明は、粉末焼結積層造形方法に係り、上記粉末焼結積層造形装置を用いた粉末焼結積層造形方法であって、前記第1の粉末材料容器を交互に前記粉末材料を運び出す側及び運び入れる側とし、それに対応させて前記第2の粉末材料容器を交互に前記粉末材料を運び入れる側及び運び出す側とし、前記粉末材料運搬手段を移動させて前記粉末材料の薄層を形成した後の残余の粉末材料を、前記第2又は第1の粉末材料容器に表面を均しながら運び入れ、かつ前記残余の粉末材料の量を検出し、前記残余の粉末材料の量に基づき、次に前記粉末材料を運び出す側となる粉末材料容器の底板の上昇量、又は次に前記粉末材料を運び入れる側となる粉末材料容器の底板の降下量のうち少なくとも何れか一を調整することを特徴とし、
本発明は、粉末焼結積層造形方法に係り、上記粉末焼結積層造形装置を用いた粉末焼結積層造形方法であって、前記第1の粉末材料容器を交互に前記粉末材料を運び出す側及び運び入れる側とし、それに対応させて前記第2の粉末材料容器を交互に前記粉末材料を運び入れる側及び運び出す側とし、 前記粉末材料を運び入れる側の粉末材料容器内において、前記粉末材料運搬手段の移動方向に沿って、前記造形用容器側から順に不足領域、適量領域及び過剰領域に予め区分し、前記粉末材料の薄層を形成した後の残余の粉末材料を、前記粉末材料を運び入れる側の粉末材料容器内に表面を均しながら運び入れている間に、運搬中の前記残余の粉末材料の量が前記規定量より少なくなった時点の前記粉末材料運搬手段の位置又は移動距離を検出し、前記粉末材料運搬手段の位置又は移動距離が前記不足領域、適量領域及び過剰領域のうちどの領域に入るかにより、次に前記粉末材料を運び出す側となる粉末材料容器の底板の上昇量、又は次に前記粉末材料を運び入れる側となる粉末材料容器の底板の降下量のうち少なくとも何れか一を調整することを特徴としている。
In order to solve the above problems, the present invention relates to a powder sintering additive manufacturing apparatus, forming a thin layer of powder material, irradiating a laser beam to sinter the thin layer of powder material, and a plurality of sintering A powder sintering additive manufacturing apparatus for producing a three-dimensional structure by laminating thin layers, a first powder material container in which a bottom plate moves up and down, the first powder material container, and a connecting portion The connected modeling container in which the bottom plate moves up and down, the second powder material container in which the bottom plate moves up and down, connected to the modeling container and the connecting portion, and the first or second After carrying out the powder material from the powder material container, bringing the powder material into the modeling container, forming a thin layer of the powder material on the bottom plate of the modeling container, and further forming the thin layer of the powder material The remaining powder material is leveled into the second or first powder material container. It characterized the powder material conveying means to put carry al, further comprising a means for detecting the amount of the residual powder material,
The present invention relates to the powder sintered additive manufacturing apparatus, wherein the means for detecting the amount of the remaining powder material levels the surface of the remaining powder material in the second or first powder material container. It is a means for detecting the position or moving distance of the powder material carrying means when the amount of the remaining powder material being carried is less than a specified amount during carrying,
The present invention relates to the powder sintered additive manufacturing apparatus, (i) to raise the bottom plate of the first powder material container to project the powder material above the surface of the first powder material container, In addition, the bottom plate of the second powder material container is lowered, the bottom plate of the modeling container is lowered, and in this state, the powder material carrying means is moved to move the powder material from the first powder material container. The powder material is carried into the modeling container, a thin layer of the powder material is formed on the bottom plate of the modeling container, and the remaining powder material after forming the thin layer of the powder material (Ii) Next, the bottom plate of the second powder material container is raised so that the powder material protrudes above the surface of the second powder material container. And lower the bottom plate of the first powder material container. And lowering the bottom plate of the modeling container and moving the powder material conveying means in that state to carry the powder material out of the second powder material container, and the powder material is transferred to the modeling container. Carrying in, forming a thin layer of the powder material on the bottom plate of the modeling container, and further carrying the remaining powder material into the first powder material container after forming the thin layer of the powder material It has a control means to perform a series of operations,
The present invention relates to the powder sintered additive manufacturing apparatus, wherein the control means, after causing the operation (ii), further repeats the operations (i) to (ii),
The present invention relates to the powder sintered additive manufacturing apparatus, wherein the control means is based on the amount of the remaining powder material, and the rising amount of the bottom plate of the powder material container on the side next to carry out the powder material, or Next, it is characterized by adjusting at least one of the descending amount of the bottom plate of the powder material container on the side to carry the powder material,
The present invention relates to a powder sinter additive manufacturing method, and is a powder sinter additive manufacturing method using the powder sinter additive manufacturing device, wherein the first powder material container alternately carries out the powder material and After the second powder material container is alternately brought into the side to carry in the powder material and the side to carry out the powder material correspondingly, and the powder material carrying means is moved to form a thin layer of the powder material. The remaining powder material is carried into the second or first powder material container while leveling the surface, and the amount of the remaining powder material is detected, and based on the amount of the remaining powder material, It is characterized by adjusting at least one of the rising amount of the bottom plate of the powder material container on the side to carry out the powder material or the lowering amount of the bottom plate of the powder material container on the side to carry the powder material. ,
The present invention relates to a powder sinter additive manufacturing method, and is a powder sinter additive manufacturing method using the powder sinter additive manufacturing device, wherein the first powder material container alternately carries out the powder material and In the powder material container on the side for carrying in the powder material, the second powder material container is used as the side for carrying the powder material alternately and the side for carrying out the powder material container. In this order, the remaining powder material after the thin layer of the powder material is formed is carried into the shortage region, the appropriate amount region, and the excess region in order from the modeling container side. The position or moving distance of the powder material transport means when the amount of the remaining powder material being transported is less than the specified amount while the surface is being transported into the powder material container on the side. detection The amount of the bottom plate of the powder material container that is the side to carry out the powder material next, depending on which of the shortage region, the appropriate amount region, and the excess region the position or moving distance of the powder material carrying means enters. Alternatively, at least one of the descending amounts of the bottom plate of the powder material container on the side where the powder material is carried next is adjusted.

本発明の粉末焼結積層造形装置においては、第1又は第2の粉末材料容器から粉末材料を運び出し、造形用容器に粉末材料を運び入れ、造形用容器の底板上に粉末材料の薄層を形成し、さらに粉末材料の薄層を形成した後の残余の粉末材料を、第2又は第1の粉末材料容器に表面を均しながら運び入れる粉末材料運搬手段と、残余の粉末材料の量を検出する手段とを備えている。   In the powder sintering additive manufacturing apparatus of the present invention, the powder material is carried out from the first or second powder material container, the powder material is carried into the modeling container, and a thin layer of the powder material is formed on the bottom plate of the modeling container. A powder material transporting means for transporting the remaining powder material after forming and further forming a thin layer of the powder material into the second or first powder material container while leveling the surface; and the amount of the remaining powder material Means for detecting.

粉末焼結積層造形装置においては、粉末材料の薄層を選択的に焼結して形成した焼結薄層を順次積層しているが、通常、連続する焼結薄層間で焼結領域の面積が大きく変化しない。このため、一の焼結薄層を形成した後、すぐ次の粉末材料の薄層を作製するための粉末材料の供給量は、一の焼結薄層を形成した時の粉末材料の供給量とほぼ同じとなり、次の供給量の調整が必要な場合、前の供給量が参考になる。特に、残余の粉末材料の量が問題になるような場合、焼結薄層の形成に必要な量はほぼ前と同じと考えられるため、一の焼結薄層を形成した時の残余の粉末材料の量に基づき、次の供給量(粉末材料を運び出す側の粉末材料容器の底板の上昇量に相当)の増減量を決めればよい。   In powder sintering additive manufacturing equipment, sintered thin layers formed by selectively sintering thin layers of powder material are sequentially laminated. The area does not change greatly. Therefore, after the formation of one sintered thin layer, the supply amount of the powder material for producing the next thin layer of the powder material is the supply amount of the powder material when the one sintered thin layer is formed. If the next supply amount needs to be adjusted, the previous supply amount can be used as a reference. In particular, if the amount of residual powder material becomes a problem, the amount necessary for forming the sintered thin layer is considered to be almost the same as before, so the residual powder when forming one sintered thin layer Based on the amount of the material, the increase / decrease amount of the next supply amount (corresponding to the rising amount of the bottom plate of the powder material container on the side carrying the powder material) may be determined.

以上のような観点から、本発明では、残余の粉末材料の量を検出する手段、一例として、第2又は第1の粉末材料容器内で運搬中の残余の粉末材料の量が規定量より少なくなった時点の粉末材料運搬手段の位置又は移動距離を検出する手段を備えている。この場合、大よそ、第2又は第1の粉末材料容器内で運搬中の残余の粉末材料の量が規定量より少なくなった時点の粉末材料運搬手段の位置で粉末材料の供給が途絶え、表面の凹凸が生じると考えてもよい。また、残余の粉末材料を運び入れた側の粉末材料容器内での粉末材料運搬手段の移動距離と、同じ粉末材料容器の底板の降下量とを掛け合わせれば、ほぼ残余の粉末材料の量となる。即ち、残余の粉末材料の量と、底板の降下量と、粉末材料運搬手段の移動距離とのうち何れか2つが決まれば、他の一つを算出することができる。   In view of the above, in the present invention, the means for detecting the amount of the remaining powder material, for example, the amount of the remaining powder material being transported in the second or first powder material container is less than the specified amount. Means are provided for detecting the position or movement distance of the powder material carrying means at that time. In this case, the supply of the powder material is interrupted at the position of the powder material conveying means when the amount of the remaining powder material being conveyed in the second or first powder material container is less than the specified amount, It may be considered that the unevenness is caused. Also, if the movement distance of the powder material conveying means in the powder material container on the side where the remaining powder material is carried is multiplied by the amount of lowering of the bottom plate of the same powder material container, the amount of the remaining powder material is almost equal to Become. That is, if any two of the amount of the remaining powder material, the lowering amount of the bottom plate, and the moving distance of the powder material transporting means are determined, the other one can be calculated.

したがって、上記装置構成で、以下のような粉末材料の供給量の調整方法を採ることができる。即ち、残余の粉末材料によって第2又は第1の粉末材料容器内で十分に広い範囲が埋め尽くされた後に凹凸が生じたのであれば、粉末材料の供給量は適量であり、前の粉末材料の供給量、及び残余の粉末材料を運び入れた側の粉末材料容器の底板の降下量と同じでよい。一方、その範囲が狭いときには、粉末材料の供給量は不足しており、残余の粉末材料の量を基にして次にどれ位粉末材料の供給量を増やせばよいか、或いは残余の粉末材料を運び入れた側の粉末材料容器の底板の降下量を基にして次にどれ位降下量を減らせばよいかを検討することになるが、それらは容易に見当がつく。また、粉末材料の供給量が過剰な場合には、逆に、次にどれ位その供給量を減らせばよいか、或いは次にどれ位底板の降下量を増やせばよいかを検討することになるが、同じくそれらも容易に見当がつく。   Therefore, with the above apparatus configuration, the following method for adjusting the supply amount of the powder material can be employed. That is, if unevenness occurs after a sufficiently wide range is filled in the second or first powder material container with the remaining powder material, the supply amount of the powder material is an appropriate amount, and the previous powder material And the lowering amount of the bottom plate of the powder material container on the side carrying the remaining powder material. On the other hand, when the range is narrow, the supply amount of the powder material is insufficient, and how much the supply amount of the powder material should be increased next based on the amount of the remaining powder material, or the remaining powder material is used. Based on the amount of descent of the bottom plate of the powder material container on the side of the carry-in side, it will be considered how much the amount of descent should be reduced next, but they are easily found. In addition, when the supply amount of the powder material is excessive, on the contrary, it will be examined how much the supply amount should be reduced next, or how much the bottom plate lowering amount should be increased next. But they are also easy to figure out.

また、上記装置構成で、以下のように、より簡便な方法を採ることもできる。即ち、粉末材料を運び入れる側の粉末材料容器内において、粉末材料運搬手段の移動方向に沿って、造形用容器側から順に不足領域、適量領域及び過剰領域に予め区分し、かつこの領域にそれぞれ対応させて次の粉末材料の供給量に関し、前の供給量に対して増減すべき量、或いは次に粉末材料を運び入れる側の粉末材料容器の底板の降下量に関し、前の底板の降下量に対して増減すべき量を予め決めておけば、その粉末材料容器内で、残余の粉末材料の運搬量が規定量より少なくなった時点の粉末材料運搬手段の位置又は移動距離がどの領域に入るかを検出することにより、容易に次の粉末材料の供給量(次に粉末材料を運び出す側の粉末材料容器の底板の上昇量に相当)、或いは次に粉末材料を運び入れる側の粉末材料容器の底板の降下量のうち少なくとも何れか一を決めることができる。   Further, with the above apparatus configuration, a simpler method can be adopted as follows. That is, in the powder material container on the side where the powder material is carried, it is preliminarily divided into a deficient area, an appropriate amount area and an excess area in order from the modeling container side along the moving direction of the powder material conveying means, and each of these areas is divided into these areas. Correspondingly, regarding the supply amount of the next powder material, the amount to be increased or decreased with respect to the previous supply amount, or the decrease amount of the bottom plate of the powder material container on the side next carrying the powder material, the decrease amount of the previous bottom plate If the amount to be increased / decreased in advance is determined in advance, the position or moving distance of the powder material transport means at the time when the transport amount of the remaining powder material becomes less than the specified amount in the powder material container. By detecting whether it enters, the supply amount of the next powder material (corresponding to the rising amount of the bottom plate of the powder material container on the side next to carry out the powder material) or the powder material on the side next into which the powder material is carried next Lowering the bottom plate of the container It can be determined at least any one of the.

以上のように、本発明によれば、粉末材料の薄層を形成するのに常に十分な量の粉末材料を造形用容器に供給することができるようにするとともに、粉末材料の薄層を形成した後の残余の粉末材料によりその残余の粉末材料を運び入れる側の粉末材料容器内が十分に広い範囲にわたり粉末材料で埋められるようにすることができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to always supply a sufficient amount of powder material to the modeling container to form a thin layer of powder material and to form a thin layer of powder material. After that, the remaining powder material can be filled with the powder material over a sufficiently wide range in the powder material container on the side where the remaining powder material is carried.

これにより、粉末材料容器内の粉末材料を均一に予備加熱することができ、これにより造形領域において粉末材料の薄層の温度を均一に保ち、ひいては粉末材料の薄層を均一に焼結することができる。これにより、熱応力の発生を抑制することができるため、精度のよい造形物を作製することができる。   As a result, the powder material in the powder material container can be preheated uniformly, thereby keeping the temperature of the thin layer of the powder material uniform in the modeling region, and thus uniformly sintering the thin layer of the powder material. Can do. Thereby, since generation | occurrence | production of a thermal stress can be suppressed, an accurate molded article can be produced.

さらに、制御手段に、粉末材料運搬手段の制御、粉末材料運搬手段の位置情報に基づく各粉末材料容器の底板の上昇量又は降下量の制御、レーザ光源の照射制御などを行わせるようにすることで、本発明の粉末焼結積層造形方法に必要な動作を自動的に行わせることができる。   In addition, the control means is allowed to control the powder material transport means, control the rising or lowering amount of the bottom plate of each powder material container based on the positional information of the powder material transport means, and control the irradiation of the laser light source. Thus, the operations necessary for the powder sintering additive manufacturing method of the present invention can be automatically performed.

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

(粉末焼結積層造形装置の説明)
本発明の実施の形態に係る粉末焼結積層造形装置は、レーザ光出射部と、造形部111と、制御装置112とから構成されている。
(Description of powder sintering additive manufacturing equipment)
The powder sintering additive manufacturing apparatus according to the embodiment of the present invention includes a laser beam emitting unit, a modeling unit 111, and a control device 112.

図1(a)は、本発明の実施の形態に係る粉末焼結積層造形装置のうち造形部111の構成を示す上面図である。図1(b)は、同じく図1(a)のI−I線に沿う断面図である。   Fig.1 (a) is a top view which shows the structure of the modeling part 111 among the powder sintering layered modeling apparatuses which concern on embodiment of this invention. FIG.1 (b) is sectional drawing which follows the II line | wire of Fig.1 (a) similarly.

図2(a)は、本発明の実施の形態に係る粉末焼結積層造形装置を横方向から見た造形部111の構成を示す側面図である。図2(b)は、同じく前から見た正面図である。   Fig.2 (a) is a side view which shows the structure of the modeling part 111 which looked at the powder sintering lamination molding apparatus concerning embodiment of this invention from the horizontal direction. FIG. 2B is a front view of the same viewed from the front.

発明の実施の形態に係る粉末焼結積層造形装置において、図1(a)、(b)には示していないが、レーザ光出射部はその造形部111の造形用容器11の上方に配置され、下記のような機能を有する。以下に、各部の詳細について説明する。   In the powder sintering additive manufacturing apparatus according to the embodiment of the invention, although not shown in FIGS. 1A and 1B, the laser beam emitting part is disposed above the modeling container 11 of the modeling part 111. Have the following functions. Details of each part will be described below.

(a)レーザ光出射部の構成
まず、レーザ光出射部の構成について説明する。
(A) Configuration of Laser Light Emitting Unit First, the configuration of the laser light emitting unit will be described.

レーザ光出射部においては、レーザ光の光源とレーザ光の照射方向を制御するミラーとが設けられている。光源から出射したレーザ光はコンピュータによるミラー制御により、造形部111のパートテーブル13a上の粉末材料の薄層16aに選択的に照射されるようになっている。例えば、作製すべき3次元造形物のスライスデータ(描画パターン)に基づき、コンピュータによるミラー制御が行われる。   In the laser beam emitting section, a laser beam source and a mirror for controlling the laser beam irradiation direction are provided. The laser light emitted from the light source is selectively irradiated onto the thin layer 16a of the powder material on the part table 13a of the modeling unit 111 by mirror control by a computer. For example, mirror control by a computer is performed based on slice data (drawing pattern) of a three-dimensional structure to be produced.

(b)造形部111の構成
次に、造形部111の構成について説明する。
(B) Structure of modeling part 111 Next, the structure of the modeling part 111 is demonstrated.

造形部111においては、図1(a)、(b)に示すように、3次元造形物が作製される四角い筒状の造形用容器11と、その両側に設置された四角い筒状の第1及び第2の粉末材料容器12a、12bとを備えている。   In the modeling part 111, as shown to Fig.1 (a), (b), the square cylindrical modeling container 11 by which a three-dimensional molded item is produced, and the square cylindrical 1st installed in the both sides And second powder material containers 12a and 12b.

造形用容器11では、パートテーブル(底板)13a上で、粉末材料の薄層16aが形成され、粉末材料の薄層16aをレーザ光の照射により焼結させて焼結薄層7bが形成される。そして、パートテーブル13を下方に移動させて焼結薄層16bを順次積層し、3次元造形物が作製される。第1及び第2の粉末材料容器12a、12bでは、フィードテーブル(底板)13b又は13c上に粉末材料16が収納され、フィードテーブル(底板)13b、13cを上方に移動させて粉末材料7が供給され、かつフィードテーブル13c、13bを下方に移動させて粉末材料の薄層16aを形成した後の残余の粉末材料16が運び入れられる。造形用容器11の内壁に囲まれた上部開口面を造形領域と称し、第1及び第2の粉末材料容器12a、12bの内壁に囲まれた上部開口面を第1及び第2の粉末材料収納領域と称する。   In the modeling container 11, a thin layer 16a of a powder material is formed on a part table (bottom plate) 13a, and the thin layer 16a of the powder material is sintered by laser light irradiation to form a sintered thin layer 7b. . Then, the part table 13 is moved downward to sequentially laminate the sintered thin layers 16b, thereby producing a three-dimensional structure. In the first and second powder material containers 12a and 12b, the powder material 16 is stored on the feed table (bottom plate) 13b or 13c, and the feed table (bottom plate) 13b or 13c is moved upward to supply the powder material 7. The remaining powder material 16 after the feed tables 13c and 13b are moved downward to form the thin layer 16a of the powder material is carried in. The upper opening surface surrounded by the inner wall of the modeling container 11 is referred to as a modeling region, and the upper opening surfaces surrounded by the inner walls of the first and second powder material containers 12a and 12b are stored in the first and second powder materials. This is called a region.

また、第1の粉末材料容器12aと造形用容器11の間は連結部17aによって連結され、造形用容器11と第2の粉末材料容器12bの間は連結部17bによって連結されている。連結部17a、17bの上面を連結領域と称する。第1の粉末材料容器12aの左側、及び第2の粉末材料容器12bの右側にそれぞれフランジ部17を有し、第1の粉末材料容器12a、連結部17a、造形用容器11、連結部17b及び第2の粉末材料容器12bの全領域に渡って、手前及び奥にフランジ部17を有する。   Further, the first powder material container 12a and the modeling container 11 are connected by a connecting portion 17a, and the modeling container 11 and the second powder material container 12b are connected by a connecting portion 17b. The upper surfaces of the connecting portions 17a and 17b are referred to as connecting regions. Each of the first powder material container 12a and the second powder material container 12b has flange portions 17 on the left side and the right side of the second powder material container 12b. The first powder material container 12a, the connecting portion 17a, the modeling container 11, the connecting portion 17b, A flange portion 17 is provided on the front side and the back side over the entire region of the second powder material container 12b.

造形用容器11内には、内壁に沿って昇降可能なパートテーブル13aが設置されている。パートテーブル13a上で、順次粉末材料の薄層16aが形成され、粉末材料の薄層16aごとに加熱され、焼結される。また、第1及び第2の粉末材料容器12a、12b内には、容器12a、12b内壁に沿って昇降し、粉末材料16を供給する第1及び第2のフィードテーブル13b、13cがそれぞれ設置されている。   In the modeling container 11, a part table 13 a that can be moved up and down along the inner wall is installed. On the part table 13a, a thin layer 16a of the powder material is sequentially formed, and each thin layer 16a of the powder material is heated and sintered. Further, in the first and second powder material containers 12a and 12b, first and second feed tables 13b and 13c which are moved up and down along the inner walls of the containers 12a and 12b and supply the powder material 16 are respectively installed. ing.

なお、図示してはいないが、パートテーブル13aを造形用容器11内にセットしたときに、パートテーブル13aと容器11内壁との間で隙間が生じて粉末材料16aが漏れることがないように、パートテーブル13aと容器11内壁との間の密着性を保つためパートテーブル13aの側面全体にわたってパッキング用のゴムなどが取り付けられている。   Although not shown in the drawings, when the part table 13a is set in the modeling container 11, there is no gap between the part table 13a and the inner wall of the container 11 so that the powder material 16a does not leak. In order to maintain the adhesion between the part table 13a and the inner wall of the container 11, packing rubber or the like is attached over the entire side surface of the part table 13a.

また、第1及び第2のフィードテーブル13b、13cに関しても、パートテーブル13aと同様に、図示してはいないが、テーブル13b、13cを粉末材料容器12a、12b内にセットしたときに、テーブル13b、13cと収納容器12a、12b内壁との間で隙間が生じて粉末材料16が漏れることがないように、テーブル13b、13cと収納容器12a、12b内壁との間の密着性を保つためテーブル13b、13cの側面全体にわたってパッキング用のゴムなどが取り付けられている。   Also, the first and second feed tables 13b and 13c are not shown in the figure, as with the part table 13a, but when the tables 13b and 13c are set in the powder material containers 12a and 12b, the table 13b. 13c and the inner walls of the storage containers 12a and 12b, the table 13b is used to maintain the adhesiveness between the tables 13b and 13c and the inner walls of the storage containers 12a and 12b so that no gap is generated between the inner walls of the storage containers 12a and 12b. , 13c is provided with packing rubber over the entire side surface.

パートテーブル13a、及び、第1及び第2のフィードテーブル13b、13cには、該テーブルを上下移動させる図示しない駆動装置が接続されている。   A drive device (not shown) for moving the table up and down is connected to the part table 13a and the first and second feed tables 13b and 13c.

パートテーブル13aは、造形用容器11への取り付け、取り外しが自在になっている。また、第1及び第2のフィードテーブル13b、13cは、第1及び第2の粉末材料容器12a、12bへの取り付け、取り外しが自在になっている。   The part table 13a can be freely attached to and detached from the modeling container 11. The first and second feed tables 13b and 13c can be freely attached to and detached from the first and second powder material containers 12a and 12b.

更に、第1の粉末材料収納領域、連結領域、造形領域、連結領域及び第2の粉末材料収納領域の全領域に渡って領域表面に沿って移動するリコータ(粉末材料運搬手段)15が設けられている。   Furthermore, a recoater (powder material conveying means) 15 is provided that moves along the surface of the first powder material storage area, connection area, modeling area, connection area, and second powder material storage area. ing.

リコータ15は粉末材料容器12a又は12b表面に突出させた粉末材料16を掻き取り運搬する運搬機構15aを備えている。図1(a)、(b)に示すように、リコータ15は、粉末材料容器12a又は12b表面に沿い、かつ粉末材料容器12a又は12b表面に接触して移動することにより、第1又は第2のフィードテーブル13b又は13c上に収納された粉末材料16を運び出してパートテーブル13a上に供給し、かつ粉末材料16の表面を均してパートテーブル13a上に粉末材料の薄層16aを形成する。さらに、粉末材料の薄層16aを形成した後の残余の粉末材料16を、第2又は第1の粉末材料容器12b又は12a内に表面を均しながら運び入れる。粉末材料16の供給量は第1又は第2のフィードテーブル13b又は13cの上昇量で決まり、粉末材料の薄層16aの厚さはパートテーブル13aの降下量で決まる。   The recoater 15 includes a transport mechanism 15a for scraping and transporting the powder material 16 projected on the surface of the powder material container 12a or 12b. As shown in FIGS. 1 (a) and (b), the recoater 15 moves along the surface of the powder material container 12a or 12b and in contact with the surface of the powder material container 12a or 12b. The powder material 16 stored on the feed table 13b or 13c is carried out and supplied onto the part table 13a, and the surface of the powder material 16 is leveled to form a thin layer 16a of the powder material on the part table 13a. Further, the remaining powder material 16 after forming the thin layer 16a of the powder material is carried into the second or first powder material container 12b or 12a while leveling the surface. The supply amount of the powder material 16 is determined by the rising amount of the first or second feed table 13b or 13c, and the thickness of the thin layer 16a of the powder material is determined by the lowering amount of the part table 13a.

粉末材料16として、ナイロン、ポリプロピレン、ポリ乳酸、ポリエチレン(PE)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリスチレン(PS)、アクリルにトリル・ブタジエン・スチレンコポリマ(ABS)、エチレン・酢酸ビニルコポリマー(EVA)、スチレン・アクリロニトリルコポリマー(SAN)、及びポリカプロラクトンよりなる群から選ばれた少なくとも1種、または、金属粉末などを用いることができる。   As powder material 16, nylon, polypropylene, polylactic acid, polyethylene (PE), polyethylene terephthalate (PET), polystyrene (PS), acrylic, tolyl-butadiene-styrene copolymer (ABS), ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), styrene -At least 1 sort (s) selected from the group which consists of an acrylonitrile copolymer (SAN) and polycaprolactone, or metal powder etc. can be used.

(c)リコータ15の詳細な構成及び機能
リコータ15は、図1(a)、(b)に示すように、垂直な運搬板15aの前後2箇所に、かつ下端から適当な間隔を置いて水平に保持された検知板15dを備えている。検知板15dは、運搬板15aの上端に取り付けられて前後に水平に張り出した第1の支持板15bの前後端2箇所において垂直に取り付けられた第2の支持板15cの下端に水平に保持されており、保持箇所が支点となって水平の位置から支点を中心に上側に回動する。リコータ15は、さらに、図示しないセンサスイッチを備え、検知板15dが水平の位置から少しでも持ち上げられると、センサスイッチがオンするようになっている。センサスイッチは、例えば、第1の支持板15b又は第2の支持板15cに取り付けられ、検知板15d又は検知板15dに取り付けられた部品の動きを検知して動作するようになっている。
(C) Detailed configuration and function of the recoater 15 As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), the recoater 15 is placed horizontally at two positions on the front and rear of the vertical transport plate 15a and at appropriate intervals from the lower end. 15d is provided. The detection plate 15d is horizontally held at the lower end of the second support plate 15c that is vertically attached at the two front and rear ends of the first support plate 15b that is attached to the upper end of the transport plate 15a and projects horizontally. The holding portion serves as a fulcrum and rotates upward from the horizontal position around the fulcrum. The recoater 15 further includes a sensor switch (not shown), and the sensor switch is turned on when the detection plate 15d is lifted even slightly from the horizontal position. For example, the sensor switch is attached to the first support plate 15b or the second support plate 15c, and operates by detecting the movement of a component attached to the detection plate 15d or the detection plate 15d.

また、リコータ15は、粉末材料16が運び入れられる側の粉末材料容器12a又は12b内で、造形用容器11側からリコータ15の移動方向に沿ってリコータ15の位置或いは移動距離を検出する図示しないセンサを備えている。センサとして、リコータ15の移動に同期して発生させたパルスを検出する手段などが用いられる。例えば、リコータ15を移動制御するサーボモータの回転に応じてパルス列を発生させ、パルス数を検出することにより、リコータ15の位置或いは移動距離を検出する。   The recoater 15 detects the position or movement distance of the recoater 15 along the moving direction of the recoater 15 from the modeling container 11 side in the powder material container 12a or 12b on the side where the powder material 16 is carried. It has a sensor. As the sensor, means for detecting a pulse generated in synchronization with the movement of the recoater 15 is used. For example, the position or moving distance of the recoater 15 is detected by generating a pulse train according to the rotation of a servo motor that controls the movement of the recoater 15 and detecting the number of pulses.

以上のような構成のリコータ15により、第1又は第2の粉末材料容器12a又は12b内に残余の粉末材料を運び入れているときに運搬中の粉末材料の量が規定量より少なくなった時点のリコータ15の位置又は移動距離を検出することができる。さらに、第1又は第2の粉末材料容器12a又は12b内で第1又は第2のフィードテーブル13b又は13cの降下量がわかれば、その降下量に上記リコータ15の移動距離を掛ければ、粉末材料の薄層を形成した後の残余の粉末材料の大よその量を算出することができる。   When the remaining powder material is carried into the first or second powder material container 12a or 12b by the recoater 15 having the above-described configuration, the amount of the powder material being transported is less than the specified amount. The position or moving distance of the recoater 15 can be detected. Furthermore, if the amount of lowering of the first or second feed table 13b or 13c is known in the first or second powder material container 12a or 12b, the amount of the lowering is multiplied by the moving distance of the recoater 15 to obtain the powder material. The approximate amount of the remaining powder material after forming the thin layer can be calculated.

(i)リコータ15を用いた残余の粉末材料の一の検出方法
次に、図3(a)〜(c)を参照して、上記リコータ15を用いた残余の粉末材料の一の検出方法について説明する。図3(a)〜(c)は、図1の粉末焼結積層造形装置において、それぞれ残余の粉末材料の量が異なっている場合に、リコータ15を移動させて粉末材料容器12bに残余の粉末材料を運び入れている様子を示す側面図である。
(I) One Detection Method of Remaining Powder Material Using Recoater 15 Next, with reference to FIGS. 3A to 3C, one detection method of the remaining powder material using the recoater 15 explain. 3 (a) to 3 (c) show the remaining powder in the powder material container 12b by moving the recoater 15 when the amount of the remaining powder material is different in the powder sintering additive manufacturing apparatus of FIG. It is a side view which shows a mode that the material is carried in.

粉末材料の薄層が形成された直後には運搬板15aの進行方向前側に十分な粉末材料16が残り、センサスイッチがオンしているとする。また、残余の粉末材料を運び入れる側の粉末材料容器12b内で、フィードテーブル13cを所定の降下量だけ下方に移動させて、粉末材料容器12b内の上部に残余の粉末材料16を運び入れるための収納部12cが空けられている。   Immediately after the thin layer of powder material is formed, it is assumed that sufficient powder material 16 remains on the front side of the transport plate 15a in the traveling direction, and the sensor switch is turned on. Further, in order to carry the remaining powder material 16 into the upper part of the powder material container 12b by moving the feed table 13c downward by a predetermined lowering amount in the powder material container 12b on the side where the remaining powder material is carried. Storage section 12c is opened.

このような状態で、リコータ15が粉末材料容器12b表面を移動して粉末材料16表面を均しながら粉末材料容器12b内に粉末材料16を運び入れていく。そして、リコータ15の移動につれて運搬中の粉末材料16が次第に少なくなり、検知板15dが次第に水平に近づいてくる。そして、検知板15dが完全に水平になるとセンサスイッチがオフする。このときのリコータ15の位置又は移動距離が検出される。   In such a state, the recoater 15 moves on the surface of the powder material container 12b to carry the powder material 16 into the powder material container 12b while leveling the surface of the powder material 16. As the recoater 15 moves, the powder material 16 being transported gradually decreases, and the detection plate 15d gradually approaches horizontal. Then, when the detection plate 15d is completely horizontal, the sensor switch is turned off. The position or moving distance of the recoater 15 at this time is detected.

検出されたリコータ15の位置又は移動距離に基づき、粉末材料16が十分に広い範囲を埋めていないと判断され、したがってリコータ15の移動距離(図3の(a)のP1位置で示される。)が不足していると判断されると、次に残余の粉末材料を運び入れる側の粉末材料容器12a内で残余の粉末材料16が十分に広い範囲を埋めることができるように、次の粉末材料の供給量(次に粉末材料を運び出す側の粉末材料容器12bのフィードテーブル13cの上昇量に相当)の増加量、或いは次に残余の粉末材料を運び入れる側の粉末材料容器12aのフィードテーブル13bの降下量の低減量の何れか一が、又は両方が計算される。計算方法は以下の通り。   Based on the detected position or moving distance of the recoater 15, it is determined that the powder material 16 does not cover a sufficiently wide range, and therefore the moving distance of the recoater 15 (indicated by the P1 position in FIG. 3A). Is determined to be insufficient, the next powder material can be filled so that the remaining powder material 16 can fill a sufficiently wide range in the powder material container 12a on the side next carrying the remaining powder material. Feed amount (corresponding to the rising amount of the feed table 13c of the powder material container 12b on the side next to carry out the powder material), or the feed table 13b of the powder material container 12a on the side next to carry the remaining powder material Either one or both of the reductions in the descent amount are calculated. The calculation method is as follows.

すなわち、残余の粉末材料を運び入れた側の粉末材料容器のフィードテーブルの降下量と、同じ粉末材料容器内でのリコータ15の移動距離とを掛け合わせたものが大よそ残余の粉末材料16の量であるという関係にある。また、次の粉末材料の薄層の形成に必要な粉末材料の量は前の粉末材料の薄層の形成に必要な粉末材料の量とほぼ同じである。これにより、次の粉末材料の供給量の増加量は残余の粉末材料の増加量と同じになり、したがって、必要なリコータ15の移動距離の増加量を設定すれば、フィードテーブル13bの降下量を前と同じとすると、対応する次の粉末材料の供給量の増加量を計算できる。また、次の粉末材料の供給量が前の粉末材料の供給量と同じとすると、次の残余の粉末材料の量は前の残余の粉末材料の量とほぼ同じになり、従って、必要なリコータ15の移動距離の増加量を設定すれば、フィードテーブル13bの降下量の低減量を計算できる。また、必要なリコータ15の移動距離の増加量を設定すれば、粉末材料の供給量の増加量と、フィードテーブル13bの降下量の低減量との両方を考慮して、それらが適当な割合になるように計算できる。   That is, the amount of the remaining powder material 16 is obtained by multiplying the descending amount of the feed table of the powder material container on the side carrying the remaining powder material and the moving distance of the recoater 15 in the same powder material container. There is a relationship of quantity. Also, the amount of powder material required for forming the next thin layer of powder material is substantially the same as the amount of powder material required for forming the previous thin layer of powder material. Thereby, the increase amount of the supply amount of the next powder material becomes the same as the increase amount of the remaining powder material. Therefore, if the increase amount of the required moving distance of the recoater 15 is set, the descending amount of the feed table 13b is reduced. If it is the same as before, the increase in the supply amount of the corresponding next powder material can be calculated. In addition, if the supply amount of the next powder material is the same as the supply amount of the previous powder material, the amount of the next remaining powder material is almost the same as the amount of the previous remaining powder material, and therefore the necessary recoater is required. If an increase amount of 15 movement distances is set, a reduction amount of the descent amount of the feed table 13b can be calculated. Also, if the required increase amount of the recoater 15 is set, considering both the increase amount of the powder material supply amount and the decrease amount of the descent amount of the feed table 13b, they are adjusted to an appropriate ratio. It can be calculated as follows.

また、粉末材料16が十分に広い範囲を埋めていると判断され、したがってリコータ15の移動距離(図3の(b)のP2位置で示される。)が適当であると判断されると、次も前と同じ量の粉末材料を供給するよう、及び次に粉末材料を運び入れる側のテーブル13bの降下量が前と同じになるよう指示される。   If it is determined that the powder material 16 fills a sufficiently wide range, and therefore it is determined that the moving distance of the recoater 15 (indicated by the position P2 in FIG. 3B) is appropriate, Are instructed to supply the same amount of powdered material as before, and the amount of descent of the table 13b on the next side to carry the powdered material is the same as before.

また、粉末材料16が過剰と判断され、したがってリコータ15の移動距離(図3の(c)のP3位置で示される。)が行き過ぎていると判断されると、次の供給量の低減量或いは次に粉末材料を運び入れる側のテーブル13bの降下量の増加量の何れか一が、又はそれらの両方が計算される。   Further, if it is determined that the powder material 16 is excessive, and therefore it is determined that the moving distance of the recoater 15 (indicated by the position P3 in FIG. 3 (c)) is excessive, the next supply amount reduction amount or Next, either one or both of the increase amounts of the descending amount of the table 13b on the side where the powder material is carried are calculated.

即ち、上記リコータ15の移動距離が不足している場合と同じようにして、適切な量だけリコータ15の移動距離を短くするための、粉末材料の供給量の低減量、或いはフィードテーブル13bの降下量の増加量のいずれか一を計算でき、又は粉末材料の供給量の低減量及びフィードテーブル13bの降下量の増加量の両方を考慮して、それらが適当な割合になるように計算できる。   That is, as in the case where the moving distance of the recoater 15 is insufficient, the amount of powder material supplied or the lowering of the feed table 13b is shortened to shorten the moving distance of the recoater 15 by an appropriate amount. Any one of the increase amounts can be calculated, or both can be calculated in an appropriate proportion, taking into account both the reduction in the feed rate of the powder material and the increase in the descent amount of the feed table 13b.

このように、上記方法では現在のリコータ15の移動距離から、比較的精密に、次のリコータ15の移動距離を調整できる。   Thus, in the above method, the movement distance of the next recoater 15 can be adjusted relatively accurately from the current movement distance of the recoater 15.

(ii)リコータ15を用いた残余の粉末材料の他の検出方法
次に、図4(a)乃至(c)、図5(a)乃至(c)、図6(a)乃至(c)を参照して、リコータ15を用いた残余の粉末材料の他の検出方法について説明する。図4(a)乃至(c)、図5(a)乃至(c)、図6(a)乃至(c)は、図1の粉末焼結積層造形装置において、それぞれ残余の粉末材料の量が異なっている場合に、リコータ15を移動させて残余の粉末材料を運び入れる側の粉末材料容器12bに粉末材料を運び入れている様子を示す側面図である。
(Ii) Other detection methods of residual powder material using recoater 15 Next, FIGS. 4 (a) to (c), FIGS. 5 (a) to (c), and FIGS. 6 (a) to (c). With reference to this, another method for detecting the remaining powder material using the recoater 15 will be described. 4 (a) to (c), FIGS. 5 (a) to (c), and FIGS. 6 (a) to (c), the amount of the remaining powder material in the powder sintering additive manufacturing apparatus of FIG. FIG. 11 is a side view showing a state in which the powder material is carried into the powder material container 12b on the side where the recoater 15 is moved to carry the remaining powder material when they are different.

まず、残余の粉末材料を運び入れる側の粉末材料容器12b内において、リコータ15の移動方向に沿って、造形用容器11側から順に不足領域(左端〜Aまで)、適量領域(A〜Bまで)及び過剰領域(B〜右端まで)に予め区分する。この場合、リコータ15の位置或いは移動距離を検出する上述のセンサを用いてもよいが、リコータ15の位置或いは移動距離を直接検出せずに、リコータ15がどの領域にあるのかを特定するためのセンサを各領域ごとに設置してもよい。例えば、各領域の境界に信号源を設置し、リコータ15が移動する間にリコータ15が信号源からの信号を幾つ検出したかでリコータ15がどの領域にあるのかを特定することができる。   First, in the powder material container 12b on the side where the remaining powder material is carried, along the moving direction of the recoater 15, a shortage region (from the left end to A) and an appropriate amount region (from A to B) in order from the modeling container 11 side. ) And excess area (from B to the right end). In this case, the above-described sensor that detects the position or movement distance of the recoater 15 may be used. However, it is not necessary to directly detect the position or movement distance of the recoater 15 but to specify in which region the recoater 15 is located. A sensor may be installed for each region. For example, a signal source is installed at the boundary of each region, and the region where the recoater 15 is located can be specified by detecting how many signals the recoater 15 detects while the recoater 15 moves.

そして、これらの領域に対応させて次の粉末材料の供給量に関し、前の供給量に対して増加すべき量、同じ量、低減すべき量を予め決めておく。或いは、これらの領域に対応させて次に残余の粉末材料を運び入れる側のテーブル13bの降下量に関し、前のテーブル13cの降下量に対して増加すべき量、同じ量、低減すべき量を予め決めておく。   Then, with respect to the supply amount of the next powder material corresponding to these regions, the amount to be increased, the same amount, and the amount to be reduced with respect to the previous supply amount are determined in advance. Alternatively, with respect to the lowering amount of the table 13b on the side next to carry in the remaining powder material corresponding to these regions, the amount to be increased, the same amount, and the amount to be reduced with respect to the lowering amount of the previous table 13c. Decide in advance.

また、粉末材料の薄層が形成された直後にはリコータ15の運搬板15aの進行方向前側に十分な量の粉末材料16が残り、センサスイッチがオンしているとする。さらに、残余の粉末材料を運び入れる側の粉末材料容器12b内で、フィードテーブル13cを所定の降下量だけ下方に移動させて、粉末材料容器12b上部に収納部12cを空けている。   Further, immediately after the thin layer of the powder material is formed, it is assumed that a sufficient amount of the powder material 16 remains on the front side of the transport plate 15a of the recoater 15 and the sensor switch is turned on. Further, in the powder material container 12b on the side where the remaining powder material is carried, the feed table 13c is moved downward by a predetermined lowering amount to open the storage portion 12c above the powder material container 12b.

このような状態で、リコータ15が粉末材料容器12b表面を移動して粉末材料16表面を均しながら粉末材料容器12b内に粉末材料16を運び入れていく。   In such a state, the recoater 15 moves on the surface of the powder material container 12b to carry the powder material 16 into the powder material container 12b while leveling the surface of the powder material 16.

図4(a)〜(c)に示す場合、位置Aではリコータ15のセンサスイッチがオンし、位置Bでオフしているので、検出されたリコータ15の位置は適量領域に該当し、粉末材料16が十分に広い範囲を埋めていると判断される。この場合、次の粉末材料の供給量に関しては現供給量と前と同じ量とし、かつ次に残余の粉末材料を運び入れる側のテーブル13bの降下量を前と同じとする。   In the case shown in FIGS. 4A to 4C, the sensor switch of the recoater 15 is turned on at the position A and turned off at the position B. Therefore, the detected position of the recoater 15 corresponds to the appropriate amount region, and the powder material 16 is determined to fill a sufficiently wide range. In this case, the supply amount of the next powder material is the same as the current supply amount, and the lowering amount of the table 13b on the side next carrying the remaining powder material is the same as before.

図5(a)〜(c)に示す場合、位置Aでも位置Bでもリコータ15のセンサスイッチがオンしているので、検出されたリコータ15の位置は過剰領域に該当し、粉末材料16の量が過剰と判断される。したがって、次には、粉末材料16を現供給量に対して予め決められた量だけ低減させるか、或いは次に粉末材料を運び入れる側のテーブル13bの降下量を予め決められた量だけ増加させるかの少なくともいずれか一を採る。   5A to 5C, since the sensor switch of the recoater 15 is on at both the position A and the position B, the detected position of the recoater 15 corresponds to the excessive region, and the amount of the powder material 16 Is judged excessive. Therefore, next, the powder material 16 is reduced by a predetermined amount with respect to the current supply amount, or the descending amount of the table 13b on the side next carrying the powder material is increased by a predetermined amount. Take at least one of these.

図6(a)〜(c)に示す場合、位置Aで、すでにリコータ15のセンサスイッチがオフしているので、検出されたリコータ15の位置は不足領域に該当し、粉末材料16が十分に広い範囲を埋めていないと判断される。したがって、次には、粉末材料16を現供給量に対して予め決められた量だけ増加させるか、或いは次に残余の粉末材料を運び入れる側のテーブル13bの降下量を現降下量に対して予め決められた量だけ低減させるかの少なくともいずれか一を採る。   6 (a) to 6 (c), since the sensor switch of the recoater 15 has already been turned off at the position A, the detected position of the recoater 15 corresponds to the shortage region, and the powder material 16 is sufficient. Judged not to fill a wide range. Therefore, next, the powder material 16 is increased by a predetermined amount with respect to the current supply amount, or the lowering amount of the table 13b on the side next carrying the remaining powder material is set to the current lowering amount. At least one of reducing the amount by a predetermined amount is taken.

このように、上記方法では、その粉末材料容器12b内で、残余の粉末材料の運搬量が規定量より少なくなった時点のリコータ15の位置又は移動距離がどの領域に入るかを検出することにより、簡単に次の粉末材料の供給量、或いは次に粉末材料16を運び入れる側のテーブル13bの降下量の少なくともいずれか一を決めることができる。   As described above, in the above method, by detecting in which region the recoater 15 position or moving distance when the amount of the remaining powder material transported is less than the specified amount in the powder material container 12b. It is possible to easily determine at least one of the supply amount of the next powder material or the lowering amount of the table 13b on the side where the powder material 16 is next carried.

なお、上記(i)(ii)において、次の粉末材料16の供給量と次に粉末材料16を運び入れる側のフィードテーブル13b又は13cの降下量とがともに調整される場合、両方の量の調整を合わせて、次に残余の粉末材料16を運び入れる側の粉末材料容器12a又は12b内で十分に広い範囲が粉末材料16で埋め尽くされるようにする。   In the above (i) and (ii), when both the supply amount of the next powder material 16 and the lowering amount of the feed table 13b or 13c on the side where the powder material 16 is carried next are adjusted together, The adjustment is combined so that a sufficiently wide area is filled with the powder material 16 in the powder material container 12a or 12b on the side where the remaining powder material 16 is carried next.

(d)造形部111のその他の構成
造形部111では、さらに、図1(a)、図2(a)、(b)に示すように、第1の粉末材料収納領域、連結領域、造形領域、連結領域及び第2の粉末材料収納領域の全領域に渡って、前及び後のフランジ部17上に、リコータ15の移動領域を挟み、粉末材料16の流出防護壁18を備えている。粉末材料16は流動性を有するため、移動するリコータ15に掻きとられてリコータ15の進行方向前側で造形エリア等の表面に盛り上がった粉末材料16は造形領域等の周囲に流出しようとするが、流出防護壁18のため粉末材料16が周囲に流出するのを防止することができる。これにより、より一層、粉末材料16のリサイクル率を向上させることができる。
(D) Other structure of modeling part 111 In modeling part 111, as shown in Drawing 1 (a), Drawing 2 (a), and (b) further, the 1st powder material storage field, connection field, modeling field In addition, the entire area of the connection area and the second powder material storage area is provided with an outflow protection wall 18 for the powder material 16 with the moving area of the recoater 15 sandwiched between the front and rear flange portions 17. Since the powder material 16 has fluidity, the powder material 16 scraped by the moving recoater 15 and raised on the surface of the modeling area or the like on the front side in the traveling direction of the recoater 15 tends to flow around the modeling area or the like. The outflow protective wall 18 can prevent the powder material 16 from flowing out to the surroundings. Thereby, the recycling rate of the powder material 16 can be further improved.

(e)制御装置112の構成及び機能
次に、制御装置112の構成及び機能について説明する。
(E) Configuration and Function of Control Device 112 Next, the configuration and function of the control device 112 will be described.

制御装置112は以下のような構成及び機能を有する。即ち、粉末材料を載せた第1のフィードテーブル13bを上昇させるとともに、パートテーブル13aを薄層一層分だけ下降させ、リコータ15を移動させて第1の粉末材料容器12aから造形用容器11に粉末材料16を供給し、パートテーブル13a上に粉末材料の薄層16aを形成させ、第2の粉末材料容器12b内の第2のフィードテーブル13cを下降させ、第2の粉末材料容器12bの表面を均しながらリコータ15を移動させて粉末材料の薄層16aを形成した後の残余の粉末材料16を第2のフィードテーブル13c上に収納させる。次いで、レーザ光及び制御ミラー(加熱焼結手段)によって作製すべき3次元造形物のスライスデータ(描画パターン)に基づき粉末材料の薄層16aを選択的に加熱して焼結させる。   The control device 112 has the following configuration and functions. That is, the first feed table 13b on which the powder material is placed is raised, the part table 13a is lowered by one thin layer, the recoater 15 is moved, and the powder is transferred from the first powder material container 12a to the modeling container 11 The material 16 is supplied, a thin layer 16a of the powder material is formed on the part table 13a, the second feed table 13c in the second powder material container 12b is lowered, and the surface of the second powder material container 12b is The remaining powder material 16 after the recoater 15 is moved while forming the thin layer 16a of the powder material is stored on the second feed table 13c. Next, the thin layer 16a of the powder material is selectively heated and sintered based on the slice data (drawing pattern) of the three-dimensional structure to be produced by the laser beam and the control mirror (heating and sintering means).

また、上記と逆に、粉末材料16を載せた第2のフィードテーブル13cを上昇させるとともに、パートテーブル13aを薄層一層分だけ下降させ、リコータ15を移動させて第2の粉末材料容器12bから造形用容器11に粉末材料16を供給し、パートテーブル13a上の粉末材料の薄層16aの上に新たな粉末材料の薄層16aを形成させ、第1の粉末材料容器12a内の第1のフィードテーブル13bを下降させ、第1の粉末材料容器12aの表面を均しながらリコータ15を移動させて新たな粉末材料の薄層16aを形成した後の残余の粉末材料16を第1のフィードテーブル13b上に収納させる。次いで、レーザ光及び制御ミラー(加熱焼結手段)によって作製すべき3次元造形物のスライスデータ(描画パターン)に基づき粉末材料の薄層16aを選択的に加熱して焼結させる。   Contrary to the above, the second feed table 13c on which the powder material 16 is placed is raised, the part table 13a is lowered by one thin layer, and the recoater 15 is moved to move from the second powder material container 12b. The powder material 16 is supplied to the modeling container 11, and a new thin layer 16a of the powder material is formed on the thin layer 16a of the powder material on the part table 13a, so that the first powder material container 12a has the first powder material 16a. The feed table 13b is lowered and the recoater 15 is moved while leveling the surface of the first powder material container 12a to form a new powder material thin layer 16a. 13b. Next, the thin layer 16a of the powder material is selectively heated and sintered based on the slice data (drawing pattern) of the three-dimensional structure to be produced by the laser beam and the control mirror (heating and sintering means).

そして、これらの動作を繰り返して、複数の焼結薄層16bを積層させ、3次元造形物を作成させる。   And these operation | movement is repeated and the some sintered thin layer 16b is laminated | stacked, and a three-dimensional molded item is produced.

さらに、制御装置は、リコータ15に備えられたセンサにより、粉末材料が運び入れられた側の粉末材料容器12b又は12a内で、造形用容器11側からリコータ15の移動方向に沿って検出されたリコータ15の位置或いは移動距離に基づき、次に粉末材料16を運び出す側の粉末材料容器12b又は12a内のフィードテーブル13c又は13bの上昇量(粉末材料の供給量に相当)、及び次に粉末材料16を運び入れる側の粉末材料容器12a又は12b内のフィードテーブル13b又は13cの降下量のうち、少なくとも何れか一を調整する。これにより、粉末材料の薄層を形成するために十分な量の供給量で粉末材料を供給し、かつ粉末材料を運び入れる側の粉末材料容器内で十分広い範囲にわたり粉末材料を運び入れることができる。   Further, the control device is detected by the sensor provided in the recoater 15 along the moving direction of the recoater 15 from the modeling container 11 side in the powder material container 12b or 12a on the side where the powder material is carried. Based on the position or moving distance of the recoater 15, the rising amount of the feed table 13 c or 13 b in the powder material container 12 b or 12 a on the side next carrying out the powder material 16 (corresponding to the supply amount of the powder material), and then the powder material At least one of the descending amounts of the feed table 13b or 13c in the powder material container 12a or 12b on the side of carrying the 16 is adjusted. As a result, the powder material is supplied in a supply amount sufficient to form a thin layer of the powder material, and the powder material is carried over a sufficiently wide range in the powder material container on the side where the powder material is carried. it can.

以上のように、本発明によれば、粉末材料の薄層を形成するのに常に十分な量の粉末材料を造形用容器11に供給することができるとともに、残余の粉末材料を運び入れる側の粉末材料容器内を十分に広い範囲にわたり残余の粉末材料で埋めることができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to always supply a sufficient amount of powder material to the modeling container 11 to form a thin layer of powder material, and to carry the remaining powder material. The powder material container can be filled with the remaining powder material over a sufficiently wide range.

これにより、粉末材料容器内の粉末材料を均一に予備加熱することができ、このため、造形領域において粉末材料の薄層の温度を融点近くで均一に保ち、レーザ光による選択加熱により粉末材料の薄層を素早く昇温して粉末材料の薄層を均一に焼結することができる。これにより、熱応力の発生を抑制することができるため、精度のよい造形物を作成することができる。   As a result, the powder material in the powder material container can be preheated uniformly. For this reason, the temperature of the thin layer of the powder material is kept uniform near the melting point in the modeling region, and the powder material is selectively heated by laser light. The thin layer can be quickly heated to uniformly sinter the thin layer of powdered material. Thereby, since generation | occurrence | production of a thermal stress can be suppressed, an accurate molded article can be created.

さらに、制御装置112に、リコータ15の制御、リコータ15の位置情報に基づく各粉末材料容器12a、12bのテーブル13b、13cの上昇量又は降下量の制御、レーザ光源の照射制御などを行わせるようにすることで、本発明の粉末焼結積層造形方法に必要な動作を自動的に行わせることができる。   Further, the control device 112 controls the recoater 15, controls the amount of rise or fall of the tables 13 b and 13 c of the powder material containers 12 a and 12 b based on the position information of the recoater 15, and controls the irradiation of the laser light source. By doing, operation | movement required for the powder sintering lamination molding method of this invention can be performed automatically.

(粉末焼結積層造形方法の説明)
次に、図7乃至図10を参照しながら上記粉末焼結積層造形装置を用いた粉末焼結積層造形方法について説明する。図7乃至図10は断面図である。
(Description of powder sintering additive manufacturing method)
Next, a powder sintering additive manufacturing method using the powder sintering additive manufacturing apparatus will be described with reference to FIGS. 7 to 10 are sectional views.

まず、テーブル13a、13b、13cを、造形用容器11、第1及び第2の粉末材料容器12a、12bの内壁に沿って上下移動可能なように、造形用容器11、第1及び第2の粉末材料容器12a、12bに取り付ける。   First, the modeling container 11, the first and second containers 13a, 13b, and 13c are movable up and down along the inner walls of the modeling container 11 and the first and second powder material containers 12a and 12b. It attaches to the powder material container 12a, 12b.

次に、造形部111において、左右のフィードテーブル13b、13cを降下させ、フィードテーブル13b、13c上に十分な量の粉末材料16を収納する。   Next, in the modeling part 111, the left and right feed tables 13b and 13c are lowered, and a sufficient amount of the powder material 16 is stored on the feed tables 13b and 13c.

図7(a)は、このような準備をした後、一層分の焼結層16bが形成された後であって、次の粉末材料の薄層16aを形成する前の状態を示す。   FIG. 7A shows a state after such a preparation and after a single layer of the sintered layer 16b is formed and before the next thin layer 16a of the powder material is formed.

次いで、図7(b)に示すように、パートテーブル13aを薄層一層分に相当する量だけ降下させる。次いで、左側のフィードテーブル13bを上昇させて粉末材料16が第1の粉末材料容器12aの表面から上に出てくるようにする。このとき、右側のフィードテーブル13cを降下させて、粉末材料の薄層16aを形成した後の残余の粉末材料16が収納できるように収納部12cを空けておく。   Next, as shown in FIG. 7B, the part table 13a is lowered by an amount corresponding to one thin layer. Next, the left feed table 13b is raised so that the powder material 16 comes out from the surface of the first powder material container 12a. At this time, the right feed table 13c is lowered, and the storage portion 12c is opened so that the remaining powder material 16 after forming the thin layer 16a of the powder material can be stored.

次いで、図8(a)に示すように、リコータ15を移動させて左側のフィードテーブル13b上、第1の粉末材料容器12aの表面から上に出ている粉末材料16を掻きとりつつ造形用容器11内のパートテーブル13a上に移動させる。このとき、リコータ15に設置された、粉末材料16を検知するセンサにより、十分な量の粉末材料16が供給されることを確認する。   Next, as shown in FIG. 8 (a), the recoater 15 is moved to scrape away the powder material 16 from the surface of the first powder material container 12a on the left feed table 13b, while forming the container. 11 on the part table 13a. At this time, it is confirmed that a sufficient amount of the powder material 16 is supplied by a sensor installed in the recoater 15 that detects the powder material 16.

次に、図8(b)に示すように、造形用容器11の表面を均しつつパートテーブル13a上に粉末材料を運び入れる。これにより、パートテーブル13a上の第一層目の焼結薄層16bの上に新たな一層分の粉末材料の薄層16aが形成される。このとき、造形用容器11内壁に設置されたヒータ(図示しない)、或いは造形用容器11の斜め上に設けられた赤外線加熱装置(図示しない)などにより粉末材料の薄層16aの表面を、粉末材料の融点よりも5〜15℃程度低い温度に予備加熱する。   Next, as shown in FIG. 8B, the powder material is carried onto the part table 13 a while leveling the surface of the modeling container 11. Thereby, a thin layer 16a of a new layer of powder material is formed on the first sintered thin layer 16b on the part table 13a. At this time, the surface of the thin layer 16a of the powder material is powdered by a heater (not shown) installed on the inner wall of the modeling container 11 or an infrared heating device (not shown) provided obliquely above the modeling container 11. Preheat to a temperature about 5-15 ° C. below the melting point of the material.

さらに図9(a)、(b)に示すように、リコータ15を移動させて残余の粉末材料16を第2の粉末材料容器12b内に表面を均しつつ運び入れ、第2の粉末材料容器12b内の第2のフィードテーブル13c上に収納させる。このとき、運搬中の粉末材料の量が規定量より少なくなった時点のリコータ15の位置又は移動距離を検出する。   Further, as shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b), the recoater 15 is moved to carry the remaining powder material 16 into the second powder material container 12b while leveling the surface, and the second powder material container. It is stored on the second feed table 13c in 12b. At this time, the position or moving distance of the recoater 15 at the time when the amount of the powder material being transported is less than the specified amount is detected.

次に、レーザ光出射部の光源からレーザ光を出射させるとともに、作製すべき3次元造形物のスライスデータに基づき、コンピュータによりミラーを制御して、粉末材料の薄層16aに選択的にレーザ光を照射する。これにより、図9(b)に示すように、粉末材料の薄層16bが加熱されて焼結する。   Next, the laser beam is emitted from the light source of the laser beam emitting unit, and the mirror is controlled by a computer based on the slice data of the three-dimensional structure to be produced, so that the laser beam is selectively applied to the thin layer 16a of the powder material. Irradiate. Thereby, as shown in FIG. 9B, the thin layer 16b of the powder material is heated and sintered.

次に、上記検出された第2の粉末材料容器12b内でのリコータ15の位置情報に基づき、次に、残余の粉末材料を運び入れる側の第1の粉末材料容器12a内を十分広い範囲にわたり粉末材料で埋めることができるように次の粉末材料の供給量(第2のフィードテーブル13cの上昇量に相当)、又は次に第1のフィードテーブル13bの降下量のうち少なくとも何れか一を算出する。   Next, based on the detected position information of the recoater 15 in the second powder material container 12b, the inside of the first powder material container 12a on the side where the remaining powder material is carried over a sufficiently wide range. Calculate at least one of the supply amount of the next powder material (corresponding to the increase amount of the second feed table 13c) or the decrease amount of the first feed table 13b so that it can be filled with the powder material To do.

次いで、図10(a)に示すように、パートテーブル13aを薄層一層分降下させるとともに、算出された上昇量及び降下量に基づき、第2のフィードテーブル13cを上昇させ、さらに、第1のフィードテーブル13bを降下させる。   Next, as shown in FIG. 10 (a), the part table 13a is lowered by one thin layer, the second feed table 13c is raised based on the calculated rise amount and the fall amount, and the first table The feed table 13b is lowered.

次いで、図10(b)に示すように、上記説明した場合とは逆にリコータ15を右側から左側に移動させる。そして、第2の粉末材料容器12bから新たな粉末材料16をパートテーブル13a上に供給し、焼結薄層16b上に新たな粉末材料の薄層16aを形成する。   Next, as shown in FIG. 10B, the recoater 15 is moved from the right side to the left side, contrary to the case described above. Then, a new powder material 16 is supplied from the second powder material container 12b onto the part table 13a, and a new powder material thin layer 16a is formed on the sintered thin layer 16b.

さらに、リコータ15を移動させて残余の粉末材料16を第1の粉末材料容器12a内に表面を均しつつ運び入れ、第1の粉末材料容器12a内の第1のフィードテーブル13b上に収納させる。このとき、第1の粉末材料容器12a内で残余の粉末材料16を運搬中に、粉末材料の量が規定量より少なくなった時点のリコータ15の位置又は移動距離を検出する。   Further, the recoater 15 is moved to carry the remaining powder material 16 into the first powder material container 12a while leveling the surface, and accommodated on the first feed table 13b in the first powder material container 12a. . At this time, the position or moving distance of the recoater 15 at the time when the amount of the powder material becomes smaller than the specified amount is detected while the remaining powder material 16 is being transported in the first powder material container 12a.

次いで、新たな粉末材料の薄層16aを加熱焼結し、焼結薄層16b上に新たな焼結薄層16bを形成する。   Next, the new powder material thin layer 16a is heated and sintered to form a new sintered thin layer 16b on the sintered thin layer 16b.

次に、上記検出された第1の粉末材料容器12a内でのリコータ15の位置情報に基づき、次に残余の粉末材料を運び入れる側の第2の粉末材料容器12b内を十分広い範囲にわたり粉末材料で埋めることができるように次の供給量(第1のフィードテーブル13bの上昇量に相当)、又は次に第2のフィードテーブル13cの降下量のうち少なくとも何れか一を算出する。   Next, on the basis of the detected position information of the recoater 15 in the first powder material container 12a, the powder in the second powder material container 12b on the side where the remaining powder material is carried next is spread over a sufficiently wide range. At least one of the next supply amount (corresponding to the rising amount of the first feed table 13b) or the lowering amount of the second feed table 13c is calculated so that it can be filled with the material.

次いで、図7(b)に示した方法と同じように、パートテーブル13aを薄層一層分降下させるとともに、算出された上昇量及び降下量に基づき、第1のフィードテーブル13bを上昇させ、さらに、第2のフィードテーブル13cを降下させる。   Next, as in the method shown in FIG. 7B, the part table 13a is lowered by one thin layer, and the first feed table 13b is raised based on the calculated rise amount and the drop amount. Then, the second feed table 13c is lowered.

次いで、上記したような方法で、粉末材料の薄層16aの形成→加熱焼結→粉末材料の薄層16aの形成→加熱焼結・・を繰り返す。   Subsequently, the formation of the thin layer 16a of powder material → heat sintering → formation of the thin layer 16a of powder material → heat sintering ·· is repeated by the method described above.

このようにして、順次焼結薄層16bが積層されて3次元造形物が完成する。そして、最後に予備加熱を止めて自然冷却を行い、常温付近になったら、造形用容器11から粉末材料16に埋もれた3次元造形物を取り出す。   In this way, the sintered thin layer 16b is sequentially laminated to complete a three-dimensional structure. Finally, the preliminary heating is stopped and natural cooling is performed. When the temperature reaches around room temperature, the three-dimensional structure buried in the powder material 16 is taken out of the modeling container 11.

以上のように、本発明の粉末焼結積層造形方法によれば、第2の粉末材料容器12b内の第2のフィードテーブル13cを下降させ、リコータ15を移動させて粉末材料の薄層16aを形成した後の残余の粉末材料16を第2のフィードテーブル13c上に収納させている。さらに、その後に、第2の粉末材料容器12b内の第2のフィードテーブル13cを上昇させ、リコータ15により第2の粉末材料容器12bから造形用容器11に粉末材料16を供給している。   As described above, according to the powder sintering additive manufacturing method of the present invention, the second feed table 13c in the second powder material container 12b is lowered, the recoater 15 is moved, and the thin layer 16a of the powder material is formed. The remaining powder material 16 after being formed is stored on the second feed table 13c. Further, after that, the second feed table 13 c in the second powder material container 12 b is raised, and the powder material 16 is supplied from the second powder material container 12 b to the modeling container 11 by the recoater 15.

これにより、過剰な粉末材料をすぐに再使用することが可能となるので、粉末材料のリサイクル率を向上させることができる。   As a result, it becomes possible to reuse the excessive powder material immediately, so that the recycling rate of the powder material can be improved.

また、次の粉末材料の供給量、又は、第1の粉末材料容器12a内の第1のフィードテーブル13bの降下量のうち少なくとも何れか一を調整して、どんな場合でも、粉末材料の薄層を形成するのに常に十分な量の粉末材料を供給し、かつ残余の粉末材料を運び入れる側の粉末材料容器内を十分に広い範囲にわたり残余の粉末材料で埋めるようにしている。   Further, by adjusting at least one of the supply amount of the next powder material or the descending amount of the first feed table 13b in the first powder material container 12a, a thin layer of the powder material is used in any case. A sufficient amount of the powder material is always supplied to form the powder material, and the remaining powder material container is filled with the remaining powder material over a sufficiently wide range.

これにより、粉末材料容器12a、12b内の粉末材料を均一に予備加熱することができ、このため、造形領域において粉末材料の薄層の温度を融点近くで均一に保ち、レーザ光による選択加熱により粉末材料の薄層を素早く昇温して粉末材料の薄層を均一に焼結することができる。これにより、熱応力の発生を抑制することができるため、精度のよい造形物を作成することができる。   As a result, the powder material in the powder material containers 12a and 12b can be preheated uniformly. For this reason, the temperature of the thin layer of the powder material is kept close to the melting point in the modeling region and is selectively heated by laser light. The thin layer of powder material can be quickly heated to uniformly sinter the thin layer of powder material. Thereby, since generation | occurrence | production of a thermal stress can be suppressed, an accurate molded article can be created.

(本発明の他の実施の形態の説明)
以上、実施の形態によりこの発明の粉末焼結積層造形装置及び粉末焼結積層造形方法を詳細に説明したが、この発明の範囲は上記実施の形態に具体的に示した例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の上記実施の形態の変更はこの発明の範囲に含まれる。
(Description of another embodiment of the present invention)
The powder sintered additive manufacturing apparatus and the powder sintered additive manufacturing method of the present invention have been described above in detail according to the embodiment, but the scope of the present invention is not limited to the examples specifically shown in the above embodiment. Without departing from the spirit of the present invention, the modifications of the above embodiment are included in the scope of the present invention.

例えば、この実施の形態の粉末焼結造形装置においては、リコータ15に設置された、粉末材料の供給量を検知するセンサ15dは、検知板15dが支点を中心に回転し、センサスイッチオンさせる構成であるが、検知板15dがエレベータ式に上下し、センサスイッチをオンさせるような構成としてもよい。   For example, in the powder sinter molding apparatus of this embodiment, the sensor 15d that is installed in the recoater 15 and detects the supply amount of the powder material is configured such that the detection plate 15d rotates around the fulcrum and the sensor is switched on. However, the detection plate 15d may be lifted up and down in an elevator manner to turn on the sensor switch.

また、粉末材料の薄層を形成した後の残余の粉末材料の量が検出できるようなものであれば、上記実施の形態のセンサの構成に限定されるものではない。粉末材料の薄層を形成した後の残余の粉末材料の量が検出できれば、次に粉末材料を運び入れる側の粉末材料容器内において、フィードテーブルの降下量との関係で十分に広い範囲を粉末材料で埋めるための、次の粉末材料の供給量を設定することが可能である。   Further, the configuration of the sensor of the above embodiment is not limited as long as the amount of the remaining powder material after the thin layer of the powder material can be detected. If the amount of the remaining powder material after forming the thin layer of the powder material can be detected, the powder material container next to the side where the powder material is carried is sufficiently wide in relation to the descending amount of the feed table. It is possible to set the supply amount of the next powder material to be filled with the material.

(a)は、本発明の実施の形態である粉末焼結積層造形装置のうち造形部の構成を示す上面図であり、(b)は同じく断面図である。(A) is a top view which shows the structure of a modeling part among the powder sintering lamination-modeling apparatuses which are embodiment of this invention, (b) is sectional drawing similarly. (a)は、図1の粉末焼結積層造形装置においてリコータを移動させて粉末材料を供給している様子を示す側面図であり、(b)は同じく正面図である。(A) is a side view which shows a mode that the recoater is moved and the powder material is supplied in the powder sintering additive manufacturing apparatus of FIG. 1, (b) is also a front view. (a)〜(c)は、図1の粉末焼結積層造形装置において、残余の粉末材料の量がそれぞれ異なっている場合に、リコータ15を移動させて粉末材料を運び入れる側の粉末材料容器に粉末材料を運び入れている様子を示す側面図である。(A)-(c) is the powder material container on the side which moves the recoater 15 and carries the powder material when the amount of the remaining powder material is different in the powder sintering additive manufacturing apparatus of FIG. It is a side view which shows a mode that the powder material is carried in. (a)〜(c)は、図1の粉末焼結積層造形装置において、リコータ15を移動させて粉末材料を運び入れる側の粉末材料容器に粉末材料を運び入れている様子を示す側面図(その1)である。(A)-(c) is a side view which shows a mode that the powder material is carried in the powder material container of the side which moves the recoater 15 and carries the powder material in the powder sinter additive manufacturing apparatus of FIG. Part 1). (a)〜(c)は、図1の粉末焼結積層造形装置において、リコータ15を移動させて粉末材料を運び入れる側の粉末材料容器に粉末材料を運び入れている様子を示す側面図(その2)である。(A)-(c) is a side view which shows a mode that the powder material is carried in the powder material container of the side which moves the recoater 15 and carries the powder material in the powder sinter additive manufacturing apparatus of FIG. Part 2). (a)〜(c)は、図1の粉末焼結積層造形装置において、リコータ15を移動させて粉末材料を運び入れる側の粉末材料容器に粉末材料を運び入れている様子を示す側面図(その3)である。(A)-(c) is a side view which shows a mode that the powder material is carried in the powder material container of the side which moves the recoater 15 and carries the powder material in the powder sinter additive manufacturing apparatus of FIG. Part 3). (a)、(b)は、本発明の実施の形態である粉末焼結積層造形方法を示す断面図(その1)である。(A), (b) is sectional drawing (the 1) which shows the powder sintering lamination molding method which is embodiment of this invention. (a)、(b)は、本発明の実施の形態である粉末焼結積層造形方法を示す断面図(その2)である。(A), (b) is sectional drawing (the 2) which shows the powder sintering lamination molding method which is embodiment of this invention. (a)、(b)は、本発明の実施の形態である粉末焼結積層造形方法を示す断面図(その3)である。(A), (b) is sectional drawing (the 3) which shows the powder sintering lamination molding method which is embodiment of this invention. (a)、(b)は、本発明の実施の形態である粉末焼結積層造形方法を示す断面図(その4)である。(A), (b) is sectional drawing (the 4) which shows the powder sintering lamination molding method which is embodiment of this invention. (a)、(b)は、従来例の粉末焼結造形装置を示す上面図及び断面図である。(A), (b) is the top view and sectional drawing which show the powder sintering modeling apparatus of a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

11 造形用容器
12a 第1の粉末材料容器
12b 第2の粉末材料容器
13a パートテーブル
13b 第1のフィードテーブル
13c 第2のフィードテーブル
15 リコータ
15a 運搬板
15d 検知板
16 粉末材料
16a 粉末材料の薄層
16b 焼結薄層
17 フランジ部
17a、17b 連結部
18 粉末材料の流出防護壁
111 造形部
112 制御装置
11 Modeling container 12a First powder material container 12b Second powder material container 13a Part table 13b First feed table 13c Second feed table 15 Recoater 15a Transport plate 15d Detection plate 16 Powder material 16a Thin layer of powder material 16b Sintered thin layer 17 Flange part 17a, 17b Connection part 18 Outflow protection wall 111 of powder material Modeling part 112 Control apparatus

Claims (11)

粉末材料の薄層を形成し、レーザ光を照射して前記粉末材料の薄層を焼結させ、複数の焼結薄層を積層して3次元造形物を作製する粉末焼結積層造形装置であって、
底板が上下に移動する第1の粉末材料容器と、
前記第1の粉末材料容器と連結部を介して連結された、底板が上下に移動する造形用容器と、
前記造形用容器と連結部を介して連結された、底板が上下に移動する第2の粉末材料容器と、
前記第1又は第2の粉末材料容器から粉末材料を運び出し、前記造形用容器に前記粉末材料を運び入れ、前記造形用容器の底板上に前記粉末材料の薄層を形成し、さらに前記粉末材料の薄層を形成した後の残余の粉末材料を、前記第2又は第1の粉末材料容器に表面を均しながら運び入れる粉末材料運搬手段と、
前記残余の粉末材料の量を検出する手段と
を有することを特徴とする粉末焼結積層造形装置。
A powder sintering additive manufacturing apparatus that forms a thin layer of a powder material, irradiates a laser beam to sinter the thin layer of the powder material, and stacks a plurality of sintered thin layers to produce a three-dimensional structure. There,
A first powder material container whose bottom plate moves up and down;
A modeling container connected to the first powder material container via a connecting portion, the bottom plate moving up and down;
A second powder material container that is connected to the modeling container via a connecting part and whose bottom plate moves up and down;
The powder material is carried out from the first or second powder material container, the powder material is carried into the modeling container, a thin layer of the powder material is formed on the bottom plate of the modeling container, and the powder material A powder material transporting means for transporting the remaining powder material after forming the thin layer into the second or first powder material container while leveling the surface;
And a means for detecting the amount of the remaining powder material.
前記残余の粉末材料の量を検出する手段は、前記残余の粉末材料を前記第2又は第1の粉末材料容器内に表面を均しながら運び入れている間に、運搬中の前記残余の粉末材料の量が規定量より少なくなった時点の前記粉末材料運搬手段の位置又は移動距離を検出する手段であることを特徴とする請求項1記載の粉末焼結積層造形装置。   The means for detecting the amount of the residual powder material is configured to convey the residual powder material while transporting the residual powder material into the second or first powder material container while leveling the surface. 2. The powder sintered additive manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the powder material conveying means is a means for detecting a position or a moving distance of the powder material carrying means when the amount of the material is less than a specified amount. (i)前記第1の粉末材料容器の底板を上昇させて前記第1の粉末材料容器の表面よりも上に前記粉末材料を突出させ、かつ前記第2の粉末材料容器の底板を降下させるとともに、前記造形用容器の底板を降下させ、その状態で、前記粉末材料運搬手段を移動させて、前記第1の粉末材料容器から前記粉末材料を運び出し、前記造形用容器に前記粉末材料を運び入れ、前記造形用容器の底板上に前記粉末材料の薄層を形成し、さらに該粉末材料の薄層を形成した後の残余の前記粉末材料を前記第2の粉末材料容器内に運び入れ、
(ii)次に、前記第2の粉末材料容器の底板を上昇させて前記第2の粉末材料容器の表面よりも上に前記粉末材料を突出させ、かつ前記第1の粉末材料容器の底板を降下させるとともに、前記造形用容器の底板を降下させ、その状態で、前記粉末材料運搬手段を移動させて、前記第2の粉末材料容器から前記粉末材料を運び出し、前記造形用容器に前記粉末材料を運び入れ、前記造形用容器の底板上に前記粉末材料の薄層を形成し、さらに該粉末材料の薄層を形成した後の残余の前記粉末材料を前記第1の粉末材料容器内に運び入れる
という一連の動作を行わせる制御手段を備えたことを特徴とする請求項1又は2の何れか一に記載の粉末焼結積層造形装置。
(I) Raising the bottom plate of the first powder material container to cause the powder material to protrude above the surface of the first powder material container and lowering the bottom plate of the second powder material container The bottom plate of the modeling container is lowered, and in that state, the powder material carrying means is moved to carry out the powder material from the first powder material container, and carry the powder material into the modeling container Forming a thin layer of the powder material on the bottom plate of the modeling container, and further carrying the remaining powder material after forming the thin layer of the powder material into the second powder material container,
(Ii) Next, the bottom plate of the second powder material container is raised so that the powder material protrudes above the surface of the second powder material container, and the bottom plate of the first powder material container is While lowering, the bottom plate of the modeling container is lowered, and in that state, the powder material carrying means is moved to carry out the powder material from the second powder material container, and the powder material is transferred to the modeling container A thin layer of the powder material is formed on the bottom plate of the modeling container, and the remaining powder material after the formation of the thin layer of the powder material is carried into the first powder material container. The powder sintering additive manufacturing apparatus according to claim 1, further comprising a control unit that performs a series of operations of putting in.
前記制御手段は、前記(ii)の動作を行わせた後、さらに前記(i)乃至(ii)の動作を繰り返させることを特徴とする請求項3記載の粉末焼結積層造形装置。   4. The powder sintered additive manufacturing apparatus according to claim 3, wherein after the operation of (ii) is performed, the control unit further repeats the operations of (i) to (ii). 5. 前記制御手段は、前記残余の粉末材料の量に基づいて、次に前記粉末材料を運び出す側となる粉末材料容器の底板の上昇量、又は次に前記粉末材料を運び入れる側となる粉末材料容器の底板の降下量のうちの少なくとも何れか一を調整することを特徴とする請求項3又は4の何れか一に記載の粉末焼結積層造形装置。   The control means, based on the amount of the remaining powder material, the rising amount of the bottom plate of the powder material container that will be the next side to carry out the powder material, or the powder material container that will next be the side to carry in the powder material 5. The powder sintered additive manufacturing apparatus according to claim 3, wherein at least one of the descending amounts of the bottom plate is adjusted. 請求項1乃至5の何れか一に記載の粉末焼結積層造形装置を用いた粉末焼結積層造形方法であって、
前記第1の粉末材料容器を交互に前記粉末材料を運び出す側及び運び入れる側とし、それに対応させて前記第2の粉末材料容器を交互に前記粉末材料を運び入れる側及び運び出す側とし、
前記粉末材料運搬手段を移動させて前記粉末材料の薄層を形成した後の残余の粉末材料を、前記第2又は第1の粉末材料容器に表面を均しながら運び入れ、かつ前記残余の粉末材料の量を検出し、
前記残余の粉末材料の量に基づき、次に前記粉末材料を運び出す側となる粉末材料容器の底板の上昇量、又は次に前記粉末材料を運び入れる側となる粉末材料容器の底板の降下量のうち少なくとも何れか一を調整する
ことを特徴とする粉末焼結積層造形方法。
A powder sintering additive manufacturing method using the powder sintering additive manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The first powder material container is alternately the side to carry out the powder material and the side to carry it in, and the second powder material container is alternately brought into the side to carry in the powder material and the side to carry it out.
The residual powder material after forming the thin layer of the powder material by moving the powder material conveying means is carried into the second or first powder material container while leveling the surface, and the residual powder Detect the amount of material,
Based on the amount of the remaining powder material, the amount of rise of the bottom plate of the powder material container that will be the next side to carry out the powder material, or the amount of fall of the bottom plate of the powder material container that will be the side next to carry in the powder material A powder sinter additive manufacturing method characterized by adjusting at least one of them.
請求項1乃至5の何れか一に記載の粉末焼結積層造形装置を用いた粉末焼結積層造形方法であって、
(1)前記第1の粉末材料容器の底板上に前記粉末材料を載せ、かつ前記第2の粉末材料容器の底板上に前記粉末材料を載せ、
(2)前記第1の粉末材料容器を上昇させて前記第1の粉末材料容器の表面に前記粉末材料を突出させ、
(3)前記粉末材料運搬手段を移動させて前記第1の粉末材料容器の表面に突出した部分の粉末材料を運び出し、
(4)前記粉末材料運搬手段を移動させて前記運び出した粉末材料を前記造形用容器に運び入れ、かつ前記造形用容器の底板上に粉末材料の薄層を形成し、
(5)前記第2の粉末材料容器の底板を降下させ、
(6)前記粉末材料運搬手段を移動させて前記粉末材料の薄層を形成した後の残余の粉末材料を、前記降下させた第2の粉末材料容器の底板上に表面を均しながら運び入れ、前記残余の粉末材料の量を検出し、
(7)前記残余の粉末材料の量に基づき、次に前記粉末材料を運び出す側となる前記第2の粉末材料容器の底板の上昇量、又は次に前記粉末材料を運び入れる側となる前記第1の粉末材料容器の底板の降下量のうち少なくとも何れか一を調整することを決め、
(8)前記第2の粉末材料容器を上昇させて前記第2の粉末材料容器の表面に前記粉末材料を突出させ、
(9)前記粉末材料運搬手段を移動させて前記第2の粉末材料容器の表面に突出した部分の粉末材料を運び出し、
(10)前記粉末材料運搬手段を移動させて前記運び出した粉末材料を前記造形用容器に運び入れ、かつ前記造形用容器の底板上に粉末材料の薄層を形成し、
(11)前記第1の粉末材料容器の底板を降下させ、
(12)前記粉末材料運搬手段を移動させて前記粉末材料の薄層を形成した後の残余の粉末材料を、前記降下させた第1の粉末材料容器の底板上に表面を均しながら運び入れる
ことを特徴とする粉末焼結積層造形方法。
A powder sintering additive manufacturing method using the powder sintering additive manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 5,
(1) Place the powder material on the bottom plate of the first powder material container, and place the powder material on the bottom plate of the second powder material container,
(2) Raising the first powder material container to project the powder material on the surface of the first powder material container;
(3) Move the powder material conveying means to carry out the portion of the powder material protruding to the surface of the first powder material container;
(4) The powder material carrying means is moved to carry the carried powder material into the modeling container, and a thin layer of the powder material is formed on the bottom plate of the modeling container,
(5) Lower the bottom plate of the second powder material container,
(6) The remaining powder material after the powder material carrying means is moved to form a thin layer of the powder material is carried onto the bottom plate of the lowered second powder material container while the surface is leveled. Detecting the amount of the remaining powder material;
(7) Based on the amount of the remaining powder material, the rising amount of the bottom plate of the second powder material container that will be the next side to carry out the powder material, or the second side that will next be the side to carry the powder material Deciding to adjust at least one of the descending amount of the bottom plate of the powder material container of 1;
(8) Raising the second powder material container to project the powder material on the surface of the second powder material container,
(9) Move the powder material conveying means to carry out the portion of the powder material protruding to the surface of the second powder material container;
(10) The powder material carrying means is moved to carry the carried powder material into the modeling container, and a thin layer of the powder material is formed on the bottom plate of the modeling container,
(11) Lower the bottom plate of the first powder material container,
(12) The remaining powder material after the powder material carrying means is moved to form the thin layer of the powder material is carried on the bottom plate of the lowered first powder material container while the surface is leveled. A powder sintering additive manufacturing method characterized by the above.
前記(12)の動作において、さらに前記残余の粉末材料の量を検出し、
(13)前記残余の粉末材料の量に基づき、次に前記粉末材料を運び出す側となる前記第1の粉末材料容器の底板の上昇量、又は次に前記粉末材料を運び入れる側となる前記第2の粉末材料容器の底板の降下量のうち少なくとも何れか一を調整することを決め、
(14)前記(2)乃至(13)の工程を繰り返す
ことを特徴とする請求項7記載の粉末焼結積層造形方法。
In the operation of (12), the amount of the remaining powder material is further detected.
(13) Based on the amount of the remaining powder material, the rising amount of the bottom plate of the first powder material container which is the next side to carry out the powder material, or the second side which is next the side to carry in the powder material Deciding to adjust at least one of the descending amounts of the bottom plate of the powder material container of 2,
(14) The method of powder sintering additive manufacturing according to claim 7, wherein the steps (2) to (13) are repeated.
請求項2乃至5の何れか一に記載の粉末焼結積層造形装置を用いた粉末焼結積層造形方法であって、
前記第1の粉末材料容器を交互に前記粉末材料を運び出す側及び運び入れる側とし、それに対応させて前記第2の粉末材料容器を交互に前記粉末材料を運び入れる側及び運び出す側とし、
前記粉末材料を運び入れる側の粉末材料容器内において、前記粉末材料運搬手段の移動方向に沿って、前記造形用容器側から順に不足領域、適量領域及び過剰領域に予め区分し、
前記粉末材料の薄層を形成した後の残余の粉末材料を、前記粉末材料を運び入れる側の粉末材料容器内に表面を均しながら運び入れている間に、運搬中の前記残余の粉末材料の量が前記規定量より少なくなった時点の前記粉末材料運搬手段の位置又は移動距離を検出し、
前記粉末材料運搬手段の位置又は移動距離が前記不足領域、適量領域及び過剰領域のうちどの領域に入るかにより、次に前記粉末材料を運び出す側となる粉末材料容器の底板の上昇量、又は次に前記粉末材料を運び入れる側となる粉末材料容器の底板の降下量のうち少なくとも何れか一を調整する
ことを特徴とする粉末焼結積層造形方法。
A powder sintering additive manufacturing method using the powder sintering additive manufacturing apparatus according to any one of claims 2 to 5,
The first powder material container is alternately the side to carry out the powder material and the side to carry it in, and the second powder material container is alternately brought into the side to carry in the powder material and the side to carry it out.
In the powder material container on the side for carrying the powder material, in advance along the moving direction of the powder material transport means, in order from the modeling container side in advance, divided into a shortage region, an appropriate amount region and an excess region,
While the remaining powder material after forming the thin layer of the powder material is carried in a powder material container on the side where the powder material is carried while the surface is leveled, the remaining powder material being carried Detecting the position or moving distance of the powder material carrying means when the amount of is less than the prescribed amount,
The rising amount of the bottom plate of the powder material container which is the side to carry out the powder material next, or the next, depending on which of the shortage region, the appropriate amount region and the excess region the position or moving distance of the powder material carrying means enters. And adjusting at least one of the descending amounts of the bottom plate of the powder material container on the side for carrying the powder material.
請求項2乃至5の何れか一に記載の粉末焼結積層造形装置を用いた粉末焼結積層造形方法であって、
(1)前記第2の粉末材料容器内において、前記粉末材料運搬手段の移動方向に沿って、前記造形用容器側から順に不足領域、適量領域及び過剰領域に予め区分し、
(2)前記第1の粉末材料容器の底板上に前記粉末材料を載せ、かつ前記第2の粉末材料容器の底板上に前記粉末材料を載せ、
(3)前記第1の粉末材料容器を上昇させて前記第1の粉末材料容器の表面に前記粉末材料を突出させ、
(4)前記粉末材料運搬手段を移動させて前記第1の粉末材料容器の表面に突出した部分の粉末材料を運び出し、
(5)前記粉末材料運搬手段を移動させて前記運び出した粉末材料を前記造形用容器に運び入れ、かつ前記造形用容器の底板上に粉末材料の薄層を形成し、
(6)前記第2の粉末材料容器の底板を降下させ、
(7)前記粉末材料運搬手段を移動させて前記粉末材料の薄層を形成した後の残余の粉末材料を、前記降下させた第2の粉末材料容器の底板上に表面を均しながら運び入れ、運搬中の前記残余の粉末材料の量が前記規定量より少なくなった時点の前記粉末材料運搬手段の位置又は移動距離を検出し、
(8)前記粉末材料運搬手段の位置又は移動距離が前記不足領域、適量領域及び過剰領域のうちどの領域に入るかにより、次に前記粉末材料を運び出す側となる前記第2の粉末材料容器の底板の上昇量、又は次に前記粉末材料を運び入れる側となる前記第1の粉末材料容器の底板の降下量のうち少なくとも何れか一を調整することを決め、
(9)前記第2の粉末材料容器を上昇させて前記第2の粉末材料容器の表面に前記粉末材料を突出させ、
(10)前記粉末材料運搬手段を移動させて前記第2の粉末材料容器の表面に突出した部分の粉末材料を運び出し、
(11)前記粉末材料運搬手段を移動させて前記運び出した粉末材料を前記造形用容器に運び入れ、かつ前記造形用容器の底板上に粉末材料の薄層を形成し、
(12)前記第1の粉末材料容器の底板を降下させ、
(13)前記粉末材料運搬手段を移動させて前記粉末材料の薄層を形成した後の残余の粉末材料を、前記降下させた第1の粉末材料容器の底板上に表面を均しながら運び入れる
ことを特徴とする粉末焼結積層造形方法。
A powder sintering additive manufacturing method using the powder sintering additive manufacturing apparatus according to any one of claims 2 to 5,
(1) In the second powder material container, in advance along the moving direction of the powder material transport means, in order from the modeling container side in order into a deficient region, an appropriate amount region and an excess region,
(2) Place the powder material on the bottom plate of the first powder material container, and place the powder material on the bottom plate of the second powder material container,
(3) Raising the first powder material container to project the powder material on the surface of the first powder material container;
(4) Move the powder material conveying means to carry out the portion of the powder material protruding to the surface of the first powder material container;
(5) The powder material carrying means is moved to carry the carried powder material into the modeling container, and a thin layer of the powder material is formed on the bottom plate of the modeling container,
(6) Lower the bottom plate of the second powder material container,
(7) The remaining powder material after the powder material carrying means is moved to form the thin layer of the powder material is carried on the bottom plate of the lowered second powder material container while the surface is leveled. Detecting the position or moving distance of the powder material transport means when the amount of the remaining powder material being transported is less than the specified amount;
(8) Depending on which of the shortage region, the appropriate amount region, and the excess region the position or movement distance of the powder material transport means enters, the second powder material container that is the side to carry out the powder material next Deciding to adjust at least one of the rising amount of the bottom plate, or the lowering amount of the bottom plate of the first powder material container that will be the side next carrying the powder material,
(9) Raise the second powder material container to project the powder material on the surface of the second powder material container,
(10) The powder material carrying means is moved to carry out the portion of the powder material protruding to the surface of the second powder material container,
(11) Move the powder material carrying means to carry the carried powder material into the modeling container, and form a thin layer of the powder material on the bottom plate of the modeling container,
(12) Lower the bottom plate of the first powder material container,
(13) The remaining powder material after the powder material carrying means is moved to form a thin layer of the powder material is carried on the bottom plate of the lowered first powder material container while the surface is leveled. A powder sintering additive manufacturing method characterized by the above.
前記(1)の動作に加えて、さらに前記第1の粉末材料容器内において、前記粉末材料運搬手段の移動方向に沿って、前記造形用容器側から順に不足領域、適量領域及び過剰領域に予め区分し、前記(13)の動作に加えて、さらに前記運搬中の残余の粉末材料が前記規定量より少なくなった時点の前記第1の粉末材料容器内での前記粉末材料運搬手段の位置又は移動距離を検出し、
(14)前記粉末材料運搬手段の位置又は移動距離が前記不足領域、適量領域及び過剰領域のうちどの領域に入るかにより、次に前記粉末材料を運び出す側となる前記第1の粉末材料容器の底板の上昇量、又は次に前記粉末材料を運び入れる側となる前記第2の粉末材料容器の底板の降下量のうち少なくとも何れか一を調整することを決め、
(15)前記(3)乃至(14)の工程を繰り返す
ことを特徴とする請求項10記載の粉末焼結積層造形方法。
In addition to the operation of (1) above, in the first powder material container, along the moving direction of the powder material transporting means, in order from the modeling container side in order to the deficient area, appropriate amount area and excess area in advance. In addition to the operation of (13), the position of the powder material transporting means in the first powder material container when the remaining powder material being transported is less than the specified amount, or Detect the distance traveled,
(14) The first powder material container which is the side to carry out the powder material next, depending on which of the shortage region, the appropriate amount region, and the excess region the position or movement distance of the powder material carrying means enters. Deciding to adjust at least one of the rising amount of the bottom plate or the lowering amount of the bottom plate of the second powder material container that will be the side to carry the powder material next,
(15) The powder sintered additive manufacturing method according to claim 10, wherein the steps (3) to (14) are repeated.
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