JP4857103B2 - 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、より詳しくは、粉末材料の薄層にレーザ光を照射し、X方向及びY方向に走査して、前記粉末材料の薄層を焼結させ、該焼結した薄層を順次積層して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 more specifically, irradiates a thin layer of powder material with laser light, scans in the X direction and Y direction, and thins the powder material. BACKGROUND OF THE
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. In particular, powder sintering additive manufacturing equipment is one of the major features that enables the use of many types and tough materials, unlike optical modeling equipment that uses ultraviolet curable resins, and it has also improved market recognition. It is starting to be 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、制御部とから構成されている。 Conventionally, a powder sintering additive manufacturing apparatus that is commercially available includes a laser beam emitting unit, a modeling unit, and a control unit.
レーザ光出射部においては、レーザ光源と、レーザ光源から出射したレーザ光をX方向及びY方向に走査するガルバノメータミラーと、ガルバノメータミラーの動作を制御するドライバとが設けられている。 The laser beam emitting unit includes a laser light source, a galvanometer mirror that scans the laser beam emitted from the laser light source in the X direction and the Y direction, and a driver that controls the operation of the galvanometer mirror.
造形部においては、中央部に設置された造形用容器と、その両側に設置された粉末材料容器とを備えている。造形用容器では、パートテーブル上に形成した粉末材料の薄層をレーザ光の照射により焼結させて焼結薄層が形成され、パートテーブルを下方に移動させて焼結薄層が順次積層され、3次元造形物が作製される。造形用容器の上部開口面を造形領域と称する。粉末材料容器では、フィードテーブル上に粉末材料が収納され、フィードテーブルが上方に移動して粉末材料が供給される。粉末材料容器の上部開口面を粉末材料収納領域と称する。 The modeling unit includes a modeling container installed in the center and powder material containers installed on both sides thereof. In a modeling container, a thin layer of powder material formed on a part table is sintered by laser light irradiation to form a sintered thin layer, and the part table is moved downward to sequentially laminate the sintered thin layer. A three-dimensional structure is produced. The upper opening surface of the modeling container is referred to as a modeling area. In the powder material container, the powder material is stored on the feed table, and the feed table moves upward to supply the powder material. The upper opening surface of the powder material container is referred to as a powder material storage region.
また、粉末材料容器及び造形用容器はヒータを有し、そのヒータで粉末材料を予備加熱して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の温度を素早く上昇させて溶融し、焼結させて、均一な粉末材料の焼結薄層を得ることができるようになっている。 In addition, the powder material container and the modeling container have a heater, the powder material is preheated with the heater, the temperature is raised to the melting point in advance, and the temperature of the thin layer of the powder material is quickly raised by laser irradiation. And melted and sintered to obtain a sintered thin layer of uniform powder material.
図8(a)に、レーザ光の一走査における焼結領域を示し、図8(b)に、複数の走査を行って形成した焼結薄層を示す。なお、レーザビームはスポット内で正規分布類似の強度分布を有し、中心部のエネルギーが高く、周辺部に行くに従って次第に弱くなるため、複数の走査を行う場合、レーザ照射量を均一するためビーム径の1/3程度重ね書きしている。 FIG. 8A shows a sintered region in one scan of laser light, and FIG. 8B shows a sintered thin layer formed by performing a plurality of scans. The laser beam has an intensity distribution similar to the normal distribution in the spot, has high energy at the center, and gradually becomes weaker as it goes to the periphery. Therefore, when performing multiple scans, the beam is used to make the laser irradiation uniform. About 1/3 of the diameter is overwritten.
制御部は、パートテーブルを薄層一層分降下させ、左側の粉末材料容器からリコータによって粉末材料を運び出させ、パートテーブル上に粉末材料を供給させて粉末材料の薄層を形成させる。次いで、レーザ光源を照射し、かつ作製すべき3次元造形物のスライスデータ(描画パターン)に基づき、ガルバノメータミラーによりX方向及びY方向にレーザ光を走査することにより、粉末材料の薄層を選択的に加熱して溶融・焼結させ、焼結薄層を形成させる。次に、パートテーブルを薄層一層分降下させ、右側の粉末材料容器からリコータによって粉末材料を運び出させ、パートテーブル上の焼結薄層の上に粉末材料を供給させて粉末材料の薄層を形成する。次に、粉末材料の薄層を選択的に加熱して焼結させ、焼結薄層を形成させる。これらの動作を繰り返させて焼結薄層を積層し、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。
ところで、粉末材料の薄層を選択的に加熱して焼結させる際に、レーザ光の移動距離(焼結領域の長さ)を入力する。これにより、制御部から図8(a)に示すようなミラーの速度制御信号がドライバに供給され、かつ図8(c)に示すように、レーザ光源のON/OFF制御信号が供給されて、一走査における焼結領域の長さが入力値にほぼ等しくなるように制御される。 By the way, when the thin layer of the powder material is selectively heated and sintered, the moving distance of the laser beam (the length of the sintered region) is input. As a result, a mirror speed control signal as shown in FIG. 8A is supplied from the control unit to the driver, and an ON / OFF control signal of the laser light source is supplied as shown in FIG. The length of the sintered area in one scan is controlled to be approximately equal to the input value.
この場合、ミラーの実動作は、ドライバ回路による信号遅延やモータによる機械的な動作遅延により、図8(b)に示すようになる。したがって、レーザ光の移動距離、すなわち焼結領域の長さは、ミラーの速度制御信号のオン期間に相当する距離とミラーの動作の停止遅延期間に相当する距離とで決まる。なお、図8(c)に示すレーザオフディレイ時間をタイマにより予め設定することでレーザオフディレイ時間をミラーの停止遅延期間と一致させることができる。したがって、ミラーの速度制御信号のオン期間とミラーの実動作の停止遅延期間とを合わせた期間だけ、レーザ光源のON/OFF制御信号をオンさせることになる。これにより得られる焼結領域を図8(d)に示す。また、この方法を、特に、短い領域を焼結させるような場合に適用した例を図10(a)〜(d)に示す。 In this case, the actual operation of the mirror is as shown in FIG. 8B due to the signal delay by the driver circuit and the mechanical operation delay by the motor. Accordingly, the moving distance of the laser beam, that is, the length of the sintered region is determined by the distance corresponding to the ON period of the mirror speed control signal and the distance corresponding to the mirror operation stop delay period. The laser off delay time shown in FIG. 8 (c) is set in advance by a timer, so that the laser off delay time can be matched with the mirror stop delay period. Accordingly, the ON / OFF control signal of the laser light source is turned on only during a period that is the sum of the ON period of the mirror speed control signal and the actual operation stop delay period of the mirror. The sintered region obtained in this way is shown in FIG. Moreover, the example which applied this method to the case where especially a short area | region is sintered is shown to Fig.10 (a)-(d).
なお、図8(a)、(b)に示すように、ミラーは速度制御信号がオンして一定の期間は停止したままであるため、タイマによりレーザ光源の照射をレーザオンディレイ時間だけ遅らせることが多い。このような方法を、特に、短い領域を焼結させるような場合に適用したときの実際のミラーの速度とレーザ光源のON/OFF制御信号のタイミングチャート、及び得られる焼結領域について図11(a)に示す。この場合、ミラーが定速で移動するようになる前にミラーの速度制御信号がオフされるとする。その結果、停止遅延期間でのミラーの速度の立ち下がりの様子は、ミラーが定速で移動するようになった後にミラーの速度制御信号がオフされるような図8の場合と比較して変化する。さらに、このようにミラーが定速で移動するようになる前にミラーの速度制御信号がオフされるようになってくると、図11(a)、(b)に示すように、焼結する距離によって立上り遅延期間でのミラーの速度の立ち上がりの様子や停止遅延期間でのミラーの速度の立ち下がりの様子が変動することになる。このように、焼結する距離によって立上り遅延期間や停止遅延期間におけるミラーの動きが変動してくると、レーザオンディレイ時間やレーザオフディレイ時間が一定であっても、形状及び焼結領域の長さを制御できなくなってしまう。このため、図11(b)に示すように、焼結領域の形状や長さの変化は顕著になり、3次元造形物の精度が悪化してしまう。 As shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b), since the speed control signal is turned on and the mirror remains stopped for a certain period as shown in FIGS. 8A and 8B, the timer delays the irradiation of the laser light source by the laser on delay time. There are many. FIG. 11 shows the actual mirror speed and timing chart of the ON / OFF control signal of the laser light source when the above method is applied particularly to a case where a short region is sintered, and the obtained sintered region. Shown in a). In this case, it is assumed that the mirror speed control signal is turned off before the mirror moves at a constant speed. As a result, the state of the mirror speed falling during the stop delay period changes compared to the case of FIG. 8 in which the mirror speed control signal is turned off after the mirror moves at a constant speed. To do. Further, when the mirror speed control signal is turned off before the mirror moves at a constant speed as described above, sintering is performed as shown in FIGS. The manner in which the mirror speed rises during the rise delay period and the manner in which the mirror speed falls during the stop delay period vary depending on the distance. As described above, when the movement of the mirror in the rising delay period and the stop delay period varies depending on the distance to be sintered, the shape and the length of the sintered region can be increased even if the laser on delay time and the laser off delay time are constant. It becomes impossible to control. For this reason, as shown in FIG.11 (b), the change of the shape and length of a sintering area | region becomes remarkable, and the precision of a three-dimensional molded item will deteriorate.
また、図11(a)に示す焼結距離と同じ長さを焼結する場合でも、立上り遅延期間でのミラーの速度の立ち上がりの様子や停止遅延期間でのミラーの速度の立ち下がりの様子が変動すると、やはり、形状及び焼結領域の長さを制御できなくなってしまう。このため、3次元造形物の精度が悪化してしまう。 Further, even when the same length as the sintering distance shown in FIG. 11A is sintered, the state of the rise of the mirror speed during the rise delay period and the state of the drop of the mirror speed during the stop delay period are shown. If it fluctuates, the shape and the length of the sintered area cannot be controlled. For this reason, the precision of a three-dimensional structure will deteriorate.
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、粉末材料薄層を焼結すべき領域が短くても、一走査における焼結領域の形状が一様になり、かつ焼結領域の長さを精度良く制御することができる粉末焼結積層造形装置及びその粉末焼結積層造方法を提供するものである。 The present invention was created in view of the above problems of the conventional example, and even if the area where the powder material thin layer should be sintered is short, the shape of the sintered area in one scan becomes uniform, In addition, the present invention provides a powder sintering additive manufacturing apparatus and a powder sintering additive manufacturing method capable of accurately controlling the length of a sintered region.
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、レーザ光源と、前記レーザ光源から出射したレーザ光をX方向及びY方向に走査するミラーと、前記レーザ光源の点灯及び消灯を制御し、かつ前記ミラーの動作を制御する制御装置とを有し、粉末材料の薄層に前記レーザ光を照射し、前記X方向及びY方向に走査して、前記粉末材料の薄層を焼結させ、該焼結した薄層を順次積層して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、前記制御装置が前記ミラーの動作開始の信号を出力した後、前記ミラーの動作速度が一定になるときに前記レーザ光源を点灯させ、前記制御装置が前記ミラーの動作停止の信号を出力すると同時に、或いは、前記制御装置が前記ミラーの動作停止の信号を出力した後、前記ミラーの動作速度が前記一定速度から低下する前に前記レーザ光源を消灯させ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, a laser light source, a mirror that scans laser light emitted from the laser light source in the X direction and the Y direction, lighting of the laser light source, and A control device for controlling the turning-off and controlling the operation of the mirror, irradiating the thin layer of powder material with the laser light, scanning in the X direction and Y direction, and thin layer of the powder material Is a powder sintering additive manufacturing apparatus that sequentially laminates the sintered thin layers to produce a three-dimensional structure, and after the control device outputs a signal to start the operation of the mirror, When the operation speed of the mirror becomes constant, the laser light source is turned on and the control device outputs a signal to stop the operation of the mirror, or after the control device outputs a signal to stop the operation of the mirror The mirror Is characterized in that work speed turns off the laser source prior to reduction from the constant speed.
すなわち、ミラーは、ミラーの動作開始の信号に対して立上り遅延時間の後一定の速度で動作し、ミラーの動作停止の信号に対して停止遅延時間後に停止するように動作し、制御装置にレーザ光の移動距離を入力する際に、焼結すべき領域の長さにミラーの動作の立上り遅延時間に相当する距離とミラーの動作の停止遅延時間に相当する距離とを加えて入力し、かつ、焼結すべき領域の長さに相当する期間だけ、レーザ光源を点灯させておくようにレーザオンディレイ時間をセットする。 That is, the mirror operates at a constant speed after the rise delay time with respect to the mirror operation start signal, and operates to stop after the stop delay time with respect to the mirror operation stop signal. When inputting the moving distance of the light, enter the length of the region to be sintered plus the distance corresponding to the rise delay time of the mirror operation and the distance corresponding to the stop delay time of the mirror operation, and The laser on delay time is set so that the laser light source is turned on only for a period corresponding to the length of the region to be sintered.
或いは、ミラーは、ミラーの動作開始の信号に対して立上り遅延時間の経過後一定の速度で動作し、ミラーの動作停止の信号に対して一定の速度で動作した後減速し始め、減速時間の経過後に停止するように動作し、レーザ光の移動距離として、焼結すべき領域の長さにミラーの動作の立上り遅延時間に相当する距離と前記ミラーの動作の減速時間に相当する距離とを加えた距離を入力し、かつ、焼結すべき領域の長さに相当する期間に加えて、その期間に続く、ミラーの動作停止の信号を出力した後ミラーの動作速度が一定速度から低下する前の任意の期間だけ、レーザ光源を点灯させておくようにレーザオンディレイ時間及びレーザオフディレイ時間をセットする。 Alternatively, the mirror operates at a constant speed after the rise delay time has elapsed with respect to the mirror operation start signal, and starts to decelerate after operating at a constant speed with respect to the mirror operation stop signal. It operates so as to stop after the lapse of time, and as the moving distance of the laser beam, the distance corresponding to the rise delay time of the mirror operation and the distance corresponding to the deceleration time of the mirror operation are set to the length of the region to be sintered. In addition to inputting the added distance and outputting a mirror operation stop signal following the period corresponding to the length of the region to be sintered, the operation speed of the mirror decreases from a constant speed. The laser on delay time and the laser off delay time are set so that the laser light source is turned on only for the previous arbitrary period.
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て、粉末材料の薄層にレーザ光を照射し、X方向及びY方向に走査して、前記粉末材料の薄層を焼結させ、該焼結した薄層を順次積層して3次元造形物を作成する粉末焼結積層造形方法であって、前記ミラーの動作開始の信号を出力した後、前記ミラーの動作速度が一定になるときに前記レーザ光源を点灯させ、前記制御装置が前記ミラーの動作停止の信号を出力すると同時に、或いは、前記ミラーの動作停止の信号を出力した後、前記ミラーの動作速度が前記一定速度から低下する前に前記レーザ光源を消灯させることを特徴としている。 The present invention relates to a powder sintering additive manufacturing method, using the powder sintering additive manufacturing apparatus, irradiating a thin layer of powder material with laser light, scanning in the X direction and the Y direction, A powder sintering additive manufacturing method for sintering a thin layer and sequentially laminating the sintered thin layers to create a three-dimensional structure, and after outputting a signal to start the operation of the mirror, When the operation speed becomes constant, the laser light source is turned on, and at the same time as the control device outputs a signal to stop the operation of the mirror, or after outputting the signal to stop the operation of the mirror, the operation speed of the mirror Is characterized in that the laser light source is turned off before falling from the constant speed.
本発明の粉末焼結積層造形装置によれば、一走査において単位長当たりに粉末材料の薄層に供給されるレーザ光の照射エネルギーはどこでも一定になる。このため、特に焼結領域が短い場合でも、一走査における焼結領域について、始点及び終点付近も含めて幅が一定となるとともに、焼結領域の長さを精度よく制御しやすくなる。これにより、特に肉厚の薄い3次元造形物を作製する場合に、精度のよい3次元造形物を作製することができる。 According to the powder sintering additive manufacturing apparatus of the present invention, the irradiation energy of the laser beam supplied to the thin layer of the powder material per unit length in one scan is constant everywhere. For this reason, even when the sintered region is short, the width of the sintered region in one scan including the vicinity of the start point and the end point is constant, and the length of the sintered region can be easily controlled. Thereby, especially when producing a thin three-dimensional structure, an accurate three-dimensional structure can be prepared.
また、本発明の粉末焼結積層造形方法によれば、一走査において単位長当たりに粉末材料薄層に供給されるレーザ光の照射のエネルギーはどこでも一定になるため、特に焼結領域が短い場合でも、一走査における粉末材料薄層の焼結領域の形状は一様になるとともに、焼結領域の長さを精度よく制御しやすくなる。これにより、特に肉厚の薄い3次元造形物を作製する場合に、精度のよい3次元造形物を作製することができる。 Also, according to the powder sintering additive manufacturing method of the present invention, the energy of laser light irradiation supplied to the powder material thin layer per unit length in one scan is constant everywhere, especially when the sintering region is short However, the shape of the sintered region of the thin powder material layer in one scan becomes uniform, and the length of the sintered region can be easily controlled with high accuracy. Thereby, especially when producing a thin three-dimensional structure, an accurate three-dimensional structure can be prepared.
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、造形部と、制御部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, and a control unit.
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101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、同図には、造形部101のほかに、その上方に配置されているレーザ光出射部102も示している。
FIG. 1A is a top view showing the configuration of the
図2は、本発明の実施の形態に係るレーザ光出射部102の詳細な構成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a detailed configuration of the laser
以下に、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各部の詳細について説明する。 Below, the detail of each part is demonstrated in the powder sintering layered manufacturing apparatus which concerns on embodiment of invention.
(a)レーザ光出射部102の構成
まず、レーザ光出射部102の構成について説明する。
(A) Configuration of Laser
レーザ光出射部102は、図2に示すように、CO2レーザで構成されるレーザ光源23と、レーザ光をX方向に走査するガルバノメータミラー、及びレーザ光をY方向に走査するガルバノメータミラーを備えた光学系21と、XY方向に走査されるレーザ光の動きに従って移動して、レーザ光の焦点距離を粉末材料の薄層表面に合わせるレンズを備えた光学系22と、その光学系21の各ガルバノメータミラーを動作させ、かつ光学系22のレンズを動作させる電気信号を送出するXYZドライバ24とを有している。光学系21の各ガルバノメータミラー及び光学系22のレンズはそれぞれ専用のモータにより動作するようになっている。
As shown in FIG. 2, the laser
XYZドライバ24はコントローラ25により制御され、かつレーザ光源23のON(点灯)及びOFF(消灯)も、同様にコントローラ25により制御される。コントローラ25として、例えばCPU(Central Processing Unit)及び制御用のプログラムが格納されたメモリを備えたコンピュータを用いることができる。コントローラ25については以下の制御部の項で詳しい構成及び機能につき説明する。
The
レーザ光源23から出射したレーザ光はコントローラ25によるミラー制御によりXY方向に走査されて、造形部101のパートテーブル11上に形成された粉末材料薄層15aに選択的に照射されるようになっている。さらに、レーザ光がXY方向に走査されている間、レーザ光が粉末材料の薄膜の丁度表面で焦点を結ぶように、絶えず光学系22のレンズが動いて焦点距離が調整されるようになっている。ミラー制御は作製すべき3次元造形物のスライスデータ(描画パターン)に基づき行われる。
The laser light emitted from the
(b)造形部101の構成
次に、造形部101の構成について説明する。
(B) Structure of
造形部101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
造形用容器11では、パートテーブル(底板)13上で、粉末材料の薄層15aが形成され、粉末材料の薄層15aをレーザ光の照射により焼結させて焼結薄層15b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15bを順次積層し、3次元造形物が作製される。
In the
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)14a又は14b上に粉末材料15が収納され、フィードテーブル(底板)14a、14bを上方に移動させて粉末材料15が供給され、かつフィードテーブル14a、14bを下方に移動させて粉末材料の薄層15aを形成した後の残余の粉末材料15が運び入れられる。
In the first and second
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。
The upper opening surface surrounded by the inner wall of the
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13が設置されている。パートテーブル13上で、順次粉末材料の薄層15aが形成され、粉末材料の薄層15a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15を供給する第1及び第2のフィードテーブル14a、14bがそれぞれ設置されている。
In the
パートテーブル13、第1及び第2のフィードテーブル14a、14bには、これらの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。 The part table 13 and the first and second feed tables 14a and 14b are connected to a driving device (not shown) that moves the tables up and down.
更に、図1(b)に示すように、第1の粉末材料収納領域、造形領域、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)16が設けられている。 Further, as shown in FIG. 1B, a recoater (powder material transporting means) that moves along the surface of the first powder material storage area, the modeling area, and the second powder material storage area over the entire area. 16 is provided.
リコータ16は、粉末材料容器14a又は14b表面に沿い、かつ粉末材料容器14a又は14b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14a又は14b上に収納された粉末材料15を運び出してパートテーブル13上に供給し、かつ粉末材料15の表面を均してパートテーブル13上に粉末材料の薄層15aを形成する。さらに、粉末材料の薄層15aを形成した後の残余の粉末材料15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15の供給量は第1又は第2のフィードテーブル14a又は14bの上昇量で決まり、粉末材料の薄層15aの厚さはパートテーブル13の降下量で決まる。
The
粉末材料15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)、アクリルニトリル・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
(c)制御部の構成及び機能
制御部は、上記説明したレーザ光出射部102のコントローラ25と、図示しない造形部101のコントローラとで構成される。
(C) Configuration and Function of Control Unit The control unit includes the
レーザ光出射部102のコントローラ25は、レーザ光源23のON(点灯)及びOFF(消灯)と、光学系21のミラー及び光学系22のレンズの動作とを制御する。造形部101のコントローラは、パートテーブル13、第1及び第2のフィードテーブル14a及び14bの動作とリコータ16の動作とを制御する。
The
次に、レーザ光出射部102のコントローラ25の機能について、造形動作の順序に従って、図3及び図4を参照して説明する。
Next, the function of the
図3は、ミラーの速度制御信号(動作開始及び動作停止の信号)とレーザ光源23の点灯制御信号及び消灯制御信号とをコントローラ25からXYZドライバ24に送出するタイミングを示すタイミングチャートである。同図(a)はミラーの速度制御信号を送出するタイミングを示し、同図(c)はレーザ光源23の点灯制御信号及び消灯制御信号を送出するタイミングを示す。なお、図3では、これらの信号にしたがって動作する実際のミラーの動きを同図(b)に示し、その動きによって影響を受ける焼結領域の平面形状を同図(d)に示す。図3(a)乃至(c)では、横軸は任意単位の時間を示す。
FIG. 3 is a timing chart showing timings at which the mirror speed control signal (operation start and operation stop signal) and the lighting control signal and extinguishing control signal of the
また、図4は、コントローラ25から送出される、レーザ光源のON/OFFを制御する信号を具体的に示す図である。
FIG. 4 is a diagram specifically showing a signal sent from the
なお、下記の説明では、加速期間、定速期間、減速期間、立上り遅延期間、及び停止遅延期間という用語を用いているが、それぞれ期間の代わりに時間という用語を用いてもよい。 In the following description, the terms acceleration period, constant speed period, deceleration period, rise delay period, and stop delay period are used, but the term time may be used instead of the period.
まず、コントローラ25において以下の初期設定を行う。すなわち、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)、レーザ出力(Peff)、レーザビーム径、ミラーの走査速度、スライスデータに基づく各走査におけるレーザ光の移動距離(加速期間に相当する距離と、定速期間に相当する距離と、減速期間に相当する距離とを加えたもの、或いは立上り遅延期間に相当する距離と、停止遅延期間に相当する距離と、焼結すべき距離とを加えたもの)、ミラーの速度制御信号入力に対するレーザ光源のON/OFF制御信号入力の遅延時間(レーザオンディレイ時間(Tdon)及びレーザオフディレイ時間(Tdoff))及びその時間に相当する距離、などをデータメモリに格納する。一例として、レーザビーム径は通常300乃至600μmの範囲で設定され、ミラーの走査速度は12.5m/secで設定され、立上り遅延期間に相当する距離は約10mmで、停止遅延期間に相当する距離は約8mmで設定される。
First, the
初期設定が終わったら、制御用のプログラムに従って装置を動作させる。 When the initial setting is completed, the apparatus is operated according to the control program.
図3(a)に示すように、各走査の移動距離に相当する角度だけミラーを移動させる移動指令に従って、コントローラ25からXYZドライバ24にミラーの動作開始に相当するミラーの速度制御信号を送出する。この場合、何れの走査においても、ミラーの移動の始点は形成すべき造形物の境界より立上り遅延期間に相当する距離だけ外側に位置するように設定される。
As shown in FIG. 3A, a mirror speed control signal corresponding to the start of mirror operation is sent from the
次いで、送出された速度制御信号に従って、XYZドライバ24は速度制御信号を送出し、光学系21のガルバノメータミラーを動作させるモータを起動させる。この場合、XYZドライバ24におけるドライバ回路での信号遅延やモータによる機械的な動作遅延が生じ、図3(b)に示すように、最初ガルバノメータミラーの速度零の状態が少しあって、その後ガルバノメータミラーは徐々に速度を増し、速度制御信号に対して所定の時間(立上り遅延時間)遅れて一定の動作速度に到達する。
Next, the
一方、レーザオンディレイ時間(Tdon)データに基づき、図3(c)に示すように、コントローラ25からレーザ光源23に点灯制御信号が送出される。レーザ光源23は、点灯制御信号にほぼ追随して点灯する。このとき、ミラーの動作速度は一定になっている。
On the other hand, based on the laser on delay time (Tdon) data, a lighting control signal is sent from the
なお、図3(c)では、点灯制御信号は連続する一つのパルスで示されているが、実際には、図4に示すように、その点灯制御信号は、通常十乃至百kHzのパルスが用いられる。レーザ出力(Peff)データに基づき、パルス振幅(P)、及びパルスのデューティ比(TON/TCYC)が調整される。 In FIG. 3 (c), the lighting control signal is shown as one continuous pulse, but actually, as shown in FIG. 4, the lighting control signal usually has a pulse of 10 to 100 kHz. Used. Based on the laser output (Peff) data, the pulse amplitude (P) and the duty ratio (T ON / T CYC ) of the pulse are adjusted.
引き続き、ミラーは、設定された焼結すべき距離に相当する時間だけ回転する。これにしたがって、レーザ光が粉末材料に照射され、凡そレーザビーム径の幅でかつ定速距離に相当する領域内にある粉末材料が焼結される。 Subsequently, the mirror rotates for a time corresponding to the set distance to be sintered. In accordance with this, the laser beam is irradiated onto the powder material, and the powder material in the region corresponding to the constant width of the laser beam diameter and the constant speed distance is sintered.
その後、コントローラ25からXYZドライバ24にミラーの動作停止に相当する速度制御信号を送出する。その速度制御信号に従って、XYZドライバ24は動作停止制御信号を送出し、光学系21のガルバノメータミラーを動作させているモータを停止させる。この場合、XYZドライバ24におけるドライバ回路での信号遅延やモータによる機械的な動作遅延が生じ、図3(b)に示すように、ガルバノメータミラーは動作停止制御信号に対して所定の時間一定速度で動作した後急激に減速して動作を停止する。動作停止制御信号を送出した後レーザ光源が点灯していたとしたらミラーが完全に停止するまでにレーザ光が移動する距離が停止遅延期間に相当する距離である。
Thereafter, a speed control signal corresponding to the stop of the mirror operation is sent from the
一方、ミラーの動作停止の速度制御信号入力に対応して、図3(c)に示すように、レーザ光源23に消灯制御信号が送出される。レーザ光源23は、消灯制御信号にほぼ追随して消灯する。
On the other hand, a turn-off control signal is sent to the
このようにして、一走査が完了する。ミラーは次の走査の始点に移動して次の走査のために待機している。 In this way, one scan is completed. The mirror has moved to the start of the next scan and is waiting for the next scan.
以上のようにコントローラ25による制御方法によれば、ミラーが一定の速度のときだけレーザ光が照射されるようになるため、一走査において単位長当たりに粉末材料の薄層に供給されるレーザ光の照射のエネルギーはどこでも一定になる。このため、図3(d)に示すように、一走査における焼結領域について、始点及び終点付近も含めて幅が一定となるとともに、焼結領域の長さを精度よく制御しやすくなる。
As described above, according to the control method by the
また、図7(a)乃至(c)は、肉厚が薄いものを造形するため焼結領域が短くなった場合におけるコントローラ25による制御方法を示したタイミングチャートである。図7(d)は、図7(a)乃至(c)のタイミングに対応する、レーザ照射の一走査における焼結領域の平面形状を示す図である。
FIGS. 7A to 7C are timing charts showing a control method by the
この制御方法も図3(a)乃至(d)で説明した制御方法と同じであり、図7(d)に示すように、焼結領域が短い場合でも一走査における粉末材料薄層の焼結領域の形状は一様になる。肉厚が薄いものを造形するため一走査における焼結領域が短くなると、特に、この制御方法が有効であることが分かる。従来例の図10(a)乃至(d)と比較して、その違いは明らかである。 This control method is also the same as the control method described in FIGS. 3A to 3D, and as shown in FIG. 7D, even when the sintering region is short, the powder material thin layer is sintered in one scan. The shape of the region is uniform. It turns out that this control method is particularly effective when the sintered area in one scan is shortened to form a thin wall. The difference is clear as compared with FIGS. 10A to 10D of the conventional example.
次に、造形部101のコントローラの機能について以下に説明する。
Next, the function of the controller of the
そのコントローラは、まず、粉末材料を載せた第1のフィードテーブル14bを上昇させるとともに、パートテーブル13を薄層一層分だけ下降させ、リコータ16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15を供給し、パートテーブル13上に粉末材料の薄層15aを形成させる。そして、第2の粉末材料容器12b内の第2のフィードテーブル14b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16を移動させて粉末材料の薄層15aを形成した後の残余の粉末材料15を第2のフィードテーブル14b上に収納させる。
The controller first raises the first feed table 14b on which the powder material is placed, lowers the part table 13 by one thin layer, moves the
なお、その後に、上記したコントローラ25による制御により、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、レーザ光、光学系21のミラー及び光学系22のレンズによって粉末材料の薄層15aを選択的に加熱して焼結させる。
After that, under the control of the
また、上記と逆に、粉末材料15を載せた第2のフィードテーブル14bを上昇させるとともに、パートテーブル13を薄層一層分だけ下降させ、リコータ16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15を供給し、パートテーブル13上の粉末材料の薄層15aの上に新たな粉末材料の薄層15aを形成させる。そして、第1の粉末材料容器12a内の第1のフィードテーブル14a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16を移動させて新たな粉末材料の薄層15aを形成した後の残余の粉末材料15を第1のフィードテーブル14a上に収納させる。
Contrary to the above, the second feed table 14b on which the
なお、その後、上記したコントローラ25による制御により、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、レーザ光、光学系21のミラー及び光学系22のレンズによって粉末材料の薄層15aを選択的に加熱して焼結させる。
After that, under the control of the
これらの動作を繰り返して、複数の焼結薄層15bを積層させ、3次元造形物を作製させる。
By repeating these operations, a plurality of sintered
以上のように、本発明の実施の形態に係る粉末焼結積層造形装置によれば、一走査における焼結領域について、始点及び終点付近も含めて幅が一定となるとともに、焼結領域の長さを精度よく制御しやすくなる。これにより、精度のよい3次元造形物を作製することができる。特に、肉厚の薄い3次元造形物を作製する場合に、有効である。 As described above, according to the powder sintering additive manufacturing apparatus according to the embodiment of the present invention, the width of the sintered area in one scan including the start point and the vicinity of the end point is constant, and the length of the sintered area is long. It becomes easy to control the thickness accurately. Thereby, an accurate three-dimensional structure can be produced. This is particularly effective when producing a thin three-dimensional structure.
(粉末焼結積層造形方法の説明)
次に、図1乃至図4、図6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6(a)、(b)はこの粉末焼結積層造形方法により形成された粉末材料の薄層の焼結領域を示す平面図である。
(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. 1 to 4 and FIG. 6. 6A and 6B are plan views showing a sintered region of a thin layer of a powder material formed by this powder sintering additive manufacturing method.
まず、制御部において制御すべき諸元の設定を行う。それら諸元のうち、ミラーの走査速度をX方向及びY方向ともに12.5m/secとする。また、レーザ光源23のON/OFF制御信号を周波数50kHzのパルスとし、30W程度の実効電力(Peff)となるようにパルス振幅、デューティ比を設定する。また、ミラーの動作開始に相当する速度制御信号入力に対するミラーの立上り遅延時間を1.2msec(移動距離にして約10mmに相当)とし、ミラーの動作停止に相当する速度制御信号入力に対するミラーの停止遅延時間を1msec(移動距離にして約8mmに相当)とする。さらに、レーザオンディレイ時間をミラーの立上り遅延時間と同じとし、レーザオフディレイ時間を零とする。
First, specifications to be controlled are set in the control unit. Among these specifications, the scanning speed of the mirror is 12.5 m / sec in both the X direction and the Y direction. Further, the ON / OFF control signal of the
次に、造形部101において、左右のフィードテーブル14a、14bを降下させ、フィードテーブル14a、14b上に十分な量の粉末材料15を収納する。
Next, in the
次いで、パートテーブル13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14aを上昇させて粉末材料15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14bを降下させて、粉末材料の薄層15aを形成した後の残余の粉末材料15が収納できるようにその収納部を空けておく。
Next, the part table 13 is lowered by an amount corresponding to one thin layer. Next, the left feed table 14a is raised so that the
次いで、リコータ16を移動させて左側のフィードテーブル14a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15を掻きとりつつ造形用容器11内のパートテーブル13上に移動させる。
Next, the
次に、造形用容器11の表面を均しつつパートテーブル13上に粉末材料を運び入れる。これにより、図1(a)に示すように、パートテーブル13上に一層分の粉末材料の薄層15a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15a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, the powder material is carried onto the part table 13 while leveling the surface of the
さらに、リコータ16を移動させて残余の粉末材料15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14b上に収納させる。
Further, the
次に、コントローラ25から周波数50kHzのパルスで構成され、実効電力30W程度の制御信号をレーザ光源23に送出する。これにより、レーザ光源23からレーザ光が出射される。さらに、作製すべき3次元造形物のスライスデータに基づき、コントローラ25により光学系21のミラー及び光学系22のレンズの動作を制御し、X方向にレーザ光を移動させて、粉末材料の薄層15aにレーザ光を照射する。これにより、一走査分(加工単位)の粉末材料の薄層15aが加熱されて焼結する。
Next, a control signal composed of a pulse with a frequency of 50 kHz and having an effective power of about 30 W is sent from the
このとき、上記の遅延時間の設定値に基づき、図3に示すように、ミラーの動きを制御し、レーザ光源23の点灯及び消灯を制御する。これにより、ミラーが一定の速度のときだけレーザ光が粉末材料の薄層15aに照射されることになるため、一走査において単位長当たりに粉末材料の薄層15aに供給されるレーザ光の照射のエネルギーはどこでも一定になる。これにより、図3(d)に示すように、一走査における粉末材料薄層の焼結領域15bの形状は一様になる。
At this time, as shown in FIG. 3, based on the set value of the delay time, the movement of the mirror is controlled, and the turning on and off of the
次いで、この走査をY方向に順次行い、粉末材料の薄層15aの所定領域を焼結する。図6(a)は、粉末材料の薄層15aの所定の領域が焼結された後の状態を示す。図6(a)に示すように、一走査における粉末材料薄層の焼結領域15bが多く重なるようにしなくても、焼結領域と非焼結領域との境界において凹凸をより少なくし、境界を滑らかにすることができる。なお、この後さらに、境界において凹凸をより少なくし、境界を滑らかにするため、図6(b)に示すように、凹凸しているY方向の境界に沿って、レーザ光を照射して縁取りを行うとよい。
Next, this scanning is sequentially performed in the Y direction to sinter a predetermined region of the
次いで、パートテーブル13を薄層一層分降下させるとともに、第2のフィードテーブル14bを上昇させ、さらに、第1のフィードテーブル14aを降下させる。 Next, the part table 13 is lowered by one thin layer, the second feed table 14b is raised, and the first feed table 14a is lowered.
次いで、上記説明した場合とは逆にリコータ16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15をパートテーブル13上に供給し、焼結薄層15b上に新たな粉末材料の薄層を形成する。
Next, contrary to the case described above, the
さらに、リコータ16を移動させて残余の粉末材料15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14a上に収納させる。
Further, the
次いで、焼結薄層15b上の新たな粉末材料の薄層を加熱焼結し、焼結薄層15b上に新たな焼結薄層を形成する。すなわち、図3に基づき、ミラーの動きを制御し、レーザ光源の点灯時及び消灯時を制御する。この場合、X方向にレーザ光を走査した第1層目の場合と異なり、レーザ光の走査をY方向に行うことが望ましい。完成した3次元造形物において内部応力を少なくして、造形物の形が歪まないようにするためである。
Next, a thin layer of a new powder material on the sintered
次に、上記したような方法で、パートテーブル13を薄層一層分降下させるとともに、第1のフィードテーブル14aを上昇させ、さらに、第2のフィードテーブル14bを降下させる。 Next, the part table 13 is lowered by one thin layer by the above-described method, the first feed table 14a is raised, and the second feed table 14b is lowered.
次いで、上記したような方法で、粉末材料の薄層15aの形成→加熱焼結→粉末材料の薄層15aの形成→加熱焼結・・を繰り返す。
Next, the formation of the
このようにして、順次焼結薄層15b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15に埋もれた3次元造形物を取り出す。
In this way, the sintered
以上のように、本発明の実施の形態に係る粉末焼結積層造形方法によれば、一走査における粉末材料薄層の焼結領域の形状は一様になるため、一走査における粉末材料薄層の焼結領域が多く重なるようにしなくても、焼結領域と非焼結領域との境界において凹凸をより少なくし、境界を滑らかにすることができる。このため、精度の良い3次元造形物を作製することができる。 As described above, according to the powder sinter layered manufacturing method according to the embodiment of the present invention, the shape of the sintered region of the powder material thin layer in one scan is uniform, so the powder material thin layer in one scan Even if the sintered regions do not overlap much, the unevenness can be reduced at the boundary between the sintered region and the non-sintered region, and the boundary can be made smooth. For this reason, an accurate three-dimensional structure can be produced.
(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、上記実施形態では、粉末材料の薄膜全体について、焼結対象となる全体に本発明の造形方法を適用しているが、焼結対象となる全体のうち特に焼結対象領域が短いところなど精度を必要とするところだけに、選択的に本発明の造形方法を適用してもよい。 For example, in the above-described embodiment, the modeling method of the present invention is applied to the entire thin film of the powder material, but the sintering target region is particularly short among the entire sintering target. The modeling method of the present invention may be selectively applied only to places where accuracy is required.
また、上記実施形態では、ミラーの速度制御信号入力に対するレーザ光源のON/OFF制御信号入力の遅延時間を予め設定している。これは、その遅延時間が予め分かっている場合に適用できるものであるが、もし、それが分かっていない場合には、ミラーの速度を検出してそれをコントローラ25にフィードバックし、焼結領域の形状があまり崩れないような特定のミラーの速度のときにレーザ光源のON/OFF制御信号入力を行うようにしてもよい。
In the above embodiment, the delay time of the ON / OFF control signal input of the laser light source with respect to the mirror speed control signal input is set in advance. This is applicable if the delay time is known in advance, but if it is not known, the speed of the mirror is detected and fed back to the
また、制御装置がミラーの動作停止の信号を出力するタイミングに合わせてレーザ光源を消灯させているが、図5(a)〜(c)に示すように、制御装置がミラーの動作停止の信号を出力した後、ミラーの動作速度が一定速度から低下する前に、或いはその直前にレーザ光源を消灯させてもよい。これにより、図5(d)に示すように、図3(d)と同様、一様な形状の焼結領域が形成される。 In addition, the laser light source is turned off in accordance with the timing at which the control device outputs a mirror operation stop signal. As shown in FIGS. 5A to 5C, the control device outputs a mirror operation stop signal. After the output, the laser light source may be turned off before or just before the operation speed of the mirror decreases from a constant speed. As a result, as shown in FIG. 5D, similarly to FIG. 3D, a uniformly shaped sintered region is formed.
さらに、コントローラ25において制御すべき諸元の設定値は、上記記載した値以外に、この発明の目的を達成できる範囲で、適宜変更できる。
Furthermore, the set values of the specifications to be controlled by the
また、実施の形態では、複数の走査を行うとき、ビーム径の1/3未満で重ね書きしているが、レーザ照射量を均一するためビーム径の1/3程度重ね書きすることが好ましい。 In the embodiment, when a plurality of scans are performed, overwriting is performed with less than 1/3 of the beam diameter. However, it is preferable to overwrite about 1/3 of the beam diameter in order to make the laser irradiation amount uniform.
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
13 パートテーブル
14a 第1のフィードテーブル
14b 第2のフィードテーブル
15 粉末材料
15a 粉末材料の薄層
15b 焼結薄層
16 リコータ
21、22 光学系
23 レーザ光源
24 XYZドライバ
25 コントローラ
101 造形部
102 レーザ光出射部
11
Claims (4)
前記制御装置は、前記ミラーの動作開始の信号を出力した後、前記ミラーの動作速度が一定になるときに前記レーザ光源を点灯させ、前記制御装置が前記ミラーの動作停止の信号を出力すると同時に、或いは、前記制御装置が前記ミラーの動作停止の信号を出力した後、前記ミラーの動作速度が前記一定速度から低下する前に前記レーザ光源を消灯させることを特徴とする粉末焼結積層造形装置。 A laser light source, a mirror that scans the laser light emitted from the laser light source in the X direction and the Y direction, and a control device that controls turning on and off of the laser light source and controlling the operation of the mirror, A thin layer of powder material is irradiated with the laser beam, scanned in the X direction and Y direction, the thin layer of powder material is sintered, and the sintered thin layer is sequentially laminated to form a three-dimensional structure. A powder sintering additive manufacturing apparatus for producing
The controller, after outputting a signal for starting the operation of the mirror, turns on the laser light source when the operation speed of the mirror becomes constant, and at the same time the controller outputs a signal for stopping the operation of the mirror. Alternatively, after the control device outputs a signal to stop the operation of the mirror, the laser light source is turned off before the operation speed of the mirror decreases from the constant speed. .
前記制御装置において、前記レーザ光の移動距離として、焼結すべき領域の長さに前記ミラーの動作の立上り遅延時間に相当する距離と前記ミラーの動作の停止遅延時間に相当する距離とを加えた距離を入力し、かつ、前記焼結すべき領域の長さに相当する期間だけ、前記レーザ光源を点灯させておくようにレーザオンディレイ時間をセットす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 mirror operates at a constant speed after the rise delay time with respect to the operation start signal of the mirror, and operates to stop after the stop delay time with respect to the operation stop signal of the mirror,
In the control device, as the moving distance of the laser beam, a distance corresponding to the rise delay time of the mirror operation and a distance corresponding to the stop delay time of the mirror operation are added to the length of the region to be sintered. 2. The laser on-delay time is set so that the laser light source is turned on only for a period corresponding to the length of the region to be sintered. Powder sintering additive manufacturing equipment.
前記制御装置において、前記レーザ光の移動距離として、焼結すべき領域の長さに前記ミラーの動作の立上り遅延時間に相当する距離と前記ミラーの動作の減速時間に相当する距離とを加えた距離を入力し、かつ、前記焼結すべき領域の長さに相当する期間に加えて、その期間に続く、前記ミラーの動作停止の信号を出力した後前記ミラーの動作速度が一定速度から低下する前の任意の期間だけ、レーザ光源を点灯させておくようにレーザオンディレイ時間及びレーザオフディレイ時間をセットす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 mirror operates at a constant speed after a rise delay time has elapsed with respect to the operation start signal of the mirror, and starts to decelerate after operating at the constant speed with respect to the operation stop signal of the mirror. Works to stop after time,
In the control device, as the moving distance of the laser beam, a distance corresponding to the rising delay time of the mirror operation and a distance corresponding to the deceleration time of the mirror operation are added to the length of the region to be sintered. In addition to a period corresponding to the length of the region to be sintered, after inputting a distance, the operation speed of the mirror decreases from a constant speed after outputting a signal to stop the operation of the mirror following that period. 2. The powder sintered additive manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the laser on-delay time and the laser off-delay time are set so that the laser light source is lit only for an arbitrary period before the start.
前記ミラーの動作開始の信号を出力した後、前記ミラーの動作速度が一定になるときに前記レーザ光源を点灯させ、前記制御装置が前記ミラーの動作停止の信号を出力すると同時に、或いは、前記ミラーの動作停止の信号を出力した後、前記ミラーの動作速度が前記一定速度から低下する前に前記レーザ光源を消灯させることを特徴とする粉末焼結積層造形方法。 Using the powder sintering additive manufacturing apparatus according to claim 1, the thin layer of the powder material is irradiated with laser light, scanned in the X direction and the Y direction, the thin layer of the powder material is sintered, and the sintering is performed. It is a powder sintering additive manufacturing method in which a thin layer is sequentially laminated to create a three-dimensional object,
After outputting the operation start signal of the mirror, the laser light source is turned on when the operation speed of the mirror becomes constant, and at the same time as the control device outputs the operation stop signal of the mirror, or the mirror After outputting the operation stop signal, the laser light source is turned off before the operation speed of the mirror decreases from the constant speed.
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