JP4915660B2 - 三次元形状造形物の製造方法 - Google Patents
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本発明の第1の参考形態に係る三次元形状造形物の製造方法について図面を参照して説明する。図1は、三次元形状造形物の製造に用いる金属光造形加工機の構成を、図2は、材料に用いる金属粉末のSEM写真を示す。金属光造形加工機1は、材料となる金属ペースト21の材料層22が敷かれる造形用プレート31と、造形用プレート31を保持し、上下に昇降する造形テーブル32と、金属ペースト21を造形用プレート31に供給する筒状容器41と、矢印A方向に移動して材料層22を形成するワイパ42と、光ビームLを発する光ビーム発信器51と、光ビームLを材料層22の上にスキャニングするガルバノミラー52と、造形物の周囲を削るミーリングヘッド61と、ミーリングヘッド61を切削箇所に移動させるXY駆動機構62と、材料層22を加熱するヒータ71と、材料層22より発生するヒュームを吸引する吸引器72とを備えている。光ビーム発信器51は、例えば、炭酸ガスレーザやファイバーレーザの発信器である。ミーリングヘッド61の工具(ボールエンドミル)は直径が0.6mm(有効刃長1mm)のものを使用している。
本発明の第2の参考形態に係る三次元形状造形物の製造方法について説明する。図5は、本参考形態の製造方法における材料層の加熱動作を示す。本参考形態における金属光造形加工機は、第1の参考形態と同等の構成でよく、また、製造方法の各工程についても第1の参考形態と同等のものでよい(以下、同様)。本参考形態においては、材料層形成工程と照射工程の間において、材料層22をヒータ71により加熱し、高揮発性溶剤はヒューム23を生じて揮発する。自然乾燥に比べて高揮発性溶剤の揮発速度が速いので、光ビーム照射の待ち時間が短かくなり、製造時間を短縮することができる。
本発明の第3の参考形態に係る三次元形状造形物の製造方法について説明する。図6は、本参考形態の製造方法におけるヒュームの吸引動作を示す。本参考形態においては、材料層形成工程と照射工程の間において、吸引器72が材料層22より発生するヒューム23を吸引する。ヒューム23を吸引することにより、光ビームLが透過するレンズがヒューム23によって汚れないので、光ビームLが安定し、精度の良い三次元形状造形物を製造することができる。また、吸引することにより、高揮発性溶剤の揮発速度も速くなり、光ビーム照射の待ち時間が短くなり、製造時間を短縮することができる。また、環境汚染を防止することができ、製造の安全性も高めることができる。
本発明の第1の実施形態に係る三次元形状造形物の製造方法について説明する。図7は、本実施形態における製造方法に用いる金網の構成を示す。本実施形態では、材料層積層工程において、金属ペーストと金網26を用いて材料層を形成する。金網26は、縦方向と横方向に並べられた金属線27により構成されており、金属線27同士は、電気溶接により接合されている。金属線27の線径Fは0.01〜0.1mmであり、金属線27間の間隔Gは、0.01〜0.1mmである。金属線27の成分は、金属粉末に含まれている金属を使用しており、金属線27と金属粉末とを合計した全体において、鉄の構成比率が60〜90wt%であり、ニッケルの構成比率が5〜35wt%であり、銅の構成比率が5〜15wt%である。
本発明の第2の実施形態に係る三次元形状造形物の製造方法について説明する。図9は、本実施形態における製造方法での切削工程を示す。本実施形態においては、造形物の周囲をミーリングヘッド61によって切削する。積層した焼結層の厚みがミーリングヘッド61の有効刃長1mm以下の、例えば、0.5mmになると、金属光造形加工機1は、ミーリングヘッド61を駆動し、XY駆動機構62によってミーリングヘッド61を矢印X及び矢印Y方向に移動させ(図1参照)、造形物の表面を切削する。この造形物の表面を切削する動作は、切削工程を構成する。そして、積層した焼結層の厚みが0.5mmになる度に、繰り返して造形物の表面を切削する。製造される三次元形状造形物82の表面粗さが細かくなり、寸法精度が向上する。
24 金属粉末
25 高揮発性溶剤
26 金網
27 金属線
31 造形用プレート
81 焼結層
82 三次元形状造形物
L 光ビーム
Claims (8)
- 三次元形状造形用の材料を造形用プレート上に供給して、材料層を形成する材料層形成
工程と、
前記材料層に光ビームを照射して、焼結層又は溶解層を形成する照射工程と、
前記材料層形成工程と照射工程とを繰り返すことにより前記焼結層又は溶解層を前記造
形用プレート上に積層する積層工程と、を備えた三次元形状造形物の製造方法において、
前記材料として、金属粉末と高揮発性溶剤とを混合したものを用い、
前記照射工程における光ビーム照射は、前記材料層形成工程において形成された材料層
中の前記高揮発性溶剤が揮発した後に行なうようにし、
前記材料層は、金属線より形成された金網を有することを特徴とする三次元形状造形物
の製造方法。 - 前記材料は、50vol%以上70vol%以下の金属粉末と、30vol%以上50
vol%以下の高揮発性溶剤と、を有することを特徴とする請求項1に記載の三次元形状
造形物の製造方法。 - 前記金属粉末の平均粒径が1μm以上100μm以下であることを特徴とする請求項1
又は請求項2に記載の三次元形状造形物の製造方法。 - 前記金属粉末は、鉄系粉末の構成比率が60wt%以上90wt%以下であり、ニッケ
ル粉末及びニッケル系合金粉末の両方又はいずれか一方の構成比率が5wt%以上35w
t%以下であり、銅粉末及び銅系合金粉末の両方又はいずれか一方の構成比率が5wt%
以上15wt%以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載
の三次元形状造形物の製造方法。 - 前記材料層の厚みが1μm以上200μm以下であることを特徴とする請求項1乃至請
求項4のいずれか一項に記載の三次元形状造形物の製造方法。 - 前記材料層形成工程において、前記材料層を加熱して前記高揮発性溶剤を揮発させるこ
とを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の三次元形状造形物の製造方
法。 - 前記材料層形成工程において、前記材料層から揮発する前記高揮発性溶剤を吸引して回
収することを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の三次元形状造形物
の製造方法。 - 前記焼結層又は溶解層の形成後に、それまでに積層して得られた三次元形状造形物の表
面部及び/又は不要部分の切削除去を行なう切削工程を更に備えたことを特徴とする請求
項1乃至請求項7のいずれか一項に記載の三次元形状造形物の製造方法。
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