JP4947588B2 - Manufacturing equipment for 3D shaped objects - Google Patents

Manufacturing equipment for 3D shaped objects Download PDF

Info

Publication number
JP4947588B2
JP4947588B2 JP2007168268A JP2007168268A JP4947588B2 JP 4947588 B2 JP4947588 B2 JP 4947588B2 JP 2007168268 A JP2007168268 A JP 2007168268A JP 2007168268 A JP2007168268 A JP 2007168268A JP 4947588 B2 JP4947588 B2 JP 4947588B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light beam
rotating mirror
dimensional shaped
layer
mirror
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2007168268A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2009007605A (en
Inventor
喜万 東
裕彦 峠山
徳雄 吉田
正孝 武南
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2007168268A priority Critical patent/JP4947588B2/en
Publication of JP2009007605A publication Critical patent/JP2009007605A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4947588B2 publication Critical patent/JP4947588B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、粉末材料の層に光ビームを照射して焼結層を形成する工程を繰り返すことにより、複数の焼結層が積層一体化された三次元形状造形物を製造する製造装置に関する。   The present invention relates to a manufacturing apparatus for manufacturing a three-dimensional shaped object in which a plurality of sintered layers are laminated and integrated by repeating a step of forming a sintered layer by irradiating a light beam onto a layer of powder material.

光造形法として知られている三次元形状造形物の製造方法がある。例えば、特許文献1に示された当該製造方法は、粉末材料の層の所定箇所に光ビームを照射して当該箇所の粉末を焼結することで焼結層を形成し、この焼結層の上に粉末材料の新たな層を被覆して当該粉末材料の層の所定箇所に光ビームを照射して当該箇所の粉末を焼結することで下層の焼結層と一体になった新たな焼結層を形成するということを繰り返すことで、複数の焼結層が積層一体化された粉末焼結部品(三次元形状造形物)を製造するものであり、三次元形状造形物の設計データ(CADデータ)であるモデルを所望の層厚みにスライスして生成する各層の断面形状データをもとに光ビームを照射することから、任意形状の三次元形状造形物を製造することができるほか、切削加工などによる製造方法に比して、迅速に所望の形状の造形物を得ることができる。   There is a method for manufacturing a three-dimensional shaped object known as an optical modeling method. For example, in the manufacturing method disclosed in Patent Document 1, a sintered layer is formed by irradiating a predetermined portion of a powder material layer with a light beam to sinter the powder at the portion, A new layer of powder material is coated on top and a new portion of the powder material layer is irradiated with a light beam to sinter the powder at that location, thereby forming a new firing united with the lower sintered layer. By repeating the formation of a layered layer, a powder sintered part (three-dimensional shaped object) in which a plurality of sintered layers are laminated and integrated is manufactured, and the design data of the three-dimensional shaped object ( Since the light beam is irradiated based on the cross-sectional shape data of each layer generated by slicing the model (CAD data) to a desired layer thickness, a three-dimensional shaped object of arbitrary shape can be manufactured, Compared to manufacturing methods such as cutting, the desired shape is quickly achieved. It is possible to obtain a molded product.

ここで、光ビームを二次元的に走査させるアクチュエータとして、一般的に、ガルバノスキャナミラーが用いられる。ガルバノスキャナミラーは、一組の回転ミラーであり、各々のミラーが独立に回転し、光ビームが一方のミラーで反射し、当該ミラーで反射された光ビームが他方のミラーでさらに反射することにより、光ビームが粉末材料の層を二次元的に走査する。
特許3446733号公報
Here, a galvano scanner mirror is generally used as an actuator for two-dimensionally scanning a light beam. A galvano scanner mirror is a set of rotating mirrors. Each mirror rotates independently, the light beam is reflected by one mirror, and the light beam reflected by the mirror is further reflected by the other mirror. The light beam scans the layer of powder material two-dimensionally.
Japanese Patent No. 3446733

しかし、ガルバノスキャナミラーを用いると、回転ミラーが2つであるので、光ビームの反射に誤差が生じやすくなり、この誤差を低減させるためには、非常に困難な補正が必要となるという問題がある。   However, when the galvano scanner mirror is used, since there are two rotating mirrors, an error is likely to occur in the reflection of the light beam, and in order to reduce this error, a very difficult correction is required. is there.

本発明は上記の問題点に鑑みなされたものであって、光ビームの反射に誤差が生じにくく、光ビームを所望の経路で二次元的に走査させることができる三次元形状造形物の製造装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an apparatus for manufacturing a three-dimensional shaped object that is less likely to cause an error in reflection of a light beam and that can cause the light beam to scan two-dimensionally along a desired path. The purpose is to provide.

上記課題を解決するために、請求項1に記載の三次元形状造形物の製造装置は、粉末材料の層の所定箇所に光ビームを照射して当該箇所の粉末を焼結することで焼結層を形成し、当該焼結層の上に粉末材料の新たな層を被覆し所定箇所に光ビームを照射して当該箇所の粉末を焼結することで下層の焼結層と一体になった新たな焼結層を形成することを繰り返して、複数の焼結層が積層一体化された三次元形状造形物を製造する製造装置であって、1軸回りに回転可能な1枚の回転ミラーと、回転ミラーの表面に光ビームを出射する光ビーム出射部が設けられた光ビーム出射手段と、を有し、回転ミラーの回転により光ビームが粉末材料の層を走査し回転ミラーに出射される光ビームが回転ミラーを回転可能にする略軸方向に移動するものである光ビーム走査手段を備えることを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problem, the three-dimensional shaped article manufacturing apparatus according to claim 1 sinters by irradiating a predetermined part of the layer of powder material with a light beam and sintering the powder at the part. A layer was formed, and a new layer of powder material was coated on the sintered layer, and a predetermined portion of the powder was irradiated with a light beam to sinter the powder at that location, thereby integrating with the lower sintered layer. One rotating mirror that is rotatable about one axis, and is a manufacturing apparatus that manufactures a three-dimensional shaped object in which a plurality of sintered layers are laminated and integrated by repeatedly forming a new sintered layer And a light beam emitting means provided with a light beam emitting unit for emitting a light beam on the surface of the rotating mirror, and the rotating mirror rotates to cause the light beam to scan the powder material layer and be emitted to the rotating mirror. The light beam moves in a substantially axial direction that makes the rotating mirror rotatable. Characterized in that it comprises a light beam scanning means.

請求項2に記載の発明は、上記請求項1に記載の三次元形状造形物の製造装置において、光ビーム走査手段は、光ビーム出射部から回転ミラーに出射される光ビームが回転ミラーに対して移動するものであることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the three-dimensional shaped article manufacturing apparatus according to the first aspect, the light beam scanning unit is configured such that the light beam emitted from the light beam emitting unit to the rotating mirror is applied to the rotating mirror. It is characterized by moving.

請求項3に記載の発明は、上記請求項1に記載の三次元形状造形物の製造装置において、光ビーム走査手段は、回転ミラーと光ビーム出射部とが一体的に移動するものであることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the three-dimensional shaped article manufacturing apparatus according to the first aspect of the present invention, the light beam scanning means is such that the rotating mirror and the light beam emitting portion move integrally. It is characterized by.

請求項4に記載の発明は、上記請求項1〜3のいずれか1項に記載の三次元形状造形物の製造装置において、光ビーム走査手段は、回転ミラーと光ビーム出射部とが粉末材料の層に照射される光ビームの走査方向を変更するように水平面内で一体的に回動するものであることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the three-dimensional shaped article manufacturing apparatus according to any one of the first to third aspects of the present invention, the light beam scanning means includes a rotating mirror and a light beam emitting portion as a powder material. It is characterized in that it rotates integrally in a horizontal plane so as to change the scanning direction of the light beam applied to the layer.

請求項5に記載の発明は、上記請求項1〜4のいずれか1項に記載の三次元形状造形物の製造装置において、光ビーム走査手段は、回転ミラーと光ビーム出射部との距離が変化するものであることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the apparatus for manufacturing a three-dimensional shaped article according to any one of the first to fourth aspects, the light beam scanning means has a distance between the rotating mirror and the light beam emitting portion. It is characterized by changes.

請求項6に記載の発明は、上記請求項1〜5のいずれか1項に記載の三次元形状造形物の製造装置において、光ビーム走査手段の動作を制御する制御部を備えることを特徴とする。   Invention of Claim 6 is equipped with the control part which controls the operation | movement of a light beam scanning means in the manufacturing apparatus of the three-dimensional shape molded article of any one of the said Claims 1-5, It is characterized by the above-mentioned. To do.

請求項7に記載の発明は、上記請求項1〜6のいずれか1項に記載の三次元形状造形物の製造装置において、光ビームを発振し出力する光ビーム発振器を備え、光ビーム発振器から出力される光ビームが光ファイバーを介して回転ミラーに出射されることを特徴とする。   The invention described in claim 7 is the apparatus for manufacturing a three-dimensional structure according to any one of claims 1 to 6, further comprising a light beam oscillator that oscillates and outputs a light beam. The output light beam is emitted to a rotating mirror via an optical fiber.

請求項8に記載の発明は、上記請求項1〜6のいずれか1項に記載の三次元形状造形物の製造装置において、光ビームを発振し出力する光ビーム発振器を備え、光ビーム発振器から出力される光ビームが反射ミラーを介して回転ミラーに出射されることを特徴とする。   The invention according to claim 8 is the apparatus for manufacturing a three-dimensional structure according to any one of claims 1 to 6, further comprising a light beam oscillator that oscillates and outputs a light beam. The output light beam is emitted to the rotating mirror via the reflecting mirror.

請求項9に記載の発明は、上記請求項7または8に記載の三次元形状造形物の製造装置において、複数の光ビーム発振器を備え、複数の光ビーム発振器は、異なる種類の光ビームを発振し出力することを特徴とする。   A ninth aspect of the present invention is the apparatus for manufacturing a three-dimensional shaped article according to the seventh or eighth aspect, comprising a plurality of light beam oscillators, wherein the plurality of light beam oscillators oscillate different types of light beams. Output.

請求項10に記載の発明は、上記請求項1〜9のいずれか1項に記載の三次元形状造形物の製造装置において、複数の光ビーム走査手段を備えることを特徴とする。   A tenth aspect of the present invention is the apparatus for producing a three-dimensional shaped object according to any one of the first to ninth aspects, further comprising a plurality of light beam scanning means.

請求項11に記載の発明は、上記請求項10に記載の三次元形状造形物の製造装置において、光ビームを複数の回転ミラーに対して分岐させる光ビーム分岐手段を備えることを特徴とする。   The invention described in claim 11 is characterized in that in the three-dimensional shaped article manufacturing apparatus according to claim 10, a light beam branching means for branching the light beam to a plurality of rotating mirrors is provided.

請求項12に記載の発明は、上記請求項11に記載の三次元形状造形物の製造装置において、光ビーム分岐手段と複数の回転ミラーとが一体的に移動することを特徴とする。   According to a twelfth aspect of the present invention, in the three-dimensional shaped article manufacturing apparatus according to the eleventh aspect, the light beam branching means and the plurality of rotating mirrors move integrally.

請求項13に記載の発明は、上記請求項10に記載の三次元形状造形物の製造装置において、光ビームが出射される回転ミラーを切り替える回転ミラー切り替え手段を備えることを特徴とする。   A thirteenth aspect of the invention is characterized in that in the three-dimensional shaped article manufacturing apparatus according to the tenth aspect, a rotating mirror switching means for switching a rotating mirror from which the light beam is emitted is provided.

請求項1に記載の発明によれば、光ビームの走査に誤差が生じにくく、光ビームを所望の経路で二次元的に走査させることができる。   According to the first aspect of the present invention, an error is unlikely to occur in the scanning of the light beam, and the light beam can be scanned two-dimensionally along a desired path.

請求項2に記載の発明によれば、回転ミラーを光ビーム出射部に合わせて軸方向に移動させなくてもよいので、簡易な構成とすることができる。   According to the second aspect of the present invention, it is not necessary to move the rotating mirror in the axial direction in accordance with the light beam emitting portion, so that a simple configuration can be achieved.

請求項3に記載の発明によれば、常に回転ミラーの同じ箇所に光ビームを当てることができるので、回転ミラーを小型化することができる。   According to the third aspect of the invention, the light beam can always be applied to the same part of the rotating mirror, so that the rotating mirror can be reduced in size.

請求項4に記載の発明によれば、積層される各焼結層の形成において、光ビームの走査方向を任意に変更することができるので、粉末材料を焼結させる際に生じた焼結層の歪みが造形物全体の形状を損なわないように三次元形状造形物を製造することができる。   According to the invention described in claim 4, since the scanning direction of the light beam can be arbitrarily changed in forming each sintered layer to be laminated, the sintered layer generated when the powder material is sintered. It is possible to manufacture a three-dimensional shaped object so that the distortion does not impair the shape of the entire object.

請求項5に記載の発明によれば、粉末材料に照射する光ビームのスポット径を変化させることができる。   According to the fifth aspect of the present invention, the spot diameter of the light beam applied to the powder material can be changed.

請求項6に記載の発明によれば、所望の光ビームを所望の経路で走査させることができる。   According to the sixth aspect of the invention, a desired light beam can be scanned along a desired path.

請求項7に記載の発明によれば、光軸が変化しても光ビーム出射手段が影響を受けることはなく、光ビーム出射手段の構成の自由度を向上させることができる。   According to the seventh aspect of the present invention, even if the optical axis changes, the light beam emitting means is not affected, and the degree of freedom of the configuration of the light beam emitting means can be improved.

請求項8に記載の発明によれば、光ビーム出射手段の構成の自由度を向上させることができる。   According to the eighth aspect of the invention, the degree of freedom of the configuration of the light beam emitting means can be improved.

請求項9に記載の発明によれば、三次元形状造形物の内部に該当する焼結層については、集光径の大きい光ビームを用いて短時間で形成し、三次元形状造形物の表面に該当する焼結層については、集光径の小さい光ビームを用いて精度良く形成することができるので、三次元形状造形物を効率よく製造することができる。   According to the invention described in claim 9, the sintered layer corresponding to the inside of the three-dimensional shaped object is formed in a short time using a light beam having a large condensing diameter, and the surface of the three-dimensional shaped object is obtained. Since the sintered layer corresponding to the above can be accurately formed using a light beam having a small condensing diameter, a three-dimensional shaped object can be manufactured efficiently.

請求項10に記載の発明によれば、光ビームが走査される粉末材料の層の所定領域を個々の光ビーム走査手段に割り当てることができるので、短時間で焼結層を形成することができるとともに、回転ミラーと粉末材料の層との距離が短くなることにより、さらに光ビームの走査に誤差が生じにくくなり、三次元形状造形物を高精度に製造することができる。   According to the tenth aspect of the present invention, since a predetermined region of the layer of the powder material to be scanned with the light beam can be assigned to each light beam scanning means, the sintered layer can be formed in a short time. At the same time, since the distance between the rotating mirror and the layer of the powder material is shortened, an error is less likely to occur in the scanning of the light beam, and a three-dimensional shaped object can be manufactured with high accuracy.

請求項11に記載の発明によれば、複数の光ビーム走査手段が光ビーム発振器を共用できるので、部品点数を減らすことができるとともに、全体として、光ビームを発振し出力するコストを低減することができる。   According to the invention described in claim 11, since the plurality of light beam scanning means can share the light beam oscillator, the number of components can be reduced and the cost of oscillating and outputting the light beam as a whole can be reduced. Can do.

請求項12に記載の発明によれば、複数の光ビームの走査経路を容易に設定することができる。   According to the twelfth aspect of the present invention, it is possible to easily set scanning paths for a plurality of light beams.

請求項13に記載の発明によれば、粉末材料の層における所望の領域に精度良く光ビームを走査させることができる。   According to the thirteenth aspect of the present invention, it is possible to accurately scan a desired region in the powder material layer with a light beam.

(実施形態1)
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。以下の説明では具体例を挙げて本発明を説明する場合があるが、本発明は以下の具体例に限定されない。
(Embodiment 1)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the present invention may be described with specific examples, but the present invention is not limited to the following specific examples.

図1は、本実施形態に係る三次元形状造形物の製造装置(以下、単に「製造装置」と呼ぶ)1Aの概略斜視図である。   FIG. 1 is a schematic perspective view of a three-dimensional shaped article manufacturing apparatus (hereinafter simply referred to as “manufacturing apparatus”) 1A according to the present embodiment.

製造装置1Aは、第1に、シリンダーで外周が囲まれた空間内を上下に昇降する昇降テーブル20上に供給した粉末材料をスキージング用ブレード21でならすことで所定厚みΔt1(図5参照)の粉末材料の層(粉末層)10を形成する粉末層形成手段2を基本構成要件とする。また、製造装置1Aは、第2に、光ビームLを発振し出力する光ビーム発振器30を基本構成要件とする。そして、製造装置1Aは、第3に、粉末層形成手段2の上方に設けられ、軸a回りに回転可能な回転ミラー31と、光ビーム発振器30と光ファイバー33で接続されて光ビームLが伝送され光ビームLの形状を変更し光ビームLを回転ミラー31の表面に出射する光ビーム出射部32が設けられた光ビーム成形部34を有する光ビーム出射手段3と、を備え、回転ミラー31の回転により光ビームLが粉末層10を走査し回転ミラー31に出射される光ビームLが軸a方向に移動するものである光ビーム走査手段4を基本構成要件とする。図1では省略しているが、図2に示すように、回転ミラー31と光ビーム成形部34とは、光ビームLを透過する窓部36が設けられたベース板37上にそれぞれXY方向に移動可能に配置されて、照射ユニット38を形成する。図2(a)は、照射ユニット38の概略側面図であり、図2(b)は、照射ユニット38の概略平面図である。さらに、製造装置1Aは、第4に、ボールエンドミルを備え上記粉末層形成手段2のベース部にXY駆動機構(高速化の点で直動リニアモータ駆動のものが好ましい)40を介して設けられた切削工具41によりそれまでに製造された造形物における表面部または不要部分の少なくとも一方を除去する除去手段5を基本構成要件とする。   First, the manufacturing apparatus 1A has a predetermined thickness Δt1 (see FIG. 5) by using a squeezing blade 21 to smooth the powder material supplied on the lifting table 20 that moves up and down in the space surrounded by the cylinder. The powder layer forming means 2 for forming the powder material layer (powder layer) 10 is a basic constituent element. Secondly, the manufacturing apparatus 1A has a light beam oscillator 30 that oscillates and outputs the light beam L as a basic component. Thirdly, the manufacturing apparatus 1A is provided above the powder layer forming means 2 and is connected by a rotating mirror 31, which is rotatable around an axis a, a light beam oscillator 30, and an optical fiber 33, and transmits a light beam L. And a light beam emitting means 3 having a light beam shaping part 34 provided with a light beam emitting part 32 for changing the shape of the light beam L and emitting the light beam L to the surface of the rotating mirror 31. The light beam scanning means 4 in which the light beam L scans the powder layer 10 by this rotation and the light beam L emitted to the rotating mirror 31 moves in the direction of the axis a is a basic constituent requirement. Although omitted in FIG. 1, as shown in FIG. 2, the rotating mirror 31 and the light beam shaping unit 34 are respectively arranged in the XY direction on a base plate 37 provided with a window portion 36 that transmits the light beam L. The irradiation unit 38 is formed so as to be movable. FIG. 2A is a schematic side view of the irradiation unit 38, and FIG. 2B is a schematic plan view of the irradiation unit 38. Further, fourthly, the manufacturing apparatus 1A is provided with a ball end mill and is provided on the base portion of the powder layer forming means 2 via an XY drive mechanism (preferably a linear motion linear motor drive in terms of speeding up) 40. The removal means 5 that removes at least one of the surface portion and the unnecessary portion in the modeled object manufactured so far by the cutting tool 41 is a basic constituent requirement.

ここで、粉末材料は、粒径が1〜100μmの細かい金属粉末を含む。具体的には、粉末材料は、クロムモリブデン鋼(SCM440)、ニッケル(Ni)、銅マンガン合金(CuMnNi)および黒鉛(C)の混合粉末であり、その配合割合は、(70重量%SCM440−20重量%Ni−9重量%CuMnNi)+0.3重量%Cである。   Here, the powder material includes a fine metal powder having a particle size of 1 to 100 μm. Specifically, the powder material is a mixed powder of chromium molybdenum steel (SCM440), nickel (Ni), copper manganese alloy (CuMnNi) and graphite (C), and the blending ratio thereof is (70 wt% SCM440-20). Wt% Ni-9 wt% CuMnNi) +0.3 wt% C.

また、光ビームLとしては炭酸ガスレーザーが用いられる。光ビームLの照射経路は、予め三次元CADデータから作成しておく。すなわち、三次元CADモデルから生成したSTLデータを等ピッチでスライスした各断面の輪郭形状データを用いる。   As the light beam L, a carbon dioxide laser is used. The irradiation path of the light beam L is created in advance from three-dimensional CAD data. That is, contour shape data of each cross section obtained by slicing STL data generated from a three-dimensional CAD model at an equal pitch is used.

そして、光ビーム成形部34は、複数のレンズ群からなる。これにより、光ビームLの径を拡大したり縮小したり、また、光ビームを平行光に成形することができる。   The light beam shaping unit 34 is composed of a plurality of lens groups. Thereby, the diameter of the light beam L can be enlarged or reduced, and the light beam can be shaped into parallel light.

また、回転ミラー31としては、一定の速度で回転運動を繰り返すポリゴンミラーを使用することができる。なお、回転ミラー31と粉末層10の間にfθレンズのような特殊レンズを挿入することで、等速ビーム走査をしてもよいし、特殊演算を事前に行い、回転ミラー31の回転速度を変化させることで、等速ビーム走査をしてもよい。回転ミラー31の回転と光ビームLのONまたはOFFは、予め設定されたNCデータに従い、一般的に、同期が取られる。また、回転ミラー31の回転と光ビーム成形部34の動作とについても、同様に同期が取られる。そして、回転ミラー31に出射される光ビームLを軸a方向に移動させるために、光ビーム走査手段4に、回転ミラー31と光ビーム出射部32とが一体的に移動する構成を採用することができる。具体的には、照射ユニット38自体を移動させればよい。照射ユニット38自体を移動させるためには、例えば、図3に示すように、照射ユニット38の一方の端をモータ39で回転駆動するボールネジ40上に配し、他方の端をスライドレール41上に配すればよい。このような構成を採用することにより、常に回転ミラー31の同じ箇所に光ビームLを当てることができるので、回転ミラー31を小型化することができる。一方、光ビーム走査手段4に、光ビームLの走査領域における軸a方向の長さをカバーできるほど軸a方向に長い回転ミラー31を使用すれば、回転ミラー31の位置は固定したままで、光ビーム出射部32を移動させるだけでよい。具体的には、照射ユニット38上で、回転ミラー31は移動させずに、光ビーム成形部34を光ビームLが軸a方向に移動するように軸a方向に移動させればよい。このような構成を採用すれば、回転ミラー31を光ビーム出射部32に合わせて軸a方向に移動させなくてもよいので、簡易な構成とすることができる。   Further, as the rotating mirror 31, a polygon mirror that repeats rotating motion at a constant speed can be used. In addition, by inserting a special lens such as an fθ lens between the rotating mirror 31 and the powder layer 10, constant-speed beam scanning may be performed, or a special calculation is performed in advance, and the rotation speed of the rotating mirror 31 is set. By changing it, constant velocity beam scanning may be performed. The rotation of the rotary mirror 31 and the ON / OFF of the light beam L are generally synchronized in accordance with preset NC data. Similarly, the rotation of the rotating mirror 31 and the operation of the light beam shaping unit 34 are also synchronized. In order to move the light beam L emitted to the rotating mirror 31 in the direction of the axis a, the light beam scanning unit 4 adopts a configuration in which the rotating mirror 31 and the light beam emitting unit 32 move integrally. Can do. Specifically, the irradiation unit 38 may be moved. In order to move the irradiation unit 38 itself, for example, as shown in FIG. 3, one end of the irradiation unit 38 is arranged on a ball screw 40 that is rotationally driven by a motor 39, and the other end is placed on a slide rail 41. Just place it. By adopting such a configuration, the light beam L can always be applied to the same portion of the rotating mirror 31, so that the rotating mirror 31 can be reduced in size. On the other hand, if the rotating mirror 31 that is long in the axis a direction is used for the light beam scanning unit 4 to cover the length of the scanning region of the light beam L, the position of the rotating mirror 31 remains fixed. It is only necessary to move the light beam emitting part 32. Specifically, the light mirror 34 may be moved in the direction of the axis a so that the light beam L moves in the direction of the axis a without moving the rotating mirror 31 on the irradiation unit 38. By adopting such a configuration, it is not necessary to move the rotating mirror 31 in the direction of the axis a in accordance with the light beam emitting unit 32, so that a simple configuration can be achieved.

そして、光ビーム走査手段4に、回転ミラーと光ビーム出射部とが粉末材料の層に照射される光ビームの走査方向を変更するように水平面内で一体的に回動する構成を採用する。具体的には、図4に示すように、照射ユニット38が円弧形のガイドレール35上を回動することにより、回転ミラー31と光ビーム出射部32とが円弧形のガイドレール35上を一体的に回動する。このような構成を採用することにより、積層される各焼結層11の形成において、光ビームLの走査方向を任意に変更することができるので、粉末材料を焼結させる際に生じた焼結層11の歪みが造形物全体の形状を損なわないように三次元形状造形物を製造することができる。図4(a)は、照射ユニット38の初期位置を示す要部平面図であり、図4(b)は、照射ユニット38が90度回動したときの位置を示す要部平面図である。なお、図4における照射ユニット38は窓部36(図2参照)を必要としない。   The light beam scanning unit 4 employs a configuration in which the rotating mirror and the light beam emitting unit rotate integrally in a horizontal plane so as to change the scanning direction of the light beam applied to the powder material layer. Specifically, as shown in FIG. 4, the irradiation unit 38 rotates on the arc-shaped guide rail 35, so that the rotating mirror 31 and the light beam emitting unit 32 are on the arc-shaped guide rail 35. Are rotated together. By adopting such a configuration, since the scanning direction of the light beam L can be arbitrarily changed in the formation of the respective sintered layers 11 to be laminated, the sintering generated when the powder material is sintered. A three-dimensional shaped object can be manufactured so that the distortion of the layer 11 does not impair the shape of the entire object. 4A is a main part plan view showing an initial position of the irradiation unit 38, and FIG. 4B is a main part plan view showing a position when the irradiation unit 38 is rotated 90 degrees. In addition, the irradiation unit 38 in FIG. 4 does not require the window part 36 (refer FIG. 2).

また、光ビーム走査手段4に、回転ミラー31と光ビーム出射部32との距離が変化する構成を採用することができる。具体的には、照射ユニット38上で、回転ミラー31または光ビーム成形部34の少なくとも一方を移動させ、回転ミラー31と光ビーム成形部34との距離を変化させればよい。そのため、粉末材料に照射する光ビームLのスポット径を変化させることができる。   Further, a configuration in which the distance between the rotating mirror 31 and the light beam emitting unit 32 changes can be adopted for the light beam scanning unit 4. Specifically, at least one of the rotating mirror 31 or the light beam shaping unit 34 may be moved on the irradiation unit 38 to change the distance between the rotating mirror 31 and the light beam shaping unit 34. Therefore, the spot diameter of the light beam L irradiated to the powder material can be changed.

光ビーム走査手段4の上述した各動作は、制御部(図示せず)により制御される。例えば、制御部は、回転ミラー31に所望の回転角を有するように指示し、回転ミラー31は、制御部に現在の回転角のデータをフィードバックする。これにより、回転ミラー31の回転角が制御される。また、制御部は、光ビーム成形部34に所望の位置への移動を指示し、光ビーム成形部34は、制御部に現在の位置のデータをフィードバックする。これにより、光ビーム成形部34の位置が制御される。そのため、所望の光ビームLを所望の経路で走査させることができる。   Each operation | movement of the light beam scanning means 4 mentioned above is controlled by the control part (not shown). For example, the control unit instructs the rotating mirror 31 to have a desired rotation angle, and the rotating mirror 31 feeds back the current rotation angle data to the control unit. Thereby, the rotation angle of the rotary mirror 31 is controlled. In addition, the control unit instructs the light beam shaping unit 34 to move to a desired position, and the light beam shaping unit 34 feeds back data of the current position to the control unit. Thereby, the position of the light beam shaping part 34 is controlled. Therefore, a desired light beam L can be scanned along a desired path.

このものにおける三次元形状造形物の製造は、図5に示すように、光ビーム走査手段4と焼結層11との相対距離を調整する調整手段であるところの昇降テーブル20上面の造形用ベース22表面に粉末材料を供給してブレード21でならすことで厚さが50μm程度の第1層目の粉末層10を形成し、この粉末層10の硬化させたい箇所に回転ミラー31の回転により光ビームLを走査させ回転ミラー31に出射される光ビームLを軸a方向に移動させることにより粉末材料を焼結させて造形用ベース22と一体化した焼結層11を形成する。   As shown in FIG. 5, the manufacturing of the three-dimensional shaped object in this product is a modeling base on the upper surface of the lifting table 20 which is an adjusting means for adjusting the relative distance between the light beam scanning means 4 and the sintered layer 11. The first powder layer 10 having a thickness of about 50 μm is formed by supplying a powder material to the surface 22 and leveling with the blade 21, and light is generated by rotation of the rotary mirror 31 at a location where the powder layer 10 is to be cured. By scanning the beam L and moving the light beam L emitted to the rotating mirror 31 in the direction of the axis a, the powder material is sintered to form the sintered layer 11 integrated with the modeling base 22.

この後、昇降テーブル20を少し下げて再度粉末材料を供給してブレード21でならすことで第2層目の粉末層10を形成し、粉末材料を焼結させる際に生じる焼結層11の歪みが造形物全体の形状を損なわないように、照射ユニット38を水平面内で回動させることにより回転ミラー31と光ビーム出射部32とを水平面内で一体的に回動させ、粉末層10に照射される光ビームLの走査方向を変更し、この粉末層10の硬化させたい箇所に回転ミラー31の回転により光ビームLを走査させ回転ミラー31に出射される光ビームLを軸a方向に移動させることにより粉末材料を焼結させて下層の焼結層11と一体化した焼結層11を形成する。   Thereafter, the lifting table 20 is slightly lowered, the powder material is supplied again, and the blade 21 is used to form the second powder layer 10. The distortion of the sintered layer 11 that occurs when the powder material is sintered. The rotating mirror 31 and the light beam emitting unit 32 are integrally rotated in the horizontal plane by rotating the irradiation unit 38 in the horizontal plane so that the powder layer 10 is irradiated. The scanning direction of the light beam L to be changed is changed, the light beam L is scanned by the rotation of the rotating mirror 31 at the position where the powder layer 10 is to be cured, and the light beam L emitted to the rotating mirror 31 is moved in the direction of the axis a. As a result, the powder material is sintered to form the sintered layer 11 integrated with the lower sintered layer 11.

上記工程を繰り返すことにより、目的とする三次元形状造形物が製造される。   By repeating the above steps, a target three-dimensional shaped object is manufactured.

粉末材料が酸化すると焼結しにくくなる場合には、粉末材料を酸化から保護する機構を設けることが好ましい。具体的には、上記工程を、チャンバー(図示せず)内で行い、当該チャンバーには、窒素供給装置と酸素濃度計とを接続し、酸素濃度計のデータに従って窒素供給装置を制御する酸素濃度制御装置によりチャンバー内の雰囲気を調整する。   When the powder material is difficult to sinter when oxidized, it is preferable to provide a mechanism for protecting the powder material from oxidation. Specifically, the above process is performed in a chamber (not shown), and a nitrogen supply device and an oxygen concentration meter are connected to the chamber, and the oxygen concentration is controlled according to the data of the oxygen concentration meter. The atmosphere in the chamber is adjusted by the control device.

なお、光ビームLを照射して、焼結硬化させた部分の周囲には、伝達された熱が原因となって、不要な粉末が付着し、密度の低い表面層が造形物に形成されてしまう。この密度の低い表面層を除去して滑らかな表面の三次元形状造形物を得るために、焼結層11の形成後に、除去手段5により、それまでに製造した造形物における表面部または不要部分の少なくとも一方の除去を行う。これにより、焼結層11の形成とそれまでに製造した造形物における表面部または不要部分の少なくとも一方の除去とを繰り返し行うことで、ドリル長などの制約を受けることなく表面を仕上げることができる。   In addition, unnecessary powder adheres to the periphery of the portion that is irradiated with the light beam L and sintered and hardened, due to the transferred heat, and a low-density surface layer is formed on the molded object. End up. In order to remove the low-density surface layer and obtain a three-dimensional shaped object having a smooth surface, after the formation of the sintered layer 11, the removing means 5 removes the surface portion or unnecessary portion of the shaped object produced so far. At least one of the above is removed. Thereby, the surface can be finished without being restricted by the drill length or the like by repeatedly performing the formation of the sintered layer 11 and the removal of at least one of the surface portion or the unnecessary portion in the molded article manufactured so far. .

ところで、図1に示す例では、光ビーム発振器30と光ビーム成形部34とが光ファイバー33で接続され、光ビームLが光ファイバー33を介して回転ミラー31に出射される。そのため、光軸が変化しても光ビーム出射手段3が影響を受けることはなく、光ビーム出射手段3の構成の自由度を向上させることができる。なお、図6に示すように、光ビーム発振器30からの光ビームLが反射ミラー42を介して回転ミラー31に出射されてもよい。図6においては、反射ミラー42は、照射ユニット38のベース板37上に固定して配置されている。このようにしても、光ビーム出射手段3の構成の自由度を向上させることができる。   By the way, in the example shown in FIG. 1, the light beam oscillator 30 and the light beam shaping unit 34 are connected by an optical fiber 33, and the light beam L is emitted to the rotating mirror 31 through the optical fiber 33. Therefore, even if the optical axis changes, the light beam emitting means 3 is not affected, and the degree of freedom of the configuration of the light beam emitting means 3 can be improved. As shown in FIG. 6, the light beam L from the light beam oscillator 30 may be emitted to the rotating mirror 31 via the reflection mirror 42. In FIG. 6, the reflection mirror 42 is fixedly disposed on the base plate 37 of the irradiation unit 38. Even in this case, the degree of freedom of the configuration of the light beam emitting means 3 can be improved.

また、複数の光ビーム発振器30を備え、複数の光ビーム発振器30が異なる種類の光ビームを発振し出力するようにしてもよい。具体的には、2つの光ビーム発振器30,30を備え、一方の光ビーム発振器30で光ビームLとして炭酸ガスレーザーを発振し出力するようにして、他方の光ビーム発振器30で光ビームLとしてYAGレーザーまたはファイバーレーザーを発振し出力するようにする。炭酸ガスレーザーの波長は、10.6μmであり、YAGレーザーやファイバーレーザーの波長は、1.06μmであり、光ビームLの集光径は波長に比例するため、YAGレーザーやファイバーレーザーは炭酸ガスレーザーに比べて小さい集光径を得ることができる。また、金属に対しては、炭酸ガスレーザーの波長よりYAGレーザーやファイバーレーザーの波長のほうが吸収されやすい。一方で、YAGレーザーやファイバーレーザーは、炭酸ガスレーザーに比べて出力の大きい光ビーム発振器30を構成することが難しい。そこで、三次元形状造形物の内部に該当する焼結層11については、強度を担保できればよいので、集光径の大きい炭酸ガスレーザーを用いて短時間で形成し、三次元形状造形物の表面に該当する焼結層11については、微細で高精度である必要があるので、YAGレーザーやファイバーレーザーを用いて形成する。このようにすれば、三次元形状造形物を効率よく製造することができる。   Further, a plurality of light beam oscillators 30 may be provided, and the plurality of light beam oscillators 30 may oscillate and output different types of light beams. Specifically, two light beam oscillators 30 and 30 are provided, one of the light beam oscillators 30 oscillates and outputs a carbon dioxide laser as a light beam L, and the other light beam oscillator 30 generates a light beam L. A YAG laser or a fiber laser is oscillated and output. The wavelength of the carbon dioxide laser is 10.6 μm, the wavelength of the YAG laser or fiber laser is 1.06 μm, and the condensed diameter of the light beam L is proportional to the wavelength. Compared with a laser, a small condensing diameter can be obtained. Also, for metals, the wavelength of YAG laser or fiber laser is more easily absorbed than the wavelength of carbon dioxide laser. On the other hand, it is difficult for the YAG laser and the fiber laser to constitute the light beam oscillator 30 having a higher output than the carbon dioxide laser. Therefore, the sintered layer 11 corresponding to the inside of the three-dimensional shaped object only needs to be strong, so it is formed in a short time using a carbon dioxide gas laser with a large condensing diameter, and the surface of the three-dimensional shaped object. Since the sintered layer 11 corresponding to is required to be fine and highly accurate, it is formed using a YAG laser or a fiber laser. In this way, a three-dimensional shaped object can be manufactured efficiently.

したがって、光ビームLの走査に誤差が生じにくく、光ビームLを所望の経路で二次元的に走査させることができる。   Accordingly, an error is unlikely to occur in the scanning of the light beam L, and the light beam L can be scanned two-dimensionally along a desired path.

(実施形態2)
図7は、本実施形態に係る製造装置1Bの概略平面図である。
(Embodiment 2)
FIG. 7 is a schematic plan view of the manufacturing apparatus 1B according to the present embodiment.

本実施形態に係る製造装置1Bは、複数の光ビーム走査手段4を備えている点で実施形態1に係る製造装置1Aと異なる。   The manufacturing apparatus 1B according to the present embodiment is different from the manufacturing apparatus 1A according to the first embodiment in that a plurality of light beam scanning units 4 are provided.

図7に示すように、製造装置1Bは、2つの光ビーム走査手段4,4を備え、各光ビーム走査手段4,4は、2つの光ビームL,Lがそれぞれ粉末層10の所定領域51,52を走査するものである。   As shown in FIG. 7, the manufacturing apparatus 1 </ b> B includes two light beam scanning units 4, 4, and each of the light beam scanning units 4, 4 has a predetermined region 51 of the powder layer 10. , 52 are scanned.

なお、2つの光ビーム走査手段4,4における2つの光ビーム発振器30,30が異なる種類の光ビームを発振し出力するようにしてもよい。具体的には、一方の光ビーム発振器30で光ビームLとして炭酸ガスレーザーを発振し出力するようにして、他方の光ビーム発振器30で光ビームLとしてYAGレーザーまたはファイバーレーザーを発振し出力するようにする。そして、三次元形状造形物の内部に該当する焼結層11については、集光径の大きい炭酸ガスレーザーを用いて短時間で形成し、三次元形状造形物の表面に該当する焼結層11については、YAGレーザーやファイバーレーザーを用いて微細で高精度に形成する。このようにすれば、三次元形状造形物を効率よく製造することができる。   The two light beam oscillators 30 and 30 in the two light beam scanning means 4 and 4 may oscillate and output different types of light beams. More specifically, one light beam oscillator 30 oscillates and outputs a carbon dioxide laser as the light beam L, and the other light beam oscillator 30 oscillates and outputs a YAG laser or a fiber laser as the light beam L. To. And about the sintered layer 11 applicable to the inside of a three-dimensional molded article, it forms in a short time using a carbon dioxide gas laser with a large condensing diameter, and the sintered layer 11 corresponds to the surface of a three-dimensional molded article. Is finely and accurately formed using a YAG laser or a fiber laser. In this way, a three-dimensional shaped object can be manufactured efficiently.

したがって、光ビームLが走査される粉末層10の所定領域51,52を個々の光ビーム走査手段4,4に割り当てることができるので、短時間で焼結層11を形成することができるとともに、回転ミラー31と粉末層10との距離が短くなることにより、さらに光ビームLの走査に誤差が生じにくくなり、三次元形状造形物を高精度に製造することができる。   Therefore, since the predetermined regions 51 and 52 of the powder layer 10 scanned with the light beam L can be assigned to the individual light beam scanning means 4 and 4, the sintered layer 11 can be formed in a short time, and Since the distance between the rotating mirror 31 and the powder layer 10 is shortened, an error is less likely to occur in the scanning of the light beam L, and a three-dimensional shaped object can be manufactured with high accuracy.

(実施形態3)
図8は、本実施形態に係る製造装置1Cの概略平面図である。
(Embodiment 3)
FIG. 8 is a schematic plan view of the manufacturing apparatus 1C according to the present embodiment.

本実施形態に係る製造装置1Cは、2つの光ビーム走査手段4,4が1つの光ビーム発振器30を共用し、光ビーム発振器30から出力された光ビームLを複数の回転ミラー31に対して分岐させる光ビーム分岐手段6を備えている点で実施形態2に係る製造装置1Bと異なる。   In the manufacturing apparatus 1 </ b> C according to the present embodiment, the two light beam scanning units 4 and 4 share one light beam oscillator 30, and the light beam L output from the light beam oscillator 30 is applied to the plurality of rotating mirrors 31. The manufacturing apparatus 1 </ b> B according to the second embodiment is different from the manufacturing apparatus 1 </ b> B according to the second embodiment in that the optical beam branching unit 6 is provided.

光ビーム分岐手段6としては、照射ユニット38上に固定して配置されたハーフミラー61および反射ミラー62を用いている。そして、本実施形態では、ハーフミラー61および反射ミラー62における光ビームLの反射部を光ビーム出射部としている。   As the light beam branching means 6, a half mirror 61 and a reflection mirror 62 that are fixedly disposed on the irradiation unit 38 are used. In this embodiment, the reflection part of the light beam L in the half mirror 61 and the reflection mirror 62 is a light beam emitting part.

ハーフミラー61は、光ビーム発振器30から出力された光ビームLの50%を反射して、一方の回転ミラー31に出射し、光ビームLの50%を透過して、反射ミラー62に反射させて、他方の回転ミラー31に出射する。   The half mirror 61 reflects 50% of the light beam L output from the light beam oscillator 30, emits it to one rotating mirror 31, transmits 50% of the light beam L, and reflects it to the reflection mirror 62. Then, the light is emitted to the other rotating mirror 31.

ここで、光ビーム分岐手段6は、照射ユニット38上に配置されているので、2つの回転ミラー31,31と一体的に移動することとなる。そのため、複数の光ビームLの走査経路を容易に設定することができる。   Here, since the light beam branching means 6 is disposed on the irradiation unit 38, it moves integrally with the two rotary mirrors 31, 31. Therefore, the scanning paths of the plurality of light beams L can be easily set.

なお、図9に示すように、2つの回転ミラー31,31を軸aと垂直方向(図9における左右方向)に一体的に移動させる駆動機構53を照射ユニット38のベース板37上に設けてもよい。このような構成を採用することにより、光ビーム発振器30を多く搭載できない場合に、大きな面積の焼結層11を形成することが容易となる。   As shown in FIG. 9, a drive mechanism 53 that integrally moves the two rotary mirrors 31, 31 in the direction perpendicular to the axis a (the left-right direction in FIG. 9) is provided on the base plate 37 of the irradiation unit 38. Also good. By adopting such a configuration, when a large number of light beam oscillators 30 cannot be mounted, it becomes easy to form the sintered layer 11 having a large area.

したがって、複数の光ビーム走査手段4,4が光ビーム発振器30を共用できるので、部品点数を減らすことができるとともに、全体として、光ビームLを発振し出力するコストを低減することができる。   Therefore, since the plurality of light beam scanning means 4 and 4 can share the light beam oscillator 30, the number of parts can be reduced, and the cost of oscillating and outputting the light beam L as a whole can be reduced.

(実施形態4)
図10は、本実施形態に係る製造装置1Dの概略平面図であり、図11は、製造装置1Dの動作説明図である。
(Embodiment 4)
FIG. 10 is a schematic plan view of the manufacturing apparatus 1D according to the present embodiment, and FIG. 11 is an operation explanatory diagram of the manufacturing apparatus 1D.

本実施形態に係る製造装置1Dは、2つの光ビーム走査手段4,4が1つの光ビーム発振器30を共用し、光ビーム発振器30から出力された光ビームLをいずれの回転ミラー31に出射するかを切り替える回転ミラー切り替え手段7を備えている点で実施形態2と異なる。   In the manufacturing apparatus 1D according to this embodiment, the two light beam scanning units 4 and 4 share one light beam oscillator 30, and the light beam L output from the light beam oscillator 30 is emitted to any rotating mirror 31. The second embodiment is different from the second embodiment in that a rotating mirror switching means 7 for switching between them is provided.

図10に示すように、照射ユニット38上には、光ビーム出射部32から光ビームLが出射される方向に、2つの回転ミラー31,31が設けられている。   As shown in FIG. 10, two rotating mirrors 31, 31 are provided on the irradiation unit 38 in the direction in which the light beam L is emitted from the light beam emitting unit 32.

ここで、図11に示すように、まず、光ビーム出射部32に近いほうの回転ミラー31に光ビームLを出射し、次に、光ビーム出射部32に近いほうの回転ミラー31を光ビームLが当たらないように回転させることにより、光ビーム出射部32に遠いほうの回転ミラー31に光ビームLを出射する。この順序は前後してもよい。本実施形態では、回転ミラー切り替え手段7として、回転ミラー31の回転を例示したが、回転ミラー31を光ビームLの経路から外す手段であれば特に制限されない。そのため、粉末層10の焼結させたい箇所に近い回転ミラー31を光ビームLの粉末層10への照射に用いるとよい。   Here, as shown in FIG. 11, first, the light beam L is emitted to the rotating mirror 31 closer to the light beam emitting unit 32, and then the rotating mirror 31 closer to the light beam emitting unit 32 is moved to the light beam. By rotating so that L does not hit, the light beam L is emitted to the rotating mirror 31 farther from the light beam emitting unit 32. This order may be reversed. In this embodiment, the rotation mirror 31 is exemplified as the rotation mirror switching unit 7, but is not particularly limited as long as it is a unit that removes the rotation mirror 31 from the path of the light beam L. Therefore, it is preferable to use the rotating mirror 31 close to the place where the powder layer 10 is to be sintered for irradiating the powder layer 10 with the light beam L.

したがって、粉末層10における所望の領域に精度良く光ビームLを走査させることができる。   Therefore, the light beam L can be scanned with high accuracy in a desired region in the powder layer 10.

なお、上述した実施形態1〜4における各構成は適宜に選択し、組み合わせることができる。   In addition, each structure in Embodiment 1-4 mentioned above can be selected suitably, and can be combined.

実施形態1に係る三次元形状造形物の製造装置を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the manufacturing apparatus of the three-dimensional shape molded article which concerns on Embodiment 1. FIG. (a)は、同上における照射ユニットの概略側面図であり、(b)は、当該照射ユニットの概略平面図である。(A) is a schematic side view of the irradiation unit in the same as the above, (b) is a schematic plan view of the irradiation unit. 実施形態1に係る三次元形状造形物の製造装置を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the manufacturing apparatus of the three-dimensional shape molded article which concerns on Embodiment 1. FIG. (a)は、同上における照射ユニットの初期位置を示す要部平面図であり、(b)は、当該照射ユニットが90度回動したときの位置を示す要部平面図である。(A) is a principal part top view which shows the initial position of the irradiation unit in the same as the above, (b) is a principal part top view which shows a position when the said irradiation unit rotates 90 degree | times. 同上の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing same as the above. 同上の変形例を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the modification same as the above. 実施形態2に係る三次元形状造形物の製造装置を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the manufacturing apparatus of the three-dimensional shape molded article which concerns on Embodiment 2. FIG. 実施形態3に係る三次元形状造形物の製造装置を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the manufacturing apparatus of the three-dimensional shape molded article which concerns on Embodiment 3. FIG. 同上の変形例を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the modification same as the above. 実施形態4に係る三次元形状造形物の製造装置を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the manufacturing apparatus of the three-dimensional shape molded article which concerns on Embodiment 4. 同上の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing same as the above.

符号の説明Explanation of symbols

1A,1B,1C,1D 三次元形状造形物の製造装置
2 粉末層形成手段
3 光ビーム出射手段
4 光ビーム走査手段
5 除去手段
6 光ビーム分岐手段
7 回転ミラー切り替え手段
10 粉末材料の層(粉末層)
11 焼結層
30 光ビーム発振器
31 回転ミラー
32 光ビーム出射部
33 光ファイバー
42 反射ミラー
a 軸
L 光ビーム
1A, 1B, 1C, 1D Three-dimensional shaped object manufacturing apparatus 2 Powder layer forming means 3 Light beam emitting means 4 Light beam scanning means 5 Removing means 6 Light beam branching means 7 Rotating mirror switching means 10 Powder material layer (powder) layer)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Sintered layer 30 Light beam oscillator 31 Rotating mirror 32 Light beam emitting part 33 Optical fiber 42 Reflecting mirror a Axis L Light beam

Claims (13)

粉末材料の層の所定箇所に光ビームを照射して当該箇所の粉末を焼結することで焼結層を形成し、当該焼結層の上に粉末材料の新たな層を被覆し所定箇所に光ビームを照射して当該箇所の粉末を焼結することで下層の焼結層と一体になった新たな焼結層を形成することを繰り返して、複数の焼結層が積層一体化された三次元形状造形物を製造する製造装置であって、
1軸回りに回転可能な1枚の回転ミラーと、回転ミラーの表面に光ビームを出射する光ビーム出射部が設けられた光ビーム出射手段と、を有し、回転ミラーの回転により光ビームが粉末材料の層を走査し回転ミラーに出射される光ビームが回転ミラーを回転可能にする略軸方向に移動するものである光ビーム走査手段を備えることを特徴とする三次元形状造形物の製造装置。
A predetermined layer of the powder material layer is irradiated with a light beam to sinter the powder at the corresponding portion to form a sintered layer, and a new layer of the powder material is coated on the sintered layer to cover the predetermined portion. A plurality of sintered layers were laminated and integrated by repeating the formation of a new sintered layer integrated with the lower sintered layer by irradiating the light beam and sintering the powder at that location. A manufacturing apparatus for manufacturing a three-dimensional shaped object,
A rotating mirror capable of rotating around one axis, and a light beam emitting means provided with a light beam emitting portion for emitting a light beam on the surface of the rotating mirror. Manufacturing of a three-dimensional shaped object characterized by comprising light beam scanning means for scanning a layer of powder material and for the light beam emitted to the rotating mirror to move in a substantially axial direction enabling the rotating mirror to rotate. apparatus.
光ビーム走査手段は、光ビーム出射部から回転ミラーに出射される光ビームが回転ミラーに対して移動するものであ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装置。   2. The apparatus for producing a three-dimensional shaped object according to claim 1, wherein the light beam scanning means moves the light beam emitted from the light beam emitting portion to the rotating mirror with respect to the rotating mirror. 光ビーム走査手段は、回転ミラーと光ビーム出射部とが一体的に移動するものであ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装置。   The three-dimensional shaped article manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the light beam scanning unit is configured such that the rotating mirror and the light beam emitting unit move integrally. 光ビーム走査手段は、回転ミラーと光ビーム出射部とが粉末材料の層に照射される光ビームの走査方向を変更するように水平面内で一体的に回動するものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の三次元形状造形物の製造装置。   The light beam scanning means is characterized in that the rotating mirror and the light beam emitting portion rotate integrally in a horizontal plane so as to change the scanning direction of the light beam applied to the powder material layer. The manufacturing apparatus of the three-dimensional shape molded article of any one of Claims 1-3. 光ビーム走査手段は、回転ミラーと光ビーム出射部との距離が変化するものであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の三次元形状造形物の製造装置。   The apparatus for producing a three-dimensional shaped object according to any one of claims 1 to 4, wherein the light beam scanning means changes a distance between the rotating mirror and the light beam emitting portion. 光ビーム走査手段の動作を制御する制御部を備えることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の三次元形状造形物の製造装置。   The apparatus for producing a three-dimensional shaped object according to any one of claims 1 to 5, further comprising a control unit that controls the operation of the light beam scanning unit. 光ビームを発振し出力する光ビーム発振器を備え、
光ビーム発振器から出力される光ビームが光ファイバーを介して回転ミラーに出射されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の三次元形状造形物の製造装置。
It has a light beam oscillator that oscillates and outputs a light beam,
The apparatus for producing a three-dimensional shaped article according to any one of claims 1 to 6, wherein the light beam output from the light beam oscillator is emitted to a rotating mirror via an optical fiber.
光ビームを発振し出力する光ビーム発振器を備え、
光ビーム発振器から出力される光ビームが反射ミラーを介して回転ミラーに出射されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の三次元形状造形物の製造装置。
It has a light beam oscillator that oscillates and outputs a light beam,
The apparatus for producing a three-dimensional shaped article according to any one of claims 1 to 6, wherein a light beam output from the light beam oscillator is emitted to a rotating mirror via a reflecting mirror.
複数の光ビーム発振器を備え、複数の光ビーム発振器は、異なる種類の光ビームを発振し出力することを特徴とする請求項7または8に記載の三次元形状造形物の製造装置。   The three-dimensional shaped article manufacturing apparatus according to claim 7 or 8, comprising a plurality of light beam oscillators, wherein the plurality of light beam oscillators oscillate and output different types of light beams. 複数の光ビーム走査手段を備えることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の三次元形状造形物の製造装置。   The apparatus for manufacturing a three-dimensional shaped article according to any one of claims 1 to 9, comprising a plurality of light beam scanning means. 光ビームを複数の回転ミラーに対して分岐させる光ビーム分岐手段を備えることを特徴とする請求項10に記載の三次元形状造形物の製造装置。   The apparatus for manufacturing a three-dimensional shaped object according to claim 10, further comprising a light beam branching unit that branches the light beam with respect to a plurality of rotating mirrors. 光ビーム分岐手段と複数の回転ミラーとが一体的に移動することを特徴とする請求項11に記載の三次元形状造形物の製造装置。   The apparatus for producing a three-dimensional shaped object according to claim 11, wherein the light beam branching means and the plurality of rotating mirrors move integrally. 光ビームが出射される回転ミラーを切り替える回転ミラー切り替え手段を備えることを特徴とする請求項10に記載の三次元形状造形物の製造装置。   The three-dimensional shaped article manufacturing apparatus according to claim 10, further comprising a rotating mirror switching unit that switches a rotating mirror from which the light beam is emitted.
JP2007168268A 2007-06-26 2007-06-26 Manufacturing equipment for 3D shaped objects Expired - Fee Related JP4947588B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007168268A JP4947588B2 (en) 2007-06-26 2007-06-26 Manufacturing equipment for 3D shaped objects

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007168268A JP4947588B2 (en) 2007-06-26 2007-06-26 Manufacturing equipment for 3D shaped objects

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009007605A JP2009007605A (en) 2009-01-15
JP4947588B2 true JP4947588B2 (en) 2012-06-06

Family

ID=40322981

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007168268A Expired - Fee Related JP4947588B2 (en) 2007-06-26 2007-06-26 Manufacturing equipment for 3D shaped objects

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4947588B2 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201404854D0 (en) * 2014-03-18 2014-04-30 Renishaw Plc Selective solidification apparatus and method
US11458539B2 (en) * 2014-11-24 2022-10-04 Additive Industries B.V. Apparatus for producing an object by means of additive manufacturing
JP6994295B2 (en) 2015-12-17 2022-01-14 セイコーエプソン株式会社 3D model manufacturing method and 3D model manufacturing equipment
JP6691429B2 (en) * 2016-05-12 2020-04-28 株式会社エンプラス Method for manufacturing hybrid shaped article and hybrid shaped article
CN106799494B (en) * 2016-12-30 2018-07-13 华中科技大学 More galvanometer big width laser selective meltings equipment of clarifying smoke effect can be improved
CN107520445B (en) * 2017-08-08 2021-02-23 重庆大学 High-efficiency large-scale selective laser melting forming device

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04238685A (en) * 1991-01-14 1992-08-26 Nippon Steel Corp Laser beam machine
JPH05237944A (en) * 1992-02-28 1993-09-17 Teijin Seiki Co Ltd Light molding device having exposure scanning device
JPH1015682A (en) * 1996-07-03 1998-01-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Laser cutting method for precoated steel sheet
JPH11123761A (en) * 1997-10-22 1999-05-11 Nishikawa Rubber Co Ltd Manufacture of decorating gasket for joint and manufacturing equipment therefor

Also Published As

Publication number Publication date
JP2009007605A (en) 2009-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4947588B2 (en) Manufacturing equipment for 3D shaped objects
CN108555464B (en) Large complex curved surface dynamic focusing laser processing method and system
EP3307526B1 (en) Multiple beam additive manufacturing
US10722944B2 (en) Additive manufacturing system and method for additive manufacturing of components
EP2871042B1 (en) Powder shaping method and apparatus thereof
JP5777187B1 (en) Additive manufacturing equipment
JP6498922B2 (en) Powder additive manufacturing apparatus and powder additive manufacturing method
JP5826430B1 (en) Three-dimensional modeling apparatus and manufacturing method of three-dimensional shaped object
EP3369498A1 (en) Systems and methods for fabricating a component with at least one laser device
EP2221132A1 (en) Production device and production method of metal powder sintered component
JP2011021218A (en) Powder material for laminate molding, and powder laminate molding method
US9687911B2 (en) Method for manufacturing three-dimensional shaped object
JP4519560B2 (en) Additive manufacturing method
US10500832B2 (en) Systems and methods for additive manufacturing rotating build platforms
JP2003127238A (en) Selective laser sintering wherein filling scan is interleaved
US20070003427A1 (en) Layered manufacturing method and layered manufacturing device
JP7093770B2 (en) Laminated modeling equipment
JP2013169796A (en) Method of melting/sintering powder particle for manufacturing three-dimensional body in stack type
JP4296354B2 (en) Manufacturing method of sintered metal powder parts
JP2018083966A (en) Lamination molding apparatus
JP4296355B2 (en) Manufacturing method of sintered metal powder parts
US10610932B2 (en) Laminate shaping apparatus
JP2008291317A (en) Method for producing three-dimensionally shaped object
JP2004122489A (en) Apparatus for manufacturing three-dimensional shaped article and mold manufacturing method using same
JP4384420B2 (en) Additive manufacturing method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100217

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20111129

TRDD Decision of grant or rejection written
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20120111

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120131

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120229

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150316

Year of fee payment: 3

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 4947588

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150316

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees