JP6194043B1 - 3D object modeling method - Google Patents
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Abstract
【課題】三次元物体造形方法において、スキージの摺動速度の改善によって効率的な粉末層の形成を実現すること。【解決手段】造形室への粉末の供給工程、及び上記供給に係る粉末に対するスキージの摺動に伴う平滑化に基づく粉末層形成工程、光ビーム又は電子ビームの前記粉末層に対する照射及び当該照射の位置を移動させることによる焼結工程を順次繰り返すことによって、当該焼結層を積層する三次元物体造形方法であって、各積層単位毎における、焼結予定領域を含む内側領域１とその余の外側領域２に区分するか、又は複数個の積層単位に区分した上で、上記各複数個の積層単位毎に、スキージによる摺動領域を、上記複数個の積層単位における最大焼結領域３を含む内側領域１とその余の外側領域２とを区分した上で、スキージの摺動速度を、内側領域１の摺動速度よりも大きい状態に設定することによって上記課題を達成している三次元物体造形方法。【選択図】図３An object of the present invention is to achieve efficient formation of a powder layer by improving the sliding speed of a squeegee in a three-dimensional object shaping method. A process for supplying powder to a modeling room, a powder layer forming process based on smoothing accompanying sliding of a squeegee with respect to the powder according to the supply, irradiation of the powder layer with a light beam or an electron beam, and the irradiation A three-dimensional object modeling method for laminating the sintered layers by sequentially repeating the sintering process by moving the position, and for each lamination unit, the inner area 1 including the area to be sintered and the remainder After dividing into the outer region 2 or dividing into a plurality of lamination units, for each of the plurality of lamination units, the sliding region by the squeegee is set to the maximum sintered region 3 in the plurality of lamination units. Three-dimensional that achieves the above-mentioned problem by setting the sliding speed of the squeegee to be higher than the sliding speed of the inner region 1 after dividing the inner region 1 and the outer region 2 including the inner region 1 Body molding method. [Selection] Figure 3
Description
本発明は、粉末層の形成と光ビーム又は電子ビームの照射による焼結層の形成とを順次繰り返すことによって焼結層を積層することによる三次元物体造形方法に関するものである。 The present invention relates to a method for modeling a three-dimensional object by laminating sintered layers by sequentially repeating formation of a powder layer and formation of a sintered layer by irradiation with a light beam or an electron beam.
上記粉末層の形成工程においては、造形室内に供給された粉末に対するスキージの摺動、即ちスキージングによる平滑化を不可欠としている。 In the process of forming the powder layer, squeegee sliding with respect to the powder supplied into the modeling chamber, that is, smoothing by squeezing is essential.
然るに、従来技術においては、高さ方向に沿った全積層領域においてスキージの摺動速度を一律に一定としていた。 However, in the prior art, the sliding speed of the squeegee is uniformly constant in the entire laminated region along the height direction.
現に、特許文献１においては、粉末供給装置４０によって供給された粉末につき、造形テーブル１０におけるスキージの摺動を開示しているが（図１及び段落［００３１］）、当該摺動速度を特に変化させている訳ではない。
In fact,
同様に、特許文献２においても、スキージの摺動を不可欠の工程として説明しているが（要約部分）、スキージの摺動速度を特に変化させることについては、全く言及していない。
Similarly,
上記特許文献１、２のような従来技術の場合には、焼結予定領域を含む内側領域と含んでいない外側領域とは、一律に同一の摺動速度に設定されているが、焼結を予定していない外側領域については、焼結予定領域を含む領域と同程度の摺動速度を設定する必要はない。
In the case of the prior arts such as
従って、上記従来技術の場合には、焼結予定領域を含まない外側領域については、不要な低速度に設定されている結果、極めて非効率的なスキージングが行われていた。 Therefore, in the case of the above prior art, the outer region not including the sintering scheduled region is set to an unnecessary low speed, and as a result, extremely inefficient squeezing has been performed.
このような非効率性を克服するために、スキージの摺動を行う領域を、全高さ方向に沿って一律に焼結予定領域を含む矩形状の内側領域とその外側領域とに区分し、外側領域におけるスキージの摺動速度を、内側領域における摺動速度よりも大きく設定する改良技術を想定することができる。 In order to overcome such inefficiencies, the area where the squeegee slides is uniformly divided into a rectangular inner area including the area to be sintered along the entire height direction and an outer area thereof, and the outer area An improved technique for setting the sliding speed of the squeegee in the region to be larger than the sliding speed in the inner region can be assumed.
しかしながら、焼結領域は、各積層単位により高さ方向に即して、順次変化する場合が多い以上、上記改良技術の場合にも、焼結予定領域に該当しない広範な矩形状の内側領域においてスキージの摺動速度を小さく設定することによって、非効率的なスキージの摺動が行われるという非効率性を免れることができない。 However, since the sintering region often changes sequentially in accordance with the height direction depending on each lamination unit, even in the case of the above-described improved technology, in the wide rectangular inner region that does not correspond to the sintering scheduled region. By setting the sliding speed of the squeegee small, the inefficiency of inefficient squeegee sliding cannot be avoided.
本発明は、三次元物体造形方法において、スキージの摺動速度の改善によって効率的な粉末層の形成を実現することを課題としている。 An object of the present invention is to achieve efficient powder layer formation by improving the sliding speed of a squeegee in a three-dimensional object shaping method.
上記課題を解決するため、本発明の基本構成は、
造形室への粉末の供給及び上記供給に係る粉末に対するスキージの摺動に伴う平滑化に基づく粉末層形成工程、光ビーム又は電子ビームの前記粉末層に対する照射及び当該照射の位置を移動させることによる焼結工程を順次繰り返すことによって、焼結層を積層する三次元物体造形方法であって、造形領域を高さ方向に沿って複数個の積層単位に区分した上で、上記複数個の積層単位の各積層において予定している焼結領域の全てを重畳することによって形成された最大焼結予定領域を基準として、上記各複数個の積層単位毎に、上記最大焼結予定領域を含む内側領域と、上記最大焼結予定領域を含んでいない外側領域とに区分し、上記外側の領域におけるスキージの摺動速度を、上記内側領域の摺動速度よりも大きい状態に設定している三次元物体造形方法、
からなる。
In order to solve the above problems, the basic configuration of the present invention is as follows.
By supplying the powder to the modeling room and by the powder layer forming process based on the smoothing accompanying the sliding of the squeegee with respect to the powder related to the supply, by irradiating the powder layer with the light beam or the electron beam and by moving the position of the irradiation A three-dimensional object shaping method for laminating a sintered layer by sequentially repeating a sintering process, wherein the shaping region is divided into a plurality of lamination units along the height direction, and the plurality of lamination units An inner region including the maximum planned sintering region for each of the plurality of stacked units on the basis of the maximum planned sintering region formed by superimposing all of the predetermined sintering regions in the respective stacks. And the outer region that does not include the maximum sintering scheduled region, and the sliding speed of the squeegee in the outer region is set to be larger than the sliding speed of the inner region. Based on object modeling method,
Consists of.
前記基本構成においては、高さ方向に沿って区分された各複数個の積層単位において各積層単位の焼結領域を重畳することによって形成される最大焼結予定領域を含む内側領域と、上記各焼結予定領域を含んでいない外側領域とを区分した結果、高さ方向に応じて、上記内側領域及び外側領域を順次変化させることによって、広範な外側領域を設定し、かつ内側領域においては、正確な平坦形状を実現するために必要な低速度にてスキージを摺動させ、外側領域においては、ラフな平坦状態とするため、相当の高速度にてスキージを摺動させることができる。 In the basic configuration, an inner region including a maximum sintering scheduled region formed by superimposing a sintering region of each lamination unit in each of the plurality of lamination units divided along the height direction, As a result of dividing the outer region that does not include the region to be sintered, according to the height direction, the inner region and the outer region are sequentially changed to set a wide outer region, and in the inner region, Since the squeegee is slid at a low speed necessary to realize an accurate flat shape, and the outer region is in a rough flat state, the squeegee can be slid at a considerably high speed.
その結果、効率的なスキージの摺動、即ちスキージングを実現することができる。 As a result, efficient squeegee sliding, that is, squeezing can be realized.
前記基本構成は、図３のフローチャートに示すように、プログラムによって、予め高さ方向に沿って複数個の積層単位による区分を行い、かつ当該区分に基づく複数個の積層単位における各積層単位において予定している焼結領域３の全てを重畳することによって形成され、最大焼結予定領域を基準として、上記各複数個の積層単位毎に、上記最大焼結予定領域を含む内側領域１と当該最大焼結予定領域を含まない外側領域２とに区分した上で、粉末の供給、スキージの摺動、各焼結を順次繰り返すことによって三次元造形に必要な積層を実現し、その際、スキージの摺動速度につき、上記外側領域２の速度を、上記内側領域１の場合よりも大きく設定している。
As shown in the flowchart of FIG. 3, the basic configuration is divided in advance by a plurality of stack units along the height direction by a program, and is scheduled for each stack unit in the plurality of stack units based on the sections. The
このように、前記基本構成においては、上記内側領域１と上記外側領域２との区分、更には、異なる速度の設定によって、前記のような発明の効果を発揮することができる。
Thus, in the basic configuration, the effects of the invention as described above can be exhibited by the division between the
前記基本構成における内側領域１の形状は特定している訳ではない。
Shape of the
したがって、従来技術の場合と同様に、矩形を採用することが可能であり、円形も採用可能である。 Therefore, as in the case of the prior art, a rectangle can be adopted, and a circle can also be adopted.
矩形領域の場合には、スキージの往復に基づく摺動の範囲が画一的であって、区分がシンプルであるというメリットが存在する。 In the case of the rectangular area, there is a merit that the range of sliding based on the reciprocation of the squeegee is uniform and the division is simple.
これに対し、円形の場合には、内側領域１を矩形の場合に比しコンパクトに設定することによって、外側領域２をより広範とすることができ、更に効率的なスキージングを可能とするというメリットが存在する。
On the other hand, in the case of a circle, by setting the
以下、実施例に即して説明する。 In the following, description will be made in accordance with examples.
実施例１は、図１に示すように、前記基本構成において、内側領域１と外側領域２との境界の各位置が、最大焼結予定領域の外側周囲の各位置に対し、前記最大焼結予定領域の中心位置と、当該外側周囲の各位置とを結ぶラインの方向に沿って、所定の距離ａだけ長い状態にあることを特徴としている。
Example 1, as shown in FIG. 1, in the basic configuration, the position of the boundary between the
このような実施例１の場合には、上記各中心位置から上記各ラインの方向に沿って、内側領域１を、上記外側周囲の各位置よりも所定幅ａだけ焼結領域３よりも長い距離を設定することによって、上記円形の内側領域１の場合に比し、更にコンパクトな内側領域１を設定することが可能となり、より一層効率的なスキージングを実現することができる。
In the case of Example 1 as described above, the
尚、図１に示すような、ａだけ長い距離については、予めＣＡＤによって焼結領域３の外側周囲の位置を設定した上で、ＣＡＭによって算定することができる。
As shown in FIG. 1, the distance a longer by a can be calculated by CAM after setting the position around the outside of the
実施例２は、図２に示すように、前記基本構成において、各複数個の積層単位毎に、最大焼結予定領域と内側領域１とが一致していることを特徴としている。
Example 2, as shown in FIG. 2, in the basic configuration, each plurality of lamination units, is characterized in that the maximum sintering schedule area and the
このように、焼結領域又は上記最大焼結領域３と内側領域１とが一致している実施例２においては、焼結領域３以外の領域が全て外側領域２であることから、実施例１よりも更に効率的なスキージングを実現することができる。
As described above, in Example 2 in which the sintered region or the maximum
但し、実際の三次元物体の形状は、焼結領域３よりも外側からの切削を必要としていることから、区分された各複数個の積層単位における最大焼結領域３については、本来の造形の領域よりも、所定の広い領域に設定することを必要としている。
However, since the actual shape of the three-dimensional object requires cutting from the outside of the
このように、本発明は効率的なスキージングを実現し、ひいては、効率的な三次元物体の造形を確保し得ることから、三次元造形の技術分野において広範な利用に資することができる。 As described above, the present invention can achieve efficient squeezing and, by extension, can ensure efficient modeling of a three-dimensional object, and thus can contribute to widespread use in the technical field of three-dimensional modeling.
１ 内側領域
２ 外側領域
３ 焼結領域又は最大焼結領域
1
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