JP6273372B1 - 3次元積層造形装置、3次元積層造形装置の制御方法および3次元積層造形装置の制御プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
3次元積層造形物が造形される造形面上に、前記3次元積層造形物の材料を散布する材料散布手段と、
電子ビームを発生させる電子銃と、
前記造形面上で、前記電子ビームを1次元偏向または2次元偏向させる少なくとも1つの偏向器と、
前記電子銃と前記偏向器との間に設けられ、前記電子ビームを集束させる少なくとも1つのレンズと、
前記電子ビームにより走査する領域に基づいて、前記電子ビームのフォーカスを制御するフォーカス制御手段と、
前記偏向器による偏向方向および走査速度を制御する走査速度制御手段と、
を備え、
前記フォーカス制御手段は、前記電子ビームにより走査する領域が、前記材料を溶融させない領域である非溶融領域である場合に、前記電子ビームをデフォーカスする。
3次元積層造形物が造形される造形面上に、前記3次元積層造形物の材料を散布する材料散布ステップと、
電子ビームを発生させる発生ステップと、
少なくとも1つの偏向器により、前記造形面上で、前記電子ビームを1次元偏向または2次元偏向させる偏向ステップと、
電子銃と偏向器との間に設けられた少なくとも1つのレンズにより、前記電子ビームを集束させる集束ステップと、
前記電子ビームのフォーカスを制御するフォーカス制御ステップと、
前記偏向器による偏向方向および走査速度を制御する走査速度制御ステップと、
を含み、
前記フォーカス制御ステップにおいて、前記電子ビームにより走査する領域が、前記材料を溶融させない領域である非溶融領域である場合に、前記電子ビームをデフォーカスする。
3次元積層造形物が造形される造形面上に、前記3次元積層造形物の材料を散布する材料散布ステップと、
電子ビームを発生させる発生ステップと、
少なくとも1つの偏向器により、前記造形面上で、前記電子ビームを1次元偏向または2次元偏向させる偏向ステップと、
電子銃と偏向器との間に設けられた少なくとも1つのレンズにより、前記電子ビームを集束させる集束ステップと、
前記電子ビームのフォーカスを制御するフォーカス制御ステップと、
前記偏向器による偏向方向および走査速度を制御する走査速度制御ステップと、
をコンピュータに実行させ、
前記フォーカス制御ステップにおいて、前記電子ビームにより走査する領域が、前記材料を溶融させない領域である非溶融領域である場合に、前記電子ビームをデフォーカスする。
本発明の第1実施形態としての3次元積層造形装置100について、図1を用いて説明する。3次元積層造形装置100は、パウダーベッド方式の装置である。3次元積層造形装置100は、リコータなどにより造形面上に敷き詰めた材料に電子ビームを照射して、材料を溶融し、凝固させ、1層分の材料の積層を完成させる。そして、1層分の積層が完了したら、3次元積層造形装置100は、1層分の高さに相当する高さだけ造形台を下げて、次の層の材料をリコータなどにより敷き詰める。材料を敷き詰めたら、電子ビームを照射して、材料を溶融し、凝固させ、次の1層分の材料の積層を完成させる。3次元積層造形装置100は、この動作を繰り返して、所望の3次元積層造形物を造形する。
まず、本実施形態の前提技術について説明する。本実施形態の前提技術において、電子ビームの出力や電流値などを変更する場合、電子ビームを発生する電子銃に印加する加速電圧などを変更する。電子ビームの出力などを変更した後、電子ビームが安定して、実際に造形に使えるようになるまでの間にタイムラグが存在する。このタイムラグの間に、電子ビームが造形面上の材料に照射されてしまうと、材料に余計な熱(エネルギー)が加えられ、電子ビーム安定後に電子ビームを照射しても、所望の熱を与えることができない。そのため、材料の溶融をコントロールできず、完成した3次元積層造形物の造形精度が低下するなどの現象が発生していた。
図1に示すように、3次元積層造形装置100は、材料散布部101と、電子銃102と、偏向器103と、レンズ104と、フォーカス制御部105と、偏向方向制御部106とを含む。
次に本発明の第2実施形態に係る3次元積層造形装置について、図2乃至図5を用いて説明する。図2は、本実施形態に係る3次元積層造形装置200の構成を説明するための図である。本実施形態に係る3次元積層造形装置200は、上記第1実施形態と比べると、走査速度制御部を有する点で異なる。その他の構成および動作は、第2実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
次に本発明の第3実施形態に係る3次元積層造形装置600について、図6を用いて説明する。図6は、本実施形態に係る3次元積層造形装置600の構成を説明するための図である。本実施形態に係る3次元積層造形装置600は、上記第2実施形態と比べると、温度測定部を有する点で異なる。その他の構成および動作は、第2実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステムまたは装置も、本発明の範疇に含まれる。
Claims (8)
- 3次元積層造形物が造形される造形面上に、前記3次元積層造形物の材料を散布する材料散布手段と、
電子ビームを発生させる電子銃と、
前記造形面上で、前記電子ビームを1次元偏向または2次元偏向させる少なくとも1つの偏向器と、
前記電子銃と前記偏向器との間に設けられ、前記電子ビームを集束させる少なくとも1つのレンズと、
前記電子ビームにより走査する領域に基づいて、前記電子ビームのフォーカスを制御するフォーカス制御手段と、
前記偏向器による偏向方向および走査速度を制御する走査速度制御手段と、
を備え、
前記フォーカス制御手段は、前記電子ビームにより走査する領域が、前記材料を溶融させない領域である非溶融領域である場合に、前記電子ビームをデフォーカスする3次元積層造形装置。 - 前記フォーカス制御手段は、前記電子ビームにより走査する領域を仮焼結する場合に、前記電子ビームをデフォーカスする請求項1に記載の3次元積層造形装置。
- 前記走査速度制御手段は、前記電子ビームにより前記非溶融領域を走査する場合の走査速度を、前記材料が溶融される領域である溶融領域よりも高速にする請求項1または2に記載の3次元積層造形装置。
- 前記フォーカス制御手段は、前記電子ビームの出力を変更する場合に、デフォーカスする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の3次元積層造形装置。
- 前記造形面の温度測定手段をさらに備え、
前記フォーカス制御手段は、前記造形面の温度に基づいて、前記フォーカスを制御し、
前記走査速度制御手段は、前記造形面の温度に基づいて、前記偏向器による偏向方向および走査速度を制御する、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の3次元積層造形装置。 - 前記走査速度制御手段は、前記造形面をメッシュに区切り、メッシュ毎に前記走査速度を制御する請求項1乃至5のいずれか1項に記載の3次元積層造形装置。
- 3次元積層造形物が造形される造形面上に、前記3次元積層造形物の材料を散布する材料散布ステップと、
電子ビームを発生させる発生ステップと、
少なくとも1つの偏向器により、前記造形面上で、前記電子ビームを1次元偏向または2次元偏向させる偏向ステップと、
電子銃と偏向器との間に設けられた少なくとも1つのレンズにより、前記電子ビームを集束させる集束ステップと、
前記電子ビームのフォーカスを制御するフォーカス制御ステップと、
前記偏向器による偏向方向および走査速度を制御する走査速度制御ステップと、
を含み、
前記フォーカス制御ステップにおいて、前記電子ビームにより走査する領域が、前記材料を溶融させない領域である非溶融領域である場合に、前記電子ビームをデフォーカスする3次元積層造形装置の制御方法。 - 3次元積層造形物が造形される造形面上に、前記3次元積層造形物の材料を散布する材料散布ステップと、
電子ビームを発生させる発生ステップと、
少なくとも1つの偏向器により、前記造形面上で、前記電子ビームを1次元偏向または2次元偏向させる偏向ステップと、
電子銃と偏向器との間に設けられた少なくとも1つのレンズにより、前記電子ビームを集束させる集束ステップと、
前記電子ビームのフォーカスを制御するフォーカス制御ステップと、
前記偏向器による偏向方向および走査速度を制御する走査速度制御ステップと、
をコンピュータに実行させ、
前記フォーカス制御ステップにおいて、前記電子ビームにより走査する領域が、前記材料を溶融させない領域である非溶融領域である場合に、前記電子ビームをデフォーカスする3次元積層造形装置の制御プログラム。
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