JP6560775B1 - 積層造形装置および積層造形物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
T1≧Mf (1)
T1>T2 (2)
T2≦Ms (3)
好ましくは、前記材料層は、炭素鋼またはマルテンサイト系ステンレス鋼からなる。
好ましくは、前記第2レーザ光の照射スポットは、前記第1レーザ光または前記電子ビームの照射スポットよりも大きく、前記第1レーザ光または前記電子ビームの照射スポットを囲繞する。
好ましくは、前記第2レーザ光は、前記第1レーザ光または前記電子ビームが照射される前の前記材料層を予熱する。
好ましくは、前記チャンバ内に配置され上下方向に移動可能な造形テーブルをさらに備え、前記材料層は造形テーブル上に形成され、前記造形テーブルは前記第2温度に温度調整される。
好ましくは、前記第1レーザ光または前記電子ビームと前記第2レーザ光は同軸光である。
好ましくは、前記第1レーザ光もしくは前記電子ビームまたは前記第2レーザ光のうち一方を透過し、他方を前記一方と同じ光路に偏光する偏光手段と、前記偏光手段によって同軸光となった前記第1レーザ光または前記電子ビームと前記第2レーザ光を走査する走査手段と、をさらに備える。
好ましくは、下記式(4)および(5)の関係をさらに満たす。
T1>Ms (4)
T2<Mf (5)
T1≧Mf (1)
T1>T2 (2)
T2≦Ms (3)
好ましくは、前記材料層は、炭素鋼またはマルテンサイト系ステンレス鋼からなる。
好ましくは、前記第2レーザ光の照射スポットは、前記第1レーザ光または前記電子ビームの照射スポットよりも大きく、前記第1レーザ光または前記電子ビームの照射スポットを囲繞する。
好ましくは、前記第2レーザ光が前記第1レーザ光または前記電子ビームが照射される前の前記材料層を予熱する予熱工程をさらに備える。
好ましくは、前記チャンバ内に配置され上下方向に移動可能な造形テーブルをさらに備え、前記材料層は造形テーブル上に形成され、前記造形テーブルは前記第2温度に温度調整される。
好ましくは、前記第1レーザ光または前記電子ビームと前記第2レーザ光は同軸光である。
好ましくは、前記第1レーザ光もしくは前記電子ビームまたは前記第2レーザ光のうち一方を透過し、他方を前記一方と同じ光路に偏光する偏光手段と、前記偏光手段によって同軸光となった前記第1レーザ光または前記電子ビームと前記第2レーザ光を走査する走査手段と、をさらに備える。
好ましくは、下記式(4)および(5)の関係をさらに満たす。
T1>Ms (4)
T2<Mf (5)
T1≧Mf (1)
T1>T2 (2)
T2≦Ms (3)
焼結または溶融後、冷却される前の上面層は、オーステナイト相を含む状態であって、冷却により少なくとも一部がマルテンサイト相へと変態する。なお、上面層とは、形成されてから第1温度、第2温度の一連の順番で行われる温度調整、換言すればマルテンサイト変態のための加熱および冷却が1度も実施されていない固化層をいう。本実施形態においては、具体的に、上面層は後述の加熱工程時点での最上位の固化層である。
T1≧Mf (1)
T1>T2 (2)
T2≦Ms (3)
T1>Ms (4)
T2<Mf (5)
T1≧Mf (1)
T1>T2 (2)
T2≦Ms (3)
第1温度および第2温度は造形中一定でなくてよい。例えば、各分割層毎に第1温度および第2温度の具体的数値は変化してもよい。
1a :保護ウインドウ
3 :材料層形成装置
4 :ベース台
5 :造形テーブル
7 :造形プレート
8 :材料層
11 :リコータヘッド
11a :材料収容部
11b :材料供給部
11c :材料排出部
11fb :ブレード
11rb :ブレード
13 :照射装置
13a :第1照射装置
13b :第2照射装置
15 :不活性ガス供給装置
17 :保護ウインドウ汚染防止装置
17a :筐体
17b :開口部
17c :拡散部材
17d :不活性ガス供給空間
17e :細孔
17f :清浄室
19 :ヒュームコレクタ
21 :ダクトボックス
23 :ダクトボックス
26 :粉体保持壁
31 :造形テーブル駆動機構
42a :第1光源
42b :第2光源
43a :第1コリメータ
43b :第2コリメータ
44a :第1フォーカス制御ユニット
45 :偏光手段
46a :ガルバノミラー
46b :ガルバノミラー
50 :切削装置
57 :加工ヘッド
60 :スピンドルヘッド
81f :固化層
82f :固化層
L1 :第1レーザ光
L2 :第2レーザ光
P :所定部位
R :造形領域
Claims (12)
- 造形領域を覆うチャンバと、
前記造形領域に対して所望の三次元造形物を所定高さで分割してなる複数の分割層毎に材料層を形成する材料層形成装置と、
前記材料層の所定の照射領域に第1照射スポットを有する第1レーザ光または電子ビームを照射して焼結または溶融させ固化層を形成する第1照射装置と、
前記第1レーザ光または前記電子ビームが照射される前の前記材料層および前記第1レーザ光または前記電子ビームによって形成された前記固化層に第2レーザ光を照射して、前記材料層を予熱するとともに前記固化層を所定の温度である第1温度まで加熱する第2照射装置と、
前記チャンバ内に配置され上下方向に移動可能な造形テーブルと、を備え、
前記材料層は造形テーブル上に形成され、
前記造形テーブルは所定の温度である第2温度に温度調整され、
前記第1温度まで加熱された前記固化層は、前記第2温度まで冷却され、
前記材料層の形成と、前記材料層の予熱と、前記固化層の形成と、前記固化層の前記第1温度までの加熱と、前記第1温度まで加熱された前記固化層の前記第2温度までの冷却と、が繰り返し実施され、
各々の前記固化層の前記第1温度までの加熱と前記第1温度まで加熱された前記固化層の前記第2温度までの冷却とにおいて、前記第1温度をT1、前記第2温度をT2、前記固化層のマルテンサイト変態開始温度をMs、前記固化層のマルテンサイト変態終了温度をMfとすると、
前記各々の前記固化層の前記第1温度までの加熱と前記第1温度まで加熱された前記固化層の前記第2温度までの冷却とにおいて、下記式(1)から(3)の関係が全て満たされる、
T1≧Mf (1)
T1>T2 (2)
T2≦Ms (3)
積層造形装置。 - 前記材料層は、炭素鋼またはマルテンサイト系ステンレス鋼からなる、
請求項1に記載の積層造形装置。 - 前記第2レーザ光の照射スポットは、前記第1レーザ光または前記電子ビームの照射スポットよりも大きく、前記第1レーザ光または前記電子ビームの照射スポットを囲繞する、
請求項1または請求項2に記載の積層造形装置。 - 前記第1レーザ光または前記電子ビームと前記第2レーザ光は同軸光である、
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の積層造形装置。 - 前記第1レーザ光もしくは前記電子ビームまたは前記第2レーザ光のうち一方を透過し、他方を前記一方と同じ光路に偏光する偏光手段と、
前記偏光手段によって同軸光となった前記第1レーザ光または前記電子ビームと前記第2レーザ光を走査する走査手段と、をさらに備える、
請求項4に記載の積層造形装置。 - 下記式(4)および(5)の関係をさらに満たす、
T1>Ms (4)
T2<Mf (5)
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の積層造形装置。 - 造形領域に対して所望の三次元造形物を所定高さで分割してなる複数の分割層毎に上下方向に移動可能な造形テーブル上に材料層を形成するリコート工程と、
第1レーザ光または電子ビームが照射される前の前記材料層に第2レーザ光を照射して予熱する予熱工程と、
前記材料層の所定の照射領域に前記第1レーザ光または前記電子ビームを照射して焼結または溶融させ固化層を形成する固化工程と、
前記第1レーザ光または前記電子ビームによって形成された前記固化層に前記第2レーザ光を照射して所定の温度である第1温度まで加熱する加熱工程と、
所定の温度である第2温度に温度調整された前記造形テーブルにより前記第1温度まで加熱された前記固化層を前記第2温度まで冷却する冷却工程と、を備え、
前記リコート工程、前記予熱工程、前記固化工程、前記加熱工程および前記冷却工程が繰り返し実施され、
各々の前記加熱工程および前記冷却工程における、前記第1温度をT1、前記第2温度をT2、前記固化層のマルテンサイト変態開始温度をMs、前記固化層のマルテンサイト変態終了温度をMfとすると、前記各々の前記加熱工程および前記冷却工程において、下記式(1)から(3)の関係が全て満たされる、
T1≧Mf (1)
T1>T2 (2)
T2≦Ms (3)
積層造形物の製造方法。 - 前記材料層は、炭素鋼またはマルテンサイト系ステンレス鋼からなる、
請求項7に記載の積層造形物の製造方法。 - 前記第2レーザ光の照射スポットは、前記第1レーザ光または前記電子ビームの照射スポットよりも大きく、前記第1レーザ光または前記電子ビームの照射スポットを囲繞する、
請求項7または請求項8に記載の積層造形物の製造方法。 - 前記第1レーザ光または前記電子ビームと前記第2レーザ光は同軸光である、
請求項7から請求項9のいずれか1項に記載の積層造形物の製造方法。 - 前記第1レーザ光もしくは前記電子ビームまたは前記第2レーザ光のうち一方を透過し、他方を前記一方と同じ光路に偏光する偏光手段と、
前記偏光手段によって同軸光となった前記第1レーザ光または前記電子ビームと前記第2レーザ光を走査する走査手段と、をさらに備える、
請求項10に記載の積層造形物の製造方法。 - 下記式(4)および(5)の関係をさらに満たす、
T1>Ms (4)
T2<Mf (5)
請求項7から請求項11のいずれか1項に記載の積層造形物の製造方法。
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