JP6824782B2

JP6824782B2 - 積層造形用粉末の製造方法、再生方法、再生装置および３次元造形物の製造装置

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Publication number: JP6824782B2
Application number: JP2017039448A
Authority: JP
Inventors: 真大中村; 雅哉畑中; 良次岡部
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2017-03-02
Filing date: 2017-03-02
Publication date: 2021-02-03
Anticipated expiration: 2037-03-02
Also published as: JP2018145463A

Description

本発明は、積層造形用粉末の製造方法、再生方法、再生装置および３次元造形物の製造装置に関するものである。

積層造形（ＡｄｄｉｔｉｖｅＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）を利用して部品・製品を製造する技術がある。積層造形の具体的な手法として、選択的レーザ焼却方式（ＳｅｌｅｃｔｉｖｅＬａｓｅｒＳｉｎｔｅｒｉｎｇ：ＳＬＳ）などのパウダーベッド方式が含まれる。この方式は、まず、粉末を層状に敷き詰め、コータなどで表面を平坦に形成する。次に、この層の一部をレーザなどで融解、接着する。この融解、接着した層の上に、再度、粉末を敷き詰めた層を形成し、レーザなどで融解、接着する。これを繰り返すことで、部品・製品を製造する。

この積層造形で製造した部品の精度を保つため、材料となる粉末には、気流分級などにより、均一な微細粉末が用いられる。特許文献１に、ふるい網を通過した粉末に対して気流分級を行い、ふるい網を通過する前の粉末と、気流分級により分類した２種類の粉末との３つに分級する方法が開示されている。

また、廃棄する粉末を少なくするため、粉末を敷き詰める際にコータで取り除かれる粉末を集め、利用する方法が開示されている（例えば、特許文献２）。

積層造形では敷き詰めた粉末を選択的にレーザなどで融解、接着するため、敷き詰めた粉末の一部はレーザなどで融解、接着されない。ここで、融解、接着されていない粉末をふるい網で分級し、再利用することが開示されている（例えば、特許文献３）。

特開２００１‐７９４９４号公報特開２００７‐３０７７４２号公報特許第４７３７００７号明細書

出願人は、融解、接着されてない粉末をふるい網で分級しても、微細粉末が屑などに付着し、ふるい網を通過しない粉末に相当量含まれることを見出した。この点に着目し、本発明は、積層造形で使用した粉末から、使用可能な積層造形用粉末を効率よく製造する方法を提供することを目的の１つとする。他の目的については、以下の記載及び実施の形態の説明から理解することができる。

以下に、発明を実施するための形態で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態との対応関係の一例を示すために、参考として、括弧付きで付加されたものである。よって、括弧付きの記載により、特許請求の範囲は、限定的に解釈されるべきではない。

上記目的を達成するため、本発明の第１の態様に係る積層造形用粉末の製造方法は、積層造形により成形した後に残った粉末（２０）を、ふるい網を用いて分級するふるい網分級工程（Ｓ１２）と、ふるい網分級工程でふるい網に残った粉末（４０）を、微細粒子粉末と粗大粒子粉末とに気流分級する気流分級工程（Ｓ１３、Ｓ１３０３、Ｓ１３１２）と、微細粒子粉末と、ふるい網分級工程でふるい網を通過した粉末（３０）と、新しい粉末とを混合する混合工程（Ｓ１４）とを含む。

前述の気流分級工程は、ふるい網に残った粉末の粒度分布を計測する工程（Ｓ１３０１）と、計測した粒度分布に基づき、分級点を決定する工程（Ｓ１３０２）と、分級点で、前記ふるい網に残った粉末を微細粒子粉末と粗大粒子粉末とに気流分級する工程（Ｓ１３０３）とを含んでもよい。

気流分級工程の分級点を、計測した粒度分布の体積比率が極小値（４８）を示す粒径に決定してもよい。

前述の混合工程において、混合する新しい粉末の質量を、前記微細粒子粉末と前記ふるい網を通過した粉末（３０）との質量に基づき、決定してもよい。

前述の混合工程は、微細粒子粉末と、ふるい網を通過した粉末（３０）と、新しい粉末とを撹拌して混合してもよい。

さらに、前記ふるい網に残った粉末を粉砕する粉砕工程（Ｓ１３１１）を含んでもよい。

本発明の第２の態様に係る積層造形用粉末の再生方法は、３次元造形物を成形し残った粉末（２０）を、ふるい網を用いて分級するふるい網分級工程（Ｓ１２）と、ふるい網分級工程でふるい網に残った粉末（４０）を、微細粒子粉末と粗大粒子粉末とに気流分級する気流分級工程（Ｓ１３、Ｓ１３０３、Ｓ１３１２）と、微細粒子粉末と、ふるい網分級工程でふるい網を通過した粉末（３０）と、新しい粉末とを混合する混合工程（Ｓ１４）とを含む。

本発明の第３の態様に係る積層造形用粉末の再生装置は、３次元造形物を成形し残った粉末（２０）を、ふるい網を用いて分級するふるい網分級部（１０２）と、ふるい網分級部でふるい網に残った粉末（４０）を、微細粒子粉末と粗大粒子粉末とに気流分級する気流分級部（１０４）と、微細粒子粉末と、ふるい網分級部でふるい網を通過した粉末（３０）と、新しい粉末とを混合する混合部（１０６）とを備える。

本発明の第４の態様に係る３次元造形物の製造装置は、前述の積層造形用粉末の再生装置（１００）と、３次元造形物を積層造形により成形する成形部（２０２）と、再生装置で製造した粉末を成形部に注入する粉末注入部（２０１）とを備える。再生装置は、さらに成形後に残った使用済み粉末（２０）を回収する粉末回収部（１０１）を備える。

本発明によれば、積層造形で使用した粉末から、使用可能な積層造形用の粉末を効率よく製造することができる。

積層造形に使用する前の粉末の模式図である。積層造形に使用する前の粉末の粒度分布を示すグラフである。積層造形に使用した後の粉末の模式図である。積層造形に使用した後の粉末の粒度分布を示すグラフである。本実施の形態１に係る粉末の製造方法の処理に関するフロー図である。ふるい網を通過した粉末の模式図である。ふるい網を通過した粉末の粒度分布を示すグラフである。ふるい網に残った粉末の模式図である。ふるい網に残った粉末の粒度分布を示すグラフである。本実施の形態２に係る粉末の製造方法の処理に関するフロー図である。本実施の形態３に係る粉末の製造方法の処理に関するフロー図である。本実施の形態４に係る粉末再生装置の模式図である。本実施の形態５に係る３Ｄプリンタの模式図である。３Ｄプリンタの概略図である。

積層造形で部品を製造する装置として、３Ｄプリンタが挙げられる。図１０に示すように、パウダーベッド方式の３Ｄプリンタ１０００は、制御部１００１と、レーザ照射部１００２と、粉末注入部１００３と、コータ１００４と、ベースプレート１００５と、製造用容器１００６とを備える。

制御部１００１は、レーザ照射部１００２のレーザ照射位置、ベースプレート１００５の位置、コータ１００４の制御、粉末注入部１００３による粉末１００７の注入などの３Ｄプリンタ１０００の制御を行う。制御部１００１はコンピュータ２０００で作成された構造データに基づき、３Ｄプリンタ１０００の各部を制御する。この結果、３Ｄプリンタ１０００は積層造形により部品を成形する。

３Ｄプリンタ１０００で３次元造形物を成形する際には、まずベースプレート１００５の上、つまり製造用容器１００６内に粉末注入部１００３から、レーザ照射により融解、接着する粉末１００７が注入される。次にコータ１００４を制御し、粉末１００７の表面を平らにする。続いて、３次元造形物の構造に合わせて、レーザ照射部１００２からレーザが照射され、粉末１００７を選択的に融解、接着する。この結果、第１層成形部１００８が成形される。

次に、第２層成形部１００９を融解、接着するため、ベースプレート１００５が下げられる。再度、粉末１００７が注入される。コータ１００４を制御し、粉末１００７の表面を平らにする。レーザ照射部１００２からレーザが照射され、第２層成形部１００９が成形される。

これを繰り返すことで、３Ｄプリンタ１０００は、３次元の造形物を成形する。つまり、３Ｄプリンタ１０００は、製造用容器１００６に注入した粉末１００７の一部を融解、接着することで、３次元造形物を成形する。結果として、製造用容器１００６に注入した粉末１００７のうち、一部は融解、接着されずに製造用容器１００６内に残る。この製造用容器１００６内に残った使用済み粉末から、再度、使用可能な積層造形用の粉末を製造する。

３次元造形物を成形する前の粉末１０は、図１Ａに示すように、微細粒子１１から構成されている。図１Ｂに示すように、粉末１０の粒度分布１５は、横軸を粒径の対数で表すと、体積比率が最大値を示す粒径１６を中心とし、粒径１６から離れるに従い体積比率が減少するような分布になる。本願では、この粒度分布１５の体積比率が最大値を示す粒径１６を中心粒径という。積層造形用の粉末１０の中心粒径１６は、例えば、３２μｍである。

ここで、粒度分布はＩＳＯ１３３２０：２００９、ＪＩＳＺ８８２５‐１に準拠するレーザ回析・散乱法に基づき計測する。具体的には、分散された粒子にレーザ光を照射し、粒子からの散乱光強度の角度依存性を測定する。これにより、粒子の粒径に対する分布を計測する。この方式により、１秒の測定を３回実施し、この３回の平均から粒度分布を計測する。ここで、計測された粉末の中心粒径に１％以上誤差がある場合に、再測定を行う。この方法を用いて、粒度分布を計測する。

一方、図２Ａに示すように、３次元造形物を成形した後に製造用容器１００６内に残った使用済み粉末２０には、微細粒子２１と、レーザにより融解、接着された粗大粒子２２とが含まれる。図２Ｂに示すように、使用済み粉末２０の粒度分布２５は、微細粒子２１から構成される粉末の粒度分布と、粗大粒子２２から構成される粉末の粒度分布とを合わせた分布になる。微細粒子２１から構成される粉末の中心粒径２６は、例えば、３２μｍなどで、成形前の粉末１０に近似する。一方、粗大粒子２２から構成される粉末の中心粒径２７は、例えば、１２０μｍなどで、成形前の粉末１０の中心粒径より大きい。よって、成形前の粉末１０を構成する粒子の大きさに近似した粉末を製造するため、使用済み粉末２０を微細粒子２１から構成される粉末と粗大粒子２２から構成される粉末とに分離する。この結果、微細粒子２１から構成される粉末を取り出し、再度、使用可能な粉末を製造することができる。

ここで、粉末を分離する方法に気流分級がある。気流分級は、粒子をある高さから気流に乗せて飛ばすことで、粒子の大きさにより、飛び出し位置から床に落ちるまでの距離が変わることを利用する。気流分級には、遠心力場分級、重力場分級、慣性力場分級などが含まれる。また、気流分級は遠心力と空気流による効力を用いた分級も含む。具体的には、粒子を円運動させ、粒子に遠心力を加える。この遠心力場において、遠心力と逆方向、つまり円の外側から中心に向かう気流を発生させる。この気流は粒子に対して遠心力の逆方向の効力を加える。これにより、粒径の大きい粒子は、遠心力が大きいため、遠心力により円の外方向に移動する。一方、粒径の小さい粒子は、遠心力よりも効力が大きいため、効力により円の中心方向に移動する。このようにして、粉末を分離する。この場合、分級点は円運動の回転速度、空気流の流量、材料の比重などにより決定される。

また、粉末を分離する方法に、ふるい網を用いた分級方法がある。ふるい網の開口より大きな粒子は、ふるい網を通過できずに残る。一方、ふるい網の開口より小さい粒子は、ふるい網を通過する。このようにして、粒子の大きさに基づき粉末を分離する。ふるい網を用いた分級方法には、ジャイロシフター、スクエアシフターなど、種々の方法がある。

（実施の形態１）
３Ｄプリンタを用いて３次元造形物を成形した後に、製造用容器１００６内に残った粉末２０から、再度、使用可能な粉末の製造方法１を説明する。

まず、図３に示すように、ステップＳ１１において、製造用容器１００６内に残った粉末２０を回収する。

次に、ステップＳ１２において、粉末２０から材料に使用できない粗大粒子２２を取り除くため、ふるい網を用いて粉末２０を分級する。この分級の分級点、つまりふるい網の開口の大きさは、粉末を使用して製造する積層造形の層の高さなどから予め決定される。例えば、分級点は、１００μｍなどである。この分級には、ふるい網を用いた任意の方法を選択することができる。

この結果、ふるい網を通過した粉末３０と、ふるい網に残った粉末４０とに分級できる。ふるい網を通過した粉末３０は、図４Ａに示すように、微細粒子２１から構成されている。図４Ｂに示すように、ふるい網を通過した粉末３０の粒度分布３５は、使用前の粉末１０の粒度分布１５に近似する。

一方、ふるい網に残った粉末４０には、図５Ａに示すように、粗大粒子２２のほか、粗大粒子２２に付着している微細粒子２１を含む。図５Ｂに示すように、ふるい網に残った粉末４０の粒度分布４５は、粗大粒子２２から構成される中心粒径４７の粉末と、微細粒子２１から構成される中心粒径４６の粉末とを合わせた分布になる。ここで、微細粒子２１から構成される中心粒径４６の粉末は、ふるい網に残った粉末４０のうち、約１５％を占める。

このため、ステップＳ１３において、ふるい網に残った粉末４０を気流分級し、微細粒子２１から構成される粉末を取り出す。この分級の分級点は、粉末を使用して製造する積層造形の層の高さなどから予め決定される。この結果、ふるい網に残った粉末４０から、再利用可能な微細粒子２１を取り出すことができる。この分級には、気流分級の任意の方法を選択することができる。

ステップＳ１４において、ステップＳ１２でふるい網を通過した粉末３０と、ステップＳ１３で気流分級して取り出した微細粉末と、新しい粉末１０とを混合し、使用可能な粉末を製造する。言い換えると、使用済み粉末２０から、ふるい網を通過した粉末３０と、気流分級して取り出した粉末とを回収する。この回収した粉末に、新しい粉末１０を加えて、使用可能な粉末を製造する。ここで、追加する新しい粉末１０の質量は、部品の製造に使用した粉末の質量に、ステップＳ１４の気流分級により取り除いた粉末の質量を加えた値である。つまり、３次元造形物の成形と製造方法１とにより、減少した粉末の質量である。

以上のように、製造用容器１００６内に残った粉末２０から、使用可能な積層造形用粉末を製造することができる。

実施の形態１は、ふるい網に残った粉末４０から気流分級により微細粒子を取り出すため、廃棄する粉末は少ない。よって、廃棄する粉末に対して再利用する粉末の割合、つまり再利用率は高い。

また、ステップＳ１４において新しい粉末を混合することで、材料が金属の場合、部品を製造した後の酸素濃度を減少させる効果を有する。金属は、含まれる酸素濃度が高い場合、引張強度、曲げ疲労強度などが低くなる。よって、新しい粉末を追加することで、最終的に製造される部品の酸素濃度を低くすることができる。このような効果が得られるため、ステップＳ１４において、新しい粉末と使用済み粉末とを撹拌し、各所の粉末の割合が均一に混合することが望ましい。

以上のように、実施の形態１は、ステンレス鋼、アルミニウム、チタンなどの金属の場合に、特に有効な製造方法である。

ステップＳ１４で追加する新しい粉末１０の質量の一例を示したが、これに限定されない。例えば、回収した粉末の２３質量部に対して、２質量部以上の新しい粉末を混合してもよい。つまり、混合した粉末のうち、新しい粉末が８質量％以上になるように混合してもよい。このように、追加する新しい粉末の質量を、回収した粉末の質量に基づき決定することで、製造後の３次元造形物の酸素濃度を制御することができる。特に、この製造方法を用いて、再生粉末を繰り返し製造し使用する場合に、部品の強度を保つ効果を奏する。さらに、回収した粉末の９質量部に対して、１質量部以上の新しい粉末を混合してもよい。言い換えると、混合した粉末のうち、新しい粉末が１０質量％以上になるように混合してもよい。

また、図１０に示すように、粉末注入部１００３から製造用容器１００６内に粉末１００７を注入した後、コータ１００４により粉末１００７の表面を平らにする。具体的には、コータ１００４を一定の高さで横移動させ、過剰な粉末１００７を取り除くことで、粉末１００７の表面を平らにする。この取り除いた過剰な粉末１００７も加えて、積層造形用の粉末を製造してもよい。ここで、取り除いた粉末には、注入した新しい粉末だけでなく、レーザなどで融解、接着された粉末も含まれる。このため、この融解、接着する前に取り除いた粉末は、製造用容器１００６内に残った粉末２０と同様に扱うことができる。具体的には、ステップＳ１１において、回収した粉末２０に、接着する前に取り除いた粉末を加えて、積層造形用の粉末を製造する。

（実施の形態２）
実施の形態１では、ステップＳ１３の分級点が予め決定されている例を示した。実施の形態２では、この分級点を粉末の粒度分布に基づき決定する製造方法１Ａを説明する。ステップＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１４については、実施の形態１と同様のため、説明は省略する。

図６に示すように、ステップＳ１３０１において、ふるい網に残った粉末４０の粒度分布４５を計測する。この結果、図５Ｂに示すように、中心粒径４６を有する粉末と、中心粒径４７を有する粉末とを合わせたような粒度分布が得られる。

ステップＳ１３０２において、計測した粒度分布４５から、中心粒径４６から中心粒径４７までの間で、体積比率が極小値を示す粒径４８を算出する。この粒径４８は、微細粒子２１から構成される粉末と、粗大粒子２２から構成される粉末とを分離するのに好適である。

ステップＳ１３０３において、ステップＳ１３０２で算出した粒径４８を分級点として、ふるい網に残った粉末４０を気流分級する。この結果、粒径４８より小さい粒子、つまり微細粒子２１から構成される粉末を取り出すことができる。

ステップＳ１４において、取り出した粉末と、ステップＳ１２でふるい網を通過した粉末と、新しい粉末とを混合する。この結果、使用可能な粉末を製造する。

以上のように、ふるい網に残った粉末４０の粒度分布４５に基づき、微細粒子粉末と粗大粒子粉末とに分級することができる。図５Ｂに示すように、ふるい網に残った粉末４０は粒径４８より大きな粒子を多く含むが、分級点を粒径４８にすることで、微細粒子粉末の中心粒径４６を中心とした粉末を取り出すことができる。つまり、実施の形態２で製造した粉末の粒度分布は、実施の形態１で製造した粉末の粒度分布よりも、粒径の大きな粒子を含まない。言い換えると、レーザにより融解、接着した粒子が少ない。このため、この粉末を使用して製造した部品は、酸素濃度を低く保つことができる。

また、ステップＳ１２においても、図２Ｂに示すように、中心粒径２６と中心粒径２７との間で、粒度分布の体積比率が極小値を示す粒径２８を分級点として分級してもよい。

（実施の形態３）
実施の形態１、２では、使用済み粉末２０から、粒子の大きさに応じて分級する例を示した。実施の形態３では、ふるい網に残った粉末をボールミルなどで粉砕することで、使用済み粉末２０から製造する粉末の量を増加させる製造方法１Ｂを説明する。

具体的には、図７に示すように、ステップＳ１３１１において、ボールミルなどを用いて、ふるい網に残った粉末を粉砕する。これにより、粗大粒子２２を砕き、細かな粒子を増加させる。

次に、ステップＳ１３１２において、粉砕した粉末に対して気流分級を行う。これにより、ステップＳ１３１１で粉砕した粉末から、微細粒子から構成される粉末を取り出す。

以上のように、ふるい網に残った粉末を粉砕することで、微細粒子を増加させることができる。つまり、使用済み粉末２０から、使用可能な粉末として取り出す粉末が増加する。よって、この製造方法１Ｂは、製造方法１、１Ａよりも再利用率が高い。

また、実施の形態３は、実施の形態２で示した気流分級の分級点を決定する方法を適用してもよい。具体的には、ステップＳ１３１２で気流分級する際に、破砕した粉末の粒度分布を計測し、計測した粒度分布から分級点を決定してもよい。

（実施の形態４）
実施の形態１から３で示した製造方法を用いて粉末を製造する粉末再生装置を説明する。

図８に示すように、粉末再生装置１００は、粉末回収部１０１と、ふるい網分級部１０２と、粉砕部１０３と、気流分級部１０４と、粉末供給部１０５と、混合部１０６と、出力部１０７とを備える。

粉末回収部１０１は、製造用容器１００６内の使用済み粉末２０を回収する。つまり、粉末回収部１０１は、製造方法１、１Ａ、１ＢのステップＳ１１に相当する処理を行う。具体的には、吸引機などで使用済み粉末２０を吸い取り回収する。また、回収用容器を設けて、使用済み粉末２０を回収用容器に入れてもよい。

ふるい網分級部１０２は、粉末回収部１０１で回収した使用済み粉末２０を、ふるい網を用いて分級する。これにより、使用済み粉末２０を、微細粒子から構成される粉末と、粗大粒子から構成される粉末とに分離する。つまり、ふるい網分級部１０２は、製造方法１、１Ａ、１ＢのステップＳ１２に相当する処理を行う。

粉砕部１０３は、ふるい網分級部１０２でふるい網に残った粉末をボールミルなどで粉砕する。製造方法１ＢのステップＳ１３１１に相当する処理を行う。

気流分級部１０４は、粉砕部１０３で粉砕された粉末から微細粒子を取り出す。つまり、製造方法１のステップＳ１３と、製造方法１ＡのステップＳ１３０１、Ｓ１３０２、Ｓ１３０３と、製造方法１ＢのステップＳ１３１２とに相当する処理を行う。ここで、ふるい網に残った粉末を粉砕しない場合は、粉砕部１０３を介さずに、ふるい網分級部１０２でふるい網に残った粉末を気流分級する。

粉末供給部１０５は、新しい粉末が格納されており、必要に応じて、混合部１０６に供給する。

混合部１０６は、ふるい網分級部１０２のふるい網を通過した粉末と、気流分級部１０４で取り出した粉末と、粉末供給部１０５から供給される新しい粉末とを混合する。製造方法１、１Ａ、１ＢのステップＳ１４に相当する処理を行う。

出力部１０７は、混合部１０６で混合させた粉末を、使用可能な粉末として出力する。

制御部１０８は、各部の処理を制御する。具体的には、制御部１０８は、ふるい網分級部１０２に供給する使用済み粉末の量、粉砕部１０３の粉砕の開始終了、気流分級部１０４の分級点などを制御する。また、制御部１０８は、粉末供給部１０５から混合部１０６に供給する粉末の量も制御する。

以上のように、粉末再生装置１００は、製造方法１、１Ａ、１Ｂのいずれかの方法により、使用済み粉末から使用可能な粉末を製造することができる。

製造方法１、１Ａの方法を用いて粉末を製造する場合、粉末再生装置１００は粉砕部１０３を設けなくてもよい。この場合、ふるい網分級部１０２でふるい網に残った粉末を直接気流分級部１０４に供給する。

また、製造方法１Ａの方法を用いて粉末を製造する場合、気流分級部１０４に、粒度分布を計測する計測部を含めてもよい。この場合、粉砕部１０３で粉砕した粉末を、計測部で粒度分布を計測し、結果を制御部１０８に送信する。この計測結果に基づき、制御部１０８が分級点を算出する。制御部１０８は、算出した分級点に基づき、気流分級部１０４を制御し、粉砕した粉末を気流分級する。

粉末回収部１０１は、さらにコータにより取り除かれる粉末を回収してもよい。

（実施の形態５）
図９に示すように、３Ｄプリンタ２００に、実施の形態４の粉末再生装置１００を設置することができる。

３Ｄプリンタ２００は、粉末再生装置１００と、粉末注入部２０１と、成形部２０２と、制御部２０３とを備える。

粉末再生装置１００は、前述のとおり、使用済み粉末から材料として使用できる粉末を製造する。

粉末注入部２０１は、粉末再生装置１００で製造した粉末を蓄える。また、３次元造形物を製造する際に、成形部２０２に粉末を供給する。具体的には、図１０に示すように、３Ｄプリンタ１０００の粉末注入部１００３に相当する機能を有する。

成形部２０２は、粉末注入部２０１から供給される粉末から３次元構造物を製造する。具体的には、成形部２０２は、図１０に示すように、３Ｄプリンタ１０００のレーザ照射部１００２と、コータ１００４と、ベースプレート１００５と、製造用容器１００６とを備える。粉末注入部２０１から注入される粉末を、レーザなどによる融解、接着し、３次元造形物を成形する。３次元造形物を成形した後に残る使用済み粉末は、粉末再生装置１００の粉末回収部１０１で回収される。

制御部２０３は、粉末再生装置１００、粉末注入部２０１、成形部２０２の各機能を制御する。具体的には、図１０に示すように、制御部１００１を備え、成形部２０２のレーザ照射部１００２、コータ１００４などを制御する。また、制御部２０３は、粉末再生装置１００の制御部１０８の機能を備えていてもよい。

１、１Ａ、１Ｂ製造方法
１０使用前の粉末
１１微細粒子
１５使用前粉末の粒度分布
１６使用前粉末の中心粒径
２０使用後の粉末
２１微細粒子
２２粗大粒子
２５使用後粉末の粒度分布
２６微細粒子粉末の中心粒径
２７粗大粒子粉末の中心粒径
２８極小値を示す粒径
３０ふるい網を通過した粉末
３５ふるい網を通過した粉末の粒度分布
４０ふるい網に残った粉末
４５ふるい網に残った粉末の粒度分布
４６微細粒子粉末の中心粒径
４７粗大粒子粉末の中心粒径
４８極小値を示す粒径
１００粉末再生装置
１０１粉末回収部
１０２ふるい網分級部
１０３粉砕部
１０４気流分級部
１０５粉末供給部
１０６混合部
１０７出力部
１０８制御部
２００３Ｄプリンタ
２０１粉末注入部
２０２成形部
２０３制御部
１０００３Ｄプリンタ
１００１制御部
１００２レーザ照射部
１００３粉末注入部
１００４コータ
１００５ベースプレート
１００６製造用容器
１００７粉末
１００８第１層成形部
１００９第２層成形部
１０１０第３層成形部

Claims

積層造形により成形するために製造用容器に注入された粉末のうち、前記成形した後に前記製造用容器に残った粉末を、第１分級点を用いて、ふるい網を用いて分級するふるい網分級工程と、
前記ふるい網分級工程でふるい網に残った粉末を、第２分級点を用いて、微細粒子粉末と粗大粒子粉末とに気流分級する気流分級工程と、
前記微細粒子粉末と、前記ふるい網分級工程でふるい網を通過した粉末と、新しい粉末とを混合する混合工程と
を含み、
前記第１分級点は、
製造された積層造形用粉末を使用して製造する前記積層造形の層の高さに応じて決定されるか、または
前記製造用容器に残った粉末の粒度分布の体積比率が極小値を示す粒径に決定され、
前記第２分級点は、
製造された前記積層造形用粉末を使用して製造する前記積層造形の層の高さに応じて決定されるか、または
前記ふるい網に残った粉末の粒度分布の体積比率が極小値を示す粒径に決定される
積層造形用粉末の製造方法。
請求項１に記載の積層造形用粉末の製造方法であって、
前記混合工程において、前記混合した後の粉末のうち、前記新しい粉末が８質量％以上になるように、前記新しい粉末を混合する
積層造形用粉末の製造方法。
請求項１または２に記載の積層造形用粉末の製造方法であって、
前記混合工程は、前記微細粒子粉末と、前記ふるい網を通過した粉末と、前記新しい粉末とを撹拌して混合する
積層造形用粉末の製造方法。
請求項１から３のいずれか１項に記載の積層造形用粉末の製造方法であって、
さらに、前記ふるい網に残った粉末を粉砕する粉砕工程を含む
積層造形用粉末の製造方法。
積層造形により成形するために製造用容器に注入された粉末のうち、３次元造形物を成形し残った粉末を、第１分級点を用いて、ふるい網を用いて分級するふるい網分級工程と、
前記ふるい網分級工程でふるい網に残った粉末を、第２分級点を用いて、微細粒子粉末と粗大粒子粉末とに気流分級する気流分級工程と、
前記微細粒子粉末と、前記ふるい網分級工程でふるい網を通過した粉末と、新しい粉末とを混合する混合工程と
を含み、
前記第１分級点は、
製造された積層造形用粉末を使用して製造する前記積層造形の層の高さに応じて決定されるか、または
前記製造用容器に残った粉末の粒度分布の体積比率が極小値を示す粒径に決定され、
前記第２分級点は、
製造された前記積層造形用粉末を使用して製造する前記積層造形の層の高さに応じて決定されるか、または
前記ふるい網に残った粉末の粒度分布の体積比率が極小値を示す粒径に決定される
積層造形用粉末の再生方法。
積層造形により成形するために製造用容器に注入された粉末のうち、３次元造形物を成形し残った粉末を、第１分級点を用いて、ふるい網を用いて分級するふるい網分級部と、
前記ふるい網分級部でふるい網に残った粉末を、第２分級点を用いて、微細粒子粉末と粗大粒子粉末とに気流分級する気流分級部と、
前記微細粒子粉末と、前記ふるい網分級部でふるい網を通過した粉末と、新しい粉末とを混合する混合部と
を備え、
前記第１分級点は、
製造された積層造形用粉末を使用して製造する前記積層造形の層の高さに応じて決定されるか、または
前記製造用容器に残った粉末の粒度分布の体積比率が極小値を示す粒径に決定され、
前記第２分級点は、
製造された前記積層造形用粉末を使用して製造する前記積層造形の層の高さに応じて決定されるか、または
前記ふるい網に残った粉末の粒度分布の体積比率が極小値を示す粒径に決定される
積層造形用粉末の再生装置。
請求項６に記載の積層造形用粉末の再生装置と、
３次元造形物を積層造形により成形する成形部と、
前記再生装置で製造した粉末を前記成形部に注入する粉末注入部と
を備え、
前記再生装置は、さらに積層造形により成形するために製造用容器に注入された粉末のうち、成形後に残った使用済み粉末を回収する粉末回収部を備える
３次元造形物の製造装置。