JP6900920B2 - ステージ機構、付加製造装置及び付加製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、付加製造装置1の概要図である。図中のX方向及びY方向が水平方向であり、Z方向が垂直方向である。以下ではX方向を左右方向、Z方向を上下方向ともいう。付加製造装置1は、層を一層ごとに積むことによって3次元形状の造形物を形成する。付加製造装置1は、例えば3次元のCADデータに基づいて造形物を形成する。3次元のCADデータは、一層ごとの断面形状のデータを含む。付加製造装置1は、断面形状のデータに基づいて造形物の断面を一層ずつ形成する。一例として、付加製造装置1は、光硬化樹脂を含む原料に光を照射することによって層を形成する。原料とは、造形物の材料である。原料は、光硬化樹脂の他に、セラミック、金属、その他の樹脂を含んでもよい。光硬化樹脂とは、特定の波長の光を吸収して固体に変化する合成有機材料である。
図2は、ステージ機構3の上面図である。図3は、図2のIII−III線に沿った断面図である。図2及び図3に示されるように、ステージ機構3は、可撓性シート5を真空吸着するための多孔質プレート31と、基台30とを備える。
付加製造方法は、付加製造装置1を用いて実行される。以下では、一例として、セラミックと光硬化樹脂との混合物を原料とした場合を説明する。図5は、付加製造方法のフローチャートである。フローチャートは、図6及び図7を参照して説明される。図6は、積層処理を説明する図である。図7は、積層処理及び搬出処理を説明する図である。図6及び図7では、一例として基台30が造形枠8内に配置されている。
真空吸着された可撓性シート5が材料供給中にズレるか否かを確認した。真空吸着された可撓性シート5上に、セラミックペーストを厚さ80μm、縦横80mm×80mmとなるようにスクレイパーを用いて塗り広げた。真空吸着された可撓性シート5は、材料供給中においてもズレることはなく、固定力が十分であることが確認された。
可撓性シート5上のセラミックペーストに対して、紫外線を縦横50mm×50mmの範囲に照射し、ペーストを固化させ、厚さ80μmの造形物を得た。続いて、多孔質プレート31を80μm降下させた。そして、厚さ80μmの造形物及び未硬化のセラミックペースト上に、上記と同様に、セラミックペーストを厚さ80μm、縦横80mm×80mmとなるようにスクレイパーを用いて塗り広げた。真空吸着された可撓性シート5は多孔質プレート31に固定されており、セラミックペーストを塗り広げる作業時において可撓性シート5の水平方向への位置ズレは発生しなかった。そして、紫外線を縦横50mm×50mmの範囲に照射し、ペーストを硬化させ、厚さ160μmの造形物を得た。上述したセラミックペーストの供給と紫外線の照射とを繰り返し、50層、厚み4mm、縦横50mm×50mmの造形物を得た。真空吸着された可撓性シート5上に、造形物を形成できることが確認された。
造形完了後、多孔質プレート31の真空吸着を解除し、可撓性シート5を手で持ち上げることで造形物の搬出が完了した。その後、未硬化のペーストを除去した後に、可撓性シート5を造形物からはがした。スクレイパーを用いていないため、作業負荷は極めて少なく、造形物を傷付けることなく取り外すことができた。また、造形物には吸着痕が発生していないことが確認された。その後、造形物を脱脂・焼成し、焼成後の造形物(焼成体)に浸透探傷検査を実施した。そして、焼成体にクラックや積層間のはがれが発生していないことを確認した。
ステンレスのベースプレート上に、実施例と同様に造形物を形成した。ベースプレートを装置から着脱して洗浄した後に、金属製のヘラで造形物をベースプレートから取り外した。この場合、造形物下部への傷、割れ、変形が多く発生した。
Claims (11)
- 層形成部により形成される層を一層ごとに積むことによって3次元形状の造形物を形成する付加製造装置に用いられるステージ機構であって、
可撓性シートを真空吸着するための多孔質プレートと、
前記多孔質プレートを支持し、その内部に空間が画成され、前記空間と減圧装置とを接続するための吸気口が設けられた基台と、
を備え、
前記基台は、前記多孔質プレートに真空吸着された前記可撓性シート上に前記造形物が形成されるように、前記付加製造装置の前記層形成部に対して相対的に上下動し、
前記多孔質プレートの孔径は前記可撓性シートの厚さよりも短い、
ステージ機構。 - 前記基台を上下動させる駆動部を備える請求項1に記載のステージ機構。
- 前記層形成部は、前記可撓性シート上に供給された光硬化樹脂を含む原料に光を照射することによって前記層を形成する、請求項1又は2に記載のステージ機構。
- 前記層形成部は、前記可撓性シート上に樹脂を含む原料を噴射し、又は、前記可撓性シート上に供給された原料に結合剤を噴射することによって、前記層を形成する、請求項1又は2に記載のステージ機構。
- 前記造形物の原料はセラミックを含む請求項3又は4に記載のステージ機構。
- 前記造形物の原料は、水平方向に移動する原料供給部によって前記可撓性シート上に供給される、請求項1〜5の何れか一項に記載のステージ機構。
- 請求項1〜6の何れか一項に記載のステージ機構を備える付加製造装置。
- 一層ごとに層を積むことによって3次元形状の造形物を製造する付加製造方法であって、
付加製造装置のステージ機構に備わる多孔質プレートに可撓性シートを真空吸着させるステップと、
付加製造装置の層形成部に対して、前記可撓性シートを真空吸着した多孔質プレートを相対的に上下動させることにより、前記可撓性シート上に前記造形物を形成するステップと、
前記多孔質プレートと前記可撓性シートとの真空吸着を解除するステップと、
前記可撓性シート上に形成された前記造形物を、前記可撓性シートごと前記付加製造装置から搬出するステップと、
前記付加製造装置から搬出された前記造形物と前記可撓性シートとを分離するステップと、
を含み、
前記多孔質プレートの孔径は前記可撓性シートの厚さよりも短い、
付加製造方法。 - 前記造形物と前記可撓性シートとを分離するステップでは、前記可撓性シートを湾曲させることによって前記造形物から前記可撓性シートを取り外す、請求項8に記載の付加製造方法。
- 前記可撓性シート上に前記造形物を形成するステップでは、水平方向に移動する原料供給部によって前記可撓性シート上に前記造形物の原料が供給される、請求項8又は9に記載の付加製造方法。
- 前記可撓性シートが分離された前記造形物を焼成するステップを含む、請求項8〜10の何れか一項に記載の付加製造方法。
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