JP7002161B1 - 三次元造形物の製造方法及び当該方法による三次元造形物 - Google Patents
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Description
(1)スキージのスライドを伴う粉末の散布による粉末層の成形及び当該粉末層に対するレーザビーム又は電子ビームによる焼結という工程を順次繰り返すことに基づく積層に立脚している三次元造形物の製造方法であって、各粉末層における焼結は、通気性を有するラティス領域及び当該領域の両側端と接続し、かつ当該領域の全周囲にて配置されている外枠領域を対象としており、ラティス領域については、所定のスポット径を有するレーザビーム又は電子ビームの走査によって、スキージがスライドする長手方向に沿って規則的な折線又は曲線による波型形状を形成している2本の焼結ラインが、前記長手方向と直交する方向に沿って等距離にて配置された実在しない基準ラインに沿って交差状態に設定されており、かつ前記基準ラインは、前記長手方向と直交する方向を基準として、前記2本の各焼結ラインにおいて最大幅を形成する両端位置の中央を通過する状態にて前記長手方向に沿っており、外枠領域については、内側ライン及び外側ラインによって囲まれた状態にある前記全周囲を所定のスポット径を有するレーザビーム又は電子ビームの走査によって形成された連続した焼結層によって成形されている三次元造形物の製造方法、
(2)スキージのスライドを伴う粉末の散布による粉末層の成形及び当該粉末層に対するレーザビーム又は電子ビームによる焼結という工程を順次繰り返すことに基づく積層に立脚している三次元造形物の製造方法であって、各粉末層における焼結は、通気性を有するラティス領域及び当該領域の両側端と接続し、かつ当該領域の全周囲にて配置されている外枠領域を対象としており、ラティス領域については、所定のスポット径を有するレーザビーム又は電子ビームの走査によって、スキージがスライドする長手方向に沿って規則的なループ模様を直線を介して接続することによる両側への隆起形状を形成している2本の焼結ラインが、前記長手方向と直交する方向に沿って所定の距離にて配置された実在しない基準ラインに沿って重畳した状態に設定されており、かつ前記基準ラインは前記直線と重畳すると共に、前記長手方向と直交する方向を基準として、前記2本の各焼結ラインにおいて最大幅を形成する両端位置の中央を通過する状態にて前記長手方向に沿っており、外枠領域については、内側ライン及び外側ラインによって囲まれた状態にある前記全周囲を所定のスポット径を有するレーザビーム又は電子ビームの走査によって形成された連続した焼結層によって成形されている三次元造形物の製造方法、
(3)スキージのスライドを伴う粉末の散布による粉末層の成形及び当該粉末層に対するレーザビーム又は電子ビームによる焼結という工程を順次繰り返すことに基づく積層に立脚している三次元造形物の製造方法であって、各粉末層における焼結は、通気性を有するラティス領域及び当該領域の両側端と接続し、かつ当該領域の全周囲にて配置されている外枠領域を対象としており、ラティス領域については、所定のスポット径を有するレーザビーム又は電子ビームの走査によって、スキージがスライドする長手方向に沿って規則的な折線又は曲線による波型形状、若しくは規則的なループ模様を曲線を介して接続することによる両側への隆起形状を形成している焼結ラインが前記長手方向と直交する方向に沿って等距離にて配置された実在しない基準ラインに沿って設定されており、しかも隣り合う基準ラインに沿っている焼結ラインが前記長手方向と直交する水平方向の最大幅の位置にて相互に接した状態にあり、かつ前記基準ラインは、前記長手方向と直交する方向を基準として、前記最大幅を形成する両端位置の中央を通過する状態にて前記長手方向に沿っており、外枠領域については、内側ライン及び外側ラインによって囲まれた状態にある前記全周囲を所定のスポット径を有するレーザビーム又は電子ビームの走査によって形成された連続した焼結層によって成形されている三次元造形物の製造方法、
(4)隣り合う基準ラインに沿っている2本の焼結ラインが長手方向と直交する水平方向にて相互に離れた状態にあることを特徴とする前記(1)又は(2)の三次元造形物の製造方法、
(5)隣り合う基準ラインに沿っている2本の焼結ラインが長手方向と直交する水平方向の前記最大幅の位置にて相互に交差し、かつ重畳した状態にあることを特徴とする前記(1)又は(2)の三次元造形物の製造方法、
(6)同一形状の複数本の焼結ラインが上下方向にて相互に接合していることを特徴とする前記(1)又は(2)又は(3)の三次元造形物の製造方法、
(7)同一形状の複数本の焼結ラインが上下方向にて一層又は複数層の粉末層の厚みによる幅だけ離れていることを特徴とする前記(1)又は(2)又は(3)の三次元造形物の製造方法、
(8)上下方向に隣り合う同一形状の複数本の焼結ラインにおける基準ラインの位置が長手方向と直交する方向にて相違していることを特徴とする前記(1)又は(2)又は(3)の三次元造形物の製造方法、
(9)外枠領域の形状として、内側ライン及び外側ラインが、それぞれ中心位置が同一であり、かつ相互に相似の関係にある正多角形状又は湾曲形状の何れかを採用することを特徴とする前記(1)又は(2)又は(3)の三次元造形物の製造方法、
からなる。
基本構成(2)は、図1のフローチャート及び図5(b)の平面図に示すように、スキージ5のスライドを伴う粉末の散布による粉末層3の成形及び当該粉末層3に対するレーザビーム又は電子ビームによる焼結という工程を順次繰り返すことに基づく積層に立脚している三次元造形物の製造方法であって、各粉末層3における焼結は、通気性を有するラティス領域1及び当該領域の両側端と接続し、かつ当該領域の全周囲にて配置されている外枠領域2を対象としており、ラティス領域1については、所定のスポット径を有するレーザビーム又は電子ビームの走査によって、スキージ5がスライドする長手方向に沿って規則的なループ模様を直線を介して接続することによる両側への隆起形状を形成している2本の焼結ライン4が、前記長手方向と直交する方向に沿って所定の距離にて配置された実在しない基準ライン40に沿って重畳した状態に設定されており、かつ前記基準ライン40は前記直線と重畳すると共に、前記長手方向と直交する方向を基準として、前記2本の各焼結ライン4において最大幅を形成する両端位置の中央を通過する状態にて前記長手方向に沿っており、外枠領域2については、内側ライン21及び外側ライン22によって囲まれた状態にある前記全周囲を所定のスポット径を有するレーザビーム又は電子ビームの走査によって形成された連続した焼結層によって成形されている三次元造形物の製造方法であり、
基本構成(3)は、図1のフローチャート及び図4(a)、(b)の平面図に示すように、スキージ5のスライドを伴う粉末の散布による粉末層3の成形及び当該粉末層3に対するレーザビーム又は電子ビームによる焼結という工程を順次繰り返すことに基づく積層に立脚している三次元造形物の製造方法であって、各粉末層3における焼結は、通気性を有するラティス領域1及び当該領域の両側端と接続し、かつ当該領域の全周囲にて配置されている外枠領域2を対象としており、ラティス領域1については、所定のスポット径を有するレーザビーム又は電子ビームの走査によって、スキージ5がスライドする長手方向に沿って規則的な折線又は曲線による波型形状、若しくは規則的なループ模様を曲線を介して接続することによる両側への隆起形状を形成している焼結ライン4が前記長手方向と直交する方向に沿って等距離にて配置された実在しない基準ライン40に沿って設定されており、しかも隣り合う基準ライン40に沿っている焼結ライン4が前記長手方向と直交する水平方向の最大幅の位置にて相互に接した状態にあり、かつ前記基準ライン40は、前記長手方向と直交する方向を基準として、前記最大幅を形成する両端位置の中央を通過する状態にて前記長手方向に沿っており、外枠領域2については、内側ライン21及び外側ライン22によって囲まれた状態にある前記全周囲を所定のスポット径を有するレーザビーム又は電子ビームの走査によって形成された連続した焼結層によって成形されている三次元造形物の製造方法である。
尚、基準ライン40は、前記のように各焼結ライン4の位置を特定するために計算上設定された実在しない概念上のラインであって、焼結の対象ではない。
尚、図2(a)、(c)の場合には、焼結ライン4の長手方向と直交する方向にて外枠領域2と離れた状態を示す一方、図2(b)、(d)においては、焼結ライン4が外枠領域2と接触した状態を示すが、焼結ライン4においては、前記の離れた状態及び接触した状態の何れをも採用することができ、この点は基本構成(1)~(9)においても変わりはない。
尚、図3(a)、(b)の何れも、波型形状の場合を図示しているが、基本構成(4)は、図2(c)、(d)に示すような隆起形状の場合においても当然採用可能である。
尚、図16(a)、(b)、(c)においては、斜方向として、直線状の変化状態を示すが、曲線状の変化状態も選択可能である。
11 通気領域
12 テーパ領域
2 外枠領域
21 内側ライン
22 外側ライン
3 粉末層
4 焼結ライン
41 焼結ラインの長手方向における両端位置
40 基準ライン
401 基準ラインの長手方向における両端位置
5 スキージ
Claims (22)
- スキージのスライドを伴う粉末の散布による粉末層の成形及び当該粉末層に対するレーザビーム又は電子ビームによる焼結という工程を順次繰り返すことに基づく積層に立脚している三次元造形物の製造方法であって、各粉末層における焼結は、通気性を有するラティス領域及び当該領域の両側端と接続し、かつ当該領域の全周囲にて配置されている外枠領域を対象としており、ラティス領域については、所定のスポット径を有するレーザビーム又は電子ビームの走査によって、スキージがスライドする長手方向に沿って規則的な折線又は曲線による波型形状を形成している2本の焼結ラインが、前記長手方向と直交する方向に沿って等距離にて配置された実在しない基準ラインに沿って交差状態に設定されており、かつ前記基準ラインは、前記長手方向と直交する方向を基準として、前記2本の各焼結ラインにおいて最大幅を形成する両端位置の中央を通過する状態にて前記長手方向に沿っており、外枠領域については、内側ライン及び外側ラインによって囲まれた状態にある前記全周囲を所定のスポット径を有するレーザビーム又は電子ビームの走査によって形成された連続した焼結層によって成形されている三次元造形物の製造方法。
- スキージのスライドを伴う粉末の散布による粉末層の成形及び当該粉末層に対するレーザビーム又は電子ビームによる焼結という工程を順次繰り返すことに基づく積層に立脚している三次元造形物の製造方法であって、各粉末層における焼結は、通気性を有するラティス領域及び当該領域の両側端と接続し、かつ当該領域の全周囲にて配置されている外枠領域を対象としており、ラティス領域については、所定のスポット径を有するレーザビーム又は電子ビームの走査によって、スキージがスライドする長手方向に沿って規則的なループ模様を直線を介して接続することによる両側への隆起形状を形成している2本の焼結ラインが、前記長手方向と直交する方向に沿って所定の距離にて配置された実在しない基準ラインに沿って重畳した状態に設定されており、かつ前記基準ラインは前記直線と重畳すると共に、前記長手方向と直交する方向を基準として、前記2本の各焼結ラインにおいて最大幅を形成する両端位置の中央を通過する状態にて前記長手方向に沿っており、外枠領域については、内側ライン及び外側ラインによって囲まれた状態にある前記全周囲を所定のスポット径を有するレーザビーム又は電子ビームの走査によって形成された連続した焼結層によって成形されている三次元造形物の製造方法。
- スキージのスライドを伴う粉末の散布による粉末層の成形及び当該粉末層に対するレーザビーム又は電子ビームによる焼結という工程を順次繰り返すことに基づく積層に立脚している三次元造形物の製造方法であって、各粉末層における焼結は、通気性を有するラティス領域及び当該領域の両側端と接続し、かつ当該領域の全周囲にて配置されている外枠領域を対象としており、ラティス領域については、所定のスポット径を有するレーザビーム又は電子ビームの走査によって、スキージがスライドする長手方向に沿って規則的な折線又は曲線による波型形状、若しくは規則的なループ模様を曲線を介して接続することによる両側への隆起形状を形成している焼結ラインが前記長手方向と直交する方向に沿って等距離にて配置された実在しない基準ラインに沿って設定されており、しかも隣り合う基準ラインに沿っている焼結ラインが前記長手方向と直交する水平方向の最大幅の位置にて相互に接した状態にあり、かつ前記基準ラインは、前記長手方向と直交する方向を基準として、前記最大幅を形成する両端位置の中央を通過する状態にて前記長手方向に沿っており、外枠領域については、内側ライン及び外側ラインによって囲まれた状態にある前記全周囲を所定のスポット径を有するレーザビーム又は電子ビームの走査によって形成された連続した焼結層によって成形されている三次元造形物の製造方法。
- 隣り合う基準ラインに沿っている2本の焼結ラインが長手方向と直交する水平方向にて相互に離れた状態にあることを特徴とする請求項1、2の何れか一項に記載の三次元造形物の製造方法。
- 隣り合う基準ラインに沿っている2本の焼結ラインが長手方向と直交する水平方向の前記最大幅の位置にて相互に交差し、かつ重畳した状態にあることを特徴とする請求項1、2の何れか一項に記載の三次元造形物の製造方法。
- 同一形状の複数本の焼結ラインが上下方向にて相互に接合していることを特徴とする請求項1、2、3の何れか一項に記載の三次元造形物の製造方法。
- 同一形状の複数本の焼結ラインが上下方向にて一層又は複数層の粉末層の厚みによる幅だけ離れていることを特徴とする請求項1、2、3の何れか一項に記載の三次元造形物の製造方法。
- 上下方向に隣り合う同一形状の複数本の焼結ラインにおける基準ラインの位置が長手方向と直交する方向にて相違していることを特徴とする請求項1、2、3の何れか一項に記載の三次元造形物の製造方法。
- 外枠領域の形状として、内側ライン及び外側ラインが、それぞれ中心位置が同一であり、かつ相互に相似の関係にある正多角形状又は湾曲形状の何れかを採用することを特徴とする請求項1、2、3の何れか一項に記載の三次元造形物の製造方法。
- 外枠領域の焼結に際し、内側ライン及び外側ラインと相似関係にある軌跡に沿って焼結ラインを形成することを特徴とする請求項9記載の三次元造形物の製造方法。
- 外枠領域を所定幅だけ離れ、所定の方向に選択されている平行ラインによって区分し、ラティス領域における焼結層の成形の前段階、又は後段階、又はその中間段階にて、前記平行方向と直交する方向にて焼結ラインを形成することを特徴とする請求項1、2、3の何れか一項に記載の三次元造形物の製造方法。
- 積層を重ねるにしたがって、ラティス領域を走査するレーザビーム又は電子ビームのスポット径を順次大きくすると共に、レーザビーム又は電子ビームのパワーを順次大きくするか又はビームの走査のスピードを順次小さくするか、又はその双方を採用することによって、通気領域の幅を順次小さく設定していることを特徴とする請求項1、2、3の何れか一項に記載の三次元造形物の製造方法。
- 積層を重ねるにしたがって、ラティス領域における焼結ライン同士の間隔を順次段階的に小さく設定することによって、通気領域の幅を順次段階的に小さく設定することを特徴とする請求項1、2、3の何れか一項に記載の三次元造形物の製造方法。
- ラティス領域が、内側の空隙を囲んだ状態とし、かつ当該空隙の大きさを積層にしたがって順次小さくすることによって、内側へのテーパ形状を呈するラティス領域を成形することを特徴とする請求項1、2、3の何れか一項に記載の三次元造形物の製造方法。
- 外枠領域における外側ライン及び/又は内側ラインであるラティス領域との境界領域の水平方向の位置が高さ方向の変化に従って斜傾していることを特徴とする請求項1、2、3の何れか一項に記載の三次元造形物の製造方法。
- 外枠領域を走査するレーザビーム又は電子ビームについて、ラティス領域におけるスポット径よりも大きなスポット径を選択することによって焼結ラインを形成すると共に、焼結ラインにおける単位面積当たりのビームのパワーがラティス領域におけるビームのパワーと同一となるようなパワー密度を設定していることを特徴とする請求項1、2、3の何れか一項に記載の三次元造形物の製造方法。
- 請求項1、2、3の何れか一項に記載の三次元造形物の製造方法をコントロールするCAD/CAMシステムであって、当該CAD/CAMシステム内に設置されているコンピュータにおいて、レーザビーム又は電子ビームの走査によって形成される焼結ラインが外枠領域と接続する複数個の両端位置に関する情報をメモリに記録した上で、当該焼結ラインの波型形状若しくは隆起形状に関する情報を制御部と演算部との協働によって作成すると共に、記録されている複数個の両端位置の情報と結合することによって、レーザビーム又は電子ビームの走査指令を出力することを特徴とするCAD/CAMシステム。
- 請求項1、2、3の何れか一項に記載の三次元造形物の製造方法をコントロールするCAD/CAMシステムであって、当該CAD/CAMシステム内に設置されているコンピュータにおいて、レーザビーム又は電子ビームの走査によって形成される焼結ラインが外枠領域と接続する複数個の両端位置に関する情報をメモリに記録すると共に、当該焼結ラインの波型形状若しくは隆起形状に関する情報を制御部と演算部との協働によって作成し、かつ当該情報をメモリに記録した上で、記録されている両端位置に関する情報と波型形状若しくは隆起形状に関する情報とを結合することによって、レーザビーム又は電子ビームの走査指令を出力することを特徴とするCAD/CAMシステム。
- 請求項1、2、3の何れか一項に記載の三次元造形物の製造方法をコントロールするCAD/CAMシステムであって、当該CAD/CAMシステム内に設置されているコンピュータにおいて、基準ラインが外枠領域と接続する複数個の両端位置に関する情報をメモリに記録した上で、当該基準ラインを基準とする焼結ラインの波型形状若しくは隆起形状に関する情報を制御部と演算部との協働によって作成すると共に、記録されている複数個の両端位置の情報と結合することによって、レーザビーム又は電子ビームの走査指令を出力することを特徴とするCAD/CAMシステム。
- 請求項1、2、3の何れか一項に記載の三次元造形物の製造方法をコントロールするCAD/CAMシステムであって、当該CAD/CAMシステム内に設置されているコンピュータにおいて、基準ラインが外枠領域と接続する複数個の両端位置に関する情報をメモリに記録すると共に、当該基準ラインを基準とする焼結ラインの波型形状若しくは隆起形状に関する情報を制御部と演算部との協働によって作成し、かつ当該情報をメモリに記録した上で、記録されている両端位置に関する情報と波型形状若しくは隆起形状に関する情報とを結合することによって、レーザビーム又は電子ビームの走査指令を出力することを特徴とするCAD/CAMシステム。
- 焼結ラインの波型形状若しくは隆起形状に関する情報が、個別の焼結ラインにおける長手方向と直交する方向の幅、及び長手方向に沿って規則的に変化する数をパラメータとして設定し、かつ前記両端位置の幅に対応して選択していることを特徴とする請求項17、18、19、20の何れか一項に記載のCAD/CAMシステム。
- 隣り合う基準ラインに沿っている焼結ライン同士における変化する位置の長手方向に沿った相違である位相差を更なるパラメータとして設定していることを特徴とする請求項21記載のCAD/CAMシステム。
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