JP7008669B2 - 3次元積層造形装置及び3次元積層造形方法 - Google Patents
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Description
検出部は、ビーム発生部から発生した電子ビームが、パウダーベッドに照射されたときに発生する反射電子を検出する2分割検出器であり、パウダーベッドから3次元造形物が露出しないタイミングにおいて、2分割検出器に入射する反射電子の量に差が生じない場合に、パウダーベッドの状態が正常であることを検出し、反射電子の量に差が生じた場合に、パウダーベッドの状態が正常でないことを検出する。
[3次元積層造形装置の構成]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る3次元積層造形装置の構成例を示す断面図である。
図1において、3次元積層造形装置50の粉末台6の移動方向(鉛直方向)をZ方向とし、Z方向に垂直な第1の方向をX方向、Z方向及びX方向に垂直な第2の方向をY方向とする。すなわち、図1は、真空容器1のY方向に直交する断面を示す断面図である。
図2に示すように、2分割検出器16A,16Bは、電子銃2における電子ビーム放射口2aを挟んでX方向で対向している。また、2分割検出器16A,16Bの中心間の距離は、少なくとも電子ビームを走査する領域(ベースプレート10の領域と略同じ)の長さ以上に設定されている。
3次元積層造形装置50は、真空容器1と電気的に接続された造形制御装置60を有する。造形制御装置60は、ROM(Read Only Memory)62、RAM(Random Access Memory)63、CPU(Central Processing Unit)64、Z駆動制御部65、粉末供給駆動制御部66、電子銃駆動制御部67、マスクカバー駆動制御部68を備える。
次に、本実施形態に係る基本的な3次元積層造形処理について、図4~図10を参照して説明する。
図4は、3次元積層造形処理の手順を示す説明図(その1)であり、マスクカバー19をシールド位置に設置した状態を示している。
図4に示すように、3次元積層造形処理では、まず、マスクカバー設置工程を行う。
図5は、3次元積層造形処理の手順を示す説明図(その2)であり、ベースプレート10を加熱する状態を示している。
図5に示すように、3次元積層造形処理では、次に、ベースプレート加熱工程を行う。
図6は、3次元積層造形処理の手順を示す説明図(その3)であり、金属粉末8を1層分敷いた状態を示している。
図6に示すように、3次元積層造形処理では、次に、スキージング工程を行う。
図7は、3次元積層造形処理の手順を示す説明図(その4)であり、ベースプレート10の上に敷き詰められた金属粉末8が仮焼結された状態を示している。
図7に示すように、3次元積層造形処理では、次に、仮焼結工程を行う。
図8は、3次元積層造形処理の手順を示す説明図(その5)であり、電子ビーム21によって仮焼結体22の表面を加熱する状態を示している。
図8に示すように、3次元積層造形処理では、次に、パウダーヒート工程を行う。
図9は、3次元積層造形処理の手順を示す説明図(その6)であり、電子ビーム21によって仮焼結体22を造形物9の形に本溶融した状態を示している。
図9に示すように、3次元積層造形処理では、次に、本溶融工程を行う。
図10は、3次元積層造形処理の手順を示す説明図(その7)であり、本溶融後の造形物9の表面及び仮焼結体22の表面を加熱する状態を示している。
図10に示すように、3次元積層造形処理では、次に、アフターヒート工程を行う。
図11は、3次元積層造形処理におけるパウダーヒート後パウダーベッド確認工程を示す説明図である。
第1の実施形態では、上述したパウダーヒート工程と本溶融工程との間に、パウダーヒート後パウダーベッド確認工程を行う。すなわち、パウダーヒート工程後のパウダーベッドに異常が発生したか否かを確認する。
[3次元積層造形装置の構成]
第2の実施形態に係る3次元積層造形装置の構成は、上述した第1の実施形態に係る3次元積層造形装置50の構成と同じである。したがって、ここでは、第2の実施形態に係る3次元積層造形装置の構成についての説明を省略する。
第2の実施形態に係る基本的な3次元積層造形処理は、上述した第1の実施形態に係る基本的な3次元積層造形処理(図4~図10参照)と同じである。したがって、ここでは、第2の実施形態に係る基本的な3次元積層造形処理についての説明を省略する。
第2の実施形態に係るパウダーヒート後パウダーベッド確認工程は、第1の実施形態に係るパウダーヒート後パウダーベッド確認工程と同じである。したがって、ここでは、第2の実施形態に係るパウダーヒート後パウダーベッド確認工程についての説明を省略する。
図12は、3次元積層造形処理における本溶融後パウダーベッド確認工程を示す説明図である。
第2の実施形態では、上述した本溶融工程とアフターヒート工程との間に、本溶融後パウダーベッド確認工程を行う。すなわち、本溶融工程後のパウダーベッドに異常が発生したか否かを確認する。
[3次元積層造形装置の構成]
第3の実施形態に係る3次元積層造形装置53の構成は、上述した第1の実施形態に係る3次元積層造形装置50の構成と同様であり、異なる点は、検出部である。したがって、ここでは、第3の実施形態に係る検出部についての説明し、第1の実施形態に係る3次元積層造形装置50の構成と共通の構成についての説明を省略する。
図13に示すように、第3の実施形態に係る3次元積層造形装置53は、真空容器1内の上部にカメラ31(検出部の一例)が配置されている。
第3の実施形態に係る基本的な3次元積層造形処理は、上述した第1の実施形態に係る基本的な3次元積層造形処理(図4~図10参照)と同じである。したがって、ここでは、第3の実施形態に係る基本的な3次元積層造形処理についての説明を省略する。
第3の実施形態では、上述したパウダーヒート工程と本溶融工程との間に、パウダーヒート後パウダーベッド確認工程を行う。すなわち、パウダーヒート工程後のパウダーベッドに異常が発生したか否かを確認する。
[3次元積層造形装置の構成]
第4の実施形態に係る3次元積層造形装置の構成は、上述した第3の実施形態に係る3次元積層造形装置53の構成と同じである。したがって、ここでは、第4の実施形態に係る3次元積層造形装置の構成についての説明を省略する。
第4の実施形態に係る基本的な3次元積層造形処理は、上述した第1の実施形態に係る基本的な3次元積層造形処理(図4~図10参照)と同じである。したがって、ここでは、第4の実施形態に係る基本的な3次元積層造形処理についての説明を省略する。
図14に示すように、第4の実施形態では、本溶融工程後のパウダーベッドが正常である場合は、造形物9に干渉しない位置にダミー造形物32を造形する。
第4の実施形態では、上述したパウダーヒート工程と本溶融工程との間に、パウダーヒート後パウダーベッド確認工程を行う。すなわち、パウダーヒート工程後のパウダーベッドに異常が発生したか否かを確認する。
第4の実施形態では、上述した本溶融工程とアフターヒート工程との間に、本溶融後パウダーベッド確認工程を行う。すなわち、本溶融工程後のパウダーベッドに異常が発生したか否かを確認する。
[3次元積層造形装置の構成]
第5の実施形態に係る3次元積層造形装置の構成は、上述した第1の実施形態に係る3次元積層造形装置50の構成と同じである。したがって、ここでは、第5の実施形態に係る3次元積層造形装置の構成についての説明を省略する。
第5の実施形態に係る基本的な3次元積層造形処理は、上述した第1の実施形態に係る基本的な3次元積層造形処理(図4~図10参照)と同じである。したがって、ここでは、第5の実施形態に係る基本的な3次元積層造形処理についての説明を省略する。
なお、第5の実施形態では、第4の実施形態と同様に、本溶融工程後のパウダーベッドが正常である場合に、造形物9に干渉しない位置にダミー造形物32を造形する(図14参照)。
第5の実施形態では、上述したパウダーヒート工程と本溶融工程との間に、パウダーヒート後パウダーベッド確認工程を行う。すなわち、パウダーヒート工程後のパウダーベッドに異常が発生したか否かを確認する。
第5の実施形態では、上述した本溶融工程とアフターヒート工程との間に、本溶融後パウダーベッド確認工程を行う。すなわち、本溶融工程後のパウダーベッドに異常が発生したか否かを確認する。
[3次元積層造形装置の構成]
第6の実施形態に係る3次元積層造形装置の構成は、上述した第1の実施形態に係る3次元積層造形装置50の構成と同様であり、異なる点は、検出部である。したがって、ここでは、第6の実施形態に係る検出部について説明し、第1の実施形態に係る3次元積層造形装置50の構成と共通の構成についての説明を省略する。
図15に示すように、第6の実施形態に係る3次元積層造形装置56は、真空容器1内の上部に投光部41と、受光部42が配置されている。これら投光部41及び受光部42は、検出部の一例である。
第6の実施形態に係る基本的な3次元積層造形処理は、上述した第1の実施形態に係る基本的な3次元積層造形処理(図4~図10参照)と同じである。したがって、ここでは、第6の実施形態に係る基本的な3次元積層造形処理についての説明を省略する。
なお、第6の実施形態では、第4の実施形態と同様に、本溶融工程後のパウダーベッドが正常である場合に、造形物9に干渉しない位置にダミー造形物32を造形する(図14参照)。
第6の実施形態では、上述したパウダーヒート工程と本溶融工程との間に、パウダーヒート後パウダーベッド確認工程を行う。すなわち、パウダーヒート工程後のパウダーベッドに異常が発生したか否かを確認する。
すなわち、本溶融工程の完了後にパウダーベッドが正常な状態であるか否かを確認して、パウダーベッドが正常であると判定した場合は、ダミー造形物32を1層分でスライスした2次元形状領域を溶融(ダミー造形物32を造形)し、その後、アフターヒート工程に移行する。
[3次元積層造形装置の構成]
第7の実施形態に係る3次元積層造形装置の構成は、上述した第3の実施形態に係る3次元積層造形装置53の構成と同じである。したがって、ここでは、第7の実施形態に係る3次元積層造形装置の構成についての説明を省略する。
第7の実施形態に係る基本的な3次元積層造形処理は、上述した第1の実施形態に係る基本的な3次元積層造形処理(図4~図10参照)と同じである。したがって、ここでは、第7の実施形態に係る基本的な3次元積層造形処理についての説明を省略する。
図16に示すように、第7の実施形態では、3つの造形物47,48,49を造形する。また、本溶融工程における電子ビームの照射は、造形物47、造形物48、造形物49の順に行う。
第7の実施形態では、上述したパウダーヒート工程と本溶融工程との間に、パウダーヒート後パウダーベッド確認工程を行う。すなわち、パウダーヒート工程後のパウダーベッドに異常が発生したか否かを確認する。
第7の実施形態では、上述した本溶融工程中に、本溶融中パウダーベッド確認を行う。本溶融工程では、造形物48を形成する本溶融の終了後、不図示のカメラ駆動制御部がカメラ31を制御して、少なくとも造形物49を形成する位置を含む領域の画像を撮像し、パウダーベッドの状態を確認する。
[3次元積層造形装置の構成]
第8の実施形態に係る3次元積層造形装置の構成は、上述した第1の実施形態に係る3次元積層造形装置50の構成と同じである。したがって、ここでは、第8の実施形態に係る3次元積層造形装置の構成についての説明を省略する。
第8の実施形態に係る基本的な3次元積層造形処理は、上述した第1の実施形態に係る基本的な3次元積層造形処理(図4~図10参照)と同じである。したがって、ここでは、第7の実施形態に係る基本的な3次元積層造形処理についての説明を省略する。
第8の実施形態では、上述したパウダーヒート工程と本溶融工程との間に、パウダーヒート後パウダーベッド確認工程を行う。すなわち、パウダーヒート工程後のパウダーベッドに異常が発生したか否かを確認する。
第8の実施形態では、上述した本溶融工程中に、本溶融中パウダーベッド確認を行う。本溶融工程では、造形物48を形成する本溶融の終了後、電子銃駆動制御部67(図3参照)が電子銃2を制御して、反射電子が検出できる程度に低いエミッション電流でパウダーベッドにおける少なくとも造形物49を形成する位置を含む領域をスキャンする。そして、少なくとも造形物49を形成する位置を含む領域をスキャンしたことにより発生した反射電子を、2分割検出器16A,16Bによって検出し、パウダーベッドの状態を確認する。
例えば、上記した実施の形態例は本発明をわかりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態例の構成の一部を他の実施の形態例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態例の構成に他の実施の形態例の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態例の構成の一部について、他の構成の追加、置換、削除をすることが可能である。
Claims (8)
- ベースプレートと、
前記ベースプレートを鉛直方向に移動させる駆動部と、
前記ベースプレートの上に粉末試料を供給して粉末層を積層する粉末供給部と、
前記粉末層に照射する電子ビームを発生するビーム発生部と、
前記駆動部、前記粉末供給部、及び前記ビーム発生部を制御し、前記粉末層の最上層であるパウダーベッドに電子ビームを照射させて、造形モデルを1層分でスライスした2次元形状領域を本溶融することで3次元造形物を造形する制御部と、
前記パウダーベッドの状態を検出する検出部と、を備え、
前記検出部は、前記ビーム発生部から発生した電子ビームが、前記パウダーベッドに照射されたときに発生する反射電子を検出する2分割検出器であり、前記パウダーベッドから前記3次元造形物が露出しないタイミングにおいて、前記2分割検出器に入射する反射電子の量に差が生じない場合に、前記パウダーベッドの状態が正常であることを検出し、反射電子の量に差が生じた場合に、前記パウダーベッドの状態が正常でないことを検出する
3次元積層造形装置。 - 前記検出部は、前記本溶融を行う前に、前記パウダーベッドの状態を検出する
請求項1に記載の3次元積層造形装置。 - ベースプレートと、
前記ベースプレートを鉛直方向に移動させる駆動部と、
前記ベースプレートの上に粉末試料を供給して粉末層を積層する粉末供給部と、
前記粉末層に照射する電子ビームを発生するビーム発生部と、
前記駆動部、前記粉末供給部、及び前記ビーム発生部を制御し、前記粉末層の最上層であるパウダーベッドに電子ビームを照射させて、造形モデルを1層分でスライスした2次元形状領域を本溶融することで3次元造形物を造形する制御部と、
前記パウダーベッドの状態を検出する検出部と、を備え、
前記検出部は、前記ビーム発生部から発生した電子ビームが、前記パウダーベッドに照射されたときに発生する反射電子を検出する2分割検出器であり、
前記制御部は、前記パウダーベッドに対して前記電子ビームを照射して、前記パウダーベッドの表面を加熱した後に前記検出部によって検出した電流から得たパウダーベッドの形状と、前記本溶融後に前記検出部によって検出した電流から得たパウダーベッドの形状が同じである場合に前記パウダーベッドの状態が正常であると判定し、両パウダーベッドの形状が異なる場合に前記パウダーベッドの状態が正常でないと判定する
3次元積層造形装置。 - 前記制御部は、前記検出部の検出結果から前記パウダーベッドの状態が正常でないと判定した場合に、今回の層の造形を行うために前記粉末供給部による前記粉末層の積層を再度行わせる
請求項1に記載の3次元積層造形装置。 - 前記パウダーベッドにおける前記電子ビームが照射される領域には、ダミー造形物が造形されるスペースが設けられ、
前記検出部は、前記本溶融を行った後に、前記パウダーベッドの状態を検出し、
前記制御部は、前記検出部の検出結果から前記パウダーベッドの状態が正常であると判定した場合に、前記ダミー造形物の造形を行う
請求項4に記載の3次元積層造形装置。 - 前記ビーム発生部が前記パウダーベッドに電子ビームを照射する際に、前記粉末層をシールドするマスクカバーを備え、
前記マスクカバーは、前記電子ビームを通過させる開口部と、前記パウダーベッドの前記電子ビームが照射される領域の周囲を覆うマスク部とを有する
請求項1又は4に記載の3次元積層造形装置。 - 粉末供給部がベースプレートの上に粉末試料を供給して粉末層を積層するスキージング工程と、
ビーム発生部が前記粉末層の最上層であるパウダーベッドに対して電子ビームを照射して、前記パウダーベッドの表面を加熱するパウダーヒート工程と、
前記パウダーヒート工程後に、検出部が前記パウダーベッドの状態を検出し、制御部が前記検出部の検出結果から前記パウダーベッドが正常であるか否かを判定するパウダーベッド確認工程と、
前記パウダーベッド確認工程において前記パウダーベッドが正常であると判定された場合に、前記パウダーベッドに対して電子ビームを照射して、造形モデルを1層分でスライスした2次元形状領域を溶融する本溶融工程と、を備え、
前記パウダーベッド確認工程において前記パウダーベッドが正常でないと判定された場合は、今回の層の造形について現状のパウダーベッドを加熱するアフターヒート工程、前記スキージング工程、及び前記パウダーヒート工程を再度行い、
前記検出部は、前記ビーム発生部から発生した電子ビームが、前記パウダーベッドに照射されたときに発生する反射電子を検出する2分割検出器であり、前記パウダーベッドから3次元造形物が露出しないタイミングにおいて、前記2分割検出器に入射する反射電子の量に差が生じない場合に、前記パウダーベッドの状態が正常であることを検出し、反射電子の量に差が生じた場合に、前記パウダーベッドの状態が正常でないことを検出する
3次元積層造形方法。 - 粉末供給部がベースプレートの上に粉末試料を供給して粉末層を積層するスキージング工程と、
ビーム発生部が前記粉末層の最上層であるパウダーベッドに対して電子ビームを照射して、前記パウダーベッドの表面を加熱するパウダーヒート工程と、
前記パウダーヒート工程後に、検出部が前記パウダーベッドの状態を検出するパウダーヒート後パウダーベッド確認工程と、
加熱された前記パウダーベッドに対して電子ビームを照射して、造形モデルを1層分でスライスした2次元形状領域を溶融する本溶融工程と、
前記本溶融工程後に、前記検出部が前記パウダーベッドの状態を検出し、制御部が前記検出部の検出結果から前記パウダーベッドが正常であるか否かを判定する本溶融後パウダーベッド確認工程と、を備え、
前記検出部は、前記ビーム発生部から発生した電子ビームが、前記パウダーベッドに照射されたときに発生する反射電子を検出する2分割検出器であり、
前記制御部は、前記パウダーヒート後パウダーベッド確認工程において前記検出部によって検出した電流から得たパウダーベッドの形状と、前記本溶融後パウダーベッド確認工程において前記検出部によって検出した電流から得たパウダーベッドの形状が同じである場合に前記パウダーベッドの状態が正常であると判定し、両パウダーベッドの形状が異なる場合に前記パウダーベッドの状態が正常でないと判定する
3次元積層造形方法。
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JP7390327B2 (ja) * | 2021-03-19 | 2023-12-01 | 日本電子株式会社 | 三次元積層造形装置および三次元積層造形方法 |
US20240173774A1 (en) * | 2021-04-05 | 2024-05-30 | Ihi Corporation | Rotating additive manufacturing device and control device |
CN113134629A (zh) * | 2021-04-21 | 2021-07-20 | 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 | 一种基于多段耦合调控性能的激光增材制造方法 |
JP7502237B2 (ja) * | 2021-07-16 | 2024-06-18 | 日本電子株式会社 | 三次元積層造形装置および三次元積層造形方法 |
CN117483799B (zh) * | 2023-12-29 | 2024-04-02 | 西安赛隆增材技术股份有限公司 | 一种铝合金的粉床电子束增材制造方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010520091A (ja) | 2007-11-27 | 2010-06-10 | イーオーエス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング イレクトロ オプティカル システムズ | レーザー焼結によって3次元物体を製造する方法 |
US20150165683A1 (en) | 2013-12-13 | 2015-06-18 | General Electric Company | Operational performance assessment of additive manufacturing |
CN106881462A (zh) | 2017-01-23 | 2017-06-23 | 华中科技大学 | 一种针对激光选区熔化成形缺陷的在线检测与优化系统 |
JP2017160485A (ja) | 2016-03-09 | 2017-09-14 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 三次元形状造形物の製造方法 |
JP2018058213A (ja) | 2016-09-30 | 2018-04-12 | ナブテスコ株式会社 | 造形装置、飛散物体の捕捉装置、及び飛散物体の捕捉方法 |
WO2018216802A1 (ja) | 2017-05-26 | 2018-11-29 | 株式会社Ihi | 三次元積層造形物製造装置、三次元積層造形物製造方法及び探傷器 |
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Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8598523B2 (en) * | 2009-11-13 | 2013-12-03 | Sciaky, Inc. | Electron beam layer manufacturing using scanning electron monitored closed loop control |
RU2610216C2 (ru) * | 2011-10-14 | 2017-02-08 | Ингрейн, Инк. | Способ и система двойного изображения для генерации многомерного изображения образца |
EP3349971A4 (en) * | 2015-09-16 | 2019-05-22 | Applied Materials, Inc. | SELECTIVE OPENING SUPPORT PLATE FOR ADDITIVE MANUFACTURE |
DE102016200324A1 (de) * | 2016-01-14 | 2017-07-20 | MTU Aero Engines AG | Verfahren zum Ermitteln einer Konzentration wenigstens eines Werkstoffs in einem Pulver für ein additives Herstellverfahren |
WO2017163402A1 (ja) * | 2016-03-25 | 2017-09-28 | 技術研究組合次世代3D積層造形技術総合開発機構 | 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 |
WO2017210490A1 (en) * | 2016-06-01 | 2017-12-07 | Arevo, Inc. | Localized heating to improve interlayer bonding in 3d printing |
CN106312062B (zh) * | 2016-08-02 | 2018-09-25 | 西安铂力特增材技术股份有限公司 | 一种检验铺粉质量的方法及增材制造设备 |
WO2018032004A1 (en) * | 2016-08-12 | 2018-02-15 | Cosm Advanced Manufacturing Systems Llc | Additive metal manufacturing system for in-situ metrology and process control |
US11478853B2 (en) * | 2016-12-23 | 2022-10-25 | General Electric Company | Method for emissions plume monitoring in additive manufacturing |
US10773336B2 (en) * | 2017-01-11 | 2020-09-15 | General Electric Company | Imaging devices for use with additive manufacturing systems and methods of monitoring and inspecting additive manufacturing components |
US10888925B2 (en) * | 2017-03-02 | 2021-01-12 | Velo3D, Inc. | Three-dimensional printing of three-dimensional objects |
AU2018273352B2 (en) * | 2017-05-22 | 2023-07-27 | Howmedica Osteonics Corp. | Device for in-situ fabrication process monitoring and feedback control of an electron beam additive manufacturing process |
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US12005636B2 (en) * | 2017-10-31 | 2024-06-11 | Ihi Corporation | Additive manufacturing device and additive manufacturing method |
US10821721B2 (en) * | 2017-11-27 | 2020-11-03 | Arcam Ab | Method for analysing a build layer |
US11413698B2 (en) * | 2018-03-13 | 2022-08-16 | General Electric Company | System and method for monitoring and controlling build quality during electron beam manufacturing |
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010520091A (ja) | 2007-11-27 | 2010-06-10 | イーオーエス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング イレクトロ オプティカル システムズ | レーザー焼結によって3次元物体を製造する方法 |
US20150165683A1 (en) | 2013-12-13 | 2015-06-18 | General Electric Company | Operational performance assessment of additive manufacturing |
JP2017160485A (ja) | 2016-03-09 | 2017-09-14 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 三次元形状造形物の製造方法 |
JP2018058213A (ja) | 2016-09-30 | 2018-04-12 | ナブテスコ株式会社 | 造形装置、飛散物体の捕捉装置、及び飛散物体の捕捉方法 |
CN106881462A (zh) | 2017-01-23 | 2017-06-23 | 华中科技大学 | 一种针对激光选区熔化成形缺陷的在线检测与优化系统 |
WO2018216802A1 (ja) | 2017-05-26 | 2018-11-29 | 株式会社Ihi | 三次元積層造形物製造装置、三次元積層造形物製造方法及び探傷器 |
WO2019030839A1 (ja) | 2017-08-08 | 2019-02-14 | 三菱重工業株式会社 | 三次元積層造形装置、三次元積層造形方法、及び、三次元積層造形物 |
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