JP7117584B2 - 三次元形状造形物の製造方法 - Google Patents
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Description
(i)粉末層の所定箇所に光ビームを照射し、かかる所定箇所の粉末を焼結又は溶融固化させて固化層を形成する工程。
(ii)得られた固化層の上に新たな粉末層を形成し、同様に光ビームを照射して更なる固化層を形成する工程。
(i)造形プレート上に形成する粉末層の所定箇所に光ビームを照射して該所定箇所の粉末を焼結又は溶融固化させて固化層を形成する工程、および
(ii)得られた固化層の上に新たな粉末層を形成し、該新たな粉末層の所定箇所に光ビームを照射して更なる固化層を形成する工程
により粉末層および固化層を交互に繰り返して積層させることで、三次元形状造形物を製造する方法であって、
少なくとも前記造形プレートが冷却媒体を流すための冷却媒体路を内部に有して成る、三次元形状造形物の製造方法が提供される。
まず、本発明の製造方法の前提となる粉末床溶融結合法について説明する。特に粉末床溶融結合法において三次元形状造形物の切削処理を付加的に行う光造形複合加工を例として挙げる。図11は、光造形複合加工のプロセス態様を模式的に示しており、図12および図13は、粉末床溶融結合法と切削処理とを実施できる光造形複合加工機の主たる構成および動作のフローチャートをそれぞれ示している。
本発明の一実施形態に係る製造方法は、上述の粉末床溶融結合法に従い三次元形状造形物を製造するに際して、製造する三次元形状造形物の土台となり得る造形プレートとして所定の特異な構造を有するものを用いることを特徴とする。
具体的には、本願発明者らは、「造形プレート21として、冷却媒体51を流すための冷却媒体路50を内部に有して成るものを用いる」、即ち「三次元形状造形物の製造途中で造形物の前駆体と直接接する造形プレート21の内部に冷却媒体51を流す」という技術的思想を有する本発明を案出するに至った(図1参照)。なお、本明細書でいう「冷却媒体路」とは冷却媒体を流すための流路を指す。本明細書でいう「冷却媒体」とは冷却ガス、冷却溶液(水等)等を含むものを指す。
具体的には、(1)所定の(一方の又は第1の)造形テーブル側冷却媒体路50Bの開口部から冷却媒体を供給することで、造形テーブル側冷却媒体路50B内を通じた冷却媒体を当該所定の(一方の又は第1の)造形テーブル側冷却媒体路50Bの他方の開口部から流出させ得る。
次に、(2)両冷却媒体路50A,50Bが相互に流体連通可能であることに起因して、所定の(一方の又は第1の)造形テーブル側冷却媒体路50Bの他方の開口部から流出した冷却媒体を、造形プレート側冷却媒体路50Aの一方の開口部へと流入させ得る。 次に、(3)造形プレート側冷却媒体路50A内を通じて冷却媒体を造形プレート側冷却媒体路50Aの他方の開口部から流出させ得る。
次に、(4)両冷却媒体路50A,50Bが相互に流体連通可能であることに起因して、造形プレート側冷却媒体路50Aの他方の開口部から流出させた冷却媒体を、所定の(他方の又は第2の)造形テーブル側冷却媒体路50Bの一方の開口部へと流入させ得る。
最後に、(5)所定の(他方の又は第2の)造形テーブル側冷却媒体路50B内を通じて冷却媒体を所定の(他方の又は第2の)造形テーブル側冷却媒体路50Bの他方の開口部から流出させ得る。
・相互に流体連通可能に交差する少なくとも2つの、第1の造形テーブル側サブ冷却媒体路50B1および第2の造形テーブル側サブ冷却媒体路50B2
・少なくとも2つの造形テーブル側サブ冷却媒体路50B1、50B2の所定箇所から開口部20Bへとそれぞれ延在する第3の造形テーブル側サブ冷却媒体路50B3
20、20’ 造形テーブル
20A 造形テーブルの上面
20B 造形テーブルの上面等に形成された開口部
20B1 造形プレート側冷却媒体路側への冷却媒体の流入部として用いる開口部
20B2 造形プレート側冷却媒体路側からの冷却媒体の流出部として用いる開口部
21、21’ 造形プレート
23 スキージング・ブレード
24、24’ 固化層
50 冷却媒体路
50A 造形プレート側冷却媒体路
50B 造形テーブル側冷却媒体路
50B1 第1の造形テーブル側冷却媒体路
50B2 第2の造形テーブル側冷却媒体路
50B3 第3の造形テーブル側冷却媒体路
50BL 径寸法の大きい造形テーブル側冷却媒体路
50BS 径寸法の小さい造形テーブル側冷却媒体路
50L 径寸法の大きい冷却媒体路
50S 径寸法の小さい冷却媒体路
51 冷却媒体
60 栓部材
61 ネジ部材
70 第1の又は第2の造形テーブル側冷却媒体路の底部
101 三次元形状造形物の前駆体
L、L’ 光ビーム
Claims (13)
- (i)造形プレート上に形成する粉末層の所定箇所に光ビームを照射して該所定箇所の粉末を焼結又は溶融固化させて固化層を形成する工程、および
(ii)得られた固化層の上に新たな粉末層を形成し、該新たな粉末層の所定箇所に光ビームを照射して更なる固化層を形成する工程
により粉末層および固化層を交互に繰り返して積層させることで、三次元形状造形物を製造する方法であって、
少なくとも前記造形プレートが冷却媒体を流すための冷却媒体路を内部に有して成り、前記造形プレートが三次元形状造形物の土台であり、前記造形プレートを造形テーブル上に固定し、前記冷却媒体路として、前記造形プレートの内部を通る造形プレート側冷却媒体路に加えて、前記造形テーブルの内部を通る造形テーブル側冷却媒体路を有して成るものを用い、該造形プレート側冷却媒体路と該造形テーブル側冷却媒体路とが流体連通可能に構成されている、三次元形状造形物の製造方法。 - 内部に冷却媒体路を有して成る前記造形プレートと、前記光ビームを用いて製造途中の前記三次元形状造形物の前駆体とが相互に直接接する、請求項1に記載の三次元形状造形物の製造方法。
- 前記造形テーブルとして、少なくとも該造形テーブルの上面に相互に離隔配置され、かつ前記冷却媒体が通過可能な複数の開口部を有して成るものを用い、
前記造形テーブルの前記上面における前記複数の前記開口部のうちから任意に選択する少なくとも2つの開口部を、それぞれ、前記造形テーブル側冷却媒体路側から前記造形プレート側冷却媒体路側への前記冷却媒体の流入部および前記造形プレート側冷却媒体路側から前記造形テーブル側冷却媒体路側への前記冷却媒体の流出部として用い、
前記流入部および前記流出部として用いる前記少なくとも2つの前記開口部が、前記造形テーブル側冷却媒体路の端部側に相当する、請求項1又は2に記載の三次元形状造形物の製造方法。 - 前記造形テーブルの前記上面に少なくとも3つの前記開口部が供され、該少なくとも3つの該開口部が平面視で行列形態を成すように相互に離隔配置される、請求項3に記載の三次元形状造形物の製造方法。
- 前記造形テーブル側冷却媒体路として、相互に流体連通可能に交差する少なくとも2つの、第1の造形テーブル側サブ冷却媒体路および第2の造形テーブル側サブ冷却媒体路と、該少なくとも2つの該造形テーブル側サブ冷却媒体路の所定箇所から前記開口部へとそれぞれ延在する第3の造形テーブル側サブ冷却媒体路とを有して成るものを用いる、請求項3又は4に記載の三次元形状造形物の製造方法。
- 前記造形テーブル側冷却媒体路が、平面視で格子状形態をなす、請求項1~5のいずれかに記載の三次元形状造形物の製造方法。
- 前記少なくとも2つの前記開口部以外の他の開口部を通じて、栓部材が前記第1および前記第2の造形テーブル側サブ冷却媒体路の少なくとも一方の断面輪郭部分の底部まで挿入可能となっている、請求項5に記載の三次元形状造形物の製造方法。
- 前記他の開口部への前記栓部材の挿入により、前記第1および前記第2の前記造形テーブル側サブ冷却媒体路の所定箇所を局所的に流体非連通とし、それによって前記他の開口部からの前記冷却媒体の流出を回避させる、請求項7に記載の三次元形状造形物の製造方法。
- 任意の前記他の開口部への前記栓部材の挿入により、前記造形テーブル側冷却媒体路の経路を変更可能とする、請求項7又は8に記載の三次元形状造形物の製造方法。
- 断面視で傾斜形態を成す前記第1および前記第2の造形テーブル側サブ冷却媒体路の少なくとも一方を用いる、請求項7~9のいずれかに記載の三次元形状造形物の製造方法。
- 前記造形テーブルとして、径寸法の異なる少なくとも2種類の前記造形テーブル側冷却媒体路を内部に有して成るものを用い、前記造形プレートの大きさの違いに応じて任意の該造形テーブル側冷却媒体路を選択する、請求項1~10のいずれかに記載の三次元形状造形物の製造方法。
- 前記造形テーブル上に少なくとも2つの前記造形プレートを固定し、
前記流入部および前記流出部として用いる前記開口部を少なくとも4つ選択することで、前記少なくとも2つの前記造形プレートのための前記冷却媒体路の経路をそれぞれ設定可能とする、請求項3に従属する請求項4~11のいずれかに記載の三次元形状造形物の製造方法。 - 前記造形テーブルとして、少なくとも該造形テーブルの側面に相互に離隔配置され、かつ前記冷却媒体が通過可能な複数の開口部を更に有して成るものを用い、
前記複数の前記開口部から任意に選択する少なくとも2つの開口部を、外部からの前記冷却媒体の供給部および該冷却媒体の外部への排出部として用いる、請求項3に従属する請求項4~12のいずれかに記載の三次元形状造形物の製造方法。
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