JP7155919B2 - 3D printer - Google Patents

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Description

本発明は、三次元の物体を造形する三次元造形装置に関する。 The present invention relates to a three-dimensional modeling apparatus that models a three-dimensional object.

従来、三次元造形装置として、例えば、特許第4639087号公報に記載されるように、テーブルに敷き均された粉末材料に対しエネルギビームを照射し、粉末材料を加熱し凝固させて、三次元の物体を造形する装置が知られている。この装置は、エネルギビームを照射すべき領域を格子状に複数の領域として分割して造形を行うことにより、造形物の内部応力の低減を図ろうとするものである。 Conventionally, as a three-dimensional modeling apparatus, for example, as described in Japanese Patent No. 4639087, a powder material spread evenly on a table is irradiated with an energy beam, and the powder material is heated and solidified to form a three-dimensional object. Devices for shaping objects are known. This apparatus attempts to reduce the internal stress of a modeled object by dividing an area to be irradiated with an energy beam into a plurality of areas in a grid pattern and performing modeling.

特許第4639087号公報Japanese Patent No. 4639087

このような三次元造形装置にあっては、複数に分割した領域ごとにエネルギビームを照射する必要があり、ビーム照射の設定及び制御が複雑となる。すなわち、複数に分割された領域ごとにビーム照射の軌道を設定し、異なる位置の領域へビーム照射を行って造形を行う必要がある。このため、造形物の造形を効率良く行うことが難しい。 In such a three-dimensional modeling apparatus, it is necessary to irradiate an energy beam for each divided area, which complicates the setting and control of beam irradiation. That is, it is necessary to set the trajectory of the beam irradiation for each of the divided regions, and perform the modeling by irradiating the beams to the regions at different positions. Therefore, it is difficult to form a modeled object efficiently.

そこで、効率良く造形物の造形が行える三次元造形装置の開発が望まれている。 Therefore, it is desired to develop a three-dimensional modeling apparatus that can efficiently model a modeled object.

本開示の一態様に係る三次元造形装置は、テーブルの上に粉末材料を供給し、その粉末材料に対しエネルギビームを照射して三次元の造形物を造形する三次元造形装置において、上下方向の回転軸線を中心にテーブルを回転させる回転駆動部と、造形物の水平断面のスライスデータを取得し、回転軸線を中心としてスライスデータを周方向に分割した複数の分割データを取得し、分割データごとにエネルギビームの照射位置を設定する設定部と、エネルギビームを出射し、照射位置に従ってエネルギビームを粉末材料に照射させるビーム出射部と、を備えて構成されている。この三次元造形装置によれば、テーブルの回転軸線を中心として造形物のスライスデータを周方向に分割した複数の分割データを取得し、その分割データごとに設定された照射位置に従ってエネルギビームを粉末材料に照射させて造形が行われる。このため、テーブルを回転させることで分割データに対応する領域を同じ位置へ順次移動させてくることができる。従って、その位置に対しエネルギビームを照射することで造形物の造形が行え、効率良く造形を行うことができる。 A three-dimensional modeling apparatus according to an aspect of the present disclosure is a three-dimensional modeling apparatus that supplies a powder material onto a table and irradiates the powder material with an energy beam to form a three-dimensional object. Acquire the slice data of the horizontal cross section of the modeled object and the rotation drive unit that rotates the table around the rotation axis of the model. and a beam emitting part for emitting the energy beam and for irradiating the powder material with the energy beam according to the irradiation position. According to this three-dimensional modeling apparatus, a plurality of pieces of divided data obtained by dividing the slice data of the modeled object in the circumferential direction about the rotation axis of the table are acquired, and the energy beam is emitted to the powder according to the irradiation position set for each divided data. Modeling is performed by irradiating the material. Therefore, by rotating the table, the areas corresponding to the divided data can be sequentially moved to the same position. Therefore, by irradiating the position with the energy beam, the modeled object can be modeled, and the modeled object can be efficiently modeled.

また、本開示の一態様に係る三次元造形装置において、粉末材料をテーブル上に供給する供給部と、テーブル上に供給された粉末材料に対し予備加熱を行う加熱部とをさらに備え、供給部、加熱部及びビーム出射部は、テーブルの上方においてテーブルの回転方向に沿って配置されていてもよい。この場合、供給部、加熱部及びビーム出射部がテーブルの回転方向に沿って配置されることにより、供給部による粉末材料の供給、加熱部による粉末材料の予備加熱及びビーム出射部によるエネルギビームの照射が異なる領域で行うことができる。このため、粉末材料の供給、粉末材料の予備加熱及びエネルギビームの照射を並行して行うことができる。従って、造形物の造形を効率良く行うことができ、造形物の造形時間の短縮化を図ることができる。 Further, the three-dimensional modeling apparatus according to one aspect of the present disclosure further includes a supply unit that supplies the powder material onto the table, and a heating unit that preheats the powder material supplied onto the table, the supply unit , the heating unit and the beam emitting unit may be arranged along the rotation direction of the table above the table. In this case, by arranging the supply section, the heating section, and the beam emission section along the rotation direction of the table, the powder material is supplied by the supply section, the powder material is preheated by the heating section, and the energy beam is emitted by the beam emission section. Irradiation can be done in different areas. Therefore, the supply of the powder material, the preheating of the powder material, and the irradiation of the energy beam can be performed in parallel. Therefore, it is possible to efficiently form a modeled object, and shorten the modeling time of the modeled object.

本開示によれば、造形物の造形が効率良く行える三次元造形装置を提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a three-dimensional modeling apparatus that can efficiently model a modeled object.

本発明の実施形態に係る三次元造形装置の構成概要図である。1 is a schematic configuration diagram of a three-dimensional modeling apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG. 図1の三次元造形装置の処理部の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a processing unit of the three-dimensional modeling apparatus in FIG. 1; 図1の三次元造形装置における分割データ及び軌道データの生成の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of generation of division data and trajectory data in the three-dimensional modeling apparatus of FIG. 1; 図1の三次元造形装置における分割データの分割角度の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of division angles of division data in the three-dimensional modeling apparatus of FIG. 1; 図1の三次元造形装置における軌道データの生成の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of generation of trajectory data in the three-dimensional modeling apparatus of FIG. 1; 図1の三次元造形装置の動作を示すフローチャートである。2 is a flow chart showing the operation of the three-dimensional modeling apparatus of FIG. 1; 図1の三次元造形装置の変形例の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a modification of the three-dimensional modeling apparatus of FIG. 1;

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図1は、本発明の実施形態に係る三次元造形装置の構成概要図である。三次元造形装置1は、粉末材料Aから三次元の造形物Oを製造するいわゆる3Dプリンタである。例えば、三次元造形装置1は、粉末材料Aにエネルギビームを照射して粉末材料Aを溶融又は焼結させて三次元の造形物Oを造形する。本実施形態の三次元造形装置1は、敷き均した粉末材料Aに対し電子ビームBを照射して造形を行うパウダーベッド方式に適用したものである。粉末材料Aは、金属の粉末であり、例えばチタン系金属粉末、インコネル粉末、アルミニウム粉末等である。また、粉末材料Aは、金属粉末に限定されず、例えば樹脂粉末、CFRP(Carbon FiberReinforced Plastics)などの炭素繊維と樹脂とを含む粉末であってもよい。また、粉末材料Aは、導電性を有するその他の粉末でもよい。なお、本発明における粉末材料は、導電性を有するものには限定されない。例えばエネルギビームとしてレーザを用いる場合には、粉末材料は導電性を有しなくてもよい。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a three-dimensional modeling apparatus according to an embodiment of the present invention. The three-dimensional modeling apparatus 1 is a so-called 3D printer that manufactures a three-dimensional object O from a powder material A. For example, the three-dimensional modeling apparatus 1 irradiates the powder material A with an energy beam to melt or sinter the powder material A, thereby modeling the three-dimensional object O. The three-dimensional modeling apparatus 1 of the present embodiment is applied to a powder bed method in which an electron beam B is applied to an evenly spread powder material A for modeling. The powder material A is metal powder, such as titanium-based metal powder, Inconel powder, and aluminum powder. Further, the powder material A is not limited to metal powder, and may be, for example, resin powder or powder containing carbon fiber and resin such as CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastics). Also, the powder material A may be another powder having electrical conductivity. In addition, the powder material in the present invention is not limited to those having conductivity. For example, if a laser is used as the energy beam, the powder material need not be electrically conductive.

三次元造形装置1は、駆動部3、制御部4、処理部6およびハウジング8を備えている。
駆動部3は、造形に要する種々の動作を実現する。例えば、駆動部3は、テーブル13を回転及び昇降させる。駆動部3は、回転ユニット31および昇降ユニット32を有する。回転ユニット31は、上下方向の回転軸線を中心にテーブル13を回転させる回転駆動部として機能する。例えば、回転ユニット31の上端はテーブル13に連結され、回転ユニット31の下端には駆動源(例えばモータ)が取り付けられている。昇降ユニット32は、テーブル13を造形タンク14に対して相対的に昇降させる直線駆動部として機能する。この昇降は、回転ユニット31の回転軸線に沿っている。なお、駆動部3は、テーブル13を回転及び昇降させることができる機構であればよく、上述した機構に限定されない。
A three-dimensional modeling apparatus 1 includes a driving section 3 , a control section 4 , a processing section 6 and a housing 8 .
The drive unit 3 realizes various operations required for modeling. For example, the drive unit 3 rotates and raises/lowers the table 13 . The driving section 3 has a rotating unit 31 and a lifting unit 32 . The rotation unit 31 functions as a rotation driving section that rotates the table 13 around a rotation axis in the vertical direction. For example, the upper end of the rotating unit 31 is connected to the table 13, and the lower end of the rotating unit 31 is attached with a drive source (for example, a motor). The elevating unit 32 functions as a linear drive unit that elevates the table 13 relative to the modeling tank 14 . This elevation is along the rotation axis of the rotation unit 31 . In addition, the drive part 3 is not limited to the mechanism described above as long as it is a mechanism capable of rotating and raising and lowering the table 13 .

処理部6は、粉末材料Aを処理して造形物Oを得る。粉末材料Aの処理は、例えば粉末材料Aの供給処理、粉末材料Aの予熱処理(予備加熱処理)および粉末材料Aの造形処理を含む。ハウジング8は、複数のコラム7によって支持されている。ハウジング8は、造形空間Sを形成するチャンバとして機能する。造形空間Sは、粉末材料Aを収容し、処理部6による粉末材料Aの処理を行うための減圧可能な気密空間である。 The processing unit 6 processes the powder material A to obtain a model O. As shown in FIG. The processing of the powder material A includes, for example, supply processing of the powder material A, preheating (preheating) of the powder material A, and shaping processing of the powder material A. Housing 8 is supported by a plurality of columns 7 . The housing 8 functions as a chamber forming the modeling space S. The modeling space S is an airtight space in which the powder material A is accommodated and the powder material A is processed by the processing unit 6 and can be decompressed.

造形空間Sには、テーブル13と造形タンク14とが配置されている。テーブル13は、造形処理が行われる処理台である。テーブル13は、例えば円板状のものが用いられ、造形物Oの原料である粉末材料Aが配置される。テーブル13は、その中心軸線がハウジング8の中心軸線と重複するように配置されている。テーブル13には、駆動部3が接続されている。従って、テーブル13は、駆動部3によって、回転と、回転軸線に沿った直線移動と、を行う。 In the modeling space S, a table 13 and a modeling tank 14 are arranged. The table 13 is a processing stand on which modeling processing is performed. For the table 13, for example, a disk-shaped one is used, and the powder material A, which is the raw material of the object O, is arranged. The table 13 is arranged so that its center axis line overlaps with the center axis line of the housing 8 . A driving unit 3 is connected to the table 13 . Accordingly, the table 13 is rotated and linearly moved along the axis of rotation by the drive unit 3 .

図2は、造形処理に用いられる主要な部品を示している。処理部6は、テーブル13に対し対面するように配置されている。例えば、処理部6は、テーブル13の上方に配置され、テーブル13の造形面(主面又は上面)13aに対面している。処理部6は、例えば、処理ユニットして、フィーダ61、ヒータ62及びビーム源63を備えている。フィーダ61は、粉末材料Aの供給処理を行う。ヒータ62は、粉末材料Aの予熱処理を行う。ビーム源63は、粉末材料Aの造形処理を行う。 FIG. 2 shows the main parts used in the build process. The processing unit 6 is arranged so as to face the table 13 . For example, the processing unit 6 is arranged above the table 13 and faces the modeling surface (main surface or upper surface) 13a of the table 13 . The processing section 6 includes, for example, a feeder 61, a heater 62 and a beam source 63 as processing units. The feeder 61 performs a supply process of the powder material A. The heater 62 preheats the powder material A. The beam source 63 performs the shaping process of the powder material A. As shown in FIG.

フィーダ61は、テーブル13上に粉末材料Aを供給する供給部として機能する。例えば、フィーダ61は、図示しない原料タンクと均し部とを有する。原料タンクは、粉末材料Aを貯留すると共にテーブル13上に粉末材料Aを供給する。均し部は、テーブル13上の粉末材料Aの表面を均す。なお、三次元造形装置1は、均し部に替えて、ローラー部、棒状部材、刷毛部などを有してもよい。 The feeder 61 functions as a supply section that supplies the powder material A onto the table 13 . For example, the feeder 61 has a raw material tank (not shown) and a smoothing section. The raw material tank stores the powder material A and supplies the powder material A onto the table 13 . The smoothing unit smoothes the surface of the powder material A on the table 13 . Note that the three-dimensional modeling apparatus 1 may have a roller section, a rod-like member, a brush section, and the like instead of the leveling section.

ヒータ62は、テーブル13上に供給された粉末材料Aの予備加熱を行う加熱部として機能し、ビーム照射される前に粉末材料Aの予備加熱を行う。例えば、ヒータ62は、テーブル13の上方に配置され、放射熱によって粉末材料Aの温度を上昇させる。ヒータ62として、他の方式により加熱するものであってもよく、例えば赤外線ヒータを用いてもよい。 The heater 62 functions as a heating unit for preheating the powder material A supplied onto the table 13, and preheats the powder material A before beam irradiation. For example, the heater 62 is arranged above the table 13 and raises the temperature of the powder material A by radiant heat. The heater 62 may be one that heats by another method, such as an infrared heater.

ビーム源63は、電子ビームを出射し、その電子ビームを粉末材料Aに照射するビーム出射部として機能する。例えば、ビーム源63として、電子銃が用いられる。ビーム源63は、カソードとアノードとの間に生じる電位差に応じた電子ビームを発生させ、電界調整により電子ビームを収束させ所望の位置に照射させる。 The beam source 63 functions as a beam emitting section that emits an electron beam and irradiates the powder material A with the electron beam. For example, an electron gun is used as the beam source 63 . The beam source 63 generates an electron beam according to the potential difference between the cathode and the anode, converges the electron beam by adjusting the electric field, and irradiates the desired position.

フィーダ61、ヒータ62及びビーム源63は、テーブル13の回転方向に沿って配置されている。すなわち、フィーダ61、ヒータ62及びビーム源63は、テーブル13の上方においてテーブル13の回転方向に沿って設けられている。以下の説明において、「上流」及び「下流」とは、テーブル13の回転方向を基準とする。例えば、回転軸線Cを原点としたXY座標系を規定したとき、フィーダ61は第二象限の正のY軸に沿って配置され、ヒータ62は第二象限及び第三象限の領域に配置され、ビーム源63は第一象限及び第四象限の領域に配置される。 A feeder 61 , a heater 62 and a beam source 63 are arranged along the rotation direction of the table 13 . That is, the feeder 61 , heater 62 and beam source 63 are provided above the table 13 along the rotation direction of the table 13 . In the following description, "upstream" and "downstream" are based on the rotation direction of the table 13. As shown in FIG. For example, when defining an XY coordinate system with the axis of rotation C as the origin, the feeder 61 is arranged along the positive Y-axis in the second quadrant, the heater 62 is arranged in the regions of the second and third quadrants, The beam sources 63 are arranged in the regions of the first and fourth quadrants.

このように、造形処理を行うフィーダ61、ヒータ62及びビーム源63をテーブル13の回転方向に沿って配置し、テーブル13を回転させて造形を行うことにより、テーブル13上への粉末材料Aの供給、粉末材料Aの予備加熱およびビーム照射による造形の各処理を並行して行うことができる。つまり、フィーダ61の位置で粉末材料Aの供給が行われ、ヒータ62の位置で粉末材料Aの予備加熱が行われ、ビーム源63の位置でビーム照射が行われて、造形物Oが造形される。このため、粉末材料Aの供給、粉末材料Aの予備加熱及びビーム照射を順次行う場合と比べて、造形物Oの造形を効率良く行え、造形物Oの造形時間を短くすることができる。特に、大型の造形物Oを造形する場合に有効である。 In this manner, the feeder 61, the heater 62, and the beam source 63 that perform the molding process are arranged along the rotation direction of the table 13, and the table 13 is rotated to perform molding, thereby feeding the powder material A onto the table 13. Each process of feeding, preheating of the powder material A and shaping by beam irradiation can be performed in parallel. That is, the powder material A is supplied at the position of the feeder 61, the powder material A is preheated at the position of the heater 62, the beam is irradiated at the position of the beam source 63, and the object O is formed. be. Therefore, compared to the case where the powder material A is supplied, the powder material A is preheated, and the beam irradiation is sequentially performed, the object O can be modeled efficiently, and the modeling time of the object O can be shortened. In particular, it is effective when a large-sized object O is modeled.

図1において、制御部4は、三次元造形装置1の装置全体の制御を行う電子制御ユニットであり、例えばCPU、ROM、RAMを含むコンピュータを含んで構成される。制御部4は、テーブル13の昇降制御および回転制御、フィーダ61の作動制御、ヒータ62の作動制御、ビーム源63の作動制御などを行う。また、制御部4は、造形物Oの水平断面のスライスデータを取得し、回転軸線Cを中心としてスライスデータを周方向に分割した複数の分割データを取得し、この分割データごとに電子ビームの照射位置を設定する設定部として機能する。 In FIG. 1, the control section 4 is an electronic control unit that controls the entire apparatus of the three-dimensional modeling apparatus 1, and includes, for example, a computer including a CPU, a ROM, and a RAM. The control unit 4 performs elevation control and rotation control of the table 13, operation control of the feeder 61, operation control of the heater 62, operation control of the beam source 63, and the like. In addition, the control unit 4 acquires slice data of a horizontal cross section of the modeled object O, acquires a plurality of divided data obtained by dividing the slice data in the circumferential direction about the rotation axis C, and uses the electron beam for each of the divided data. It functions as a setting unit that sets the irradiation position.

制御部4は、回転ユニット31と電気的に接続され、回転ユニット31に対し制御信号を出力し、回転ユニット31の動作を通じてテーブル13の回転制御を行う。例えば、制御部4は、回転ユニット31を作動させて、回転軸線Cを中心にテーブル13を回転させる。回転軸線Cは、上下方向に向けて設定され、例えば鉛直方向に向けて設定される。また、回転軸線Cは、テーブル13を貫通する位置に設定される。これにより、回転ユニット31の作動により、テーブル13は回転軸線Cを中心に自転する。 The control section 4 is electrically connected to the rotation unit 31 , outputs a control signal to the rotation unit 31 , and controls the rotation of the table 13 through the operation of the rotation unit 31 . For example, the controller 4 operates the rotation unit 31 to rotate the table 13 around the rotation axis C. As shown in FIG. The rotation axis C is set in the vertical direction, for example, in the vertical direction. Further, the rotation axis C is set at a position passing through the table 13 . As a result, the table 13 rotates around the rotation axis C due to the operation of the rotation unit 31 .

具体的に説明すると、制御部4は、反時計方向に一定の回転速度をもってテーブル13を回転させる。この回転速度は、例えば予備加熱及び造形における粉末材料Aなどの温度上昇速度に応じて決定すればよい。つまり、予備加熱前の粉末材料Aの温度を予備加熱後に所定の温度まで上昇させるために要するエネルギ量を取得し、そのエネルギ量を粉末材料Aに与えるために要する所要時間を決定する。そして、その所要時間および予熱領域34を通過する際に通過する軌跡の長さに応じて、テーブル13の回転速度が決定される。 Specifically, the controller 4 rotates the table 13 counterclockwise at a constant rotational speed. This rotation speed may be determined, for example, according to the temperature rise rate of the powder material A or the like during preheating and shaping. That is, the amount of energy required to raise the temperature of powder material A before preheating to a predetermined temperature after preheating is obtained, and the required time required to apply the amount of energy to powder material A is determined. Then, the rotational speed of the table 13 is determined according to the required time and the length of the trajectory that passes through the preheating region 34 .

制御部4は、昇降ユニット32と電気的に接続され、昇降ユニット32に対し制御信号を出力し、昇降ユニット32の動作を通じてテーブル13の昇降制御を行う。例えば、制御部4は、昇降ユニット32を作動させて、テーブル13を昇降させる。具体的には、制御部4は、造形の初期においてテーブル13を造形タンク14の上部の位置に配置させ、造形物Oの造形が進むに連れてテーブル13を降下させる。テーブル13の降下速度は、例えばテーブル13の回転速度に応じて決定される。 The control unit 4 is electrically connected to the lifting unit 32 , outputs a control signal to the lifting unit 32 , and controls the lifting of the table 13 through the operation of the lifting unit 32 . For example, the controller 4 operates the lifting unit 32 to lift the table 13 . Specifically, the control unit 4 arranges the table 13 at a position above the modeling tank 14 at the beginning of modeling, and lowers the table 13 as the modeling of the object O progresses. The descending speed of the table 13 is determined according to the rotational speed of the table 13, for example.

制御部4は、フィーダ61と電気的に接続され、フィーダ61に対し制御信号を出力し、粉末材料Aの供給制御を行う。例えば、制御部4は、フィーダ61を作動させて、テーブル13上に粉末材料Aを供給させ、その粉末材料Aを敷き均させる。 The control unit 4 is electrically connected to the feeder 61, outputs a control signal to the feeder 61, and controls the supply of the powder material A. As shown in FIG. For example, the control unit 4 operates the feeder 61 to supply the powder material A onto the table 13 and spread the powder material A evenly.

制御部4は、ヒータ62と電気的に接続され、ヒータ62に対し制御信号を出力し、粉末材料Aの予熱制御を行う。例えば、制御部4は、ヒータ62を作動させて、テーブル13上に粉末材料Aを加熱させ、粉末材料Aの予備加熱を実行させる。粉末材料Aの加熱量は、粉末材料Aの材質や種類、テーブル13の回転速度などに応じて設定すればよい。 The control unit 4 is electrically connected to the heater 62, outputs a control signal to the heater 62, and performs preheating control of the powder material A. As shown in FIG. For example, the control unit 4 operates the heater 62 to heat the powder material A on the table 13 and preheat the powder material A. As shown in FIG. The amount of heating of the powder material A may be set according to the material and type of the powder material A, the rotation speed of the table 13, and the like.

制御部4は、ビーム源63と電気的に接続され、ビーム源63に対し制御信号を出力し、ビームの出射制御を行う。例えば、制御部4は、ビーム源63を作動させて、電子ビームを出射させ、粉末材料Aの所定の位置に電子ビームを照射させる。電子ビームを照射させる位置は造形物Oを造形すべき領域であり、予め設定される照射位置に従って電子ビームが照射される。 The controller 4 is electrically connected to the beam source 63, outputs a control signal to the beam source 63, and controls beam emission. For example, the controller 4 operates the beam source 63 to emit an electron beam and irradiate a predetermined position of the powder material A with the electron beam. The position to be irradiated with the electron beam is the region where the object O is to be formed, and the electron beam is irradiated according to the preset irradiation position.

制御部4は、電子ビームの照射位置を設定する設定部として機能する。すなわち、制御部4は、造形物Oの水平断面のスライスデータD1を取得し、回転軸線Cを中心としてスライスデータD1を周方向に分割した複数の分割データD2を取得し、分割データD2ごとに電子ビームの照射位置を設定する。具体的には、図3の(a)に示すように、造形物Oの三次元CAD(Computer-Aided Design)データに基づいて、造形物OのスライスデータD1が生成される。スライスデータD1は例えば造形すべき造形物Oの水平断面のデータであり、造形物Oの上下の位置に応じて複数のスライスデータD1が生成される。そして、図3の(b)に示すように、スライスデータD1に基づいて分割データD2が生成される。分割データD2は、一つのスライスデータD1を複数に分割したデータであり、スライスデータD1よりデータ量の小さいデータである。分割データD2は、テーブル13の回転軸線Cを中心としてスライスデータD1を周方向に分割して生成される。つまり、分割データD2は、扇状の領域に対するデータとして生成される。分割データD2の分割角度は、例えば一定の角度とされる。この場合、分割データD2の分割角度は、例えば、造形エリアの半分の角度より小さい角度とされる。図4に示すように、造形エリアFは、電子ビームの照射可能な領域である。例えば、造形エリアFのテーブル13上の角度θが60度である場合、分割データD2の分割角度θは30度より小さい角度で設定される。このように分割角度θを設定することにより、テーブル13の回転により分割データD2の領域が回転移動する際、分割データD2の領域が造形エリアFを通過中に分割データD2の領域に対し造形処理を完了することができる。言い換えれば、分割データD2の領域の造形処理が完了する前に分割データD2の領域が造形エリアFを通過してしまうことを抑制することができる。また、次に造形エリアFに進入する分割データD2を連続して造形処理することも可能となる。 The control unit 4 functions as a setting unit that sets the irradiation position of the electron beam. That is, the control unit 4 acquires the slice data D1 of the horizontal cross section of the object O, acquires a plurality of divided data D2 obtained by dividing the slice data D1 in the circumferential direction around the rotation axis C, and obtains the divided data D2 for each divided data D2. Set the irradiation position of the electron beam. Specifically, slice data D1 of the object O is generated based on three-dimensional CAD (Computer-Aided Design) data of the object O, as shown in (a) of FIG. The slice data D1 is, for example, horizontal cross-sectional data of the modeled object O to be modeled, and a plurality of slice data D1 is generated according to the vertical position of the modeled object O. FIG. Then, as shown in FIG. 3B, divided data D2 is generated based on the slice data D1. The divided data D2 is data obtained by dividing one slice data D1 into a plurality of pieces, and has a data amount smaller than that of the slice data D1. The divided data D2 are generated by dividing the slice data D1 in the circumferential direction around the rotation axis C of the table 13 . That is, the divided data D2 is generated as data for the fan-shaped area. The division angle of the division data D2 is, for example, a constant angle. In this case, the division angle of the division data D2 is, for example, an angle smaller than half the angle of the modeling area. As shown in FIG. 4, the modeling area F is an area that can be irradiated with an electron beam. For example, when the angle θF of the modeling area F on the table 13 is 60 degrees, the division angle θ of the division data D2 is set at an angle smaller than 30 degrees. By setting the dividing angle θ in this way, when the area of the divided data D2 rotates due to the rotation of the table 13, the area of the divided data D2 is subjected to the molding process while the area of the divided data D2 passes through the molding area F. can be completed. In other words, it is possible to prevent the area of the divided data D2 from passing through the modeling area F before the molding process of the area of the divided data D2 is completed. It is also possible to continuously process the divided data D2 entering the modeling area F next.

このようにテーブル13の回転軸線Cを中心とし周方向に分割して分割データD2を生成することにより、テーブル13の回転によりビーム源63の下方に移動してくる粉末材料Aに対し分割データD2を用いて順次造形することができ、効率良く造形が行える。また、スライスデータD1を分割してデータ量の小さい分割データD2とすることにより、造形物Oを造形する際にデータ量の小さいデータを用いて造形処理が行え、処理負担の軽減が図れる。特に、大型の造形物Oを造形する場合に円滑に造形が行える。 By dividing the table 13 in the circumferential direction around the rotation axis C of the table 13 in this manner to generate the divided data D2, the divided data D2 are generated for the powder material A moving below the beam source 63 as the table 13 rotates. can be used for sequential modeling, and efficient modeling can be performed. In addition, by dividing the slice data D1 into divided data D2 with a small amount of data, the modeling process can be performed using data with a small amount of data when modeling the object O, and the processing load can be reduced. In particular, when a large modeled object O is modeled, it can be modeled smoothly.

そして、図3の(c)、(d)に示すように、複数の分割データD2が制御部4に記憶され、複数の分割データD2ごとに電子ビームの照射位置が設定されて記憶される。例えば、照射位置は、分割データD2ごとに設定される軌道データT1に沿って所定の間隔で配置される照射点として設定される。図3の(d)に示すように、軌道データT1は、一定の方向に沿って並んだ軌道のデータである。電子ビームの照射位置は、電子ビームを照射するための目標位置である。照射位置の設定は、現実の照射位置に対応して設定してもよいし、電子ビームの照射制御の指令位置として設定してもよい。図5は、軌道データT1に沿って照射点として設定される照射位置を示している。図5の例においては、照射位置のデータは、軌道データT1と点データ群により構成されている。つまり、図5において、軌道データT1上に照射点(黒点)が所定の間隔で設定され、この照射点が電子ビームの照射位置として設定される。軌道データT1及び軌道データT1上の照射点は、分割データD2の領域上の照射位置を示している。なお、分割データD2に対する照射位置の設定は、このようなものに限定されるものではない。すなわち、分割データD2に対する照射位置の設定は、軌道データT1及び点データ群を設定するものに限られず、分割データD2に対し電子ビームを所望の位置に照射できれば、その他の設定態様であってもよい。例えば、照射位置の設定として、一つの軌道データT1に対し一つの照射点を設定してもよい。また、照射位置の設定として、軌道データT1の設定のみを行い、軌道データT1に沿って電子ビームを走査して照射を行うものであってもよい。 Then, as shown in (c) and (d) of FIG. 3, a plurality of divided data D2 are stored in the control unit 4, and the irradiation position of the electron beam is set and stored for each of the plurality of divided data D2. For example, the irradiation positions are set as irradiation points arranged at predetermined intervals along the trajectory data T1 set for each divided data D2. As shown in (d) of FIG. 3, the trajectory data T1 is data of trajectories arranged along a certain direction. The electron beam irradiation position is a target position for electron beam irradiation. The irradiation position may be set corresponding to the actual irradiation position, or may be set as a command position for electron beam irradiation control. FIG. 5 shows irradiation positions set as irradiation points along the trajectory data T1. In the example of FIG. 5, the irradiation position data consists of trajectory data T1 and point data groups. That is, in FIG. 5, irradiation points (black dots) are set at predetermined intervals on the trajectory data T1, and these irradiation points are set as irradiation positions of the electron beam. The trajectory data T1 and the irradiation point on the trajectory data T1 indicate the irradiation position on the area of the divided data D2. Note that the setting of the irradiation position for the divided data D2 is not limited to this. That is, the setting of the irradiation position for the divided data D2 is not limited to setting the trajectory data T1 and the point data group. good. For example, as the irradiation position setting, one irradiation point may be set for one trajectory data T1. Moreover, as the setting of the irradiation position, only the trajectory data T1 may be set, and the electron beam may be scanned and irradiated along the trajectory data T1.

また、造形物Oを造形するための軌道データとしては、テーブル13の回転に応じて座標変換した軌道データT2を設定してもよい。すなわち、分割データD2に対応する領域は、テーブル13の回転により移動するため、分割データD2に設定された位置に電子ビームを照射するため、テーブル13の回転速度に応じて座標変換を行って軌道データT2を生成して記憶してもよい。このとき、回転軸線Cを中心としてスライスデータD1を周方向に分割した分割データD2を用いることにより、軌道データT2の計算又は設定が容易となる。なお、この軌道データT2の生成及び記憶は、造形前に予め行ってもよいし、造形中に行ってもよい。造形中に軌道データT2の生成を行う場合には、造形時において造形の中断を生じたときでも造形の再開が円滑に行えるというメリットがある。 Further, as the trajectory data for molding the object O, the trajectory data T2 whose coordinates are transformed according to the rotation of the table 13 may be set. That is, since the area corresponding to the division data D2 moves as the table 13 rotates, the position set in the division data D2 is irradiated with the electron beam. Data T2 may be generated and stored. At this time, by using the divided data D2 obtained by dividing the slice data D1 in the circumferential direction around the rotation axis C, calculation or setting of the trajectory data T2 is facilitated. Note that the generation and storage of the trajectory data T2 may be performed in advance before modeling, or may be performed during modeling. When the trajectory data T2 is generated during modeling, there is an advantage that even if modeling is interrupted during modeling, the modeling can be resumed smoothly.

以上のように、制御部4は、造形物Oの分割データD2及び軌道データT2に基づいて電子ビームが粉末材料Aに対し照射される位置を決定し、その位置に応じて電子ビームが照射されるようにビーム源63に制御信号を出力する。 As described above, the control unit 4 determines the position at which the powder material A is irradiated with the electron beam based on the division data D2 and the trajectory data T2 of the object O, and the electron beam is irradiated according to the position. A control signal is output to the beam source 63 as follows.

次に、本実施形態に係る三次元造形装置1の動作について説明する。 Next, the operation of the 3D modeling apparatus 1 according to this embodiment will be described.

まず、図1において、テーブル13が上方へ移動させられ造形タンク14の上部の位置に配置される。すなわち、制御部4から昇降ユニット32に制御信号が出力され、昇降ユニット32の作動によりテーブル13が上方へ移動し造形タンク14の上部の位置に配置される。 First, in FIG. 1, the table 13 is moved upward and placed above the modeling tank 14 . That is, a control signal is output from the controller 4 to the lifting unit 32 , and the table 13 is moved upward by the operation of the lifting unit 32 to be positioned above the modeling tank 14 .

そして、図2において、回転軸線Cを中心にテーブル13が回転させられる。すなわち、制御部4から回転ユニット31に制御信号が出力され、回転ユニット31の作動によりテーブル13が回転軸線Cを中心に回転する。 Then, in FIG. 2, the table 13 is rotated around the rotation axis C. As shown in FIG. That is, a control signal is output from the control section 4 to the rotation unit 31, and the table 13 rotates about the rotation axis C by the operation of the rotation unit 31. As shown in FIG.

そして、フィーダ61によりテーブル13上に粉末材料Aが供給される。すなわち、制御部4からフィーダ61に制御信号が出力されてフィーダ61が作動し、フィーダ61によりテーブル13上に粉末材料Aが供給されて敷き均される。 Then, the powder material A is supplied onto the table 13 by the feeder 61 . That is, a control signal is output from the controller 4 to the feeder 61 to operate the feeder 61, and the feeder 61 supplies the powder material A onto the table 13 and spreads it evenly.

また、ヒータ62により粉末材料Aの予備加熱が行われる。すなわち、制御部4からヒータ62に制御信号が出力されてヒータ62が作動し、テーブル13の回転によってヒータ62の下方に移動してくる粉末材料Aが加熱される。 Also, the powder material A is preheated by the heater 62 . That is, the controller 4 outputs a control signal to the heater 62 to operate the heater 62, and the powder material A moving below the heater 62 due to the rotation of the table 13 is heated.

また、ビーム源63により粉末材料Aに電子ビームが照射され、造形物Oの造形が行われる。すなわち、制御部4からビーム源63に制御信号が出力されビーム源63が作動し、テーブル13の回転によってビーム源63の下方に粉末材料Aに対し電子ビームが照射される。これにより、粉末材料Aが溶融又は焼結し、造形物Oが造形されていく。 Further, the beam source 63 irradiates the powder material A with an electron beam, and the modeled object O is formed. That is, a control signal is output from the controller 4 to the beam source 63 to operate the beam source 63, and the electron beam is irradiated onto the powder material A below the beam source 63 as the table 13 rotates. As a result, the powder material A is melted or sintered, and the object O is formed.

また、テーブル13は、造形物Oの造形が進むに連れて降下される。すなわち、制御部4から昇降ユニット32に制御信号が出力され、昇降ユニット32の作動によりテーブル13が回転軸線Cに沿って降下する。このテーブル13の降下は、テーブル13の回転と同期させてもよいが、完全には同期させなくてもよい。 Further, the table 13 is lowered as the molding of the object O progresses. That is, a control signal is output from the control section 4 to the lifting unit 32 , and the table 13 is lowered along the rotation axis C by the operation of the lifting unit 32 . This lowering of the table 13 may be synchronized with the rotation of the table 13, but need not be perfectly synchronized.

電子ビームの照射位置は、造形物Oの分割データD2ごとに設定される。例えば、電子ビームの照射位置は、造形物Oの分割データD2ごとに設定される軌道データT2に従って決定される。分割データD2は、図3の(c)に示すように、造形物Oの水平断面のスライスデータD1を周方向に分割したデータであり、扇状の領域に対する造形物Oの断面部分のデータである。そして、この分割データD2ごとに軌道データT1が設定されている。軌道データT1は、分割データD2における電子ビームの照射位置の軌跡を示すデータである。例えば、軌道データT1は、直線状のデータを同一方向に横並びにして複数設定される。ここで、分割データD2の領域はテーブル13の回転に伴って移動していく。このため、図5に示すように、分割データD2の軌道データT1に沿って電子ビームを照射するためには、テーブル13の回転に応じて軌道データT1を補正する必要がある。その補正を行ったデータが軌道データT2である。軌道データT2は、例えば湾曲した軌跡となる。分割データD2には、軌道データT1に応じた数の軌道データT2が設定される。この軌道データT2に沿って電子ビームの照射位置が設定される。 The irradiation position of the electron beam is set for each division data D2 of the object O. FIG. For example, the irradiation position of the electron beam is determined according to the trajectory data T2 set for each division data D2 of the object O. FIG. As shown in (c) of FIG. 3, the division data D2 is data obtained by dividing the slice data D1 of the horizontal cross section of the object O in the circumferential direction, and is the data of the cross section of the object O for the fan-shaped region. . Trajectory data T1 is set for each divided data D2. The trajectory data T1 is data indicating the trajectory of the irradiation position of the electron beam in the divided data D2. For example, the trajectory data T1 is set by arranging linear data horizontally in the same direction. Here, the area of the divided data D2 moves as the table 13 rotates. Therefore, as shown in FIG. 5, in order to irradiate the electron beam along the trajectory data T1 of the divided data D2, it is necessary to correct the trajectory data T1 according to the rotation of the table 13. FIG. The corrected data is the trajectory data T2. The trajectory data T2 is, for example, a curved trajectory. A number of pieces of track data T2 corresponding to the number of pieces of track data T1 are set in the divided data D2. The irradiation position of the electron beam is set along this trajectory data T2.

図6は、三次元造形装置1における造形動作を示すフローチャートである。図6の一連の制御処理は、例えば制御部4によって行われる。 FIG. 6 is a flow chart showing a modeling operation in the three-dimensional modeling apparatus 1. FIG. A series of control processing in FIG. 6 is performed by the control unit 4, for example.

まず、図6のステップS10(以下、単に「S10」と示す。以下のステップについても同様とする。)に示すように、データの読み込み処理が行われる。この読み込み処理は、予め設定されている造形に関するデータを読み込む処理である。造形に関するデータとしては、造形物Oの分割データD2、軌道データT1などが該当する。 First, as shown in step S10 of FIG. 6 (hereinafter simply referred to as "S10"; the same applies to the following steps), data reading processing is performed. This reading process is a process of reading preset modeling data. The data related to modeling includes the division data D2 of the model O, the trajectory data T1, and the like.

そして、S12に処理が移行し、軌道生成処理が行われる。軌道生成処理は、軌道データT2を生成する処理である。この軌道生成処理では、分割データD2、軌道データT1、テーブル13の回転速度に基づいて軌道データT2の生成が行われる。このとき、電子ビームの走査速度、ビーム電流、ビームフォーカスなどを加味して軌道データT2の生成が行われてもよい。 Then, the processing shifts to S12, and the trajectory generation processing is performed. The trajectory generation process is a process of generating trajectory data T2. In this trajectory generation process, the trajectory data T2 is generated based on the divided data D2, the trajectory data T1, and the rotation speed of the table 13. FIG. At this time, the trajectory data T2 may be generated in consideration of the scanning speed of the electron beam, the beam current, the beam focus, and the like.

そして、S14に処理が移行し、照射位置の設定処理が行われる。この設定処理は、電子ビームの照射位置を設定する処理である。例えば、図5の黒丸で示されるように、軌道データT2に沿って電子ビームの照射位置が複数設定される。 Then, the process proceeds to S14, and the irradiation position setting process is performed. This setting process is a process of setting the irradiation position of the electron beam. For example, as indicated by black circles in FIG. 5, a plurality of electron beam irradiation positions are set along the trajectory data T2.

そして、S16に処理が移行し、造形処理が行われる。造形処理は、S14にて設定された照射位置に対し電子ビームを照射する処理である。すなわち、制御部4からビーム源63に制御信号が出力されて、ビーム源63から電子ビームが出射され、設定された照射位置に電子ビームが照射される。これにより、分割データD2ごとに造形物Oが造形されていく。この造形処理は、回転するテーブル13上の粉末材料Aに対し電子ビームを照射して行われ、分割データD2ごとに電子ビームを照射して行われる。このとき、例えば、図4に示すように、テーブル13が予め定めた開始位置Pに回転移動してきたときに、分割データD2における造形が開始されてもよい。この開始位置Pは、ビーム源63の設置位置に対応する固定の位置である。すなわち、開始位置Pは、回転しない位置であって、分割データD2全体が造形エリアFに入った位置に設定される。分割データD2は、テーブル13の任意の回転位置に対して設定されていてもよいし、テーブル13の回転位置に対応して設定されていてもよい。分割データD2がテーブル13の回転位置に対応して設定されている場合には、分割データD2に対応するテーブル13の回転位置が開始位置Pに移動してきたときに、その分割データD2における造形を開始すればよい。このように造形処理を行うことにより、各分割データD2が同じ開始位置Pで造形されることとなり、また分割データD2ごとの造形の開始位置をテーブル13の回転角度と同期させることができ、造形処理が精度良く行うことができる。テーブル13の回転位置は、エンコーダなどの角度検出センサにより検出すればよい。なお、分割データD2の一部が造形エリアFに入ったときに、その分割データD2の造形を開始してもよい。すなわち、分割データD2のうち造形エリアFに入っている領域に電子ビームを照射し、造形エリアに入ってくる領域に対して順次電子ビームを照射することにより分割データD2の全体について造形を行うことができる。 Then, the process proceeds to S16, and the modeling process is performed. The modeling process is a process of irradiating the irradiation position set in S14 with an electron beam. That is, a control signal is output from the controller 4 to the beam source 63, the electron beam is emitted from the beam source 63, and the set irradiation position is irradiated with the electron beam. As a result, the modeled object O is modeled for each piece of divided data D2. This molding process is performed by irradiating the powder material A on the rotating table 13 with an electron beam, and is performed by irradiating the electron beam for each divided data D2. At this time, for example, as shown in FIG. 4, modeling in the divided data D2 may be started when the table 13 is rotationally moved to a predetermined start position P. This starting position P is a fixed position corresponding to the installation position of the beam source 63 . That is, the start position P is set to a position where the entire divided data D2 is within the modeling area F, which is a position that does not rotate. The divided data D<b>2 may be set for any rotational position of the table 13 or may be set corresponding to the rotational position of the table 13 . When the divided data D2 is set corresponding to the rotational position of the table 13, when the rotational position of the table 13 corresponding to the divided data D2 is moved to the start position P, molding in the divided data D2 is started. Just start. By performing the modeling process in this manner, each piece of divided data D2 is modeled at the same starting position P, and the starting position of modeling for each piece of divided data D2 can be synchronized with the rotation angle of the table 13. Processing can be performed with high accuracy. The rotational position of the table 13 may be detected by an angle detection sensor such as an encoder. It should be noted that modeling of the divided data D2 may be started when a part of the divided data D2 enters the modeling area F. That is, the electron beam is applied to the area of the divided data D2 that is included in the modeling area F, and the area that is included in the modeling area is sequentially irradiated with the electron beam, thereby performing the modeling of the entire divided data D2. can be done.

そして、S18に処理が移行し、制御処理の終了条件が成立したか否かが判定される。制御処理の終了条件が成立した場合とは、例えば、造形物Oの造形が終了した場合である。つまり、全ての分割データD2に対し造形処理が完了し、造形物Oの造形が完了した場合である。一方、制御処理の終了条件が成立していない場合とは、例えば、造形物Oの造形が完了していない場合である。 Then, the process proceeds to S18, and it is determined whether or not the end condition of the control process is satisfied. The case where the end condition of the control process is met is, for example, the case where the modeling of the object O is completed. In other words, this is the case where the modeling process is completed for all of the divided data D2, and the modeling of the modeled object O is completed. On the other hand, the case where the end condition of the control process is not satisfied is, for example, the case where the modeling of the object O has not been completed.

S18において制御処理の終了条件が成立していないと判定された場合、S12に処理が戻る。一方、S18において制御処理の終了条件が成立したと判定された場合、図6の一連の制御処理が終了する。 If it is determined in S18 that the condition for ending the control process is not satisfied, the process returns to S12. On the other hand, if it is determined in S18 that the condition for ending the control process is satisfied, the series of control processes in FIG. 6 ends.

このように図6のS10~S18の処理が行われることにより、造形物Oが徐々に積層されて形成され、最終的に所望の造形物Oが造形される。 By performing the processes of S10 to S18 in FIG. 6 in this way, the modeled object O is formed by being gradually layered, and finally the desired modeled object O is formed.

以上説明したように、本実施形態に係る三次元造形装置1によれば、テーブル13の回転軸線Cを中心として造形物OのスライスデータD1を周方向に分割した複数の分割データD2を取得し、その分割データD2ごとに設定された照射位置に従って電子ビームを粉末材料Aに照射させて造形が行われる。このため、テーブル13を回転させることで分割データD2に対応する領域を同じ位置へ順次移動させてくることができる。従って、その位置に対し電子ビームを照射することで造形物Oの造形が行え、効率良く造形を行うことができる。 As described above, according to the three-dimensional modeling apparatus 1 according to the present embodiment, a plurality of divided data D2 obtained by dividing the slice data D1 of the object O in the circumferential direction around the rotation axis C of the table 13 are acquired. , and the powder material A is irradiated with the electron beam according to the irradiation position set for each of the division data D2, and modeling is performed. Therefore, by rotating the table 13, the areas corresponding to the divided data D2 can be sequentially moved to the same position. Therefore, by irradiating the position with the electron beam, the modeled object O can be modeled, and the modeled object can be efficiently modeled.

例えば、仮に、スライスデータD1を格子状に分割した場合、テーブル13を回転させてしまうと、分割した領域の所望の位置に電子ビームを照射することは難しく、複雑な制御となる。これに対し、本実施形態に係る三次元造形装置1では、造形物OのスライスデータD1を周方向に分割した複数の分割データD2を用い、テーブル13を回転させて造形を行うことにより、電子ビームの照射位置を大きく移動させることなく電子ビームを粉末材料Aに照射させて効率良く造形物Oを造形することができる。 For example, if the slice data D1 is divided into a grid, if the table 13 is rotated, it is difficult to irradiate the desired position of the divided area with the electron beam, resulting in complicated control. On the other hand, in the three-dimensional modeling apparatus 1 according to the present embodiment, a plurality of pieces of divided data D2 obtained by dividing the slice data D1 of the object O in the circumferential direction are used, and the table 13 is rotated to perform modeling. The powder material A can be irradiated with the electron beam without greatly moving the irradiation position of the beam, and the object O can be efficiently formed.

また、本実施形態に係る三次元造形装置1によれば、造形物OのスライスデータD1を周方向に分割した分割データD2を用いて造形を行うことにより、電子ビームの照射位置の設定が容易となる。 Further, according to the three-dimensional modeling apparatus 1 according to the present embodiment, by performing modeling using the divided data D2 obtained by dividing the slice data D1 of the object O in the circumferential direction, it is easy to set the irradiation position of the electron beam. becomes.

また、本実施形態に係る三次元造形装置1において、造形物Oの造形のためのスライスデータD1を分割することにより、データ量の小さい分割データを用いて造形が行え、造形の処理の負担の軽減が図れる。このため、制御処理能力の高い制御機器を用いなくても、円滑に造形が行える。 In addition, in the three-dimensional modeling apparatus 1 according to the present embodiment, by dividing the slice data D1 for modeling the object O, modeling can be performed using divided data with a small amount of data, and the burden of modeling processing can be reduced. can be reduced. Therefore, modeling can be performed smoothly without using a control device with high control processing capability.

また、本実施形態に係る三次元造形装置1は、ビーム出射部としてテーブル13の全面に電子ビームを照射できないものを用いても、造形物Oを造形することができる。このため、ビーム出射部として小型のものを用いることができる。 In addition, the three-dimensional modeling apparatus 1 according to the present embodiment can model the object O even if a beam emitting unit that cannot irradiate the entire surface of the table 13 with an electron beam is used. Therefore, it is possible to use a small-sized beam emitting unit.

また、本実施形態に係る三次元造形装置1によれば、フィーダ61、ヒータ62及びビーム源63がテーブル13の回転方向に沿って配置されることにより、フィーダ61による粉末材料Aの供給、ヒータ62による粉末材料Aの予備加熱及びビーム源63による電子ビームの照射が異なる領域で行うことができる。このため、粉末材料Aの供給、粉末材料Aの予備加熱及び電子ビームの照射を並行して行うことができる。従って、造形物Oの造形を効率良く行うことができ、造形物Oの造形時間を短縮することができる。特に、大型の造形物Oを造形する場合に有効である。 Further, according to the three-dimensional modeling apparatus 1 according to the present embodiment, the feeder 61, the heater 62, and the beam source 63 are arranged along the rotation direction of the table 13, so that the powder material A is supplied by the feeder 61, the heater The preheating of the powder material A by 62 and the irradiation of the electron beam by the beam source 63 can be done in different areas. Therefore, the supply of the powder material A, the preheating of the powder material A, and the irradiation of the electron beam can be performed in parallel. Therefore, the modeled object O can be modeled efficiently, and the modeling time of the modeled object O can be shortened. In particular, it is effective when a large-sized object O is modeled.

以上のように本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。本発明は、特許請求の範囲の記載の要旨を逸脱しない範囲で様々な変形態様を取ることができる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments. The present invention can take various modifications without departing from the gist of the claims.

例えば、上述した実施形態では、フィーダ61、ヒータ62及びビーム源63をそれぞれ一つずつ備えた三次元造形装置1について説明したが、フィーダ61、ヒータ62及びビーム源63をそれぞれ複数備えていてもよい。例えば、図7に示すように、フィーダ61、ヒータ62及びビーム源63をそれぞれ二つずつ備えていてもよい。すなわち、テーブル13の周方向にフィーダ61、ヒータ62及びビーム源63を二セット備えていてもよい。この場合、テーブル13の半分の一方側で粉末材料Aの供給、粉末材料Aの予備加熱およびビーム照射が行え、これと並行して、テーブル13の半分の他方側でも粉末材料Aの供給、粉末材料Aの予備加熱およびビーム照射が行える。このため、より効率良く造形物Oの造形が行える。また、フィーダ61、ヒータ62及びビーム源63をそれぞれ三つ以上備えて構成されていてもよい。 For example, in the above-described embodiment, the three-dimensional modeling apparatus 1 including one feeder 61, one heater 62 and one beam source 63 was described. good. For example, as shown in FIG. 7, two feeders 61, two heaters 62 and two beam sources 63 may be provided. That is, two sets of the feeder 61, the heater 62 and the beam source 63 may be provided in the circumferential direction of the table 13. FIG. In this case, one half of the table 13 can supply the powder material A, preheat the powder material A, and irradiate the beam. Preheating and beam irradiation of material A can be performed. Therefore, the modeled object O can be modeled more efficiently. Moreover, the feeder 61, the heater 62, and the beam source 63 may each be provided with three or more.

また、上述した実施形態では、一つのビーム源63によってテーブル13上の粉末材料Aに電子ビームを照射しているが、複数のビーム源63によってビーム照射を行ってもよい。例えば、一つの分割データD2に対応する領域に対し複数のビーム源63によってビーム照射を行ってもよい。具体的には、テーブル13の径方向の内側の領域を照射するビーム源63と、テーブル13の径方向の外側の領域を照射するビーム源63とを備えてもよい。 Further, in the above-described embodiment, one beam source 63 irradiates the powder material A on the table 13 with an electron beam, but a plurality of beam sources 63 may irradiate the electron beam. For example, a plurality of beam sources 63 may irradiate a region corresponding to one piece of divided data D2. Specifically, a beam source 63 that irradiates a radially inner region of the table 13 and a beam source 63 that irradiates a radially outer region of the table 13 may be provided.

また、上述した実施形態では、造形物Oの複数の分割データD2について、その分割角度θを一定の角度する場合について説明したが、複数の分割データD2において分割角度θを異なる角度に設定してもよい。この場合、隣り合う分割データD2と分割データD2の間の境界D21の位置が分割データD2の上下で一致しないように設定することが容易となる。このため、分割データD2の上下で境界D21の位置を周方向にずらすことにより、造形物Oの造形精度の低下を抑制することができる。 Further, in the above-described embodiment, the case where the division angle θ is constant for the plurality of divided data D2 of the object O has been described. good too. In this case, it becomes easy to set so that the position of the boundary D21 between the adjacent divided data D2 and the divided data D2 does not match above and below the divided data D2. Therefore, by shifting the positions of the boundaries D21 above and below the divided data D2 in the circumferential direction, it is possible to suppress the deterioration of the modeling accuracy of the modeled object O. FIG.

また、上述した実施形態では、テーブル13の回転速度を一定にする場合について説明したが、造形物Oの形状などに応じてテーブル13の回転速度を変えてもよい。例えば、造形物Oの形状によって断面積の大きい層や断面積の小さい層がある。また、同じ層において、断面積の大きい領域や断面積の小さい領域がある。この場合、断面積の大きい層や断面積の大きい領域を造形する時ほどテーブル13の回転速度を遅くすることにより、造形物Oの造形が確実に行える。また、断面積の小さい層や断面積の小さい領域を造形する時ほどテーブル13の回転速度を速くすることにより、造形物Oの造形時間の短縮化が図れる。 Further, in the above-described embodiment, the case where the rotation speed of the table 13 is kept constant has been described, but the rotation speed of the table 13 may be changed according to the shape of the object O or the like. For example, depending on the shape of the object O, there are layers with a large cross-sectional area and layers with a small cross-sectional area. Also, in the same layer, there are regions with a large cross-sectional area and regions with a small cross-sectional area. In this case, by making the rotational speed of the table 13 slower when forming a layer with a large cross-sectional area or a region with a large cross-sectional area, the object O can be formed reliably. Further, by increasing the rotation speed of the table 13 when forming a layer with a small cross-sectional area or a region with a small cross-sectional area, the time for forming the object O can be shortened.

また、上述した実施形態では、エネルギビームとして電子ビームを用いて造形物Oを造形する場合について説明したが、電子ビーム以外のエネルギビームを用いて造形を行うものであってもよい。例えば、イオンビーム、レーザビーム、紫外線などを照射して造形物Oを造形するものであってもよい。また、パウダーベッド方式以外の方式で造形物Oを造形するものであってもよい。 Further, in the above-described embodiment, the case where an electron beam is used as an energy beam to shape the object O has been described, but energy beams other than the electron beam may be used for shaping. For example, the modeled object O may be modeled by irradiating an ion beam, a laser beam, an ultraviolet ray, or the like. Also, the modeled object O may be modeled by a method other than the powder bed method.

1 三次元造形装置
3 駆動部
4 制御部(設定部)
6 処理部
7 コラム
8 ハウジング
13 テーブル
13a 造形面
14 造形タンク
31 回転ユニット(回転駆動部)
32 昇降ユニット
61 フィーダ(供給部)
62 ヒータ(加熱部)
63 ビーム源(ビーム出射部)
A 粉末材料
C 回転軸線
D1 スライスデータ
D2 分割データ
D21 境界
F 造形エリア
O 造形物
S 造形空間
T1 軌道データ
T2 軌道データ
θ 分割角度
1 three-dimensional modeling apparatus 3 drive unit 4 control unit (setting unit)
6 processing unit 7 column 8 housing 13 table 13a modeling surface 14 modeling tank 31 rotation unit (rotation drive unit)
32 lift unit 61 feeder (supply unit)
62 heater (heating part)
63 beam source (beam emission part)
A powder material C axis of rotation D1 slice data D2 division data D21 boundary F modeling area O modeled object S modeling space T1 trajectory data T2 trajectory data θ division angle

Claims (2)

テーブルの上に粉末材料を供給し、その粉末材料に対しエネルギビームを照射して三次元の造形物を造形する三次元造形装置において、
上下方向の回転軸線を中心に前記テーブルを回転させる回転駆動部と、
前記テーブルの造形面において前記回転軸線を中心とする円形の領域に対応する、前記造形物の水平断面のスライスデータを取得し、前記スライスデータから、前記回転軸線を中心として前記円形の領域を周方向に分割した複数の扇状の領域にそれぞれ対応する複数の分割データを取得し、前記分割データごとに、前記扇状の領域に前記エネルギビームを照射するための目標位置である照射位置を設定する設定部と、
前記テーブルの回転に伴って回転移動する前記扇状の領域が、前記エネルギビームを照射可能な造形エリアに進入したときに、前記扇状の領域のうち前記照射位置に対応する領域の前記粉末材料に前記エネルギビームを照射るビーム出射部と、
を備え
前記周方向に隣り合う2つの前記扇状の領域のうちの一方の前記扇状の領域の中心角度は、他方の前記扇状の領域の中心角度とは異なっている、三次元造形装置。
In a three-dimensional modeling apparatus that supplies a powder material onto a table and irradiates the powder material with an energy beam to form a three-dimensional object,
a rotary drive unit that rotates the table about a rotation axis in the vertical direction;
Obtaining slice data of a horizontal cross section of the object corresponding to a circular area centered on the rotation axis on the modeling surface of the table, and obtaining slice data around the circular area centered on the rotation axis from the slice data A setting for obtaining a plurality of divided data corresponding to each of a plurality of fan-shaped regions divided in a direction, and setting an irradiation position , which is a target position for irradiating the fan-shaped region with the energy beam, for each of the divided data. Department and
When the fan-shaped region that rotates along with the rotation of the table enters a modeling area that can be irradiated with the energy beam, the powder material in the region of the fan-shaped region that corresponds to the irradiation position is applied to the powder material. a beam emitting unit that irradiates an energy beam ;
with
The three-dimensional modeling apparatus , wherein a center angle of one of the two fan-shaped regions adjacent to each other in the circumferential direction is different from a center angle of the other fan-shaped region .
前記粉末材料を前記テーブル上に供給する供給部と、
前記テーブル上に供給された前記粉末材料に対し予備加熱を行う加熱部と、をさらに備え、
前記供給部、前記加熱部及び前記ビーム出射部は、前記テーブルの上方において前記テーブルの回転方向に沿って配置されている、
請求項1に記載の三次元造形装置。
a supply unit that supplies the powder material onto the table;
a heating unit that preheats the powder material supplied on the table,
The supply unit, the heating unit, and the beam emission unit are arranged above the table along the rotation direction of the table,
The three-dimensional modeling apparatus according to claim 1.
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