JP7182091B2 - リコータ、及びこれを備えた積層造形装置、並びに積層造形方法 - Google Patents
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Description
本発明は、リコータ、及びこれを備えた積層造形装置、並びに積層造形方法に関する。
３次元ＣＡＤ（Computer Aided Design）データを層分割し、分割した層に、更に上の層を積層させて３次元の造形物を製造する方法が、「Additive Manufacturing」の技術として知られている。この技術によれば、３次元ＣＡＤデータがあれば、金型を使わずに複雑な形状を容易に製造することができる。
このような造形方法の一つに、敷き詰められた金属材料の粉末を選択的に加熱して、粉末を溶融・凝固、又は焼結させて積層構造物を造形する粉末床溶融結合（ＰＢＦ：Powder bed fusion）方式がある。
このような造形方法の一つに、敷き詰められた金属材料の粉末を選択的に加熱して、粉末を溶融・凝固、又は焼結させて積層構造物を造形する粉末床溶融結合（ＰＢＦ：Powder bed fusion）方式がある。
一般的な粉末床溶融結合方式の積層造形装置では、造形部上をリコータが移動して、粉末材料の薄層を形成する。リコータは、図８に一例を示すように、粉末材料が供給される粉末収容部６３と、粉末収容部６３からリコータ６１の下方の造形部に粉末材料を供給するスリット部６５と、造形部に供給された粉末材料を平滑に均すブレード部６７を備える。市場に流通する積層造形装置に搭載されるリコータでは、これらの各部が多くのボルト・ナット、又はその他の締結手段によって複雑に締結されたもの、或いは上記した各部の少なくともいずれかを一体に成形されたものが多い。
また、特許文献１には、粉末層にレーザ光を照射することによって３次元加工物を製造する粉末床溶融結合方式の積層造形装置が開示されている。特許文献１の積層造形装置では、粉末材料を貯蔵する粉末収容部（粉末チャンバー）を備えるリコータ（粉末塗布デバイス）が、スリット部のスリット出口（粉末放出口）を通じて造形部（キャリア）上に粉末材料を塗布し、塗布された粉末材料の表面が、リコータに設けられたブレード部（平坦化スライダー）によって平滑に均される。
図８に示すリコータでは、スリット部６５が消耗した場合、又は使用する粉末材料に応じてスリット出口幅ｄを変更したい場合に、スリット部６５を交換することになる。その際、スリット部６５だけを単体で交換することができない。スリット部６５を取り外すには、ブレード部６７を含む他の部位も分解する必要があり、作業が繁雑となる。また、ブレード部６７は、造形部上に粉末材料の薄層を形成するために、ブレード先端６７ａと造形面との隙間間隔を、例えば約５０μｍの高い寸法精度に保持させている。そのため、一旦取り外したブレード部６７を、リコータ６１に再度取り付けるときに、ブレード部６７の位置調整作業が必要となり、スリット部６５の交換作業を更に煩雑にする。
また、図８に示すリコータ６１は、スリット部６５が板金の折り曲げ加工で形成されており、スリット出口の先端６５ａの折り曲げ角度、スリット出口幅ｄを高い寸法精度で製造するには限界がある。そして、スリット出口の形状は板金の撓みによって変化しやすく、スリット出口を通過して送給される粉末材料の量を正確に管理することが難しい。
このため、ブレード部６７で粉末材料の薄層を形成する際、一対のブレード部６７の間に送給される粉末材料の量が変動するため、ブレード部の移動時に粉末材料がブレード部から受ける圧力が変化する。その結果、形成される薄層の密度、厚さが均一にならず、造形される積層造形物の形状精度が低下する。
また、特許文献１のリコータは、ブレード部の取り外しは可能であるが、スリット部と粉末収容部とが一体に構成されているため、スリット部を単体で取り外すことはできない。
そこで本発明は、煩雑な作業を伴うことなく、簡単にスリット部の交換、調整を行うことができるリコータ、及びこれを備えた積層造形装置、並びに積層造形方法を提供することを目的とする。
本発明は下記構成からなる。
（１） 造形部に敷設された粉末材料を選択的に溶融接合させて溶融結合体を形成し、該溶融結合体を順次に積層する粉末床溶融方式の積層造形装置に用いられ、前記造形部上を移動して前記造形部に前記粉末材料の層を形成するリコータであって、
前記粉末材料が収容される収容空間を画成する粉末収容部と、
前記収容空間の底部に設けられ、収容された前記粉末材料を受け入れるスリット入口、及び前記粉末材料を排出するスリット出口を有するスリット部と、
を備え、
前記スリット部は、前記粉末収容部に面接触して固定される板状部材を有し、
前記板状部材には、前記スリット出口に接続される一対の互いに対向するスリット内壁面が前記板状部材の板厚内で形成されているリコータ。
（２） （１）に記載のリコータを備える積層造形装置。
（３） 造形部に敷設された粉末材料を選択的に溶融接合させて溶融結合体を形成し、該溶融結合体を順次に積層する積層造形方法であって、
（１）に記載のリコータを前記造形部上で移動して、前記造形部に前記粉末材料の層を形成する工程を有する積層造形方法。
（１） 造形部に敷設された粉末材料を選択的に溶融接合させて溶融結合体を形成し、該溶融結合体を順次に積層する粉末床溶融方式の積層造形装置に用いられ、前記造形部上を移動して前記造形部に前記粉末材料の層を形成するリコータであって、
前記粉末材料が収容される収容空間を画成する粉末収容部と、
前記収容空間の底部に設けられ、収容された前記粉末材料を受け入れるスリット入口、及び前記粉末材料を排出するスリット出口を有するスリット部と、
を備え、
前記スリット部は、前記粉末収容部に面接触して固定される板状部材を有し、
前記板状部材には、前記スリット出口に接続される一対の互いに対向するスリット内壁面が前記板状部材の板厚内で形成されているリコータ。
（２） （１）に記載のリコータを備える積層造形装置。
（３） 造形部に敷設された粉末材料を選択的に溶融接合させて溶融結合体を形成し、該溶融結合体を順次に積層する積層造形方法であって、
（１）に記載のリコータを前記造形部上で移動して、前記造形部に前記粉末材料の層を形成する工程を有する積層造形方法。
本発明によれば、煩雑な作業を伴うことなく、簡単にスリット部の交換、調整を行うことができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
＜粉末造形装置の構成＞
図１は粉末造形装置の概略構成図である。
粉末造形装置１００は、ハウジング１０に設けられた造形部１１と、パウダーポッド１３と、リコータ１５と、光走査部１７とを備える。
造形部１１は、ハウジング１０に形成されたスライド孔１０ａ内に昇降自在に配置されたベースプレート２１を有する。ベースプレート２１は、不図示の上下方向駆動機構によってスライド孔１０ａ内で昇降駆動される。ベースプレート２１は、ハウジング１０の上方からの平面視で長方形であり、その上面が平坦面にされている。
＜粉末造形装置の構成＞
図１は粉末造形装置の概略構成図である。
粉末造形装置１００は、ハウジング１０に設けられた造形部１１と、パウダーポッド１３と、リコータ１５と、光走査部１７とを備える。
造形部１１は、ハウジング１０に形成されたスライド孔１０ａ内に昇降自在に配置されたベースプレート２１を有する。ベースプレート２１は、不図示の上下方向駆動機構によってスライド孔１０ａ内で昇降駆動される。ベースプレート２１は、ハウジング１０の上方からの平面視で長方形であり、その上面が平坦面にされている。
パウダーポッド１３は、ハウジング１０の上方に設けられ、粉末材料２３を貯留する。また、粉末材料２３を下方に排出する不図示のノズルを有する。
リコータ１５は、ハウジング１０上に配置され、不図示の水平方向駆動機構によって、パウダーポッド１３の下方から造形部１１までの間を含む領域を、水平方向に移動自在となっている。リコータ１５は、水平移動方向に交差する方向（図１の奥行き方向）に延びる細長状であって、水平移動によってベースプレート２１の全面を走査可能な奥行き長さに形成される。
ここで、本明細書では、図１に示す上下方向をＺ方向、リコータ１５の移動方向をＸ方向、また、Ｘ方向及びＺ方向に直交する奥行き方向をＹ方向と定義する。なお、リコータ１５の移動方向は必ずしも水平方向に限らず、粉末造形装置１００の構造等に応じて適宜設定される。
光走査部１７は、入力された３次元形状データに応じて、レーザ光Ｌを造形部１１に向けて照射する。レーザ光Ｌは、粉末材料２３の溶融熱源であり、レーザ光Ｌの照射領域内の粉末材料２３を選択的に溶融接合させ、溶融結合体４１を形成する。この溶融結合体４１を順次に積層することで造形物が得られる。
図２はリコータ１５の模式的な要部断面図である。
リコータ１５は、粉末材料２３が収容される収容空間を画成する粉末収容部２５と、収容空間の底部に設けられたスリット部２７と、ブレード部２９とを備える。スリット部２７は、リコータ１５の移動方向（Ｘ方向）と交差する方向（Ｙ方向）に延びて設けられ、下方に向けて粉末材料２３を排出するスリット出口２７ａが形成されている。このスリット部２７において、スリット出口２７ａに対向する位置に設けられ、粉末材料２３を受け入れる開口を、スリット入口２７ｂと称する。
リコータ１５は、粉末材料２３が収容される収容空間を画成する粉末収容部２５と、収容空間の底部に設けられたスリット部２７と、ブレード部２９とを備える。スリット部２７は、リコータ１５の移動方向（Ｘ方向）と交差する方向（Ｙ方向）に延びて設けられ、下方に向けて粉末材料２３を排出するスリット出口２７ａが形成されている。このスリット部２７において、スリット出口２７ａに対向する位置に設けられ、粉末材料２３を受け入れる開口を、スリット入口２７ｂと称する。
ブレード部２９は、粉末収容部２５とスリット部２７のＸ方向両脇の側面に取り付けられ、リコータ１５が移動することで、造形部１１上の粉末材料２３を平滑化する。ブレード部２９は、先端に鋭角部を有する板状部材で、粉末収容部２５への取付面が平坦面であるが、その形状は任意である。また、リコータ１５は、ブレード部２９をリコータ１５のＸ方向片側の側面だけに設けた構成であってもよい。
図３は図２に示すIII－III線断面図である。
粉末収容部２５は、リコータ１５のＹ方向に沿って形成され、粉末の収容空間が内壁面２５ａの内側に画成される。粉末収容部２５は、内壁面２５ａがリコータ１５のＹ方向の一端から他端まで連続して形成された単一の構造であってもよく、内壁面２５ａを所定の長さ毎に分割して複数の収容空間を画成し、これら複数の収容空間が一列に配置された構造であってもよい。
粉末収容部２５は、リコータ１５のＹ方向に沿って形成され、粉末の収容空間が内壁面２５ａの内側に画成される。粉末収容部２５は、内壁面２５ａがリコータ１５のＹ方向の一端から他端まで連続して形成された単一の構造であってもよく、内壁面２５ａを所定の長さ毎に分割して複数の収容空間を画成し、これら複数の収容空間が一列に配置された構造であってもよい。
図２に示すスリット部２７は、粉末収容部２５の下部に設けた一対の底板３１，３２を有する。一対の底板３１，３２は、互いに平行に配置された板状部材であって、対向する一対の側面同士の間にスリットを形成する（底板３１，３２をスリット板とも称する）。底板３１，３２の互いに対向する側面はスリット内壁面３１ａ，３２ａであって、これらスリット内壁面３１ａ，３２ａは、底板３１の板厚内に形成される。また、少なくとも一方（本構成では両方）のスリット内壁面は、板厚方向（Ｚ方向）から傾斜した傾斜面である。スリット内壁面３１ａ，３２ａ同士のＸ方向の隙間は、スリット出口２７ａに向かうほど狭くなっている。つまり、スリット内壁面３１ａ，３２ａは、下方に向けて先細りとなる隙間を挟んで配置されている。また、粉末材料２３を受け入れる開口となるスリット入口２７ｂは、スリット出口２７ａに対向する位置に形成される。これにより、スリット入口２７ｂから供給された粉末材料は、一対の互いに対向するスリット内壁面３１ａ，３２ａに沿って移動して、スリット出口２７ａに送給される。
図４の（Ａ）はスリット部２７の上面視の平面図、（Ｂ）は（Ａ）に示すIV－IV線断面図である。
スリット部２７は、一対の底板３１，３２を備える。底板３１，３２の板厚方向の上面３１ｂ，３２ｂは平坦状である。底板３１，３２の長手方向（Ｙ方向）両端部には、粉末収容部２５への取り付け用の取付孔３５が形成されている。取付孔３５はＸ方向（底板３１，３２の短手方向）に延びる長孔である。
スリット部２７は、一対の底板３１，３２を備える。底板３１，３２の板厚方向の上面３１ｂ，３２ｂは平坦状である。底板３１，３２の長手方向（Ｙ方向）両端部には、粉末収容部２５への取り付け用の取付孔３５が形成されている。取付孔３５はＸ方向（底板３１，３２の短手方向）に延びる長孔である。
上記したスリット部２７とブレード部２９は、締結部材によってそれぞれ個別に着脱可能に粉末収容部２５に取り付けられる。
図５の（Ａ）はリコータ１５の分解図、（Ｂ）は組立図である。
図５の（Ａ）に示すように、粉末収容部２５は、平坦状の下面２５ｂと、Ｘ方向両端部に平坦状の側面２５ｃを有する。下面２５ｂには底板３１，３２を固定するボルト穴４５が形成され、一対の側面２５ｃにはブレード部２９を固定するボルト穴４７が形成される。
図５の（Ａ）はリコータ１５の分解図、（Ｂ）は組立図である。
図５の（Ａ）に示すように、粉末収容部２５は、平坦状の下面２５ｂと、Ｘ方向両端部に平坦状の側面２５ｃを有する。下面２５ｂには底板３１，３２を固定するボルト穴４５が形成され、一対の側面２５ｃにはブレード部２９を固定するボルト穴４７が形成される。
図５の（Ｂ）に示すように、底板３１，３２は、粉末収容部２５の下面２５ｂと、底板３１，３２の上面３１ｂ，３２ｂとの平面同士を面接触させた状態で、締結部材であるボルト４９によって粉末収容部２５に締結される。取付孔３５のＹ方向の幅はボルト４９の頭部より狭く、ボルト４９の頭部と底板３１，３２の下面３１ｃ，３２ｃとが当接することで、底板３１，３２が粉末収容部２５に固定される。このときの底板３１，３２のＸ方向位置は、取付孔３５のボルト４９の可動範囲で調整可能になっている。つまり、粉末収容部２５と底板３１，３２とは、互いに面接触する平坦面をそれぞれ有しており、その平坦面に沿って（すなわち平行に）相対移動して、互いの固定位置が変更可能になっている。
ブレード部２９は、平坦な取付面２９ａと粉末収容部２５の側面２５ｃとの平面同士を面接触させた状態で、締結部材であるボルト５１によって粉末収容部２５に締結される。
粉末収容部２５へのスリット部２７の取り付け位置と、ブレード部２９の取り付け位置とは異なり、粉末収容部２５へのスリット部２７の取り付け方向と、ブレード部２９の取り付け方向とは直交している。このため、粉末収容部２５へスリット部２７を取り付ける動線と、ブレード部２９を粉末収容部２５へ取り付ける動線は交差することがない。よって、スリット部２７とブレード部２９とは、粉末収容部２５に着脱する際に相互に干渉することがない。
ここで、図２に示すように、粉末収容部２５のスリット部２７との接続位置でＸ方向に対向する内壁面２５ａ同士の収容部幅をＬｃ、スリット出口２７ａにおけるＸ方向の幅（スリット出口幅）をｄ、スリット内壁面３１ａと底板３１の下面３１ｃとが成す鋭角側をスリット傾斜角θ（本構成ではスリット内壁面３２ａも同じスリット傾斜角θとなる）と定義する。スリット出口幅ｄとスリット傾斜角θとは、リコータ１５のＹ方向に沿って一定である。
上記した収容部幅Ｌｃ、スリット出口幅ｄ、スリット傾斜角θは、リコータ１５の下方における一対のブレード部２９間への粉末材料の送給量を制御するパラメータとして機能する。各パラメータが規定値から変動すると、この変動に応じて、粉末材料の送給量が変化して、形成される粉末材料２３の層（薄層３７）（図１参照）の密度、厚さ等に影響を及ぼすことが分かっている。
＜粉末造形装置による造形工程＞
次に、上記構成の粉末造形装置１００による造形工程を説明する。
図６の（Ａ）～（Ｄ）、及び図７の（Ａ）～（Ｃ）は、各造形工程を順に示す工程説明図である。以下に説明する各工程の動作は、ＣＰＵ、メモリ、ストレージ等を備えるコンピュータ装置からなる不図示の制御部からの指令によって行われる。
次に、上記構成の粉末造形装置１００による造形工程を説明する。
図６の（Ａ）～（Ｄ）、及び図７の（Ａ）～（Ｃ）は、各造形工程を順に示す工程説明図である。以下に説明する各工程の動作は、ＣＰＵ、メモリ、ストレージ等を備えるコンピュータ装置からなる不図示の制御部からの指令によって行われる。
まず、図６の（Ａ）に示すように、リコータ１５をパウダーポッド１３の下方に配置して、パウダーポッド１３から所定量の粉末材料２３をリコータ１５の粉末収容部２５（図２参照）に供給する。
次に、図６の（Ｂ）に示すように、ベースプレート２１をΔｔだけ降下させ、ハウジング１０の上面とベースプレート２１の上面との間に厚さΔｔの段差を形成する。そして、図６の（Ｃ）に示すように、リコータ１５をパウダーポッド１３の下方から造形部１１に向けて移動させる。これにより、リコータ１５におけるスリット出口２７ａから粉末材料２３が流れ落ち、ベースプレート２１上に、粉末材料２３の薄層３７が敷設される。
その後、図６の（Ｄ）に示すように、光走査部１７が、ベースプレート２１上に敷設された薄層３７に向けてレーザ光Ｌを照射する。レーザ光Ｌは、目標形状の３次元形状データに応じて、薄層３７の所定の位置へ選択的に照射される。レーザ光Ｌが照射された領域では、粉末材料の薄層３７が溶融して1層分の溶融結合体４１が形成される。
さらに、図７の（Ａ）に示すように、ベースプレート２１を更にΔｔだけ降下させ、ハウジング１０の上面とベースプレート２１上の薄層３７との間に厚さΔｔの段差を形成する。そして、図７の（Ｂ）に示すように、リコータ１５を移動先からパウダーポッド１３側に移動させ、段差内の薄層３７上に粉末材料２３の薄層３９を形成する。その後、図７の（Ｃ）に示すように、形成された薄層３９に向けて光走査部１７から３次元形状データに応じてレーザ光Ｌを照射する。
上記の粉末材料２３の敷設とレーザ光Ｌの照射とを繰り返し、造形部１１で溶融結合体４１を順次に積層することで、３次元形状データに応じた形状の造形物が得られる。
以上説明した本構成の粉末造形装置によれば、リコータ１５のスリット部２７に設けるスリット内壁面３１ａ，３２ａが、板状部材である底板３１，３２の板厚内で形成されている。また、底板３１，３２は、粉末収容部２５と平面同士を面接触させた状態で粉末収容部に固定されるため、粉末収容部２５を基準として正確に位置決めされ、スリット内壁面３１ａ，３２ａのスリット傾斜角θ、スリット出口幅ｄを所望の状態に設定できる。また、板金の折り曲げ加工により形成したスリットと比較して、板厚内で形成されたスリット内壁面３１ａ，３２ａは、変形することなく、常に正確に一定の形状に保持できる。よって、スリット出口幅ｄ、スリット傾斜角θ等の各種パラメータが常に一定となり、粉末材料の薄層を均一な密度、厚さで形成できる。これにより、寸法精度の高い積層造形が行える。
そして、スリット部が消耗した場合、粉末材料の種類を変更する場合、又はリコータの移動速度等の造形条件を変更する場合等に、スリット部が他の部材と干渉することなく単体で着脱自在な構成であるため、煩雑な作業を伴うことなく簡単に適切なスリット部に交換できる。
また、スリット出口幅ｄに関しては、本構成では、一対のスリット内壁面３１ａ，３２ａが、それぞれ別々の底板３１，３２で形成されている。そのため、一枚の底板に一対の内壁面を形成する場合と比較して、スリット出口幅ｄの変更を、底板３１，３２同士の間隔を変更するだけで簡単に行え、所望のスリット出口幅ｄに変更する作業が煩雑とならない。また、予め種々のスリット出口幅ｄを有する底板を用意する必要がなくなり、設備コストを低減できる。このように、本構成によれば、スリット部の交換、調整を、簡単な作業で迅速に行うことができる。
そして、本構成のスリット部２７によれば、使用する粉末材料の製造方法によらずに、安定した粉末材料の送給が行える。例えば、水アトマイズ法により製造された粉末材料は、ガスアトマイズ法により製造された粉末材料よりも個々の粒子の形状がいびつになる傾向がある。そのため、粉末材料の流動時に、粉体表面の凹凸同士が絡み合うこと、粉体相互間の静電気によって流動性が低下すること等により、スリット部で目詰まりが生じやすくなる。しかし、本構成のスリット部２７では、スリット形状の各種のパラメータが常に一定に保持され、板金加工によるスリット部と比較して、粉末材料の流れが正確に管理される。このため、僅かに流動性の異なる粉末材料を用いる場合、又は粉末材料の流動性が多少変動した場合でも、目詰まりを生じさせる限界までの流動性の差が確実に確保され、その結果、目詰まりの発生を抑制することができる。
本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
例えば、リコータのスリット部を一対の底板で構成したが、一枚の底板に開口部を設け、開口部の内側に一対のスリット内壁面を形成した構成にしてもよい。
また、一対のスリット内壁面は、一方が板厚方向から傾斜して、他方が板厚方向に沿って形成されていてもよく、一方と他方のスリット傾斜角が異なっていてもよい。さらに、スリット内壁面のスリット傾斜角は、スリット部の長手方向（Ｙ方向）に沿って一定であることに限らず、変化していてもよい。
また、一対のスリット内壁面は、一方が板厚方向から傾斜して、他方が板厚方向に沿って形成されていてもよく、一方と他方のスリット傾斜角が異なっていてもよい。さらに、スリット内壁面のスリット傾斜角は、スリット部の長手方向（Ｙ方向）に沿って一定であることに限らず、変化していてもよい。
以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１） 造形部に敷設された粉末材料を選択的に溶融接合させて溶融結合体を形成し、該溶融結合体を順次に積層する粉末床溶融方式の積層造形装置に用いられ、前記造形部上を移動して前記造形部に前記粉末材料の層を形成するリコータであって、
前記粉末材料が収容される収容空間を画成する粉末収容部と、
前記収容空間の底部に設けられ、収容された前記粉末材料を受け入れるスリット入口、及び前記粉末材料を排出するスリット出口を有するスリット部と、
を備え、
前記スリット部は、前記粉末収容部に面接触して固定される板状部材を有し、
前記板状部材には、前記スリット出口に接続される一対の互いに対向するスリット内壁面が前記板状部材の板厚内で形成されているリコータ。
このリコータによれば、粉末収容部に面接触して固定される板状部材の板厚内にスリット内壁面が形成されるため、スリット内壁面の傾斜、スリット出口の幅を常に正確に、且つ一定に保持できる。このため、板金の折り曲げ加工により形成するスリットと比較して、スリット形状を正確に一定に保持でき、粉末材料の層を均一な密度、厚さで形成できる。よって、形成する造形物の形状精度の低下を防止できる。
（１） 造形部に敷設された粉末材料を選択的に溶融接合させて溶融結合体を形成し、該溶融結合体を順次に積層する粉末床溶融方式の積層造形装置に用いられ、前記造形部上を移動して前記造形部に前記粉末材料の層を形成するリコータであって、
前記粉末材料が収容される収容空間を画成する粉末収容部と、
前記収容空間の底部に設けられ、収容された前記粉末材料を受け入れるスリット入口、及び前記粉末材料を排出するスリット出口を有するスリット部と、
を備え、
前記スリット部は、前記粉末収容部に面接触して固定される板状部材を有し、
前記板状部材には、前記スリット出口に接続される一対の互いに対向するスリット内壁面が前記板状部材の板厚内で形成されているリコータ。
このリコータによれば、粉末収容部に面接触して固定される板状部材の板厚内にスリット内壁面が形成されるため、スリット内壁面の傾斜、スリット出口の幅を常に正確に、且つ一定に保持できる。このため、板金の折り曲げ加工により形成するスリットと比較して、スリット形状を正確に一定に保持でき、粉末材料の層を均一な密度、厚さで形成できる。よって、形成する造形物の形状精度の低下を防止できる。
（２） 前記板状部材は、側面同士を対向させて並設される一対のスリット板を含んで構成され、前記スリット板の互いに対向する側面に前記スリット内壁面が形成されている（１）に記載のリコータ。
このリコータによれば、一対のスリット板の側面にスリット内壁面が形成されることで、スリット板同士の間隔の変更により、スリット出口の幅を変更できる。
このリコータによれば、一対のスリット板の側面にスリット内壁面が形成されることで、スリット板同士の間隔の変更により、スリット出口の幅を変更できる。
（３） 前記粉末収容部と前記板状部材とは、互いに面接触する平坦面をそれぞれ有し、前記平坦面と平行に相対移動して、互いの固定位置が変更可能である（１）又は（２）に記載のリコータ。
このリコータによれば、粉末収容部と板状部材とを平坦面上で相対移動させて固定することで、スリット内壁面の傾斜をそのまま保持しつつ、スリット出口の幅を容易に変更できる。
このリコータによれば、粉末収容部と板状部材とを平坦面上で相対移動させて固定することで、スリット内壁面の傾斜をそのまま保持しつつ、スリット出口の幅を容易に変更できる。
（４） 前記粉末収容部における前記リコータの移動方向の少なくとも一方の側面に固定され、前記スリット部から前記造形部上に送給された前記粉末材料を、前記リコータの移動に伴って均すブレード部を備え、
前記スリット部は、前記ブレード部の前記粉末収容部への取り付け方向とは異なり、且つ前記ブレード部と干渉しない方向に沿って前記粉末収容部に着脱自在に取り付けられている（１）～（３）のいずれか１つに記載のリコータ。
このリコータによれば、スリット部を粉末収容部に着脱する際に、ブレード部と干渉することなく、ブレード部とは個別に着脱できるため、スリット部の交換作業が煩雑にならない。このため、スリット部の交換を短時間で行える。
前記スリット部は、前記ブレード部の前記粉末収容部への取り付け方向とは異なり、且つ前記ブレード部と干渉しない方向に沿って前記粉末収容部に着脱自在に取り付けられている（１）～（３）のいずれか１つに記載のリコータ。
このリコータによれば、スリット部を粉末収容部に着脱する際に、ブレード部と干渉することなく、ブレード部とは個別に着脱できるため、スリット部の交換作業が煩雑にならない。このため、スリット部の交換を短時間で行える。
（５） （１）～（４）のいずれか１つに記載のリコータを備える積層造形装置。
この積層造形装置によれば、スリット形状を正確に一定に保持できるリコータを用いることで、粉末材料の層を均一な密度、厚さに形成できることになり、造形物の形状精度の低下を防止できる。
この積層造形装置によれば、スリット形状を正確に一定に保持できるリコータを用いることで、粉末材料の層を均一な密度、厚さに形成できることになり、造形物の形状精度の低下を防止できる。
（６） 造形部に敷設された粉末材料を選択的に溶融接合させて溶融結合体を形成し、該溶融結合体を順次に積層する積層造形方法であって、
（１）～（４）のいずれか１つに記載のリコータを前記造形部上で移動して、前記造形部に前記粉末材料の層を形成する工程を有する積層造形方法。
この積層造形方法によれば、粉末収容部に面接触して固定される板状部材の板厚内にスリット内壁面が形成されるため、スリット内壁面の傾斜、スリット出口の幅を常に正確に、且つ一定に保持できる。このため、板金の折り曲げ加工により形成するスリットと比較して、スリット形状を正確に一定に保持でき、粉末材料の層を均一な密度、厚さで形成できる。よって、形成する造形物の形状精度の低下を防止できる。
（１）～（４）のいずれか１つに記載のリコータを前記造形部上で移動して、前記造形部に前記粉末材料の層を形成する工程を有する積層造形方法。
この積層造形方法によれば、粉末収容部に面接触して固定される板状部材の板厚内にスリット内壁面が形成されるため、スリット内壁面の傾斜、スリット出口の幅を常に正確に、且つ一定に保持できる。このため、板金の折り曲げ加工により形成するスリットと比較して、スリット形状を正確に一定に保持でき、粉末材料の層を均一な密度、厚さで形成できる。よって、形成する造形物の形状精度の低下を防止できる。
（７） 前記粉末材料に、水アトマイズ法により製造された粉末を用いる（６）に記載の積層造形方法。
この積層造形方法によれば、流動性が低く、スリット部に目詰まりを生じやすい水アトマイズ法により製造された粉末であっても、スリット部の形状が一定に保たれて、粉末材料の流れが正確に管理される。その結果、粉末材料の流動性が多少変動した場合でも、スリット部での目詰まりの発生を抑制できる。
この積層造形方法によれば、流動性が低く、スリット部に目詰まりを生じやすい水アトマイズ法により製造された粉末であっても、スリット部の形状が一定に保たれて、粉末材料の流れが正確に管理される。その結果、粉末材料の流動性が多少変動した場合でも、スリット部での目詰まりの発生を抑制できる。
１０ ハウジング
１１ 造形部
１３ パウダーポッド
１５ リコータ
１７ 光走査部
２１ ベースプレート
２３ 粉末材料
２５ 粉末収容部
２５ｂ 下面（平坦面）
２７ スリット部
２７ａ スリット出口
２７ｂ スリット入口
２９ ブレード部
２９ａ 取付面
２９ｂ ブレード先端
３１，３２ 底板（スリット板）
３１ａ，３２ａ スリット内壁面
３１ｂ，３２ｂ 上面（平坦面）
３１ｃ，３２ｃ 下面
３５ 取付孔
３７，３９ 薄層（層）
４１ 溶融結合体
４５，４７ ボルト穴
４９，５１ ボルト
１００ 粉末造形装置
１１ 造形部
１３ パウダーポッド
１５ リコータ
１７ 光走査部
２１ ベースプレート
２３ 粉末材料
２５ 粉末収容部
２５ｂ 下面（平坦面）
２７ スリット部
２７ａ スリット出口
２７ｂ スリット入口
２９ ブレード部
２９ａ 取付面
２９ｂ ブレード先端
３１，３２ 底板（スリット板）
３１ａ，３２ａ スリット内壁面
３１ｂ，３２ｂ 上面（平坦面）
３１ｃ，３２ｃ 下面
３５ 取付孔
３７，３９ 薄層（層）
４１ 溶融結合体
４５，４７ ボルト穴
４９，５１ ボルト
１００ 粉末造形装置
Claims (6)
- 造形部に敷設された粉末材料を選択的に溶融接合させて溶融結合体を形成し、該溶融結合体を順次に積層する粉末床溶融方式の積層造形装置に用いられ、前記造形部上を移動して前記造形部に前記粉末材料の層を形成するリコータであって、
前記粉末材料が収容される収容空間を画成する粉末収容部と、
前記収容空間の底部に設けられ、収容された前記粉末材料を受け入れるスリット入口、及び前記粉末材料を排出するスリット出口を有するスリット部と、
前記スリット部から前記造形部上に送給された前記粉末材料を、前記リコータの移動に伴って均すブレード部と、
を備え、
前記スリット部は、前記粉末収容部に面接触して固定される板状部材を有し、
前記板状部材には、前記スリット出口に接続される一対の互いに対向するスリット内壁面が前記板状部材の板厚内で形成され、
前記粉末収容部は、平坦状の底面と、前記リコータの移動方向の少なくとも一方の平坦状の側面とを有し、
前記板状部材は前記粉末収容部の前記底面に面接触し、前記ブレード部は前記粉末収容部の前記側面に面接触し、前記スリット部の前記粉末収容部への取り付け方向と、前記ブレード部の前記粉末収容部への取り付け方向とを互いに異ならせ、前記スリット部と前記ブレード部とが互いに干渉しない動線に沿って前記粉末収容部にそれぞれ締結部材によって着脱自在に取り付けられる、
リコータ。 - 前記板状部材は、側面同士を対向させて並設される一対のスリット板を含んで構成され、前記スリット板の互いに対向する側面に前記スリット内壁面が形成されている請求項１に記載のリコータ。
- 前記粉末収容部と前記板状部材とは、互いに面接触する平坦面をそれぞれ有し、前記平坦面と平行に相対移動して、互いの固定位置が変更可能である請求項１又は２に記載のリコータ。
- 請求項１～３のいずれか１項に記載のリコータを備える積層造形装置。
- 造形部に敷設された粉末材料を選択的に溶融接合させて溶融結合体を形成し、該溶融結合体を順次に積層する積層造形方法であって、
請求項１～３のいずれか１項に記載のリコータを前記造形部上で移動して、前記造形部に前記粉末材料の層を形成する工程を有する積層造形方法。 - 前記粉末材料に、水アトマイズ法により製造された粉末を用いる請求項５に記載の積層造形方法。
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