JP7189110B2 - LAMINATED PRODUCT MANUFACTURING METHOD AND LAMINATED MOLDED PRODUCT - Google Patents
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Description
本発明は、積層造形物の製造方法及び積層造形物に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a laminate-molded article and a laminate-molded article.
近年、生産手段としての3Dプリンタのニーズが高まっており、特に金属材料への適用については航空機業界等で実用化に向けて研究開発が行われている。金属材料を用いた3Dプリンタは、レーザやアーク等の熱源を用いて、金属粉体や金属ワイヤを溶融させ、溶融金属を積層させて造形物を造形する。 In recent years, the need for 3D printers as a means of production has increased, and research and development are being carried out for practical application in the aircraft industry, etc., especially for application to metal materials. A 3D printer using a metal material melts metal powder or metal wire using a heat source such as a laser or an arc, and laminates the molten metal to form a modeled object.
例えば、チャンバ内の所定のターゲットにホッパから粉体を供給し、ターゲット内において特定された範囲に熱源であるビームを照射して粉体を溶融および凝固させて層を積層させることにより、流路を有するインペラを成形する技術が知られている(特許文献1参照)。 For example, by supplying powder from a hopper to a predetermined target in a chamber and irradiating a beam that is a heat source to a specified range in the target to melt and solidify the powder and stack layers, the flow path is known (see Patent Document 1).
また、複数の電極のアレイを備えた電極ヘッドを移動させ、アレイによって材料を層毎に順次溶着させて3次元部品を形成する積層造形システムによって、第1の溶着速度で輪郭線部分を形成し、複数の電極のアレイのうちの可変の数の電極を使用し、第1の溶着速度よりも速い第2の溶着速度で充填部分を形成することも知られている(特許文献2参照)。 In addition, a contour line portion is formed at a first welding speed by a layered manufacturing system in which an electrode head having an array of a plurality of electrodes is moved and the array sequentially welds materials layer by layer to form a three-dimensional part. , using a variable number of electrodes in an array of electrodes to form the filling at a second deposition rate, which is higher than the first deposition rate, is also known (US Pat.
ところで、チャンバ内にホッパから粉体を供給し、ターゲットにビームを照射する特許文献1の技術、及び複数の電極のアレイを備えた電極ヘッドを繰り返し移動させる特許文献2の技術では、いずれも装置が大掛かりとなる。しかも、造形できる造形物の大きさがチャンバや電極ヘッドのアレイの数によって制限され、また、複雑形状の造形物の造形が困難である。 By the way, in the technique of Patent Document 1, in which powder is supplied from a hopper into the chamber and the target is irradiated with a beam, and in the technique of Patent Document 2, in which an electrode head having an array of a plurality of electrodes is repeatedly moved, both devices becomes a big deal. Moreover, the size of an object that can be molded is limited by the number of arrays of chambers and electrode heads, and it is difficult to form an object with a complicated shape.
これに対して、溶接ワイヤを溶融及び凝固させて溶着ビードを積層させて造形物を造形する積層造形技術によれば、大掛かりな設備を必要とせずに、冷却流路などの空洞部を有する複雑形状の積層造形物を、大きさの制限を受けることなく造形することができる。 On the other hand, according to the layered manufacturing technology in which welding wires are melted and solidified to layer welded beads to form a modeled object, a complicated structure having a cavity such as a cooling channel can be manufactured without the need for large-scale equipment. A laminate-molded product of any shape can be manufactured without size restrictions.
しかし、空洞部を有する積層造形物を積層造形によって造形する場合、その空洞部の外周部を形成する溶着ビードは、他の中実部を形成する溶着ビードと比べて重力等の影響による垂れが生じるおそれがある。このため、形成する空洞部の形状が歪みやすいという問題があった。 However, when a laminate-molded product having a hollow portion is manufactured by lamination molding, the welding bead forming the outer peripheral portion of the hollow portion is more likely to sag under the influence of gravity than the welding beads forming other solid portions. may occur. Therefore, there is a problem that the shape of the cavity to be formed is easily distorted.
本発明は、上記事項に鑑みてなされたものであり、その目的は、歪みのない空洞部を有する造形物を容易にかつ効率よく造形することが可能な積層造形物の製造方法及び積層造形物を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above matters, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a laminate-molded article and a laminate-molded article that can easily and efficiently form a molded article having a hollow portion without distortion. is to provide
本発明は下記構成からなる。
(1) 溶加材を溶融及び凝固させた複数の溶着ビードを積層させて空洞部を有する造形物を造形する積層造形物の製造方法であって、
前記溶着ビードを積層させて積層部を造形する造形工程と、
前記空洞部が形成された本体部の外周に接合凸部が突設された補助部材を、前記積層部に対して前記接合凸部を向けて設置する設置工程と、
前記補助部材を設置した前記積層部に前記溶着ビードを積層させる再造形工程と、
を含み、
前記再造形工程において、前記積層部と前記補助部材の前記接合凸部との隅部に前記溶着ビードを充填させて前記補助部材を前記積層部に接合させる、
積層造形物の製造方法。
(2) 溶加材を溶融及び凝固させた複数の溶着ビードが積層されて造形され、内部に空洞部が形成された積層造形物であって、
前記空洞部が形成された本体部の外周に接合凸部が突設された補助部材と、
前記補助部材の周囲に積層された複数の前記溶着ビードと、
を備え、
前記補助部材は、前記接合凸部が、前記溶着ビードの積層方向と反対側へ向けられて配置されている、
積層造形物。
The present invention consists of the following configurations.
(1) A method for manufacturing a laminate-molded article in which a plurality of welding beads obtained by melting and solidifying a filler material are laminated to form a molded article having a hollow portion,
a modeling step of laminating the welding beads to form a laminated portion;
an installation step of installing an auxiliary member having a joint projection protruding from the outer periphery of the body portion in which the hollow portion is formed, with the joint projection directed toward the laminated portion;
a reshaping step of laminating the welding bead on the lamination portion where the auxiliary member is installed;
including
In the reshaping step, the auxiliary member is joined to the laminated portion by filling a corner portion between the laminated portion and the joint convex portion of the auxiliary member with the welding bead.
A method for producing a laminate-molded article.
(2) A laminate-molded product in which a plurality of welding beads obtained by melting and solidifying a filler material are laminated and molded, and a cavity is formed inside,
an auxiliary member having a joint convex portion projecting from the outer periphery of the body portion in which the hollow portion is formed;
a plurality of welding beads laminated around the auxiliary member;
with
The auxiliary member is arranged such that the joint convex portion is oriented in a direction opposite to the lamination direction of the welding bead.
Additive manufacturing.
本発明によれば、歪みのない空洞部を有する造形物を容易にかつ効率よく造形することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the model which has a cavity part without a distortion can be modeled easily and efficiently.
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。
図1は本発明の積層造形物を製造する製造システムの模式的な概略構成図である。
本構成の製造システム100は、積層造形装置11と、積層造形装置11を統括制御するコントローラ15と、を備える。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a manufacturing system for manufacturing a laminate-molded article of the present invention.
A
積層造形装置11は、先端軸にトーチ17を有する溶接ロボット19と、トーチ17に溶加材(溶接ワイヤ)Mを供給する溶加材供給部21とを有する。
The
コントローラ15は、CAD/CAM部31と、軌道演算部33と、記憶部35と、これらが接続される制御部37と、を有する。
The
溶接ロボット19は、多関節ロボットであり、先端軸に設けたトーチ17には、溶加材Mが連続供給可能に支持される。トーチ17の位置や姿勢は、ロボットアームの自由度の範囲で3次元的に任意に設定可能となっている。
The
トーチ17は、不図示のシールドノズルを有し、シールドノズルからシールドガスが供給される。本構成で用いられるアーク溶接法としては、被覆アーク溶接や炭酸ガスアーク溶接等の消耗電極式、TIG溶接やプラズマアーク溶接等の非消耗電極式のいずれであってもよく、作製する積層造形物に応じて適宜選定される。
The
例えば、消耗電極式の場合、シールドノズルの内部にはコンタクトチップが配置され、溶融電流が給電される溶加材Mがコンタクトチップに保持される。トーチ17は、溶加材Mを保持しつつ、シールドガス雰囲気で溶加材Mの先端からアークを発生する。溶加材Mは、ロボットアーム等に取り付けた不図示の繰り出し機構により、溶加材供給部21からトーチ17に送給される。そして、トーチ17を移動しつつ、連続送給される溶加材Mを溶融及び凝固させると、ベースプレート10に溶加材Mの溶融凝固体である線状の溶着ビードBが形成される。
For example, in the case of the consumable electrode type, a contact tip is arranged inside the shield nozzle, and the contact tip holds the filler material M to which the melting current is supplied. The
なお、溶加材Mを溶融させる熱源としては、上記したアークに限らない。例えば、アークとレーザとを併用した加熱方式、プラズマを用いる加熱方式、電子ビームやレーザを用いる加熱方式等、他の方式による熱源を採用してもよい。電子ビームやレーザにより加熱する場合、加熱量を更に細かく制御でき、溶着ビードの状態をより適正に維持して、積層構造物の更なる品質向上に寄与できる。 The heat source for melting the filler material M is not limited to the arc described above. For example, a heat source using other methods such as a heating method using both an arc and a laser, a heating method using plasma, a heating method using an electron beam or a laser, or the like may be employed. When heating with an electron beam or laser, the amount of heating can be more finely controlled, the state of the welding bead can be maintained more appropriately, and the quality of the laminated structure can be further improved.
CAD/CAM部31は、作製しようとする積層造形物の形状データを作成した後、複数の層に分割して各層の形状を表す層形状データを生成する。軌道演算部33は、生成された層形状データに基づいてトーチ17の移動軌跡を求める。記憶部35は、生成された層形状データやトーチ17の移動軌跡等のデータを記憶する。
The CAD/CAM unit 31 creates shape data of a layered product to be manufactured, divides it into a plurality of layers, and generates layer shape data representing the shape of each layer. The
制御部37は、記憶部35に記憶された層形状データやトーチ17の移動軌跡に基づく駆動プログラムを実行して、溶接ロボット19を駆動する。
The
制御部37は、記憶部35に記憶された層形状データやトーチ17の移動軌跡に基づく駆動プログラムを実行して、溶接ロボット19を駆動する。つまり、溶接ロボット19は、コントローラ15からの指令により、軌道演算部33で生成したトーチ17の移動軌跡に基づき、溶加材Mをアークで溶融させながらトーチ17を移動する。
The
上記構成の製造システム100は、設定された層形状データから生成されるトーチ17の移動軌跡に沿って、トーチ17を溶接ロボット19の駆動により移動させながら、溶加材Mを溶融させ、溶融した溶加材Mをベースプレート10上に供給する。これにより、例えば、水平に配置させたベースプレート10上に複数の線状の溶着ビードBが水平方向に積層された積層造形物Wが造形される。
The
図1においては、水平に設置された鋼板からなるベースプレート10上に複数の溶着ビードBを積層させて複数の空洞部Cが水平方向に沿って形成された積層造形物Wを造形す
る様子を示している。この空洞部Cは、例えば、流体が通される流路等として用いられる。具体的には、この積層造形物Wを、例えば、ミキサーやポンプなどのロータとして用いる際に、空洞部Cに冷却水などの冷却媒体が流される。そして、この冷却媒体が空洞部Cへ流れることで、積層造形物Wが冷却される。
FIG. 1 shows how a laminate-molded product W in which a plurality of cavities C are formed along the horizontal direction is formed by laminating a plurality of welding beads B on a
ところで、空洞部Cを有する積層造形物Wを積層造形によって造形する場合、その空洞部Cの周囲を溶着ビードBで形成すると、この空洞部Cの周囲の溶着ビードBに重力の影響によって垂れが生じるおそれがある。このため、形成する空洞部Cの形状が歪みやすい。 By the way, when a laminate-molded article W having a cavity C is formed by lamination molding, if a weld bead B is formed around the cavity C, the weld bead B around the cavity C will sag under the influence of gravity. may occur. Therefore, the shape of the cavity C to be formed is easily distorted.
このため、本実施形態では、歪みのない空洞部Cを有する積層造形物Wを造形するために、補助部材を用いて、以下のように積層造形物Wを製造する。
図2は、補助部材の形状を示す補助部材の概略断面図である。
For this reason, in this embodiment, in order to form the laminate-molded article W having the cavity C without distortion, the laminate-molded article W is manufactured as follows using auxiliary members.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an auxiliary member showing the shape of the auxiliary member.
図2に示すように、積層造形物Wを造形する際に用いる補助部材50は、空洞部Cを有する中空の筒状に形成された本体部53と、この本体部53における周方向の一部に、長手方向にわたって形成された接合凸部55とを有している。補助部材50は、例えば、鋼や銅などの金属から形成されており、接合凸部55は、本体部53に対して一体に形成されている。この補助部材50は、空洞部Cが形成された筒状の本体部53の外周に、溶加材または金属粉末を溶融及び凝固させた溶着ビードを積層させて接合凸部55を形成したものである。なお、空洞部Cを冷却媒体用の流路として用いる場合、熱伝導性に優れた銅製の補助部材50を用いるのが好ましい。
As shown in FIG. 2, the
補助部材50は、本体部53が断面円環状に形成されている。また、接合凸部55は、断面視で本体部53から離れるにしたがって窄まる先細り形状を有している。この接合凸部55は、その両側面57のなす角αが、40°~90°とされている。
A
次に、補助部材50を用いた製造手順について説明する。
図3A~図3Eは、積層造形物の製造手順を示す製造途中の積層造形物の概略断面図である。
Next, a manufacturing procedure using the
3A to 3E are schematic cross-sectional views of a laminate-molded article in the process of manufacturing, showing the manufacturing procedure of the laminate-molded article.
図3Aに示すように、水平に設置したベースプレート10に対して、設定された層形状データから生成されるトーチ17の移動軌跡に沿って、積層造形装置11のトーチ17を溶接ロボット19の駆動により移動させながら、溶加材Mを溶融させ、ベースプレート10上に溶着ビードBを形成する。そして、この溶着ビードBを積層させて積層部W1を造形する(造形工程)。
As shown in FIG. 3A , the
図3Bに示すように、ベースプレート10上に造形させた溶着ビードBからなる積層部W1上に補助部材50を支持させる。このとき、この補助部材50は、接合凸部55が積層部W1側である下方に向くように支持する(設置工程)。そして、この接合凸部55を積層部W1の上面に当接させる。
As shown in FIG. 3B, the
このようにすると、積層部W1の上面からなる設置面W1sと、補助部材50の接合凸部55の両側面57との間に、側面57と設置面W1sとの隅部からなる開先部Kが形成される。このとき、接合凸部55の両側面57のなす角αが、40°~90°とされている。これにより、開先部Kでは、その開先角度βが、45°~70°となる。
In this way, between the installation surface W1s, which is the upper surface of the laminated portion W1, and both side surfaces 57 of the joint
ここで、例えば、T継手などの溶接継手では、開先角度は45°~70°とされている。この角度は、開先部にビードが確実に溶け込むサイズである。例えば、開先角度が0°~45°であると、開先の深さが深くなりすぎるとともに開先の開口幅が小さくなり、ビ
ードが奥まで形成されず、未溶着が生じやすくなる。また、開先角度が70°~90°であると、開先の深さが浅くなりすぎるとともに開先の開口幅が大きくなり、のど厚が十分に確保できなくなる。
Here, for example, in a welded joint such as a T-joint, the groove angle is set to 45° to 70°. This angle is a size that ensures that the bead melts into the groove. For example, if the groove angle is between 0° and 45°, the groove becomes too deep and the width of the opening of the groove becomes small, so that the bead is not formed all the way to the bottom, and non-welding tends to occur. Further, when the groove angle is 70° to 90°, the depth of the groove becomes too shallow and the width of the opening of the groove becomes large, making it impossible to secure a sufficient throat thickness.
このため、本例では、補助部材50の接合凸部55の両側面57と設置面W1sとの隅部からなる開先部Kの開先角度βが、良好に接合させることが可能な開先角度は45°~70°となるように、補助部材50の接合凸部55の両側面57のなす角αを40°~90°としている。
For this reason, in this example, the groove angle β of the groove portion K formed by the corners of the both side surfaces 57 of the joint
図3Cに示すように、補助部材50の周囲に溶着ビードBを形成して積層させる(再造形工程)。このとき、積層部W1に支持した補助部材50の接合凸部55の両側面57と積層部W1との間に形成された開先部Kに溶着ビードBを充填する(図3C参照)。このようにすると、開先部Kが溶着ビードBによって埋められ、積層部W1に補助部材50が接合される。
As shown in FIG. 3C, a welding bead B is formed and laminated around the auxiliary member 50 (reshaping step). At this time, the welding bead B is filled in the groove portion K formed between the laminated portion W1 and both side surfaces 57 of the joint
図3Dに示すように、補助部材50の周囲に溶着ビードBをさらに形成して積層させる。これにより、図3Eに示すように、空洞部Cを有する補助部材50が埋め込まれ、空洞部Cを有する積層造形物Wが得られる。
As shown in FIG. 3D, a weld bead B is further formed and laminated around the
以上、説明したように、本実施形態に係る積層造形物の製造方法及び積層造形物によれば、溶着ビードBを積層させて積層部W1を造形し、積層部W1上に補助部材50を設置し、その後、補助部材50を設置した積層部W1に溶着ビードBを積層させる。これにより、補助部材50に形成された空洞部Cを有する積層造形物Wを容易に製造することができる。つまり、歪みのない空洞部Cを有する積層造形物Wを容易にかつ効率よく造形することができる。
As described above, according to the method for manufacturing a laminate-molded article and the laminate-molded article according to the present embodiment, the welding beads B are laminated to form the laminate part W1, and the
ここで、参考例について説明する。
図4は、参考例に係る積層造形物の概略断面図である。
図4に示すように、参考例に係る積層造形物WAには、断面円形の空洞部Cを有する円環筒状のパイプ材からなる補助部材50Aが埋め込まれている。この積層造形物WAでは、補助部材50Aを埋め込む際に、補助部材50Aと積層部W1の上面との間に狭隘な隙間Gが形成される。すると、トーチ17の溶加材Mが狭隘な隙間Gへ入らず、補助部材50Aの下部に、溶着ビードBの未充填による溶け込み不良が生じてしまう。
Here, a reference example will be described.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a laminate-molded article according to a reference example.
As shown in FIG. 4, in the laminate-molded article WA according to the reference example, an
これに対して、本実施形態に係る積層造形物の製造方法及び積層造形物によれば、補助部材50を設置した積層部W1に溶着ビードBを積層させる際に、積層部W1と補助部材50の接合凸部55との隅部からなる開先部Kに溶着ビードBを充填させて補助部材50を積層部W1に接合させる。したがって、補助部材50の周囲における未溶着部分の発生を抑制することができ、補助部材50が良好に接合された積層造形物Wを製造することができる。
On the other hand, according to the method for manufacturing a layered product and the layered product according to the present embodiment, when the welding bead B is layered on the layered portion W1 in which the
しかも、補助部材50の接合凸部55を形成する両側面57のなす角αが、40°~90°とされている。したがって、接合凸部55を積層部W1に向けて補助部材50を設置することにより、例えば、平面からなる積層部W1の設置面W1sと接合凸部55の側面57との開先部Kにおける開先角度βが、溶接による接合に適した角度である45°~70°となる。これにより、補助部材50の周囲における未溶着部分の発生をより抑制することができ、補助部材50が良好に接合された積層造形物Wを製造することができる。
Moreover, the angle α formed by both side surfaces 57 forming the
また、本例によれば、本体部53の外周に溶加材または金属粉末を溶融及び凝固させた溶着ビードを積層させることにより、接合凸部55を有する補助部材50を容易に得るこ
とができる。これにより、空洞部Cを有する積層造形物Wの生産性を向上させることができる。
Further, according to this example, by laminating a welding bead obtained by melting and solidifying a filler material or metal powder on the outer periphery of the
次に、他の実施形態に係る積層造形物の製造方法について説明する。
図5A~図5Dは、他の実施形態に係る積層造形物の製造手順を示す製造途中の積層造形物の概略断面図である。
Next, a method for manufacturing a laminate-molded article according to another embodiment will be described.
5A to 5D are schematic cross-sectional views of a laminate-molded article in the process of manufacturing, showing the manufacturing procedure of a laminate-molded article according to another embodiment.
図5Aに示すように、他の実施形態では、ベースプレート10上に溶着ビードBを積層させて積層部W1を造形する際に、土台W1bを形成する。これらの土台W1bは、積層部W1における補助部材50の設置箇所に形成する。
As shown in FIG. 5A, in another embodiment, a base W1b is formed when the weld bead B is laminated on the
その後、図5Bに示すように、積層部W1の各土台W1b上に補助部材50を支持させる。そして、土台W1bの設置面W1sと接合凸部55の両側面57との間に形成された開先部Kに溶着ビードBを形成し、開先部Kを溶着ビードBによって埋めて積層部W1の土台W1bに補助部材50を接合させる。このとき、補助部材50が土台W1b上に支持されているので、開先部Kに溶着ビードBを形成する際に、トーチ17の一部を補助部材50の設置面W1sである土台W1bの設置面W1sよりも下方に移動させることができる。つまり、積層部W1に土台W1bを形成し、この土台W1bに補助部材50を支持させることで、トーチ17の可動範囲を大きくすることができる。したがって、開先部Kへの溶着ビードBの充填を円滑かつ良好に行うことができる。
After that, as shown in FIG. 5B, an
図5Cに示すように、補助部材50を土台W1b上に接合させたら、土台W1bの間の窪みに溶着ビードBを積層させて窪みを埋め、その後、図5Dに示すように、補助部材50の周囲に溶着ビードBを形成して積層させる。これにより、補助部材50が埋め込まれることにより、空洞部Cを有する積層造形物Wが得られる(図3E参照)。
As shown in FIG. 5C, after the
なお、空洞部Cを有する補助部材50としては、上記実施形態のものに限らず、必要となる空洞部Cの断面形状等によって様々なものが用いられる。
以下、空洞部Cを有する補助部材50を例示する。
図6は、他の形状の空洞部を有する補助部材を示す図であって、図6の(a)~図6の(d)はそれぞれ補助部材の概略断面図である。
The
The
6A to 6D are diagrams showing auxiliary members having cavities of other shapes, and FIGS. 6A to 6D are schematic cross-sectional views of the auxiliary members, respectively.
図6の(a)に示す補助部材50は、断面視正方形状の空洞部Cを有する本体部53を備えている。本体部53には、その一辺に接合凸部55が一体に形成されている。
The
図6の(b)に示す補助部材50は、断面視半円形状の空洞部Cを有する本体部53を備えている。本体部53には、空洞部Cの円弧側と反対側に接合凸部55が形成されている。
The
図6の(c)に示す補助部材50は、断面視菱型状の空洞部Cを有する本体部53を備えている。本体部53は、その一方の鋭角の角部が接合凸部55とされている。
The
図6の(d)に示す補助部材50は、断面視正方形状の空洞部Cを有する本体部53を備えている。本体部53は、その一つの角部が接合凸部55とされている。
The
そして、図6の(a)~図6の(d)に示す補助部材50は、いずれも接合凸部55における両側面57のなす角αが、40°~90°とされている。
In each of the
このように、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。
As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and those skilled in the art can make modifications and applications by combining each configuration of the embodiments with each other, based on the description of the specification and well-known techniques. It is also contemplated by the present invention that it falls within the scope of protection sought.
以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
(1) 溶加材を溶融及び凝固させた複数の溶着ビードを積層させて空洞部を有する造形物を造形する積層造形物の製造方法であって、
前記溶着ビードを積層させて積層部を造形する造形工程と、
前記空洞部が形成された本体部の外周に接合凸部が突設された補助部材を、前記積層部に対して前記接合凸部を向けて設置する設置工程と、
前記補助部材を設置した前記積層部に前記溶着ビードを積層させる再造形工程と、
を含み、
前記再造形工程において、前記積層部と前記補助部材の前記接合凸部との隅部に前記溶着ビードを充填させて前記補助部材を前記積層部に接合させる、
積層造形物の製造方法。
As described above, this specification discloses the following matters.
(1) A method for manufacturing a laminate-molded article in which a plurality of welding beads obtained by melting and solidifying a filler material are laminated to form a molded article having a hollow portion,
a modeling step of laminating the welding beads to form a laminated portion;
an installation step of installing an auxiliary member having a joint projection protruding from the outer periphery of the body portion in which the hollow portion is formed, with the joint projection directed toward the laminated portion;
a reshaping step of laminating the welding bead on the lamination portion where the auxiliary member is installed;
including
In the reshaping step, the auxiliary member is joined to the laminated portion by filling a corner portion between the laminated portion and the joint convex portion of the auxiliary member with the welding bead.
A method for producing a laminate-molded article.
上記(1)の構成の積層造形物の製造方法によれば、溶着ビードを積層させて積層部を造形し、積層部上に補助部材を設置し、その後、補助部材を設置した積層部に溶着ビードを積層させる。これにより、補助部材に形成された空洞部を有する積層造形物を容易に製造することができる。つまり、歪みのない空洞部を有する造形物を容易にかつ効率よく造形することができる。
しかも、補助部材を設置した積層部に溶着ビードを積層させる際に、積層部と補助部材の接合凸部との隅部に溶着ビードを充填させて補助部材を積層部に接合させる。したがって、例えば、円筒状などの単純形状の補助部材を積層部に設置して溶着ビードによって埋める場合と比べ、補助部材の周囲における未溶着部分の発生を抑制することができ、補助部材が良好に接合された積層造形物を製造することができる。
According to the method for manufacturing a layered product having the above configuration (1), the welding beads are layered to form the layered portion, the auxiliary member is installed on the layered portion, and then the auxiliary member is welded to the layered portion where the auxiliary member is installed. Laminate the beads. Thereby, it is possible to easily manufacture a laminate-molded article having a hollow portion formed in the auxiliary member. That is, it is possible to easily and efficiently form a modeled object having a hollow portion without distortion.
Moreover, when the welding beads are stacked on the laminated portion on which the auxiliary member is installed, the welding bead is filled in the corners of the laminated portion and the joint convex portion of the auxiliary member to join the auxiliary member to the laminated portion. Therefore, for example, compared to the case where a simple-shaped auxiliary member such as a cylinder is placed in the laminated portion and buried with a welding bead, it is possible to suppress the occurrence of an unwelded portion around the auxiliary member, and the auxiliary member can be used satisfactorily. Bonded laminates can be produced.
(2) 前記接合凸部は、断面視で前記本体部から離れるにしたがって窄まる先細りの断面形状を有し、前記接合凸部を形成する両側面のなす角が、40°~90°とされている、
(1)に記載の積層造形物の製造方法。
(2) The joint protrusion has a tapered cross-sectional shape that tapers away from the main body when viewed in cross section, and the angle formed by both side surfaces forming the joint protrusion is 40° to 90°. ing,
(1) The method for producing a laminate-molded article.
上記(2)の構成の積層造形物の製造方法によれば、接合凸部を形成する両側面のなす角が、40°~90°とされている。したがって、接合凸部を積層部に向けて補助部材を設置することにより、例えば、平面からなる積層部の設置面と接合凸部の側面との隅部における開先角度が、溶接による接合に適した角度である45°~70°となる。これにより、補助部材の周囲における未溶着部分の発生をより抑制することができ、補助部材が良好に接合された積層造形物を製造することができる。 According to the method for manufacturing a laminate-molded article having the above configuration (2), the angle formed by both side surfaces forming the joint protrusion is 40° to 90°. Therefore, by installing the auxiliary member with the joining convex part facing the laminated part, for example, the groove angle at the corner between the installation surface of the laminated part consisting of a plane and the side surface of the joining convex part is suitable for joining by welding. The angle is 45° to 70°. As a result, it is possible to further suppress the occurrence of unwelded portions around the auxiliary member, and to manufacture a laminate-molded article in which the auxiliary member is satisfactorily joined.
(3) 前記造形工程において、前記補助部材を設置する土台を前記積層部に形成し、
前記設置工程において、前記積層部における前記土台に前記補助部材を設置する、
(1)または(2)に記載の積層造形物の製造方法。
(3) forming a base on which the auxiliary member is installed in the laminated portion in the molding step;
In the installation step, the auxiliary member is installed on the base of the laminated portion.
(1) or the manufacturing method of the laminate-molded article as described in (2).
上記(3)の構成の積層造形物の製造方法によれば、積層部に土台を形成し、この土台に補助部材を設置する。これにより、積層部と補助部材の接合凸部との隅部に溶着ビードを充填させて補助部材を接合させる際に、例えば、溶着ビードを形成するトーチの積層部への干渉を抑制することができる。つまり、トーチの可動範囲を大きくすることができ、設置面と補助部材の接合凸部との隅部への溶着ビードの充填を円滑かつ良好に行うことができる。 According to the method for manufacturing a laminate-molded article having the configuration of (3) above, the base is formed in the laminated portion, and the auxiliary member is installed on the base. As a result, when the auxiliary member is joined by filling the welding bead in the corner between the laminated portion and the joining convex portion of the auxiliary member, for example, interference of the torch forming the welding bead with the laminated portion can be suppressed. can. In other words, the movable range of the torch can be increased, and the welding bead can be smoothly and satisfactorily filled into the corner between the installation surface and the joining protrusion of the auxiliary member.
(4) 前記空洞部が形成された筒状の前記本体部の外周に、溶加材または金属粉末を溶融及び凝固させた溶着ビードを積層させて前記接合凸部を形成して前記補助部材とする、
(1)~(3)のいずれか一つに記載の積層造形物の製造方法。
(4) A welding bead obtained by melting and solidifying a filler material or metal powder is laminated on the outer periphery of the cylindrical main body portion in which the hollow portion is formed to form the joint convex portion and the auxiliary member. do,
(1) The method for producing a laminate-molded article according to any one of (3).
上記(4)の構成の積層造形物の製造方法によれば、本体部の外周に溶着ビードを積層させることにより、接合凸部を有する補助部材を容易に得ることができる。これにより、空洞部を有する積層造形物の生産性を向上させることができる。 According to the method for manufacturing a laminate-molded article having the above configuration (4), by laminating the welding bead on the outer periphery of the main body, the auxiliary member having the joining projection can be easily obtained. Thereby, the productivity of the laminate-molded article having the hollow portion can be improved.
(5) 溶加材を溶融及び凝固させた複数の溶着ビードが積層されて造形され、内部に空洞部が形成された積層造形物であって、
前記空洞部が形成された本体部の外周に接合凸部が突設された補助部材と、
前記補助部材の周囲に積層された複数の前記溶着ビードと、
を備え、
前記補助部材は、前記接合凸部が、前記溶着ビードの積層方向と反対側へ向けられて配置されている、
積層造形物。
(5) A laminate-molded article formed by laminating a plurality of welding beads obtained by melting and solidifying a filler material and having a cavity formed therein,
an auxiliary member having a joint convex portion projecting from the outer periphery of the body portion in which the hollow portion is formed;
a plurality of welding beads laminated around the auxiliary member;
with
The auxiliary member is arranged such that the joint convex portion is oriented in a direction opposite to the lamination direction of the welding bead.
Additive manufacturing.
上記(5)の構成の積層造形物によれば、補助部材の空洞部を、例えば、冷却媒体を流す流路として用いることができる。また、補助部材は、外周から突設された接合凸部が溶着ビードの積層方向と反対側へ向けて設置されている。つまり、補助部材は、溶着ビードを層状に積層させる際に、接合凸部が溶着ビードの積層方向と反対側に向けられて設置されるので、接合凸部の周囲に溶着ビードが円滑に充填され、補助部材が良好に接合された積層造形物とすることができる。 According to the laminate-molded article having the configuration (5) above, the hollow portion of the auxiliary member can be used, for example, as a flow path for flowing a cooling medium. In addition, the auxiliary member is installed so that the joining convex portion protruding from the outer periphery faces the side opposite to the lamination direction of the welding beads. In other words, when the welding beads are laminated in layers, the auxiliary member is installed with the welding bead facing in the direction opposite to the lamination direction of the welding bead, so that the welding bead is smoothly filled around the welding bead. , a laminate-molded article in which the auxiliary member is well bonded.
(6) 前記接合凸部は、断面視で前記本体部から離れるにしたがって窄まる先細りの断面形状を有し、前記接合凸部を形成する両側面のなす角が、40°~90°とされている、
(5)に記載の積層造形物。
(6) The joint protrusion has a tapered cross-sectional shape that tapers away from the main body when viewed in cross section, and the angle formed by both side surfaces forming the joint protrusion is 40° to 90°. ing,
(5) The laminate-molded article according to the above.
上記(6)の構成の積層造形物によれば、溶着ビードを層状に積層させる際に、補助部材の両側面のなす角が、40°~90°とされた接合凸部の周囲に、溶着ビードがより円滑に充填され、補助部材が良好に接合された積層造形物とすることができる。 According to the laminate-molded product having the configuration of (6) above, when the welding beads are laminated in layers, welding is performed around the joint convex portion in which the angle formed by both side surfaces of the auxiliary member is 40 ° to 90 °. A laminate-molded article in which the beads are filled more smoothly and the auxiliary member is satisfactorily bonded can be obtained.
(7) 前記補助部材は、前記空洞部が形成された筒状の前記本体部の外周に、溶加材または金属粉末を溶融及び凝固させた溶着ビードを積層させて前記接合凸部が形成されている、
(5)または(6)に記載の積層造形物。
(7) In the auxiliary member, the joint convex portion is formed by laminating a welding bead obtained by melting and solidifying a filler material or metal powder on the outer periphery of the cylindrical main body portion in which the hollow portion is formed. ing,
(5) or the laminate-molded article according to (6).
上記(7)の構成の積層造形物によれば、本体部の外周に溶着ビードを積層させることにより接合凸部が容易に形成された補助部材が用いられている。これにより、空洞部を有し、しかも、生産性の高い積層造形物とすることができる。 According to the laminate-molded article having the above configuration (7), the auxiliary member is used in which the joining projection is easily formed by laminating the welding bead on the outer periphery of the main body. Thereby, it is possible to obtain a laminate-molded article having a hollow portion and having high productivity.
50 補助部材
53 本体部
55 接合凸部
57 側面
B 溶着ビード
C 空洞部
M 溶加材
W 積層造形物
W1 積層部
W1b 土台
50
Claims (7)
前記溶着ビードを積層させて積層部を造形する造形工程と、
前記空洞部が形成された本体部の外周に接合凸部が突設された補助部材を、前記積層部に対して前記接合凸部を向けて設置する設置工程と、
前記補助部材を設置した前記積層部に前記溶着ビードを積層させる再造形工程と、
を含み、
前記再造形工程において、前記積層部と前記補助部材の前記接合凸部との隅部に前記溶着ビードを充填させて前記補助部材を前記積層部に接合させる、
積層造形物の製造方法。 A method for manufacturing a laminate-molded article in which a plurality of welding beads obtained by melting and solidifying a filler material are laminated to form a molded article having a cavity,
a modeling step of laminating the welding beads to form a laminated portion;
an installation step of installing an auxiliary member having a joint projection protruding from the outer periphery of the body portion in which the hollow portion is formed, with the joint projection directed toward the laminated portion;
a reshaping step of laminating the welding bead on the lamination portion where the auxiliary member is installed;
including
In the reshaping step, the auxiliary member is joined to the laminated portion by filling a corner portion between the laminated portion and the joint convex portion of the auxiliary member with the welding bead.
A method for producing a laminate-molded article.
請求項1に記載の積層造形物の製造方法。 The joint protrusion has a tapered cross-sectional shape that tapers away from the main body in a cross-sectional view, and the angle formed by both side surfaces forming the joint protrusion is 40° to 90°.
The manufacturing method of the laminate-molded article according to claim 1 .
前記設置工程において、前記積層部における前記土台に前記補助部材を設置する、
請求項1または請求項2に記載の積層造形物の製造方法。 In the molding step, a base for installing the auxiliary member is formed in the laminated portion,
In the installation step, the auxiliary member is installed on the base of the laminated portion.
The manufacturing method of the laminate-molded article according to claim 1 or 2.
請求項1~3のいずれか一項に記載の積層造形物の製造方法。 A welding bead obtained by melting and solidifying a filler material or metal powder is laminated on the outer circumference of the cylindrical main body portion in which the cavity portion is formed to form the joining convex portion to form the auxiliary member.
The method for producing a laminate-molded article according to any one of claims 1 to 3.
前記空洞部が形成された本体部の外周に接合凸部が突設された補助部材と、
前記補助部材の周囲に積層された複数の前記溶着ビードと、
を備え、
前記補助部材は、前記接合凸部が、前記溶着ビードの積層方向と反対側へ向けられて配置されている、
積層造形物。 A laminate-molded product in which a plurality of welding beads obtained by melting and solidifying a filler material are laminated and molded, and a cavity is formed inside,
an auxiliary member having a joint convex portion projecting from the outer periphery of the body portion in which the hollow portion is formed;
a plurality of welding beads laminated around the auxiliary member;
with
The auxiliary member is arranged such that the joint convex portion is oriented in a direction opposite to the lamination direction of the welding bead.
Additive manufacturing.
請求項5に記載の積層造形物。 The joint protrusion has a tapered cross-sectional shape that tapers away from the main body in a cross-sectional view, and the angle formed by both side surfaces forming the joint protrusion is 40° to 90°.
The laminate-molded article according to claim 5 .
請求項5または請求項6に記載の積層造形物。 In the auxiliary member, the joint convex portion is formed by laminating a welding bead obtained by melting and solidifying a filler material or metal powder on the outer periphery of the cylindrical main body portion in which the hollow portion is formed.
The laminate-molded article according to claim 5 or 6.
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