JP7276007B2 - Three-dimensional modeling method - 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方法に関する。 The present invention relates to a three-dimensional modeling method for modeling a three-dimensional object.
従来、三次元造形方法として、例えば、特表2018-523008号公報に記載されるように、粉末材料に対し電子ビームを照射し粉末材料を溶融し凝固させて、三次元の物体を造形する方法が知られている。この方法において、物体と共に支持体(支持要素)を造形し、支持体により物体の水平に延びる部分などを支持する場合がある。 Conventionally, as a three-dimensional modeling method, for example, as described in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2018-523008, a powder material is irradiated with an electron beam to melt and solidify the powder material, thereby forming a three-dimensional object. It has been known. In this method, a support (supporting element) may be shaped together with the object, such as a horizontally extending portion of the object being supported by the support.
ところで、上述した三次元造形方法において、物体を造形した後に、物体に付着した支持体を除去する必要がある。例えば、エアと共に粉末材料を支持体に吹き付けて支持体のうち仮焼結材料を崩して除去することが考えられる。しかしながら、表面近くの仮焼結材料を除去するのは容易であるが、仮焼結材料が深く堆積していると、仮焼結材料の深いところまで除去するのは労力を要する。 By the way, in the three-dimensional modeling method described above, it is necessary to remove the support adhered to the object after the object is modeled. For example, it is conceivable to blow the powder material together with air onto the support to break and remove the pre-sintered material in the support. However, although it is easy to remove the pre-sintered material near the surface, if the pre-sintered material is deposited deeply, it takes labor to remove the pre-sintered material to a deep place.
そこで、物体を支持する支持体の除去が効率良く行える三次元造形方法の開発が望まれている。 Therefore, it is desired to develop a three-dimensional modeling method capable of efficiently removing a support that supports an object.
本開示の一態様に係る三次元造形方法は、粉末材料に対しエネルギビームを照射し粉末材料を溶融させて三次元の物体を造形する三次元造形方法において、粉末材料に対しエネルギビームを照射し、物体を造形すると共に物体の下方の位置に棒状部材を含む支持体を造形する造形工程と、造形された支持体から棒状部材を引き抜く引抜工程と、棒状部材の引き抜きにより形成される空間に対しエア及び粒体を吹き付けて支持体を除去する除去工程とを含んで構成される。この三次元造形方法によれば、物体を造形すると共に物体の下方の位置に棒状部材を含む支持体を造形し、造形された支持体から棒状部材を引き抜き、棒状部材の引き抜きにより形成される空間に対しエア及び粒体を吹き付けることで支持体を除去する。このため、エア及び粒体を支持体の内部に吹き付けることができ、支持体を容易に除去することができる。従って、物体の造形が効率良く行える。 A three-dimensional fabrication method according to an aspect of the present disclosure is a three-dimensional fabrication method that irradiates a powder material with an energy beam to melt the powder material to form a three-dimensional object, wherein the powder material is irradiated with the energy beam. , a molding step of molding an object and molding a support including a rod-shaped member below the object, a pulling-out step of pulling out the rod-shaped member from the molded support, and a space formed by pulling out the rod-shaped member. and a removing step of blowing air and particles to remove the support. According to this three-dimensional modeling method, an object is modeled, a support including a rod-shaped member is modeled below the object, the rod-shaped member is pulled out from the modeled support, and a space is formed by pulling out the rod-shaped member. The support is removed by blowing air and granules against it. Therefore, air and particles can be blown into the inside of the support, and the support can be easily removed. Therefore, the object can be modeled efficiently.
また、本開示の一態様に係る三次元造形方法において、造形工程は、棒状部材を鉛直方向に向けて造形してもよい。 In addition, in the three-dimensional modeling method according to an aspect of the present disclosure, the modeling step may be performed with the rod-shaped member oriented in the vertical direction.
また、本開示の一態様に係る三次元造形方法において、造形工程は、棒状部材を水平方向に向けて造形してもよい。 In addition, in the three-dimensional modeling method according to an aspect of the present disclosure, the modeling step may be performed with the rod-shaped member oriented horizontally.
本開示の三次元造形方法によれば、物体を支持するための支持体の除去が効率良く行える。 According to the three-dimensional modeling method of the present disclosure, the support for supporting the object can be removed efficiently.
以下、本開示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。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure 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、本開示の第一実施形態に係る三次元造形方法に用いられる三次元造形装置の構成概要図である。本実施形態に係る三次元造形方法は、粉末材料Aに対し電子ビームBを照射し粉末材料Aを溶融させて三次元の物体Oを造形する方法である。ここでは、三次元造形方法の説明に先立って、三次元造形方法に用いられる三次元造形装置1について説明する。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a three-dimensional modeling apparatus used in a three-dimensional modeling method according to the first embodiment of the present disclosure. The three-dimensional modeling method according to the present embodiment is a method of forming a three-dimensional object O by irradiating the powder material A with an electron beam B to melt the powder material A. FIG. Here, before explaining the three-dimensional modeling method, the three-dimensional modeling apparatus 1 used for the three-dimensional modeling method will be explained.
三次元造形装置1は、粉末材料Aに電子ビームBを照射して粉末材料Aを溶融させ凝固させて三次元の物体Oを造形する装置である。この三次元造形装置1は、例えば、粉末材料Aに電子ビームBを照射して粉末材料Aの予備加熱する処理と、粉末材料Aに対し電子ビームBを照射し粉末材料Aを溶融させて物体Oの一部を造形する処理とを繰り返し、凝固した粉末材料を積層させて物体Oの造形を行う。予備加熱は、予熱とも称され、物体Oの造形前に、粉末材料Aの融点未満の温度で粉末材料Aを加熱する処理である。この予備加熱により、粉末材料Aが加熱されて仮焼結され、電子ビームBの照射による粉末材料Aへの負電荷の蓄積が抑制されて、電子ビームBの照射時に粉末材料Aが飛散して舞い上がるスモーク現象を抑制することができる。ここで、仮焼結とは、加熱による粉末材料Aの粒子同士の結合であり、粒子が完全に溶融して結合に至る前の状態である。 The three-dimensional modeling apparatus 1 is an apparatus that irradiates a powder material A with an electron beam B to melt and solidify the powder material A, thereby modeling a three-dimensional object O. FIG. The three-dimensional modeling apparatus 1 performs, for example, a process of irradiating the powder material A with an electron beam B to preheat the powder material A, and a process of irradiating the powder material A with the electron beam B to melt the powder material A to form an object. The process of forming a part of O is repeated, and the object O is formed by layering the solidified powder material. Preheating, also referred to as preheating, is a process of heating the powder material A to a temperature below the melting point of the powder material A before the object O is shaped. By this preheating, the powder material A is heated and pre-sintered, the accumulation of negative charges in the powder material A due to the irradiation of the electron beam B is suppressed, and the powder material A scatters when the electron beam B is irradiated. It is possible to suppress the rising smoke phenomenon. Here, preliminary sintering is the bonding of the particles of the powder material A by heating, and is a state before the particles are completely melted and bonded.
三次元造形装置1は、ビーム出射部2、造形部3及び制御部4を備えて構成されている。ビーム出射部2は、造形部3の粉末材料Aに対し電子ビームBを出射し、粉末材料Aを溶融させる。電子ビームBは、荷電粒子である電子の直線的な運動により形成されるエネルギビームである。また、ビーム出射部2は、粉末材料Aに電子ビームBを照射して粉末材料Aの予備加熱を行った後に、粉末材料Aに電子ビームBを照射し粉末材料Aを溶融させて三次元の物体Oの造形を行っていく。
A three-dimensional modeling apparatus 1 includes a
ビーム出射部2は、電子銃部21、収差コイル22、フォーカスコイル23、偏向コイル24及び飛散検知器25を備えている。電子銃部21は、制御部4と電気的に接続され、制御部4からの制御信号を受けて作動し、電子ビームBを出射する。電子銃部21は、例えば、下方に向けて電子ビームBを出射するように設けられている。収差コイル22は、制御部4と電気的に接続され、制御部4からの制御信号を受けて作動する。収差コイル22は、電子銃部21から出射される電子ビームBの周囲に設置され、電子ビームBの収差を補正する。フォーカスコイル23は、制御部4と電気的に接続され、制御部4からの制御信号を受けて作動する。フォーカスコイル23は、電子銃部21から出射される電子ビームBの周囲に設置され、電子ビームBを収束させ、電子ビームBの照射位置におけるフォーカス状態を調整する。偏向コイル24は、制御部4と電気的に接続され、制御部4からの制御信号を受けて作動する。偏向コイル24は、電子銃部21から出射される電子ビームBの周囲に設置され、制御信号に応じて電子ビームBの照射位置を調整する。偏向コイル24は、電磁的なビーム偏向を行うため、機械的なビーム偏向と比べて、電子ビームBの照射時における走査速度を高速なものとすることができる。電子銃部21、収差コイル22、フォーカスコイル23及び偏向コイル24は、例えば、筒状を呈するコラム26内に設置される。なお、収差コイル22の設置を省略する場合もある。
The
飛散検知器25は、粉末材料Aへの電子ビームBの照射により粉末材料Aが飛散したことを検知する機器である。つまり、飛散検知器25は、粉末材料Aへの電子ビームBが照射されたときに、粉末材料Aが飛散して霧状に舞い上がるスモーク現象を検知する。飛散検知器25としては、例えばX線検知器が用いられる。この場合、飛散検知器25は、スモーク発生時に発生するX線を検知し、X線の検知によって粉末材料Aの飛散の検出が可能となる。飛散検知器25は、例えば、コラム26に取り付けられ、電子ビームBに向けて配置される。なお、飛散検知器25は、粉末材料Aの照射領域の近傍位置に設けられる場合もある。また、飛散検知器25の設置を省略する場合もある。
The
造形部3は、所望の物体Oを造形する部位であり、チャンバ30内に粉末材料Aを配している。造形部3は、ビーム出射部2の下方に設けられている。造形部3は、箱状のチャンバ30を備えており、チャンバ30内において、プレート31、昇降機32、粉末供給機構33及びホッパ34を備えている。チャンバ30はコラム26と結合されており、チャンバ30の内部空間は電子銃部21が配置されるコラム26の内部空間と連通している。
The
プレート31は、造形される物体Oを支持する部材である。プレート31上で物体Oが造形されていき、プレート31は、造形されていく物体Oを支持する。プレート31は、例えば円形の板状体のものが用いられる。プレート31は、電子ビームBの出射方向の延長線上に配置され、例えば水平方向に向けて設けられる。プレート31は、下方に設置される昇降ステージ35に支持されて配置され、昇降ステージ35と共に上下方向に移動する。昇降機32は、昇降ステージ35及びプレート31を昇降させる機器である。昇降機32は、制御部4と電気的に接続され、制御部4からの制御信号を受けて作動する。例えば、昇降機32は、物体Oの造形の初期において昇降ステージ35と共にプレート31を上部へ移動させておき、プレート31上で粉末材料Aが溶融凝固されて積層されるごとにプレート31を降下させる。昇降機32は、プレート31を昇降できる機構であれば、いずれの機構のものを用いてもよい。
The
プレート31上では、物体Oと共に支持体8が造形される。支持体8は、物体Oの一部又は全部を下方から支持するサポート部材である。支持体8は、棒状部材81を含んでいる。棒状部材81は、支持体8を崩して除去するための部材である。この棒状部材81は、例えば鉛直方向に向けて造形される。支持体8の詳細については、後述する。
On the
プレート31は、造形タンク36内に配置されている。造形タンク36は、チャンバ30内の下部に設置されている。この造形タンク36は、例えば、円筒状に形成され、プレート31の移動方向に向けて延びている。この造形タンク36は、プレート31と同心円状の断面円形に形成される。造形タンク36の内側形状に合わせて、昇降ステージ35が形成される。つまり、造形タンク36の内側形状が水平断面で円形の場合、昇降ステージ35の外形も円形とされる。これにより、造形タンク36に供給される粉末材料Aが昇降ステージ35の下方へ漏れ落ちることを抑制しやすくなる。また、粉末材料Aが昇降ステージ35の下方へ漏れ落ちることを抑制するために、昇降ステージ35の外縁部にシール材を設けてもよい。なお、造形タンク36の形状は、円筒状に限定されず、断面矩形の角筒状であってもよい。
The
粉末供給機構33は、プレート31の上方に粉末材料Aを供給し粉末材料Aの表面を均す部材であり、リコータとして機能する。例えば、粉末供給機構33は、棒状又は板状の部材が用いられ、水平方向に移動することにより電子ビームBの照射領域Rに粉末材料Aを供給し、粉末材料Aの表面を均す。粉末供給機構33は、図示しないアクチュエータ及び機構により移動制御される。なお、粉末材料Aを均す機構としては、粉末供給機構33以外の機構を用いることができる。ホッパ34は、粉末材料Aを収容する収容器である。ホッパ34の下部には、粉末材料Aを排出する排出口34aが形成されている。排出口34aから排出された粉末材料Aは、プレート31上へ流入し、又は、粉末供給機構33によりプレート31上へ供給される。プレート31、昇降機32、粉末供給機構33及びホッパ34は、チャンバ30内に設置される。チャンバ30内は、真空又はほぼ真空な状態とされている。また、チャンバ30内は、図示しないヒータなどにより加熱されており、高温状態となっている。なお、プレート31上に粉末材料Aを層状に供給する機構としては、粉末供給機構33及びホッパ34以外の機構を用いることができる。
The
粉末材料Aは、多数の粉末体により構成される。粉末材料Aとしては、例えば金属製の粉末が用いられる。また、粉末材料Aとしては、電子ビームBの照射により溶融及び凝固できるものであれば、粉末より粒径の大きい粒体を用いてもよい。 Powder material A is composed of a large number of powder bodies. As the powder material A, metal powder is used, for example. As the powder material A, granules having a particle diameter larger than that of the powder may be used as long as they can be melted and solidified by irradiation with the electron beam B.
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、プレート31の昇降制御、粉末供給機構33の作動制御、電子ビームBの出射制御、偏向コイル24の作動制御、及び粉末材料Aの飛散検出を行う。制御部4は、プレート31の昇降制御として、昇降機32に制御信号を出力して昇降機32を作動させ、プレート31の上下位置を調整する。制御部4は、粉末供給機構33の作動制御として、電子ビームBの出射前に粉末供給機構33を作動させ、プレート31上へ粉末材料Aを供給して敷き均す。制御部4は、電子ビームBの出射制御として、電子銃部21に制御信号を出力し、電子銃部21から電子ビームBを出射させる。
The
制御部4は、偏向コイル24の作動制御として、偏向コイル24に制御信号を出力して、電子ビームBの照射位置を制御する。例えば、粉末材料Aの予備加熱を行う場合、制御部4は、ビーム出射部2の偏向コイル24に制御信号を出力し、プレート31に対し電子ビームBを走査して照射させる。
The
制御部4は、物体O及び支持体8の造形を行う場合、例えば造形すべき物体O及び支持体8の三次元CAD(Computer-Aided Design)データを用いる。物体O及び支持体8の三次元CADデータは、予め入力される物体O及び支持体8の形状データである。制御部4は、三次元CADデータに基づいて二次元のスライスデータを生成する。スライスデータは、例えば、造形すべき物体O及び支持体8の水平断面のデータであり、上下位置に応じた多数のデータの集合体である。制御部4は、このスライスデータに基づいて、電子ビームBが粉末材料Aに対し照射する領域を決定し、その領域に応じて偏向コイル24に制御信号を出力する。これにより、制御部4はビーム出射部2の偏向コイル24に制御信号を出力し、照射領域Rの粉末材料Aに対し電子ビームBを照射させる。
When the object O and the
図2は物体O及び支持体8を側方から見た図であり、図3は、図2のIII-IIIにおける物体O及び支持体8の水平断面図である。物体Oの一部は、支持体8に支持されながら造形される。すわなち、物体Oで水平に延びる部分は、その下方に造形される支持体8により支持されて造形される。支持体8は、棒状部材81を含む。例えば、支持体8は、棒状部材81及び支持部材82を有している。支持部材82は、物体Oを支持する部材である。支持部材82は、鉛直方向に延びる板体である。物体Oの下方に複数の支持部材82を配列させて造形することにより、物体Oを支持部材82により効率良く支持することができる。支持部材82は、例えば格子状に配列される。支持部材82の上端は、物体Oに接合されている。例えば、支持部材82の上端において、その一部のみが物体Oに接合される。これにより、物体Oに対する支持部材82の接合面積を小さくでき、支持部材82を物体Oから切り離しやすくなる。支持部材82の下端は、物体Oの下端より上方の位置であってもよい。この場合、支持体8を小型化することができ、造形コストを低減することができる。支持部材82の下端がプレート31に接していなくても、支持部材82の周囲の粉末材料Aに支持されることにより、支持部材82は物体Oを支持することができる。
2 is a side view of the object O and the
複数の支持部材82により囲われる領域には、棒状部材81が設けられている。棒状部材81は、棒状の部材であり、例えば断面円形に形成される。棒状部材81の周囲には、仮焼結材料83が存在している。仮焼結材料83は、仮焼結した粉末材料Aである。予熱又はチャンバ30内の熱により粉末材料Aが仮焼結して棒状部材81の周囲に付着している。棒状部材81は、鉛直方向に向けて形成されている。棒状部材81は、例えば、その上端が物体Oから離されて設けられている。棒状部材81の上端と物体Oの間に隙間Gがあることにより、棒状部材81が物体Oと接合されないため、棒状部材81の引き抜きが容易に行える。棒状部材81は、例えば、その下端が支持部材82の下端より下方に位置するように設けられている。すなわち、棒状部材81の下端は、支持部材82から下方へ向けて突出している。これにより、棒状部材81の下端を下方へ引っ張ることにより、棒状部材81の引き抜きが容易に行える。
A rod-shaped
次に、本実施形態に係る三次元造形方法について説明する。 Next, a three-dimensional modeling method according to this embodiment will be described.
図4は、本実施形態に係る三次元造形方法の工程の概要を示す図である。図4の(a)は造形工程を示しており、図4の(b)は引抜工程を示しており、図4の(c)は、除去工程を示している。 FIG. 4 is a diagram showing an overview of the steps of the three-dimensional modeling method according to this embodiment. (a) of FIG. 4 shows the forming process, (b) of FIG. 4 shows the drawing process, and (c) of FIG. 4 shows the removing process.
図4の(a)に示すように、まず、造形工程が行われる。造形工程は、粉末材料Aに対し電子ビームBを照射し、物体O及び支持体8を造形する工程である。この造形工程は、三次元造形装置1により行われる。図1に示すように、造形工程は、例えば、照射領域Rに粉末材料Aの敷き均し、予備加熱、物体O及び支持体8の造形の各処理を繰り返して行われる。このとき、敷き均し、予備加熱、物体O及び支持体8の造形の各処理を終えるごとにプレート31を下方へ移動させ、造形中の物体O及び支持体8の上に粉末材料Aを積層させていく。このとき、図2に示すように、支持体8において、棒状部材81及び支持部材82は、粉末材料Aを溶融させた後に凝固させて造形される。仮焼結材料83は、予備加熱やチャンバ30内の熱によって粉末材料Aの粒子同士が仮焼結して形成される。
As shown in (a) of FIG. 4, first, a modeling process is performed. The modeling step is a step of irradiating the powder material A with the electron beam B to shape the object O and the
次に、図4の(b)に示すように、引抜工程が行われる。引抜工程は、造形された支持体8から棒状部材81を引き抜く工程である。図4の(b)では、支持体8の一部における棒状部材81の引き抜きを示している。この引抜工程において、例えば、棒状部材81の端部を把持して引っ張ることにより、支持部材82の間から棒状部材81が引き抜かれる。棒状部材81の端部が支持部材82の端部から突出しているため、その突出部分を把持して棒状部材81を容易に引き抜くことができる。
Next, as shown in FIG. 4(b), a drawing process is performed. The pulling step is a step of pulling out the rod-shaped
棒状部材81の引き抜きは、作業者の手動により行われてもよいし、治具などを用いて行われてもよいし、引抜装置などを用いて行われてもよい。また、図4の(b)では、棒状部材81を下方へ引っ張って引き抜いているが、物体O及び支持体8の姿勢を変えて、棒状部材81を上方へ引っ張って引き抜いてもよいし、棒状部材81を水平方向へ引っ張って引き抜いてもよい。このとき、棒状部材81が物体Oに接合されていないため、棒状部材81と物体Oとの切り離し作業が不要であり、棒状部材81を支持体8から容易に引き抜くことができる。
The bar-shaped
そして、図4の(c)に示すように、除去工程が行われる。除去工程は、棒状部材81の引き抜きにより形成される空間Sに対しエア及び粒体を吹き付けることにより支持体8を除去する工程である。図4の(c)では、支持体8の一部における除去の工程を示している。例えば、除去工程は、ブラスト装置を用いて行われる。ブラスト装置は、コンプレッサなどにより圧縮されたエアを粒体と共にノズル91から噴射する装置である。ブラスト装置から噴射するエアの圧力は、例えば、0.3~0.5MPaとする。ノズル91を空間Sに向け、粒体を含むエアをノズル91から噴出させることにより、エアと共に粒体が仮焼結材料83に衝突する。これにより、仮焼結材料83が崩れて除去される。ここで粒体としては、例えば粉末材料Aが用いられる。この場合、吹き付けた粉末材料Aと崩した仮焼結材料83を回収して、粉末材料Aとして再利用することができる。
Then, as shown in (c) of FIG. 4, a removal step is performed. The removing step is a step of removing the
空間Sが物体Oの近くまで延びているため、エア及び粒体を支持体8の奥の方まで吹き付けることができる。このため、仮焼結材料83を効率良く除去することができ、除去工程が短時間で行える。支持体8から仮焼結材料83を除去したら、物体Oから支持部材82を切り離して、支持体8の除去が完了する。支持部材82の切り離しは、作業員の手動により行ってもよいし、治具や切離しのための装置を用いて行ってもよい。除去工程により物体Oから支持体8を除去したら、物体Oの表面の研磨などが行われ、物体Oが完成する。
Since the space S extends close to the object O, the air and particles can be blown deep into the
以上説明したように、本実施形態に係る三次元造形方法によれば、物体Oを造形すると共に物体Oの下方の位置に棒状部材81を含む支持体8を造形し、造形された支持体8から棒状部材81を引き抜き、棒状部材81の引き抜きにより形成される空間Sに対しエア及び粒体を吹き付けることで支持体8を除去する。このため、エア及び粒体を支持体8の内部に吹き付けることができ、支持体8を容易に除去することができる。従って、物体Oの造形が効率良く行える。
As described above, according to the three-dimensional modeling method according to the present embodiment, the object O is modeled, the
例えば、仮に支持体8から棒状部材81を引き抜かないで支持体8の除去を行おうとすると、仮焼結材料83の表面にしかエア及び粒体を吹き付けることができず、仮焼結材料83の除去に多大な時間を要する。これに対し、本実施形態に係る三次元造形方法では、支持体8から棒状部材81を引き抜き、棒状部材81の引き抜きにより形成される空間Sに対しエア及び粒体を吹き付けることで、エア及び粒体を仮焼結材料83の内部に吹き付けることができ、支持体8を容易に除去することができるのである。
For example, if an attempt is made to remove the
次に、本開示の第二実施形態に係る三次元造形方法について説明する。 Next, a three-dimensional modeling method according to a second embodiment of the present disclosure will be described.
第二実施形態に係る三次元造形方法は、造形工程において棒状部材81を水平方向に向けて造形する方法である。すなわち、上述した第一実施形態に係る三次元造形方法は造形工程において棒状部材81を鉛直方向に向けて造形しているが、本実施形態に係る三次元造形方法は、棒状部材81を水平方向に向けて造形する点で異なっている。本実施形態に係る三次元造形方法も、上述した三次元造形装置1を用いて造形工程を行うことができる。
The three-dimensional modeling method according to the second embodiment is a method in which the rod-shaped
図5は、本実施形態に係る三次元造形方法の造形工程を示す図である。図6は、図5のVI-VIにおける物体O及び支持体8の断面図である。図5に示すように、棒状部材81は、支持体8の上部において水平方向に向けて造形されている。例えば、棒状部材81は、支持体8の物体Oの近傍位置に複数並べて造形される。棒状部材81は、支持体8を水平方向に貫通するように配置される。物体O及び支持体8の造形は、第一実施形態と同様に行うことができる。
FIG. 5 is a diagram showing the modeling process of the three-dimensional modeling method according to this embodiment. FIG. 6 is a cross-sectional view of the object O and the
図7は引抜工程の説明図であり、図8は除去工程の説明図である。図7に示すように、支持体8から棒状部材81が引き抜かれる。これにより、支持体8の物体Oの近傍位置に空間Sが形成される。棒状部材81の引き抜きは、作業者の手動により行われてもよいし、治具などを用いて行われてもよいし、引抜装置などを用いて行われてもよい。
FIG. 7 is an explanatory diagram of the drawing process, and FIG. 8 is an explanatory diagram of the removing process. As shown in FIG. 7, the rod-shaped
そして、図8に示すように、除去工程が行われる。除去工程は、棒状部材81の引き抜きにより形成される空間Sに対しエア及び粒体を吹き付けることにより支持体8を除去する工程である。例えば、除去工程は、第一実施形態と同様に、ブラスト装置を用いて行われる。すなわち、ノズル91を空間Sに向け、粒体を含むエアをノズル91から噴出させることにより、エアと共に粒体が仮焼結材料83に衝突し仮焼結材料83が崩れて除去される。ここで粒体としては、例えば粉末材料Aが用いられる。この場合、吹き付けた粉末材料Aと崩した仮焼結材料83を回収して、粉末材料Aとして再利用することができる。
Then, as shown in FIG. 8, a removal step is performed. The removing step is a step of removing the
空間Sが支持体8を貫通するように形成されるため、エア及び粒体を支持体8の中心位置まで吹き付けることができる。このため、仮焼結材料83を効率良く除去することができ、除去工程が短時間で行える。また、空間Sの周辺の仮焼結材料83を除去することにより、物体Oと接合される支持体8の部分が小さくなる。このため、仮焼結材料83の全てを除去しなくても、物体Oから支持体8を切り離すことが可能となる。従って、支持体8の除去が効率良く行え、除去時間を短縮することができる。そして、物体Oから支持部材82を切り離して、支持体8の除去が完了する。支持部材82の切り離しは、作業員の手動により行ってもよいし、治具や切離しのための装置を用いて行ってもよい。除去工程により物体Oから支持体8を除去したら、物体Oの表面の研磨などが行われ、物体Oが完成する。
Since the space S is formed so as to penetrate the
以上説明したように、本実施形態に係る三次元造形方法によれば、上述した第一実施形態と同様な作用効果を奏する。すなわち、物体Oを造形すると共に物体Oの下方の位置に棒状部材81を含む支持体8を造形し、造形された支持体8から棒状部材81を引き抜き、棒状部材81の引き抜きにより形成される空間Sに対しエア及び粒体を吹き付けることで支持体8を除去する。このため、エア及び粒体を支持体8の内部に吹き付けることができ、支持体8を容易に除去することができる。従って、物体Oの造形が効率良く行える。
As described above, according to the three-dimensional modeling method according to this embodiment, the same effects as those of the above-described first embodiment can be obtained. That is, the object O is modeled, a
また、本実施形態に係る三次元造形方法によれば、棒状部材81を水平方向に向けて造形する。そして、棒状部材81を支持体8から引き抜いて、支持体8を除去することができる。このとき、物体Oと支持体8が分断しやすくなるため、仮焼結材料83を全て除去しなくても、物体Oから支持体8を切り離すことが可能となる。従って、支持体8の除去が効率良く行える。
Further, according to the three-dimensional modeling method according to the present embodiment, the rod-shaped
以上、本開示の各実施形態について詳細に説明した。しかし、本発明は上述の各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が可能である。 In the above, each embodiment of the present disclosure has been described in detail. However, the invention is not limited to the embodiments described above. The present invention can be modified in various ways without departing from the gist of the claims.
例えば、上述した各実施形態においては、棒状部材81として円柱体であって表面に凹凸がないものを造形し引き抜いているが、棒状部材81は他の形状を呈するものであってもよい。具体的には、棒状部材81は断面が正方形又は長方形の矩形であってもよい。この場合であっても、上述した各実施形態に係る三次元造形方法と同様な作用効果が得られる。
For example, in each of the above-described embodiments, the rod-shaped
また、棒状部材81は、表面に長手方向へ延びる螺旋状の突起を有するものであってもよいし、表面において長手方向に沿って複数のリング状の突起を有するものであってもよい。これらの場合、棒状部材81を引き抜くときに、多くの仮焼結材料83を除去することができる。
Moreover, the rod-
また、上述した各実施形態においては、回転しないプレート31上で物体O及び支持体8を造形しているが、プレート31を回転させて物体O及び支持体8を造形してもよい。例えば、プレート31の中心を回転軸としてプレート31を回転させ、プレート31上において周方向に、粉末材料Aを供給する領域、予備加熱を行う領域、造形を行う領域を設定してもよい。この場合、粉末材料Aの供給、予備加熱及び造形がプレート31上で同時に行うことができる。このため、造形工程が短時間で行え、物体Oの造形が効率良く行える。特に、大型の物体Oを造形する場合に有効である。
Moreover, in each of the above-described embodiments, the object O and the
また、上述した各実施形態においては、エネルギビームとして電子ビームBを粉末材料Aに照射して物体Oを造形する場合について説明したが、電子ビームB以外のエネルギビームを照射するものであってもよい。例えば、イオンビームを照射して物体Oを造形するものであってもよい。 Further, in each of the above-described embodiments, the case of irradiating the powder material A with the electron beam B as the energy beam to shape the object O has been described. good. For example, the object O may be shaped by irradiating an ion beam.
1 三次元造形装置
2 ビーム出射部
3 造形部
4 制御部
8 支持体
21 電子銃部
22 収差コイル
23 フォーカスコイル
24 偏向コイル
25 飛散検知器
31 プレート
32 昇降機
33 粉末供給機構
34 ホッパ
81 棒状部材
82 支持部材
83 仮焼結材料
A 粉末材料
B 電子ビーム
R 照射領域
O 物体
1 Three-
Claims (3)
前記粉末材料に対し前記エネルギビームを照射し、前記物体を造形すると共に前記物体の下方の位置に棒状部材と支持部材とを含み、前記棒状部材の下端が前記支持部材から下方へ向けて突出している支持体を造形する造形工程と、
造形された前記支持体から前記棒状部材を引き抜く引抜工程と、
前記棒状部材の引き抜きにより形成される空間に対しエア及び粒体を吹き付けて前記支持体を除去する除去工程と、
を含む三次元造形方法。 In a three-dimensional modeling method for forming a three-dimensional object by irradiating a powder material with an energy beam to melt the powder material,
irradiating the powder material with the energy beam to shape the object, and including a rod-shaped member and a support member positioned below the object , wherein a lower end of the rod-shaped member protrudes downward from the support member; a shaping step of shaping a support that is
a pulling step of pulling out the rod-shaped member from the shaped support;
a removing step of removing the support by blowing air and granules into the space formed by pulling out the rod-shaped member;
Three-dimensional modeling method including.
請求項1に記載の三次元造形方法。 In the modeling step, the rod-shaped member is shaped in a vertical direction.
The three-dimensional fabrication method according to claim 1.
請求項1に記載の三次元造形方法。 In the shaping step, the rod-shaped member is shaped in a horizontal direction.
The three-dimensional fabrication method according to claim 1.
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