JP7379375B2 - 3次元物体を製造するための装置及び方法 - Google Patents
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Description
-付加造形粉末の少なくとも1つの層を支持するのに適する支持体と、
-レーザビームを放出するのに適するレーザソースと、
-粉末層の少なくとも一部分を走査するようにレーザビームを粉末層の上に向けるのに適する走査デバイスと、
-走査デバイスの上流に配置されて走査軌道を変調するためのデバイスであって、変調デバイスが、レーザソースによって放出されたレーザビームを反射するのにかつそれを走査デバイスに向けて誘導するのに適する変調ミラーを含み、変調ミラー上のレーザソースによって放出されるレーザソースの入射角が、20と45°の間である上記変調するためのデバイスと、
を含む、選択的付加造形によって3次元物体を製造するための装置を提供する。
-走査デバイスは、第1の走査ミラー及び/又は第2の走査ミラーを含み、走査デバイスは、第1の走査回転軸に対する第1の走査ミラーの及び/又は第2の走査回転軸に対する第2の走査ミラーの向きを修正するのに適している、
-変調デバイスは、第1の変調回転軸及び/又は第2の変調回転軸に対する変調ミラーの向きを修正するのに適している、
-走査デバイスは、第1の範囲の走査角度値にわたって第1の走査回転軸に対する第1の走査ミラーの及び/又は第2の範囲の走査角度値にわたって第2の走査回転軸に対する第2の走査ミラーの向きを修正するのに適している、
-変調デバイスは、第1の範囲の変調角度値にわたって第1の変調回転軸及び/又は第2の範囲の変調角度値にわたって第2の変調回転軸に対する変調ミラーの向きを修正するのに適している、
-走査角度値の第1及び/又は第2の範囲は、変調角度値の第1及び/又は第2の範囲よりも広い、
-走査デバイスは、走査回転速度で第1の走査回転軸に対する第1の走査ミラーの及び/又は第2の走査回転軸に対する第2の走査ミラーの向きを修正するように構成される、
-変調デバイスは、変調回転速度で第1の変調回転軸及び/又は第2の変調回転軸に対する変調ミラーの向きを修正するように構成される、
-走査回転速度は、変調回転速度よりも低い、
-走査デバイスは、第1の走査ミラー及び第2の走査ミラーを含み、第1の走査ミラーは、変調ミラーから出力されたレーザビームを反射してそれを第2の走査ミラーに向けて誘導するのに適しており、第2の走査ミラーは、第1の走査ミラーから出力されたレーザビームを反射してそれを付加造形粉末の層の上に向けるのに適しており、システムは、粉末層の平面内で2つの自由度でレーザビームによる粉末層の走査の軌道を制御するために第1の走査回転軸に対する第1の走査ミラーの及び第2の走査回転軸に対する第2のミラーの向きを制御するのに適している、
-変調デバイスは、1.5kHzよりも高い、好ましくは10kHzよりも高いか又はそれに等しい周波数での振動を含む変調に従って軌道を変調するのに適している、
-変調ミラー上にレーザソースによって放出されるレーザビームの入射角は、25と35°の間である、
-変調ミラー上にレーザソースによって放出されるレーザビームの入射角は、28と32°の間である、
-変調ミラーは、炭化珪素を含む、
-変調ミラーは、楕円形状の平面ミラーである。
-走査軌道に沿って付加造形粉末の層の少なくとも一部を走査する指令に従う走査デバイスの制御の段階と、
-走査デバイスの制御と同時に、レーザビームが粉末層のレベルで変調された走査軌道に従うように走査軌道を変調する指令に従う変調デバイスの制御の段階と、
を含む、選択的付加造形によって3次元物体を製造する方法に関する。
-変調デバイスを制御する段階では、変調デバイスは、変調回転速度で第1及び/又は第2の変調回転軸に対する変調ミラーの向きを修正するように制御される、
-走査デバイスを制御する段階では、走査デバイスは、変調回転速度よりも低い走査回転速度で第1の走査回転軸に対する第1の走査ミラーの及び/又は第2の走査回転軸に対する第2の走査ミラーの向きを修正するように制御される。
図1及び図2を参照して、装置1を説明する。装置1は、例えば付加造形により、例えば選択的付加造形によって物体を製造するための装置1とすることができる。物体は、3次元物体とすることができる。
レーザソース110は、例えばレーザファイバ、例えば連続レーザ、例えばガウスエネルギ分布を有する単一モードレーザを含む。
走査デバイス130は、第1の走査ミラー131及び/又は第2の走査ミラー132を含むことができる。走査デバイス130は、すなわち、例えば走査角度値の範囲にわたって1又は2以上の回転軸に対する第1の走査ミラー131の及び/又は第2の走査ミラー132の向きを修正するのに適切とすることができる。走査デバイス130は、例えば走査角度値の第1の範囲にわたって第1の走査回転軸133に対する第1の走査ミラー311の向きを修正するのに適切とすることができる。走査デバイス130は、例えば走査角度値の第2の範囲にわたって第2の走査回転軸134に対する第2の走査ミラー132の向きを修正するのに適切とすることができる。
変調デバイス120は、変調角度値の範囲にわたって例えば少なくとも1つの回転軸に対して例えば回転によって変調ミラー121の向きを修正するのに適切とすることができる。変調デバイス120は、例えば変調値の第1の範囲にわたって例えば第1の変調回転軸122に対する変調ミラー121の向きを修正するのに適切とすることができる。これに代えて又はこれに加えて、変調デバイス120は、例えば第2の変調値の範囲にわたって第2の変調回転軸123に対する変調ミラー121の向きを修正するのに適切とすることができる。第1の変調回転軸122及び第2の変調回転軸123は、2つの直交軸とすることができる。
支持体は、例えば、層が追加される時に移動されるように意図したレートを含む。
レーザソース110と同様に、装置は、第2のソースを含むことができる。第2のソースは、粒子ビームソース、例えば電子ビームソース、例えば電子ビーム溶融ソース(この分野で一般的に使用されている専門用語での)、例えば電子銃とすることができる。
装置1は、装置を制御するのに、例えば、レーザソース110及び/又は変調デバイス120及び/又は走査デバイス130を制御するのに適する制御手段を含むことができる。
図5を参照して、方法を選択的付加造形工程による3次元物体の製造に関して説明する。
70μmのスポット径、2m/sのスポット移動速度、40μmの層厚、2J/mm2のフルエンスに対して、変調デバイス120なしの従来技術の例示的装置は、それが600cm2/minの面融合速度を達成すると考えられるような50μmのギャップを必要とし、かつ200Wのレーザ電力に制限されると考えられ、一方、変調デバイス120を含む上述の装置のような例示的装置は、例えば、500μmのギャップと500μmの2次軌道の振動幅とを可能にし、かつより大きいレーザ電力、例えば1000から2000Wを使用し、3000から6000cm2/minの面融合速度及び従って5対10の比だけ改善される比面積生産性を可能にすると考えられる。
110 レーザソース
120 変調デバイス
130 走査デバイス
150 粉末層
Claims (14)
- 選択的付加造形によって3次元物体を製造するための装置であって、
付加造形粉末の少なくとも1つの層(150)を支持するのに適する支持体(140)と、
レーザビーム(111)を放出するのに適するレーザソース(110)と、
前記粉末層の少なくとも一部分を走査するために前記レーザビームを該粉末層の上に向けるのに適する走査デバイス(130)と、
前記走査デバイスの上流に配置されて走査軌道を変調するためのデバイス(120)であって、該変調デバイスが、前記レーザソースによって放出された前記レーザビームを反射してそれを該走査デバイスに向けて誘導するのに適する変調ミラー(121)を含み、前記レーザビームの伝播方向と前記レーザビームが遭遇するミラー面のレベルでの前記変調ミラーに対する法線との間の角度が20°と45°の間である前記デバイス(120)と、
を含むことを特徴とする装置。 - 前記走査デバイス(130)は、第1の走査ミラー(131)、及び/又は、第2の走査ミラー(132)を含み、該走査デバイスは、第1の走査回転軸(133)に対する該第1の走査ミラーの向き、及び/又は、第2の走査回転軸(134)に対する該第2の走査ミラーの向きを修正するのに適しており、前記変調デバイス(120)は、第1の変調回転軸(122)、及び/又、は第2の変調回転軸(123)に対する前記変調ミラーの向きを修正するのに適していることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記走査デバイスは、走査角度値の第1の範囲にわたって前記第1の走査回転軸(133)に対する前記第1の走査ミラー(131)の向き、及び/又は、走査角度値の第2の範囲にわたって前記第2の走査回転軸(134)に対する前記第2の走査ミラー(132)の前記向きを修正するのに適しており、
前記変調デバイス(120)は、変調角度値の第1の範囲にわたって第1の変調回転軸(122)、及び/又は、変調角度値の第2の範囲にわたって前記第2の変調回転軸(123)に対する前記変調ミラーの前記向きを修正するのに適しており、
走査角度値の前記第1の範囲、及び/又は、前記第2の範囲は、変調角度値の前記第1の範囲、及び/又は、第2の範囲よりも広い、
ことを特徴とする請求項2に記載の装置。 - 前記走査デバイスは、第1の走査回転軸(133)に対する前記第1の走査ミラー(131)の向き、及び/又は、前記第2の走査回転軸(134)に対する前記第2の走査ミラー(132)の前記向きを走査回転速度で修正するように構成され、
前記変調デバイス(120)は、前記第1の変調回転軸(122)及び/又は前記第2の変調回転軸(123)に対する前記変調ミラー(121)の前記向きを変調回転速度で修正するように構成され、
前記走査回転速度は、前記変調回転速度よりも低い、
ことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の装置。 - 前記走査デバイスは、第1の走査ミラー(131)及び第2の走査ミラー(132)を含み、該第1の走査ミラーは、前記変調ミラー(121)から出力された前記レーザビームを反射してそれを該第2の走査ミラーに向けて誘導するのに適しており、該第2の走査ミラーは、該第1の走査ミラーから出力された該レーザビームを反射してそれを付加造形粉末の前記層(150)に向けて誘導するのに適しており、
このシステムが、前記粉末層の平面内で2つの自由度で該レーザビームによる該粉末層の走査の軌道を制御するために、前記第1の走査回転軸に対する該第1の走査ミラーの向き及び前記第2の走査回転軸に対する該第2のミラーの向きを制御するのに適していることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の装置。 - 前記変調デバイス(120)は、1.5kHzよりも高い、好ましくは10kHzよりも高いか又はそれに等しい周波数の振動を含む変調に従って前記走査軌道を変調するのに適していることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の装置。
- 前記レーザビームの伝播方向と前記レーザビームが遭遇するミラー面のレベルでの前記変調ミラーに対する法線との間の角度が、25°と35°の間であることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の装置。
- 前記変調ミラー(121)は、炭化珪素を含むことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の装置。
- 前記変調ミラー(121)は、楕円ミラーであることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の装置。
- 前記変調ミラー(121)は、前記第1の変調回転軸(122)に対する第1の振動と、前記第2の変調回転軸(123)に対する第2の振動とを同時に振動させるのに適している、請求項2に記載の装置。
- 前記第1の変調回転軸(122)に対する前記第1の振動と、前記第2の変調回転軸(123)に対する前記第2の振動とが、振幅及び/又は周波数において独立して制御される、請求項10に記載の装置。
- 前記第1の変調回転軸(122)に対する前記第1の振動が、前記第2のmodulation回転軸(123)に対する前記第2の振動に対して位相オフセットを有するように制御される、請求項10又は11に記載の装置。
- 請求項1から請求項12のいずれか1項に記載の前記装置を用いて実施される3次元物体を選択的付加造形によって製造する方法であって、
走査軌道に沿って付加造形粉末の前記層(150)の少なくとも一部を走査する指令に従って前記走査デバイス(130)を制御する段階と、
前記走査デバイスの制御と同時に、前記レーザビームが前記粉末層(150)のレベルで変調走査軌道に従うように前記走査軌道を変調する指令に従って前記変調デバイス(120)を制御する段階と、
を含むことを特徴とする方法。 - 請求項2、10、11、又は12のいずれか1項に記載の前記装置を用いて実施される3次元物体を選択的付加造形によって製造する方法であって、
走査軌道に沿って付加造形粉末の前記層(150)の少なくとも一部を走査する指令に従って前記走査デバイス(130)を制御する段階と、
前記走査デバイスの制御と同時に、前記レーザビームが前記粉末層(150)のレベルで変調走査軌道に従うように前記走査軌道を変調する指令に従って前記変調デバイス(120)を制御する段階と、を含み、
前記変調デバイス(120)を前記制御する段階では、該変調デバイスは、変調回転速度で前記第1及び/又は第2の変調回転軸(122、123)に対する前記変調ミラー(121)の前記向きを修正するように制御され、
前記走査デバイス(130)を前記制御する段階では、該走査デバイスは、前記変調回転速度よりも低い走査回転速度で前記第1の走査回転軸(133)に対する前記第1の走査ミラー(131)の及び/又は前記第2の走査回転軸(134)に対する前記第2の走査ミラー(132)の前記向きを修正するように制御される、
ことを特徴とする方法。
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EP4185429A1 (de) * | 2020-07-21 | 2023-05-31 | Trumpf Laser- und Systemtechnik GmbH | Fertigungseinrichtung zum additiven fertigen von bauteilen aus einem pulvermaterial, verfahren zum verändern eines strahlprofils eines energiestrahls, und verwendung von wenigstens einem akustooptischen deflektor |
CN116133776A (zh) * | 2020-07-21 | 2023-05-16 | 通快激光与系统工程有限公司 | 用于由粉末材料增材制造构件的制造装置和方法、以及用于产生能量束的确定的强度分布的方法 |
CN116174747B (zh) * | 2022-12-06 | 2023-07-25 | 杭州爱新凯科技有限公司 | 一种多通道激光3d打印装置及其扫描方法 |
GB202218751D0 (en) | 2022-12-13 | 2023-01-25 | Renishaw Plc | Powder bed fusion apparatus and methods |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016156824A1 (en) | 2015-03-30 | 2016-10-06 | Renishaw Plc | Additive manufacturing apparatus and methods |
JP2017042808A (ja) | 2015-08-28 | 2017-03-02 | 三菱電機株式会社 | レーザ加工装置 |
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Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5352405A (en) * | 1992-12-18 | 1994-10-04 | Dtm Corporation | Thermal control of selective laser sintering via control of the laser scan |
US5393482A (en) | 1993-10-20 | 1995-02-28 | United Technologies Corporation | Method for performing multiple beam laser sintering employing focussed and defocussed laser beams |
US5427733A (en) * | 1993-10-20 | 1995-06-27 | United Technologies Corporation | Method for performing temperature-controlled laser sintering |
WO2005060009A1 (en) * | 2003-12-18 | 2005-06-30 | The University Of Sydney | A beam splitter |
KR100514996B1 (ko) * | 2004-04-19 | 2005-09-15 | 주식회사 이오테크닉스 | 레이저 가공 장치 |
EP2538248A1 (en) * | 2007-08-16 | 2012-12-26 | Dow Corning Corporation | Dichroic filters formed using silicon carbide based layers |
US8081364B2 (en) * | 2007-11-27 | 2011-12-20 | Duke University | High-speed multi-dimensional beam scanning system with angle amplification |
FR3027841B1 (fr) | 2014-11-04 | 2017-05-19 | Michelin & Cie | Machine et procede pour la fabrication additive a base de poudre |
WO2016146185A1 (en) * | 2015-03-18 | 2016-09-22 | Ettore Maurizio Costabeber | STEREOLlTHOGRAPHY MACHINE WITH IMPROVED OPTICAL UNIT |
GB201516681D0 (en) * | 2015-09-21 | 2015-11-04 | Renishaw Plc | Addictive manufacturing apparatus and an optical module for use in an addictive manufacturing apparatus |
CN106092979A (zh) * | 2016-05-30 | 2016-11-09 | 杭州电子科技大学 | 利用阵列探测器实现荧光能量比率的牙菌斑定量检测装置 |
US20180154442A1 (en) * | 2016-12-06 | 2018-06-07 | Velo3D, Inc. | Optics, detectors, and three-dimensional printing |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016156824A1 (en) | 2015-03-30 | 2016-10-06 | Renishaw Plc | Additive manufacturing apparatus and methods |
JP2017042808A (ja) | 2015-08-28 | 2017-03-02 | 三菱電機株式会社 | レーザ加工装置 |
JP2017115244A (ja) | 2015-12-17 | 2017-06-29 | リラス ゲーエムベーハーLilas Gmbh | 立体的に延びる製品を製造するための3d印刷装置 |
JP2017148829A (ja) | 2016-02-24 | 2017-08-31 | サイバーレーザー株式会社 | 超短パルスレーザー加工装置 |
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