JP7414912B1 - Laminated manufacturing device and method for manufacturing three-dimensional objects - Google Patents

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Abstract

【課題】造形テーブル上の余剰材料をより好適に除去することで、造形物の取り出しの無人化を可能とする積層造形装置、及び三次元造形物の製造方法を提供する。【解決手段】本発明の積層造形装置において、造形テーブルは、テーブル駆動機構により上下運動可能に構成され、材料層形成装置は、造形領域に載置されたベースプレート上に材料粉体を供給して材料層を形成し、チャック装置は、ベースプレートを造形領域内に着脱自在且つ固定可能に構成され、材料回収装置は、造形テーブル上の余剰材料を吸引可能な吸引ノズルを備え、移動装置は、吸引ノズルを移動可能に構成され、ロボットは、ベースプレート及び造形物をチャンバから取り出し可能に構成され、制御装置は、テーブル駆動機構を制御して造形テーブルを所定の上昇量だけ上昇させることと、吸引ノズルを移動させながら余剰の材料粉体の吸引を行うことと、を交互に繰り返す。【選択図】図1An object of the present invention is to provide a layered manufacturing apparatus and a method for manufacturing a three-dimensional object, which enable unmanned removal of a object by more appropriately removing surplus material on a modeling table. In the layered manufacturing apparatus of the present invention, the modeling table is configured to be movable up and down by a table drive mechanism, and the material layer forming device supplies material powder onto a base plate placed in a modeling area. The material layer is formed, the chuck device is configured to allow the base plate to be detachably attached and fixed within the modeling area, the material recovery device is equipped with a suction nozzle capable of suctioning excess material on the modeling table, and the moving device is configured to The robot is configured to be able to move the nozzle, the robot is configured to be able to take out the base plate and the modeled object from the chamber, and the control device is configured to control the table drive mechanism to raise the modeling table by a predetermined amount of elevation, and to move the suction nozzle. Suction of excess material powder while moving is repeated alternately. [Selection diagram] Figure 1

Description

本発明は、積層造形装置、及び三次元造形物の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a layered manufacturing apparatus and a method for manufacturing a three-dimensional structure.

三次元造形物の積層造形では、種々の方式が知られている。例えば、粉末床溶融結合を実施する積層造形装置は、チャンバ内に配置された造形テーブル上の造形領域にベースプレートを配置し、造形領域に材料粉体を供給して材料層を形成し、レーザ光又は電子ビームを材料層の所定位置に照射することで材料粉体を焼結又は溶融させて固化層を形成する。材料層及び固化層の形成を繰り返すことによってベースプレート上に固化層が積層され、必要に応じて造形中又は造形後に切削手段による切削加工を行うことで、所望の三次元造形物が製造される。 Various methods are known for additive manufacturing of three-dimensional objects. For example, in an additive manufacturing apparatus that performs powder bed fusion bonding, a base plate is placed in a printing area on a printing table placed in a chamber, material powder is supplied to the printing area to form a material layer, and a laser beam is emitted. Alternatively, a solidified layer is formed by sintering or melting the material powder by irradiating a predetermined position of the material layer with an electron beam. By repeating the formation of the material layer and the solidified layer, the solidified layer is laminated on the base plate, and if necessary, the desired three-dimensional structure is manufactured by cutting with a cutting means during or after modeling.

粉末床溶融結合のような材料粉体を使用する積層造形においては、造形領域に供給された材料粉体の全てが固化されるわけではない。造形後には、造形物、ベースプレートや造形テーブル上に固化されていない材料粉体が残るため、造形物をチャンバから取り出す際には余剰材料の除去が必要となる。 In additive manufacturing using powdered material, such as powder bed fusion bonding, not all of the powdered material supplied to the build region is solidified. After modeling, unsolidified material powder remains on the modeled object, base plate, and modeling table, so it is necessary to remove excess material when taking out the modeled object from the chamber.

特許文献1に開示されるように、積層造形装置に、余剰材料を吸引除去するための吸引ノズルが設けることが公知である。造形物を取り出す前に、作業者が吸引ノズルを操作して余剰材料を吸引することで、余剰材料が除去される。ここで、造形後に自動で造形物をチャンバから取り出したいという需要がある。例えば、造形物に対して二次加工を行う場合、積層造形装置から造形物を取り出し、二次加工装置に自動で送る一連の工程を自動化したいという需要がある。自動で造形物をチャンバから取り出す際に、造形後の余剰材料を自動で除去することが必要となる。特許文献2は、造形後に残る余剰材料の除去を吸引ノズルで自動除去する構成を開示している。 As disclosed in Patent Document 1, it is known that a layered manufacturing apparatus is provided with a suction nozzle for suctioning and removing surplus material. Before taking out the modeled object, the surplus material is removed by the operator operating the suction nozzle to suck up the surplus material. Here, there is a demand for automatically removing the modeled object from the chamber after modeling. For example, when performing secondary processing on a modeled object, there is a demand for automating a series of steps in which the modeled object is taken out from an additive manufacturing device and automatically sent to a secondary processing device. When automatically taking out a modeled object from a chamber, it is necessary to automatically remove surplus material after modeling. Patent Document 2 discloses a configuration in which surplus material remaining after modeling is automatically removed using a suction nozzle.

特許第6132962号公報Patent No. 6132962 特開2002-205339号公報Japanese Patent Application Publication No. 2002-205339

特許文献2に示されるような、余剰材料を自動で吸引除去する従来の積層造形装置においては造形物の窪み等に余剰材料が残留しやすく除去が不十分であった。造形テーブル上に余剰材料が残っている場合は、造形物を取り出すことができず、無人化の妨げとなっていた。 In a conventional layered manufacturing apparatus that automatically removes surplus material by suction, as shown in Patent Document 2, the surplus material tends to remain in the hollows of the modeled object and removal is insufficient. If surplus material remains on the modeling table, the modeled object cannot be taken out, which hinders unmanned operation.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、造形テーブル上の余剰材料をより好適に除去することで、造形物の取り出しの無人化を可能とする積層造形装置、及び三次元造形物の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of these circumstances, and provides an additive manufacturing apparatus and a three-dimensional manufacturing apparatus that enables unmanned removal of a model by more appropriately removing surplus material on a model table. The purpose is to provide a method for manufacturing products.

本発明によれば、以下の発明が提供される。
[1]造形テーブルと、チャンバと、材料層形成装置と、チャック装置と、材料回収装置と、移動装置と、ロボットと、制御装置とを備える積層造形装置であって、前記造形テーブルは、テーブル駆動機構により上下運動可能に構成され、前記チャンバは、前記造形テーブル上に設けられた、造形物が形成される領域である造形領域を覆い、前記材料層形成装置は、前記造形領域に載置されたベースプレート上に材料粉体を供給して材料層を形成し、前記チャック装置は、前記造形テーブル上に配置され、前記ベースプレートを前記造形領域内に着脱自在且つ固定可能に構成され、前記材料回収装置は、前記造形テーブル上の余剰の前記材料粉体を吸引可能な吸引ノズルを備え、前記移動装置は、前記吸引ノズルを移動可能に構成され、前記ロボットは、前記ベースプレートと、前記ベースプレート上に造形された前記造形物とを前記チャンバから取り出し可能に構成され、前記制御装置は、前記テーブル駆動機構を制御して前記造形テーブルを所定の上昇量だけ上昇させることと、前記吸引ノズルを移動させながら余剰の前記材料粉体の吸引を行うことと、を交互に繰り返す、積層造形装置。
[2][1]に記載の積層造形装置であって、前記吸引ノズルによる被吸引物中の前記材料粉体の割合を検出可能な検出手段を備える、積層造形装置。
[3][2]に記載の積層造形装置であって、前記検出手段は、流量センサである、積層造形装置。
[4][2]又は[3]に記載の積層造形装置であって、前記制御装置は、前記被吸引物中の前記材料粉体の割合が所定値より大きい場合に、前記造形テーブルを所定の下降量だけ下降させるように前記テーブル駆動機構を制御する、積層造形装置。
[5][1]から[4]のいずれか1つに記載の積層造形装置であって、前記制御装置は、所望の三次元造形物の形状データに基づき、前記吸引ノズルが所定の位置において所定の姿勢を取るように前記移動装置を制御する、積層造形装置。
[6][1]から[5]のいずれか1つに記載の積層造形装置であって、前記造形テーブルを囲繞し、前記造形テーブル上に前記材料粉体を保持するように設けられた粉体保持壁と、前記粉体保持壁の外側に排出される余剰の前記材料粉体を収容するように構成された材料回収バケットと、を備え、前記材料回収装置は、運転モードとして回収モードと吸引モードとを備え、前記制御装置は、前記運転モードの切り替えを行うように構成され、前記材料回収装置は、前記回収モードにおいて、前記材料回収バケット内の前記材料粉体を回収し、且つ不純物を除去したうえで前記材料粉体を前記材料層形成装置へ供給し、前記吸引モードにおいて、前記移動装置により前記吸引ノズルを移動させ、前記造形テーブル上の余剰の前記材料粉体を前記吸引ノズルにより吸引するように構成される、積層造形装置。
[7][1]から[6]のいずれか1つに記載の積層造形装置であって、前記チャック装置の側面は、チャックカバーにより覆われており、前記チャックカバーは、外側カバーと、内側カバーとを備え、前記外側カバーは、前記内側カバーの側面の少なくとも一部を覆い、前記内側カバーは、前記チャック装置の前記側面を覆う、積層造形装置。
[8][1]から[7]のいずれか1つに記載の積層造形装置であって、前記チャック装置は、取付プレートを介して前記ベースプレートを固定する、積層造形装置。
[9][1]から[8]のいずれか1つに記載の積層造形装置であって、前記吸引ノズルは、先端側に吸引部を備え、前記吸引部は、先端側の端面を傾斜面で切断した筒形状を有し、前記傾斜面に開口部が設けられる、積層造形装置。
[10][1]から[9]のいずれか1つに記載の積層造形装置であって前記ロボットは、前記移動装置を兼ねる、積層造形装置。
[11][10]に記載の積層造形装置であって、前記ロボットは、前記ベースプレートを前記チャンバに搬入する、積層造形装置。
[12][11]に記載の積層造形装置であって、前記ロボットは、前記造形物を前記チャンバから取り出した後、当該造形物を反転させる、積層造形装置。
[13]三次元造形物の製造方法であって、載置工程と、固化層形成工程と、吸引工程と、取り出し工程とを備え、前記載置工程では、造形テーブル上に配置されたチャック装置によってベースプレートを着脱自在に固定することにより、前記造形テーブル上に設けられた、造形物が形成される領域である造形領域に前記ベースプレートを載置し、前記固化層形成工程では、前記ベースプレート上に材料粉体を供給して材料層を形成する材料層形成工程と、前記材料層の所定の照射領域にレーザ光又は電子ビームを照射することにより固化層を形成する固化工程とを繰り返すことにより、前記固化層を積層し、前記吸引工程では、テーブル駆動機構により前記造形テーブルを所定の上昇量だけ上昇させることと、吸引ノズルを移動装置により移動させながら余剰の前記材料粉体の吸引を行うことと、を交互に繰り返し、前記取り出し工程では、前記ベースプレートと、前記ベースプレート上に造形された前記三次元造形物とを、前記造形領域を覆うチャンバから取り出す、製造方法。
According to the present invention, the following inventions are provided.
[1] An additive manufacturing apparatus including a modeling table, a chamber, a material layer forming device, a chuck device, a material recovery device, a movement device, a robot, and a control device, wherein the modeling table is a table The chamber is configured to be movable up and down by a drive mechanism, the chamber covers a modeling area provided on the modeling table and is an area in which a modeled object is formed, and the material layer forming device is placed in the printing area. The chuck device is arranged on the modeling table and is configured to be able to detach and fix the base plate in the modeling area, The collection device includes a suction nozzle capable of suctioning the surplus material powder on the modeling table, the moving device is configured to be able to move the suction nozzle, and the robot is configured to move the suction nozzle between the base plate and the base plate. The controller is configured to be able to take out the modeled object from the chamber, and the control device controls the table drive mechanism to raise the modeling table by a predetermined amount of elevation, and moves the suction nozzle. A layered manufacturing apparatus that alternately repeats suctioning of the excess material powder while
[2] The layered manufacturing apparatus according to [1], comprising a detection means capable of detecting the proportion of the material powder in the object to be sucked by the suction nozzle.
[3] The additive manufacturing apparatus according to [2], wherein the detection means is a flow sensor.
[4] The additive manufacturing apparatus according to [2] or [3], wherein the control device controls the modeling table to a predetermined value when a proportion of the material powder in the suction object is larger than a predetermined value. An additive manufacturing apparatus that controls the table drive mechanism to lower the table by a lowering amount.
[5] The layered manufacturing apparatus according to any one of [1] to [4], wherein the control device controls the suction nozzle at a predetermined position based on shape data of a desired three-dimensional structure. An additive manufacturing device that controls the moving device to take a predetermined posture.
[6] The additive manufacturing apparatus according to any one of [1] to [5], wherein the powder is provided to surround the modeling table and hold the material powder on the modeling table. and a material recovery bucket configured to accommodate the excess material powder discharged to the outside of the powder holding wall, and the material recovery device has a recovery mode as an operation mode. and a suction mode, the control device is configured to switch the operation mode, and the material recovery device collects the material powder in the material recovery bucket in the recovery mode, and removes impurities. is removed, the material powder is supplied to the material layer forming device, and in the suction mode, the suction nozzle is moved by the moving device, and the excess material powder on the modeling table is transferred to the suction nozzle. an additive manufacturing apparatus configured to suck by.
[7] The additive manufacturing apparatus according to any one of [1] to [6], wherein the side surface of the chuck device is covered with a chuck cover, and the chuck cover includes an outer cover and an inner side. a cover, the outer cover covers at least a part of the side surface of the inner cover, and the inner cover covers the side surface of the chuck device.
[8] The layered manufacturing apparatus according to any one of [1] to [7], wherein the chuck device fixes the base plate via a mounting plate.
[9] The additive manufacturing apparatus according to any one of [1] to [8], wherein the suction nozzle includes a suction section on the tip side, and the suction section has an end surface on the tip side as an inclined surface. A layered manufacturing apparatus having a cylindrical shape cut at a cylindrical shape and having an opening in the inclined surface.
[10] The additive manufacturing apparatus according to any one of [1] to [9], wherein the robot also serves as the moving device.
[11] The additive manufacturing apparatus according to [10], wherein the robot carries the base plate into the chamber.
[12] The layered manufacturing apparatus according to [11], wherein the robot, after taking out the object from the chamber, reverses the object.
[13] A method for manufacturing a three-dimensional object, comprising a placing step, a solidified layer forming step, a suction step, and a taking out step, and in the placing step, a chuck device placed on a modeling table is provided. By removably fixing the base plate, the base plate is placed on a printing area provided on the printing table where a modeled object is formed, and in the solidified layer forming step, the base plate is fixed on the base plate. By repeating a material layer forming step of supplying material powder to form a material layer, and a solidifying step of forming a solidified layer by irradiating a predetermined irradiation area of the material layer with a laser beam or an electron beam, The solidified layers are laminated, and in the suction step, the modeling table is raised by a predetermined amount by a table drive mechanism, and the excess material powder is suctioned while a suction nozzle is moved by a moving device. and, in the taking out step, the base plate and the three-dimensional structure formed on the base plate are taken out from a chamber covering the modeling area.

本発明に係る積層造形装置には、移動装置により移動可能な吸引ノズルが設けられ、制御装置がテーブル駆動機構を制御して造形テーブルを徐々に上昇させながら、吸引ノズルによって余剰材料を吸引除去するので、造形物に振動が加わり、造形物上の余剰材料がベースプレートや造形テーブル上に落下する。これにより、造形テーブル上の余剰材料をより好適に除去することができる。このとき、吸引ノズルによる余剰材料の除去は自動で行われるので、造形物の取り出しの無人化が可能となる。 The layered manufacturing apparatus according to the present invention is provided with a suction nozzle that is movable by a moving device, and the control device controls the table drive mechanism to gradually raise the modeling table while the suction nozzle sucks and removes excess material. Therefore, vibration is applied to the modeled object, and excess material on the modeled object falls onto the base plate or the modeling table. Thereby, excess material on the modeling table can be removed more appropriately. At this time, since the removal of excess material by the suction nozzle is performed automatically, it is possible to take out the modeled object unattended.

本発明の一実施形態に係る積層造形装置100の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a layered manufacturing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention. 積層造形装置100の材料層形成装置2の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of the material layer forming device 2 of the additive manufacturing device 100. 材料層形成装置2のリコータヘッド22の上方からの斜視図である。FIG. 2 is a perspective view from above of the recoater head 22 of the material layer forming apparatus 2. FIG. 材料層形成装置2のリコータヘッド22の下方からの斜視図である。FIG. 2 is a perspective view from below of the recoater head 22 of the material layer forming apparatus 2. FIG. チャック装置5にベースプレート83が固定された状態を示す斜視図である。7 is a perspective view showing a state in which a base plate 83 is fixed to the chuck device 5. FIG. 図5のA-A線における断面図である。6 is a sectional view taken along line AA in FIG. 5. FIG. パレット85、位置決めプレート86、及びシャフト87が分解された状態を示す斜視図である。FIG. 8 is a perspective view showing a pallet 85, a positioning plate 86, and a shaft 87 in an exploded state. チャック装置5からチャックカバー53を取り外した状態を示す斜視図である。5 is a perspective view showing a state in which a chuck cover 53 is removed from the chuck device 5. FIG. 図9A及び図9Bは、吸引ノズル79の吸引部79aの先端を示す図である。図9Aは、正面図であり、図9Bは、右側面図である。9A and 9B are diagrams showing the tip of the suction part 79a of the suction nozzle 79. FIG. 9A is a front view, and FIG. 9B is a right side view. 吸引ノズル79による余剰材料層81aの余剰材料の吸引態様を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining how the suction nozzle 79 suctions the surplus material of the surplus material layer 81a. 積層造形装置100の制御装置9の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a control device 9 of the layered manufacturing apparatus 100. 積層造形装置100を用いた三次元造形物Wの製造方法のフロー図である。It is a flowchart of the manufacturing method of the three-dimensional structure W using the laminated manufacturing apparatus 100. 積層造形装置100を用いた三次元造形物Wの製造方法を説明するための図である。It is a figure for explaining the manufacturing method of the three-dimensional structure W using the layered manufacturing apparatus 100. 固化層形成工程を説明するための図である。It is a figure for explaining a solidified layer formation process. 吸引工程を説明するための図である。It is a figure for explaining a suction process.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴事項について独立して発明が成立する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The features shown in the embodiments below can be combined with each other. Further, the invention is established independently for each characteristic matter.

1.積層造形装置100
図1は、本実施形態に係る積層造形装置100の概略構成図である。積層造形装置100は、チャンバ1と、材料層形成装置2と、照射装置3と、造形テーブル4と、チャック装置5と、ロボット6と、材料回収装置7と、移動装置と、制御装置9とを備える。チャンバ1内に配置される造形テーブル4上に設けられた造形領域Rにおいて、材料層81及び固化層82の形成を繰り返すことで、所望の三次元造形物Wが形成される。
1. Laminated manufacturing device 100
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a layered manufacturing apparatus 100 according to this embodiment. The additive manufacturing device 100 includes a chamber 1, a material layer forming device 2, an irradiation device 3, a modeling table 4, a chuck device 5, a robot 6, a material recovery device 7, a movement device, and a control device 9. Equipped with By repeating the formation of the material layer 81 and the solidified layer 82 in the modeling region R provided on the modeling table 4 disposed in the chamber 1, a desired three-dimensional structure W is formed.

1.1.チャンバ1
チャンバ1は、所望の三次元造形物Wが形成される領域である造形領域Rを覆う。チャンバ1の内部は不活性ガス供給装置(不図示)から供給される所定濃度の不活性ガスで充満されている。本明細書において不活性ガスとは、材料層81や固化層82と実質的に反応しないガスであり、材料の種類に応じて選択され、例えば、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスを使用可能である。固化層82の形成時に発生するヒュームを含んだ不活性ガスは、チャンバ1から排出され、ヒュームコレクタ(不図示)においてヒュームが除去された後にチャンバ1へ供給され再利用される。ヒュームコレクタは、例えば、電気集塵機又はフィルタである。
1.1. chamber 1
The chamber 1 covers a modeling region R where a desired three-dimensional structure W is formed. The interior of the chamber 1 is filled with an inert gas of a predetermined concentration supplied from an inert gas supply device (not shown). In this specification, the inert gas is a gas that does not substantially react with the material layer 81 or the solidified layer 82, and is selected depending on the type of material. For example, nitrogen gas, argon gas, or helium gas can be used. be. Inert gas containing fumes generated during the formation of the solidified layer 82 is discharged from the chamber 1, and after the fumes are removed in a fume collector (not shown), it is supplied to the chamber 1 and reused. The fume collector is, for example, an electrostatic precipitator or a filter.

チャンバ1の上面には、レーザ光Bの透過窓となるウィンドウ1aが設けられる。ウィンドウ1aは、レーザ光Bを透過可能な材料で形成される。具体的に、ウィンドウ1aの材料は、レーザ光Bの種類に応じて、石英ガラスもしくはホウケイ酸ガラス又はゲルマニウム、シリコン、ジンクセレンもしくは臭化カリウムの結晶等から選択される。例えば、レーザ光Bがファイバレーザ又はYAGレーザの場合、ウィンドウ1aは石英ガラスで構成可能である。 A window 1a serving as a transmission window for the laser beam B is provided on the upper surface of the chamber 1. The window 1a is made of a material through which the laser beam B can pass. Specifically, the material of the window 1a is selected from quartz glass, borosilicate glass, germanium, silicon, zinc selenium, potassium bromide crystal, etc., depending on the type of laser beam B. For example, when the laser beam B is a fiber laser or a YAG laser, the window 1a can be made of quartz glass.

また、チャンバ1の上面には、ウィンドウ1aを覆うように汚染防止装置17が設けられる。汚染防止装置17は、円筒形状の筐体17aと、筐体17a内に配置された円筒形状の拡散部材17bとを備える。筐体17aと拡散部材17bの間の空間に供給された清浄な不活性ガスは、拡散部材17bの壁面に形成された細孔を通じて拡散部材17bの内部に充満され、さらに筐体17aの底面に設けられた開口部を通じて下方に向かって噴出される。このような構成により、ヒュームのウィンドウ1aへの付着を防止し、レーザ光Bの照射経路からヒュームを排除することができる。 Further, a contamination prevention device 17 is provided on the upper surface of the chamber 1 so as to cover the window 1a. The pollution prevention device 17 includes a cylindrical housing 17a and a cylindrical diffusion member 17b disposed within the housing 17a. The clean inert gas supplied to the space between the casing 17a and the diffusion member 17b fills the inside of the diffusion member 17b through the pores formed in the wall of the diffusion member 17b, and then flows into the bottom surface of the casing 17a. It is ejected downward through the provided opening. With this configuration, it is possible to prevent fumes from adhering to the window 1a and to exclude fumes from the irradiation path of the laser beam B.

また、チャンバ1には、制御装置9に制御されて開閉可能な作業扉(不図示)が設けられている。チャンバ1へのベースプレート83の搬入時や、チャンバ1からのベースプレート83及び造形物Wの取り出し時には、作業扉が開かれ、ロボット6がチャンバ1を出入りして搬入出作業を行う。搬入出作業を行わないとき、特に造形中は、作業扉は閉じられる。 Further, the chamber 1 is provided with a work door (not shown) that can be opened and closed under the control of the control device 9. When carrying the base plate 83 into the chamber 1 or when taking out the base plate 83 and the shaped object W from the chamber 1, the work door is opened, and the robot 6 moves in and out of the chamber 1 to perform carrying-in/out work. The work door is closed when loading/unloading work is not performed, especially during modeling.

1.2.材料層形成装置2
材料層形成装置2は、造形領域Rに載置されたベースプレート83上に材料粉体を供給して材料層81を形成する。図1から図4に示すように、材料層形成装置2は、チャンバ1の内部に設けられ、ベース21と、ベース21上に配置されるリコータヘッド22とを備える。リコータヘッド22は、リコータヘッド駆動装置23によって水平1軸方向に往復移動可能に構成される。
1.2. Material layer forming device 2
The material layer forming device 2 supplies material powder onto the base plate 83 placed in the modeling region R to form the material layer 81 . As shown in FIGS. 1 to 4, the material layer forming apparatus 2 is provided inside the chamber 1 and includes a base 21 and a recoater head 22 disposed on the base 21. The recoater head 22 is configured to be able to reciprocate in one horizontal axis direction by a recoater head drive device 23.

図3及び図4に示すように、リコータヘッド22は、材料収容部22aと、材料供給口22bと、材料排出口22cとを備える。材料供給口22bは、材料収容部22aの上面に設けられ、材料収容部22aの長手方向に延びる矩形状であり、材料供給ユニット10から材料収容部22aに供給される材料粉体の受け口となる。材料排出口22cは、材料収容部22aの底面に設けられ、材料収容部22a内の材料粉体を排出する。材料排出口22cは、材料収容部22aの長手方向に延びるスリット形状を有する。リコータヘッド22の両側面には、平板状のブレード22fb,22rbが設けられる。ブレード22fb,22rbは、材料排出口22cから排出される材料粉体を平坦化して、材料層81を形成する。 As shown in FIGS. 3 and 4, the recoater head 22 includes a material storage section 22a, a material supply port 22b, and a material discharge port 22c. The material supply port 22b is provided on the upper surface of the material storage section 22a, has a rectangular shape extending in the longitudinal direction of the material storage section 22a, and serves as a receiving port for the material powder supplied from the material supply unit 10 to the material storage section 22a. . The material discharge port 22c is provided on the bottom surface of the material storage section 22a, and discharges the material powder in the material storage section 22a. The material discharge port 22c has a slit shape extending in the longitudinal direction of the material storage section 22a. Flat blades 22fb and 22rb are provided on both sides of the recoater head 22. The blades 22fb and 22rb flatten the material powder discharged from the material discharge port 22c to form the material layer 81.

1.3.照射装置3
図1に示すように、照射装置3は、チャンバ1の上方に設けられる。照射装置3は、造形領域R内に形成される材料層81の照射領域にレーザ光Bを照射して、材料粉体を溶融又は焼結して固化させ、固化層82を形成する。レーザ光Bは、材料粉体を焼結又は溶融可能であればよく、例えば、ファイバレーザ、CO2レーザ、YAGレーザである。なお、照射装置3は、レーザ光Bの代わりに電子ビームを照射して材料層81を固化させるよう構成されてもよい。
1.3. Irradiation device 3
As shown in FIG. 1, the irradiation device 3 is provided above the chamber 1. The irradiation device 3 irradiates the irradiation region of the material layer 81 formed in the modeling region R with laser light B to melt or sinter the material powder and solidify it, thereby forming a solidified layer 82 . The laser beam B only needs to be capable of sintering or melting the material powder, and is, for example, a fiber laser, a CO2 laser, or a YAG laser. Note that the irradiation device 3 may be configured to irradiate an electron beam instead of the laser beam B to solidify the material layer 81.

1.4.造形テーブル4
造形テーブル4は、チャンバ1内に設けられ、その上面に造形領域Rが設けられる。造形テーブル4は、テーブル駆動機構41により上下運動可能に構成される。本実施形態のテーブル駆動機構41は、駆動源としてモータを用いて構成される。なお、テーブル駆動機構41の構成は、本実施形態の例に限定されるものではなく、造形テーブル4を上下(鉛直)方向に移動可能であれば、他の形態でもよい。
1.4. Modeling table 4
The modeling table 4 is provided within the chamber 1, and a modeling area R is provided on its upper surface. The modeling table 4 is configured to be movable up and down by a table drive mechanism 41. The table drive mechanism 41 of this embodiment is configured using a motor as a drive source. Note that the configuration of the table drive mechanism 41 is not limited to the example of this embodiment, and other configurations may be used as long as the modeling table 4 can be moved in the vertical (vertical) direction.

1.5.チャック装置5
チャック装置5は、造形テーブル4上に配置され、ベースプレート83を造形領域R内に着脱自在且つ固定可能に構成される。チャック装置5がベースプレート83を保持し固定することにより、ベースプレート83が造形領域R内に載置される。
1.5. Chuck device 5
The chuck device 5 is disposed on the modeling table 4 and is configured to allow the base plate 83 to be detachably attached and fixed within the modeling region R. The base plate 83 is placed in the modeling region R by the chuck device 5 holding and fixing the base plate 83.

ベースプレート83は、チャック装置5により直接固定されてもよく、取付プレート84等の別部材を介して固定されてもよい。本実施形態では、図1、図5、及び図6に示すように、ベースプレート83が、取付プレート84及びパレット85を介してチャック装置5により着脱自在に固定されている。具体的には、パレット85の底面に下方に向かって突出するようにシャフト87が取り付けられ、シャフト87をチャック装置5により把持することによりパレット85が着脱自在に固定される。また、取付プレート84は、ボルト等の固定部材を用いてパレット85上に固定され、ベースプレート83は、ボルト等の固定部材を用いて取付プレート84上に固定されている。つまり、下側からチャック装置5、パレット85、取付プレート84、ベースプレート83がこの順に配置されており、ベースプレート83の上面に三次元造形物Wが造形される。 The base plate 83 may be fixed directly by the chuck device 5, or may be fixed via another member such as the mounting plate 84. In this embodiment, as shown in FIGS. 1, 5, and 6, the base plate 83 is removably fixed by the chuck device 5 via a mounting plate 84 and a pallet 85. Specifically, a shaft 87 is attached to the bottom surface of the pallet 85 so as to protrude downward, and by gripping the shaft 87 with the chuck device 5, the pallet 85 is removably fixed. Furthermore, the mounting plate 84 is fixed onto the pallet 85 using fixing members such as bolts, and the base plate 83 is fixed onto the mounting plate 84 using fixing members such as bolts. That is, the chuck device 5, the pallet 85, the mounting plate 84, and the base plate 83 are arranged in this order from the bottom, and the three-dimensional structure W is formed on the upper surface of the base plate 83.

本実施形態のチャック装置5は、図6から図8に示すように、造形テーブル4上に配置されたチャックベース51と、チャックベース51上に配置されたクランプユニット52とを備える。 The chuck device 5 of this embodiment includes a chuck base 51 placed on the modeling table 4 and a clamp unit 52 placed on the chuck base 51, as shown in FIGS. 6 to 8.

チャックベース51は、チャック装置5を造形テーブル4上に固定するために用いられる。本実施形態では、平面視で四角形状のチャックベース51の四隅が、ボルト等の固定部材により造形テーブル4に固定されている。 The chuck base 51 is used to fix the chuck device 5 on the modeling table 4. In this embodiment, the four corners of the chuck base 51, which is square in plan view, are fixed to the modeling table 4 with fixing members such as bolts.

クランプユニット52は、略有底円筒形状を有する。クランプユニット52の上面には、平面視における同円心状に第1凸部52a及び第2凸部52bがそれぞれ複数(一例では、4個)設けられ、さらに、平面視における中心から放射状に形成された当接凹部52cが複数(一例では、4個)設けられている。また、クランプユニット52の内部には、図6に示すように、シャフト87を係止する係止部材として複数のボール52dがシャフト87の周方向に沿って等間隔に配置されている。 The clamp unit 52 has a substantially cylindrical shape with a bottom. On the upper surface of the clamp unit 52, a plurality of first convex portions 52a and a plurality of second convex portions 52b (four in one example) are provided concentrically in a plan view, and further radially formed from the center in a plan view. A plurality of (four in one example) contact recesses 52c are provided. Further, inside the clamp unit 52, as shown in FIG. 6, a plurality of balls 52d as locking members for locking the shaft 87 are arranged at equal intervals along the circumferential direction of the shaft 87.

シャフト87は、図6及び図7に示すように、チャッキング栓87aと、チャッキング栓87aの外側に設けられた係止部87bとを備える。チャッキング栓87aの上端側にはネジ部が形成され、当該ネジ部がパレット85の底面に形成されたネジ穴に螺合されることで、チャッキング栓87aがパレット85に取り付けられる。また、チャッキング栓87aの下端がクランプユニット52の挿入孔52eに挿入され、係止部87bの凹部87cにクランプユニット52のボール52dが係合することで、シャフト87が係止される。これにより、パレット85がチャック装置5に固定される。 As shown in FIGS. 6 and 7, the shaft 87 includes a chucking plug 87a and a locking portion 87b provided on the outside of the chucking plug 87a. A threaded portion is formed on the upper end side of the chucking plug 87a, and the threaded portion is screwed into a screw hole formed on the bottom surface of the pallet 85, so that the chucking plug 87a is attached to the pallet 85. Further, the lower end of the chucking plug 87a is inserted into the insertion hole 52e of the clamp unit 52, and the ball 52d of the clamp unit 52 is engaged with the recess 87c of the locking portion 87b, thereby locking the shaft 87. Thereby, the pallet 85 is fixed to the chuck device 5.

さらに、本実施形態では、パレット85とクランプユニット52との間に、位置決めプレート86が介装されている。位置決めプレート86は、パレット85の底面に対してボルト等の固定部材を用いて固定されている。位置決めプレート86には、第1開口部86a及び第2開口部86bがそれぞれ複数(一例では、4個)設けられている。第1開口部86a及び第2開口部86bは、平面視においてクランプユニット52の第1凸部52a及び第2凸部52bにそれぞれ重なる位置に設けられており、第1凸部52aが第1開口部86aに挿通され、第2凸部52bが第2開口部86bに挿通されることにより、位置決めプレート86が水平方向に位置決めされる。 Furthermore, in this embodiment, a positioning plate 86 is interposed between the pallet 85 and the clamp unit 52. The positioning plate 86 is fixed to the bottom surface of the pallet 85 using a fixing member such as a bolt. The positioning plate 86 is provided with a plurality of first openings 86a and a plurality of second openings 86b (four in one example). The first opening 86a and the second opening 86b are provided at positions overlapping the first protrusion 52a and the second protrusion 52b of the clamp unit 52, respectively, in a plan view, and the first protrusion 52a is located in the first opening. The positioning plate 86 is positioned in the horizontal direction by being inserted into the portion 86a and the second convex portion 52b being inserted into the second opening 86b.

また、位置決めプレート86の下面には、複数(一例では、4個)の支え足86cが取付軸86dを用いて取り付けられている。支え足86cは、平面視において当接凹部52cに重なる位置に取り付けられており、支え足86cの底面が当接凹部52cに当接することにより、位置決めプレート86が鉛直方向に位置決めされる。位置決めプレート86をパレット85に取り付けることにより、パレット85をチャック装置5により固定した際に、パレット85上に固定された取付プレート84及びベースプレート83を、水平方向及び鉛直方向における所定の位置に高精度で配置することができる。 Furthermore, a plurality of (four in one example) support legs 86c are attached to the lower surface of the positioning plate 86 using attachment shafts 86d. The support leg 86c is attached to a position overlapping the contact recess 52c in plan view, and the positioning plate 86 is positioned in the vertical direction by the bottom surface of the support foot 86c coming into contact with the contact recess 52c. By attaching the positioning plate 86 to the pallet 85, when the pallet 85 is fixed by the chuck device 5, the mounting plate 84 and base plate 83 fixed on the pallet 85 can be held at predetermined positions in the horizontal and vertical directions with high precision. It can be placed in

本実施形態では、ベースプレート83が、別部材(取付プレート84及びパレット85)を介してチャック装置5に固定されている。このような構成では、シャフト87や位置決めプレート86を取り付けるためのネジ穴等の取付部は、当該別部材に形成すればよく、また当該別部材は造形後に一部又は全部をベースプレート83から取り外して再利用することができる。従って、チャック装置5の形態に応じてベースプレート83に取付部を設ける必要がないため、ベースプレート83をより安価に製造することが可能となる。 In this embodiment, the base plate 83 is fixed to the chuck device 5 via separate members (mounting plate 84 and pallet 85). In such a configuration, the mounting parts such as screw holes for mounting the shaft 87 and the positioning plate 86 may be formed in the separate member, and the separate member may be partially or completely removed from the base plate 83 after modeling. Can be reused. Therefore, since it is not necessary to provide the base plate 83 with a mounting portion depending on the form of the chuck device 5, the base plate 83 can be manufactured at a lower cost.

図5及び図6に示すように、本実施形態では、チャック装置5の側面が、チャックカバー53により覆われている。チャックカバー53は、外側カバー54と、内側カバー55とを備える。外側カバー54は、内側カバー55の側面の少なくとも一部を覆い、内側カバー55は、チャック装置5の側面を覆う。チャックカバー53の素材としては、金属や樹脂等を用いることができる。 As shown in FIGS. 5 and 6, in this embodiment, the side surface of the chuck device 5 is covered with a chuck cover 53. The chuck cover 53 includes an outer cover 54 and an inner cover 55. The outer cover 54 covers at least a portion of the side surface of the inner cover 55, and the inner cover 55 covers the side surface of the chuck device 5. As the material of the chuck cover 53, metal, resin, etc. can be used.

具体的には、図6及び図8に示すように、内側カバー55は、円筒形状の内側被覆部55aと、内側被覆部55aの下端において径方向外側に張り出すフランジ部55bとを備える。内側被覆部55aは、チャック装置5のクランプユニット52の側面を覆う。内側カバー55は、フランジ部55bにおいてチャックベース51上に固定される。また、外側カバー54は、円筒形状の外側被覆部54aと、外側被覆部54aの上端において径方向内側に張り出す上面部54bとを備える。外側被覆部54aは、内側被覆部55aの側面のうち上側の一部を覆う。外側カバー54は、上面部54bにおいて、上面部54bの上面がパレット85の底面と接触した状態でパレット85に固定されている。また、外側カバー54及び内側カバー55は、外側被覆部54aと内側被覆部55aとが同軸となるように配置される。このような構成により、造形中、又は造形完了後にチャック装置5によるベースプレート83の固定を解除した際に、チャック装置5の内部、特にクランプユニット52への余剰材料の侵入を防止することができる。 Specifically, as shown in FIGS. 6 and 8, the inner cover 55 includes a cylindrical inner covering portion 55a and a flange portion 55b extending radially outward at the lower end of the inner covering portion 55a. The inner covering portion 55a covers the side surface of the clamp unit 52 of the chuck device 5. The inner cover 55 is fixed onto the chuck base 51 at the flange portion 55b. Further, the outer cover 54 includes a cylindrical outer covering portion 54a and an upper surface portion 54b that projects radially inward at the upper end of the outer covering portion 54a. The outer covering portion 54a covers a portion of the upper side of the inner covering portion 55a. The outer cover 54 is fixed to the pallet 85 at the upper surface portion 54b with the upper surface of the upper surface portion 54b in contact with the bottom surface of the pallet 85. Moreover, the outer cover 54 and the inner cover 55 are arranged so that the outer covering part 54a and the inner covering part 55a are coaxial. With such a configuration, it is possible to prevent surplus material from entering the inside of the chuck device 5, particularly the clamp unit 52, when the fixation of the base plate 83 by the chuck device 5 is released during modeling or after the completion of modeling.

また、図6に示すように、外側カバー54と内側カバー55との間には、間隙Gが設けられる。具体的には、外側被覆部54aの内径D1及び内側被覆部55aの外径D2について、D1>D2の条件が満たされるように、外側カバー54と内側カバー55を設計することで、間隙Gが設けられる。なお、間隙Gは、好ましくは、外側被覆部54aの内面と内側被覆部55aの外面との間の距離(本実施形態では、(D1-D2)/2)が1~10mmとなるように設けられる。このような構成では、ベースプレート83上から落下した余剰材料等の粉体がチャックカバー53の内部に至る経路が屈曲しているため、粉体の侵入をより効果的に防止することができる。 Further, as shown in FIG. 6, a gap G is provided between the outer cover 54 and the inner cover 55. Specifically, the gap G is reduced by designing the outer cover 54 and the inner cover 55 so that the condition D1>D2 is satisfied regarding the inner diameter D1 of the outer covering part 54a and the outer diameter D2 of the inner covering part 55a. provided. Note that the gap G is preferably provided such that the distance between the inner surface of the outer covering part 54a and the outer surface of the inner covering part 55a (in this embodiment, (D1-D2)/2) is 1 to 10 mm. It will be done. In such a configuration, the path for powder such as surplus material falling from the top of the base plate 83 to reach the inside of the chuck cover 53 is curved, so that intrusion of powder can be more effectively prevented.

なお、チャックカバー53の構成は、本実施形態の例に限定されるものではない。例えば、内側被覆部55a及び外側被覆部54aを、角筒形状としてもよい。図6ないし図8に示される実施形態のチャック装置5によると、ロボット6がどのようなプロセスで余剰の材料粉体を吸引して除去するかに関わらず、余剰の材料粉体がクランプユニット52に侵入することによって継続して造形を行なうことができなくなる事態が生じるおそれが低減されるので、連続する造形の無人運転を支援する。 Note that the configuration of the chuck cover 53 is not limited to the example of this embodiment. For example, the inner covering portion 55a and the outer covering portion 54a may have a rectangular tube shape. According to the chuck device 5 of the embodiment shown in FIGS. 6 to 8, the excess material powder is transferred to the clamp unit 52 regardless of the process by which the robot 6 sucks and removes the excess material powder. Since the possibility of a situation in which continuous modeling cannot be performed due to intrusion into the printer is reduced, unattended operation of continuous modeling is supported.

1.6.ロボット6
ロボット6は、ベースプレート83と、ベースプレート83上に造形された造形物Wとをチャンバ1から取り出し可能に構成される。本実施形態では、造形完了後に凹部87cからクランプユニット52のボール52dを係脱させることでチャック装置5によるパレット85の固定を解除する。この状態でロボット6がパレット85の所定箇所を把持して、又はパレット85の側面に設けられた支持孔(不図示)に支持棒を挿入して持ち上げることにより、ベースプレート83及び造形物Wを取付プレート84、パレット85、シャフト87、及び外側カバー54と共に作業扉を経由してチャンバ1から取り出す。
1.6. robot 6
The robot 6 is configured to be able to take out the base plate 83 and the modeled object W formed on the base plate 83 from the chamber 1 . In this embodiment, after completion of modeling, the pallet 85 is released from being fixed by the chuck device 5 by engaging and disengaging the ball 52d of the clamp unit 52 from the recess 87c. In this state, the robot 6 grips a predetermined part of the pallet 85 or inserts a support rod into a support hole (not shown) provided on the side surface of the pallet 85 and lifts it up, thereby attaching the base plate 83 and the modeled object W. The plate 84, pallet 85, shaft 87, and outer cover 54 are taken out from the chamber 1 via the work door.

また、ロボット6を、造形物Wをチャンバ1から取り出した後、所定位置へ移動させて造形物Wを上下方向に反転させるように構成してもよい。造形物Wを反転させることで、造形物Wやベースプレート83に付着した余剰材料を落下させて除去することができる。この際、反転した造形物Wをチャンバ1の外部に設けられた仕上げ装置(不図示)に載置し、自動又は手動で余剰材料の仕上げ除去を行ってもよい。仕上げ除去として、例えば、吸引ノズルによる材料粉体を吸引する、又は造形物Wを振動させて材料粉体を落下させる、チャンバ1外の吸引チャンバ(不図示)に造形物Wを搬送して粉末の吸引除去を行う等の方法が挙げられる。 Further, the robot 6 may be configured to take out the object W from the chamber 1, move it to a predetermined position, and then invert the object W in the vertical direction. By inverting the shaped object W, excess material adhering to the shaped object W and the base plate 83 can be dropped and removed. At this time, the inverted model W may be placed on a finishing device (not shown) provided outside the chamber 1, and the excess material may be finished and removed automatically or manually. For finishing removal, for example, the material powder is sucked by a suction nozzle, or the material powder is dropped by vibrating the object W, or the object W is transported to a suction chamber (not shown) outside the chamber 1 to remove the powder. Examples of methods include suction removal.

造形物Wに対して二次加工を行う場合、ロボット6は、チャンバ1から取り出したベースプレート83及び造形物Wを、二次加工装置(不図示)に移動させる。 When performing secondary processing on the object W, the robot 6 moves the base plate 83 and the object W taken out from the chamber 1 to a secondary processing device (not shown).

なお、本実施形態のロボット6は、造形開始前にベースプレート83をチャンバ1内に搬入するためにも用いられる。具体的には、チャンバ1の外部に設けられたストッカー(不図示)に、ベースプレート83、取付プレート84、パレット85、シャフト87、及び外側カバー54が一体化されたベースプレートセットの状態で保管されており、ロボット6は、パレット85の所定箇所を把持することにより、又はパレット85の側面に設けられた支持孔に支持棒を挿入して持ち上げることにより、作業扉からベースプレートセットをチャンバ1内に搬入し、クランプユニット52にシャフト87の下端を挿入する。挿入されたシャフト87の凹部87cにボール52dを係合させることで、パレット85をチャック装置5により固定する。 Note that the robot 6 of this embodiment is also used to carry the base plate 83 into the chamber 1 before starting modeling. Specifically, a base plate set in which the base plate 83, the mounting plate 84, the pallet 85, the shaft 87, and the outer cover 54 are integrated is stored in a stocker (not shown) provided outside the chamber 1. The robot 6 carries the base plate set into the chamber 1 through the work door by grasping a predetermined part of the pallet 85 or by inserting a support rod into a support hole provided on the side of the pallet 85 and lifting it. Then, insert the lower end of the shaft 87 into the clamp unit 52. The pallet 85 is fixed by the chuck device 5 by engaging the ball 52d with the recess 87c of the inserted shaft 87.

1.7.材料粉体の供給・回収系統
次に、材料回収装置7を含む、材料粉体の供給・回収系統について説明する。図1に示すように、チャンバ1の壁面付近には、材料供給ユニット10が設けられる。材料供給ユニット10は、材料タンク11と、メインダクト12と、中間ダクト13とを備える。材料タンク11には新規の材料粉体が収容され、メインダクト12を通じて中間ダクト13に供給される。
1.7. Material powder supply/recovery system Next, a material powder supply/recovery system including the material recovery device 7 will be described. As shown in FIG. 1, a material supply unit 10 is provided near the wall surface of the chamber 1. The material supply unit 10 includes a material tank 11, a main duct 12, and an intermediate duct 13. New material powder is stored in the material tank 11 and supplied to the intermediate duct 13 through the main duct 12.

中間ダクト13は、上下方向に移動可能であり、中間ダクト出口13aから材料粉体を排出するように構成されている。本実施形態の中間ダクト出口13aは、リコータヘッド22の材料供給口22bと略同一方向に延びる矩形状である。また、中間ダクト出口13aは、シャッタ14によって開閉可能に構成される。中間ダクト出口13aは、通常時はシャッタ14によって閉じられている。材料粉体の補充時には、リコータヘッド22が中間ダクト13の直下に移動し、中間ダクト出口13aが材料収容部22aの上端よりも低い位置になるように中間ダクト13が移動する。この状態でシャッタ14が開き、材料粉体が補充される。 The intermediate duct 13 is movable in the vertical direction and is configured to discharge material powder from the intermediate duct outlet 13a. The intermediate duct outlet 13a of this embodiment has a rectangular shape extending in substantially the same direction as the material supply port 22b of the recoater head 22. Further, the intermediate duct outlet 13a is configured to be openable and closable by a shutter 14. The intermediate duct outlet 13a is normally closed by a shutter 14. When replenishing the material powder, the recoater head 22 moves directly below the intermediate duct 13, and the intermediate duct 13 moves so that the intermediate duct outlet 13a is at a position lower than the upper end of the material storage section 22a. In this state, the shutter 14 is opened and the material powder is replenished.

本実施形態では、造形テーブル4を囲繞するように、粉体保持壁42が設けられる。粉体保持壁42により、材料粉体が造形テーブル4上に保持される。また、粉体保持壁42の外側に排出される余剰材料を収容するように構成された材料回収バケット70が設けられる。 In this embodiment, a powder holding wall 42 is provided to surround the modeling table 4. The material powder is held on the modeling table 4 by the powder holding wall 42 . A material recovery bucket 70 is also provided that is configured to accommodate surplus material discharged outside the powder retaining wall 42 .

材料層形成装置2のベース21には、材料回収バケット70に連通する少なくとも1つの粉体排出部70bが設けられる。移動するリコータヘッド22によって押し出された余剰材料や不純物は、粉体排出部70bから排出されて、シューターガイド70dによってシューター70eに案内され、材料回収バケット70に収容される。なお、粉体排出部70bは、シャッタ(不図示)によって開閉可能に構成されても良い。さらに、粉体保持壁42の下側に粉体保持壁42の内側の材料粉体を排出可能な粉体排出部70aを設け、積層造形の完了後に造形テーブル4を下降させることによって、未固化の材料粉体や切削屑等の不純物の一部を粉体排出部70aから排出してもよい。この場合、粉体排出部70aから排出された材料粉体は、シューターガイド70cによってシューター70eに案内され、材料回収バケット70に収容される。 The base 21 of the material layer forming device 2 is provided with at least one powder discharge section 70b that communicates with the material recovery bucket 70. Excess material and impurities pushed out by the moving recoater head 22 are discharged from the powder discharge section 70b, guided to the shooter 70e by the shooter guide 70d, and stored in the material recovery bucket 70. Note that the powder discharge section 70b may be configured to be openable and closable by a shutter (not shown). Further, a powder discharge part 70a is provided below the powder holding wall 42 to discharge the material powder inside the powder holding wall 42, and by lowering the modeling table 4 after the completion of additive manufacturing, the material powder is unsolidified. A part of impurities such as material powder and cutting waste may be discharged from the powder discharge section 70a. In this case, the material powder discharged from the powder discharge section 70a is guided to the shooter 70e by the shooter guide 70c, and is stored in the material recovery bucket 70.

本実施形態の材料回収装置7は、図1に示すように、材料回収用搬送装置71と、不純物除去装置73と、吸引装置74と、材料供給バケット76と、材料乾燥装置77と、材料供給用搬送装置78と、吸引ノズル79とを備える。材料回収用搬送装置71の吸引口71bは切換弁72を介して配管等により材料回収バケット70に接続されており、材料回収バケット70内の不純物を含んだ材料粉体は、材料回収用搬送装置71により不純物除去装置73へと搬送される。不純物として、例えば、照射時に発生するスパッタや、切削加工等で生じる加工屑が挙げられる。不純物除去装置73は、材料回収用搬送装置71から搬送される材料粉体から不純物を除去する。不純物が取り除かれた材料粉体は、材料供給バケット76内に収容される。材料乾燥装置77は、材料供給バケット76内の材料粉体を乾燥させる。材料乾燥装置77によって乾燥された材料粉体は、メインダクト12の上部に接続された材料供給用搬送装置78によりメインダクト12内に供給され、再利用される。 As shown in FIG. 1, the material recovery device 7 of this embodiment includes a material recovery conveyance device 71, an impurity removal device 73, a suction device 74, a material supply bucket 76, a material drying device 77, and a material supply bucket 76. A transport device 78 and a suction nozzle 79 are provided. The suction port 71b of the material recovery conveyance device 71 is connected to the material recovery bucket 70 by piping or the like via a switching valve 72, and the material powder containing impurities in the material recovery bucket 70 is transferred to the material recovery conveyance device 71. 71 and transported to an impurity removal device 73. Examples of impurities include spatter generated during irradiation and processing debris generated during cutting. The impurity removal device 73 removes impurities from the material powder conveyed from the material recovery conveyance device 71. The material powder from which impurities have been removed is stored in the material supply bucket 76. The material drying device 77 dries the material powder in the material supply bucket 76. The material powder dried by the material drying device 77 is supplied into the main duct 12 by a material supply conveying device 78 connected to the upper part of the main duct 12, and is reused.

材料回収用搬送装置71及び材料供給用搬送装置78はサイクロン方式のフィルタを内部に有し、フィルタの排気口71a及び排気口78aは切換弁75を介して吸引装置74に配管等により接続されている。吸引装置74は、気体と固体を一緒に吸引可能な吸引力を有し、例えば、クリーナー等を用いて構成される。吸引装置74により材料粉体や不純物等の固体が気体と共に吸引されると、フィルタは比重差を利用して固体のみを気流から分離し落下させる。これにより、固体が搬送され、気体が排気口71a,78aから吸引装置74に吸引される。なお、1台の吸引装置74を材料回収用搬送装置71及び材料供給用搬送装置78に切換弁75を介して切り替え可能に接続しても、材料回収用搬送装置71及び材料供給用搬送装置78の各々に吸引装置74を1台ずつ独立して接続してもよい。 The material recovery conveyance device 71 and the material supply conveyance device 78 have a cyclone type filter inside, and the exhaust port 71a and the exhaust port 78a of the filter are connected to the suction device 74 via a switching valve 75 by piping or the like. There is. The suction device 74 has suction power capable of suctioning gas and solid together, and is configured using, for example, a cleaner or the like. When solids such as material powder and impurities are sucked together with gas by the suction device 74, the filter uses the difference in specific gravity to separate only the solids from the airflow and cause them to fall. As a result, the solid is transported and the gas is sucked into the suction device 74 through the exhaust ports 71a and 78a. Note that even if one suction device 74 is switchably connected to the material recovery conveyance device 71 and the material supply conveyance device 78 via the switching valve 75, the material recovery conveyance device 71 and the material supply conveyance device 78 One suction device 74 may be connected to each of the suction devices 74 independently.

吸引ノズル79は、造形テーブル4上の余剰の材料粉体を吸引可能に構成される。また、吸引ノズル79は、移動装置により移動可能である。本実施形態では、ロボット6が移動装置を兼ねている。具体的には、チャンバ1外の収納部(不図示)に吸引ノズル79が収納されており、ロボット6が吸引ノズル79を把持して作業扉からチャンバ1内に移動し、任意の位置に配置することができる。また、ロボット6により吸引ノズル79を傾ける等の操作により、造形物Wに対する吸引ノズル79の姿勢を変化させることもできる。 The suction nozzle 79 is configured to be able to suction excess material powder on the modeling table 4. Further, the suction nozzle 79 is movable by a moving device. In this embodiment, the robot 6 also serves as a moving device. Specifically, the suction nozzle 79 is stored in a storage part (not shown) outside the chamber 1, and the robot 6 grasps the suction nozzle 79, moves it into the chamber 1 from the work door, and places it at an arbitrary position. can do. Furthermore, the posture of the suction nozzle 79 relative to the object W can be changed by operating the robot 6 to tilt the suction nozzle 79 or the like.

本実施形態の吸引ノズル79は、切換弁72を介して配管等により材料回収用搬送装置71の吸引口71bに接続されている。例えば、可撓性を有するホースの一端に吸引ノズル79を取り付け、切換弁72を介してホースの他端を吸引口71bに接続することができる。吸引ノズル79から吸引された材料粉体は、上述と同様の方法で、不純物の除去処理、及び乾燥処理が行われた後にメインダクト12内に供給される。 The suction nozzle 79 of this embodiment is connected to the suction port 71b of the material recovery conveyance device 71 via a switching valve 72 and by piping or the like. For example, the suction nozzle 79 can be attached to one end of a flexible hose, and the other end of the hose can be connected to the suction port 71b via the switching valve 72. The material powder sucked from the suction nozzle 79 is supplied into the main duct 12 after being subjected to impurity removal treatment and drying treatment in the same manner as described above.

本実施形態の積層造形装置100は、吸引ノズル79による被吸引物中の材料粉体の割合を検出可能な検出手段(不図示)を備える。被吸引物中の材料粉体の割合としては、例えば、被吸引物中の材料粉体の体積流量割合又は質量流量割合、又は所定の検出領域における面積割合を用いることができる。検出手段として、例えば、流量センサ、又はカメラ等の撮像装置を用いることができる。本実施形態では、吸引ノズル79又は吸引ノズル79が取り付けられたホースの内部に検出手段として流量センサを設置する。一例として、流量センサは、被吸引物中の粉体の体積流量を検出可能に構成される。具体的には、流量センサは、吸引ノズル79又はホースの内部の所定位置において、マイクロ波を発信しその反射波を受信する。当該所定位置を通過する被吸引物中の粉体量に応じて反射波の周波数及び振幅が変化するため、当該変化に基づき被吸引物中の材料粉体の体積流量を検出し、材料粉体の体積流量割合を取得することができる。検出手段による検出結果は、制御装置9へ出力される。なお、検出手段は、被吸引物中の材料粉体の割合を直接検出するように構成してもよく、材料粉体の割合を間接的に検出するように構成してもよい。間接的に検出する場合、例えば、被吸引物中の気体の割合を検出し、検出結果から材料粉体の割合を取得してもよい。 The layered manufacturing apparatus 100 of this embodiment includes a detection means (not shown) capable of detecting the proportion of material powder in the object to be sucked by the suction nozzle 79. As the ratio of the material powder in the aspirated object, for example, the volumetric flow rate or mass flow rate of the material powder in the aspirated object, or the area ratio in a predetermined detection region can be used. As the detection means, for example, a flow rate sensor or an imaging device such as a camera can be used. In this embodiment, a flow rate sensor is installed as a detection means inside the suction nozzle 79 or the hose to which the suction nozzle 79 is attached. As an example, the flow rate sensor is configured to be able to detect the volumetric flow rate of powder in the suction target. Specifically, the flow rate sensor emits microwaves and receives the reflected waves at a predetermined position inside the suction nozzle 79 or the hose. Since the frequency and amplitude of the reflected wave change depending on the amount of powder in the suction object passing through the predetermined position, the volumetric flow rate of the material powder in the suction object is detected based on the change, and the material powder The volumetric flow rate can be obtained. The detection result by the detection means is output to the control device 9. Note that the detection means may be configured to directly detect the proportion of material powder in the object to be sucked, or may be configured to indirectly detect the proportion of material powder. In the case of indirect detection, for example, the proportion of gas in the object to be aspirated may be detected, and the proportion of material powder may be obtained from the detection result.

図9A及び図9Bは、吸引ノズル79の吸引部79aの先端を示す図である。図9Aは、正面図であり、図9Bは、右側面図である。本実施形態の吸引ノズル79は、先端側に吸引部79aを備える。また、図9A及び図9Bでは図示省略されているが、吸引ノズル79の基端側には、移動装置としてのロボット6が把持可能な把持部が設けられている。吸引部79aは、先端側の端面を傾斜面で切断した筒形状を有し、傾斜面に開口部79bが設けられている。余剰材料は、開口部79bから吸引される。 9A and 9B are diagrams showing the tip of the suction part 79a of the suction nozzle 79. FIG. 9A is a front view, and FIG. 9B is a right side view. The suction nozzle 79 of this embodiment includes a suction part 79a on the tip side. Further, although not shown in FIGS. 9A and 9B, a gripping portion that can be gripped by the robot 6 as a moving device is provided on the base end side of the suction nozzle 79. The suction portion 79a has a cylindrical shape with the end face on the distal end side cut by an inclined surface, and an opening 79b is provided in the inclined surface. Excess material is sucked through opening 79b.

このような構成では、図10に示すように、余剰材料からなる層(余剰材料層81a)に吸引ノズル79を近づけて開口部79bの一部を余剰材料層81a内に埋入させると、材料粉体が開口部79bから吸引される。この際、開口部79bのうち余剰材料層81a内に埋入していない部分からは、気体が吸引される。材料粉体を気体と共に吸引することにより、被吸引物中の固体の割合が過剰となり吸引力が低下したり、吸引ノズル79及びホースの内部に詰まりが発生する事態を回避できる。 In such a configuration, as shown in FIG. 10, when the suction nozzle 79 is brought close to the layer made of surplus material (surplus material layer 81a) and a part of the opening 79b is embedded in the surplus material layer 81a, the material is removed. Powder is sucked through the opening 79b. At this time, gas is sucked from the portion of the opening 79b that is not embedded in the surplus material layer 81a. By suctioning the material powder together with the gas, it is possible to avoid situations in which the proportion of solids in the suction object becomes excessive and the suction force decreases, or clogging occurs inside the suction nozzle 79 and the hose.

本実施形態の材料回収装置7は、運転モードとして回収モードと吸引モードとを備え、後述する制御装置9の材料供給・回収制御部98により、運転モードの切り替えが行われる。回収モードにおいて、材料回収装置7は、材料回収バケット70内の材料粉体を回収し、且つ不純物を除去したうえで材料粉体を材料層形成装置2へ供給する。一方、吸引モードにおいて、材料回収装置7は、移動装置としてのロボット6により吸引ノズル79を移動させ、造形テーブル4上の余剰の材料粉体を吸引ノズル79により吸引する。本実施形態では、材料供給・回収制御部98が切換弁72を切り替えることにより、材料回収用搬送装置71による材料粉体の搬送元が材料回収バケット70である回収モードと、当該搬送元が吸引ノズル79である吸引モードとが、切り替えられる。 The material recovery device 7 of this embodiment has a recovery mode and a suction mode as operation modes, and the operation modes are switched by a material supply/recovery control section 98 of the control device 9, which will be described later. In the recovery mode, the material recovery device 7 recovers the material powder in the material recovery bucket 70 , removes impurities, and then supplies the material powder to the material layer forming device 2 . On the other hand, in the suction mode, the material recovery device 7 moves the suction nozzle 79 using the robot 6 as a moving device, and suctions the surplus material powder on the modeling table 4 with the suction nozzle 79 . In this embodiment, the material supply/recovery control unit 98 switches the switching valve 72 to select a collection mode in which the source of the material powder by the material recovery conveyance device 71 is the material recovery bucket 70 and a mode in which the source is the suction source. The suction mode of the nozzle 79 is switched.

1.8.制御装置9
積層造形装置100の制御系統は、図11に示すように、CAD(Computer Aided Design)装置90a、CAM(Computer Aided Manufacturing)装置90b、及び制御装置9を含む。これら装置は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、補助記憶装置、出入力インターフェース等のハードウェアと、ソフトウェアとを任意に組み合わせて構成される。以下、制御系統による制御動作のうち、本発明との関連が強い制御に限定して説明を行う。
1.8. Control device 9
The control system of the layered manufacturing apparatus 100 includes a CAD (Computer Aided Design) device 90a, a CAM (Computer Aided Manufacturing) device 90b, and a control device 9, as shown in FIG. These devices are configured by arbitrarily combining hardware such as a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), an auxiliary storage device, an input/output interface, and software, and software. Hereinafter, among the control operations by the control system, the explanation will be limited to the controls that are strongly related to the present invention.

CAD装置90aは、造形対称の三次元造形物Wの形状及び寸法を特定する三次元形状データ(CADデータ)を作成する。CAM装置90bは、CADデータに基づき、積層造形装置100に対する指令が規定されたプロジェクトファイルを作成する。CAM装置90bは、通信線や記憶媒体を介してプロジェクトファイルを制御装置9に送る。 The CAD device 90a creates three-dimensional shape data (CAD data) that specifies the shape and dimensions of the symmetrical three-dimensional structure W. The CAM device 90b creates a project file in which instructions for the additive manufacturing device 100 are defined based on the CAD data. The CAM device 90b sends the project file to the control device 9 via a communication line or a storage medium.

制御装置9は、プロジェクトファイルに従って、材料層形成装置2、照射装置3、造形テーブル4、チャック装置5、ロボット6、材料回収装置7、及び移動装置等の積層造形装置100の構成要素を制御し、積層造形を行う。制御装置9は、数値制御部91と積層造形装置100の構成要素の制御部92,93,94,95,96,97,98とを備える。 The control device 9 controls the components of the additive manufacturing device 100 such as the material layer forming device 2, the irradiation device 3, the modeling table 4, the chuck device 5, the robot 6, the material recovery device 7, and the moving device according to the project file. , perform additive manufacturing. The control device 9 includes a numerical control section 91 and control sections 92, 93, 94, 95, 96, 97, and 98 that are components of the additive manufacturing apparatus 100.

数値制御部91は、CAM装置90bが作成したプロジェクトファイルに従って、積層造形装置100の構成要素の動作指令を各制御部92,93,94,95,96,97,98に出力するものであり、記憶部91aと、演算部91bと、メモリ91cとを備える。記憶部91aは、CAM装置90bから取得したプロジェクトファイルを記憶する。演算部91bは、プロジェクトファイルに従って、積層造形装置100の構成要素を数値制御するための演算処理を実行する。メモリ91cは、演算部91bによる演算処理の過程で数値やデータを一時的に記憶する。 The numerical control unit 91 outputs operation commands for the components of the additive manufacturing apparatus 100 to each control unit 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98 according to the project file created by the CAM device 90b, It includes a storage section 91a, a calculation section 91b, and a memory 91c. The storage unit 91a stores the project file acquired from the CAM device 90b. The calculation unit 91b executes calculation processing for numerically controlling the components of the additive manufacturing apparatus 100 according to the project file. The memory 91c temporarily stores numerical values and data during the calculation process by the calculation unit 91b.

積層造形装置100の構成要素の制御部92,93,94,95,96,97,98は、数値制御部91からの動作指令に基づき各構成要素の動作を制御する。具体的には、作業扉制御部92は、作業扉を制御して適時に開閉させる。材料層形成制御部93は、リコータヘッド駆動装置23を制御して、リコータヘッド22を水平1軸方向に往復移動させる。照射制御部94は、レーザ光Bが、照射領域内の所定の位置に、所定の条件で照射されるように、照射装置3を制御する。 The control units 92 , 93 , 94 , 95 , 96 , 97 , and 98 of the constituent elements of the additive manufacturing apparatus 100 control the operation of each constituent element based on operation commands from the numerical control unit 91 . Specifically, the work door control unit 92 controls the work door to open and close the work door in a timely manner. The material layer formation control unit 93 controls the recoater head drive device 23 to reciprocate the recoater head 22 in one horizontal axis. The irradiation control unit 94 controls the irradiation device 3 so that the laser beam B is irradiated to a predetermined position within the irradiation area under predetermined conditions.

テーブル制御部95は、テーブル駆動機構41を制御して、造形テーブル4を上下方向に移動させ所定の位置に配置する。チャック制御部96は、チャック装置5のクランプユニット52を制御して、ベースプレート83の固定と固定解除とを切り替える。 The table control unit 95 controls the table drive mechanism 41 to move the modeling table 4 in the vertical direction and arrange it at a predetermined position. The chuck control unit 96 controls the clamp unit 52 of the chuck device 5 to switch between fixing and releasing the fixation of the base plate 83.

ロボット制御部97は、ロボット6を制御して、チャンバ1内へのベースプレート83の搬入と、チャンバ1からのベースプレート83及び造形物Wの取り出しを行う他、必要に応じて、チャンバ1からの取り出し後の造形物Wの反転、及び二次加工装置への移動を行う。また、本実施形態では、ロボット6が吸引ノズル79の移動装置を兼ねている。従って、ロボット制御部97は、移動装置としてのロボット6を制御して、吸引ノズル79を移動させ、所定の位置において所定の姿勢で配置する。 The robot control unit 97 controls the robot 6 to carry the base plate 83 into the chamber 1 and take out the base plate 83 and the molded object W from the chamber 1, as well as to take out the base plate 83 and the molded object W from the chamber 1 as necessary. Subsequently, the shaped object W is reversed and moved to the secondary processing device. Furthermore, in this embodiment, the robot 6 also serves as a moving device for the suction nozzle 79. Therefore, the robot control unit 97 controls the robot 6 as a moving device to move the suction nozzle 79 and arrange it at a predetermined position in a predetermined posture.

材料供給・回収制御部98は、材料回収装置7及び材料供給ユニット10を制御する。また、材料回収装置7の運転モードの切り替えを行う。 The material supply/recovery control section 98 controls the material recovery device 7 and the material supply unit 10. In addition, the operation mode of the material recovery device 7 is switched.

なお、上述の構成に加え、積層造形装置100は、固化層82及び造形物Wに対し必要に応じて切削加工等の機械加工を行うための機械加工装置(不図示)をチャンバ1内に備えてもよい。機械加工装置は、例えば、切削等の機械加工を行うための工具(例えば、エンドミル)を加工ヘッドに取り付けて構成され、加工ヘッドを水平方向及び鉛直方向に適宜移動させて固化層82又は造形物Wに対して機械加工を行う。また、工具は、加工ヘッドのスピンドルに対して取り付けることで回転可能に構成してもよい。 In addition to the above-described configuration, the additive manufacturing apparatus 100 includes a machining device (not shown) in the chamber 1 for performing machining such as cutting on the solidified layer 82 and the molded object W as necessary. You can. The machining device is configured by attaching a tool (for example, an end mill) for performing machining such as cutting to a machining head, and moves the machining head appropriately in the horizontal and vertical directions to remove the solidified layer 82 or the shaped object. Perform machining on W. Further, the tool may be configured to be rotatable by being attached to the spindle of the processing head.

2.三次元造形物Wの製造方法
次に、図12を参照して、本実施形態に係る積層造形装置100を用いた、三次元造形物Wの製造方法について説明する。
2. Method for Manufacturing Three-Dimensional Structure W Next, with reference to FIG. 12, a method for manufacturing a three-dimensional structure W using the layered manufacturing apparatus 100 according to the present embodiment will be described.

2.1.載置工程S1
載置工程S1では、ベースプレート83を造形テーブル4上の造形領域Rに載置する。具体的には、まず、作業扉制御部92が、作業扉を制御して開く。また、ロボット制御部97は、ロボット6を制御して、チャンバ1外部のストッカーからベースプレートセットをチャンバ1内に搬入させる。ロボット6は、開放された作業扉からベースプレートセットをチャンバ1内に搬入し、クランプユニット52の挿入孔52eにシャフト87の下端を挿入する。この状態で、チャック制御部96は、チャック装置5のクランプユニット52を制御して、ボール52dをシャフト87の係止部87bに係合させる。これにより、図13に示すように、ベースプレート83が、チャック装置5に着脱自在に固定された状態で、造形領域Rに載置される。また、チャック装置5の側面が外側カバー54及び内側カバー55からなるチャックカバー53により覆われる。
2.1. Mounting process S1
In the mounting step S1, the base plate 83 is placed on the modeling area R on the modeling table 4. Specifically, first, the work door control unit 92 controls and opens the work door. Furthermore, the robot control unit 97 controls the robot 6 to carry the base plate set into the chamber 1 from a stocker outside the chamber 1 . The robot 6 carries the base plate set into the chamber 1 through the opened work door, and inserts the lower end of the shaft 87 into the insertion hole 52e of the clamp unit 52. In this state, the chuck control section 96 controls the clamp unit 52 of the chuck device 5 to engage the ball 52d with the locking section 87b of the shaft 87. As a result, as shown in FIG. 13, the base plate 83 is placed in the modeling region R while being removably fixed to the chuck device 5. Further, the side surface of the chuck device 5 is covered by a chuck cover 53 consisting of an outer cover 54 and an inner cover 55.

ベースプレート83の載置後、ロボット制御部97はロボット6を制御してチャンバ1外へと退避させ、作業扉制御部92は作業扉を閉じる。その後、不活性ガス供給装置からチャンバ1内に不活性ガスが供給・充満される。これにより、造形開始可能な状態となる。 After the base plate 83 is placed, the robot controller 97 controls the robot 6 to retreat outside the chamber 1, and the work door controller 92 closes the work door. Thereafter, an inert gas is supplied and filled into the chamber 1 from the inert gas supply device. This makes it possible to start modeling.

2.2.材料供給工程S2
材料供給工程S2では、材料層形成装置2の材料収容部22aに材料粉体を供給して収容する。具体的には、材料層形成制御部93は、リコータヘッド駆動装置23を制御して、リコータヘッド22を中間ダクト13の直下まで移動させる。この状態で、材料供給・回収制御部98は、材料供給ユニット10を制御して、シャッタ14を開いて材料粉体を材料収容部22a内に供給する。十分な量の材料粉体が供給された時点で、材料供給・回収制御部98はシャッタ14を閉じて供給を停止する。その後、材料層形成制御部93は、リコータヘッド駆動装置23を制御して、リコータヘッド22を造形領域Rまで移動させる。なお、材料供給工程S2は、造形の開始から完了までの間、材料粉体を材料収容部22aに補充するために適時に複数回行われる。
2.2. Material supply process S2
In the material supply step S2, material powder is supplied and stored in the material storage section 22a of the material layer forming device 2. Specifically, the material layer formation control unit 93 controls the recoater head drive device 23 to move the recoater head 22 to a position directly below the intermediate duct 13 . In this state, the material supply/recovery control section 98 controls the material supply unit 10, opens the shutter 14, and supplies the material powder into the material storage section 22a. When a sufficient amount of material powder is supplied, the material supply/recovery control section 98 closes the shutter 14 and stops supplying. Thereafter, the material layer formation control section 93 controls the recoater head drive device 23 to move the recoater head 22 to the modeling region R. Note that the material supply step S2 is performed multiple times at appropriate times from the start to the completion of modeling in order to replenish the material storage section 22a with material powder.

2.3.固化層形成工程S3
次に、固化層形成工程S3が行われる。固化層形成工程S3では、ベースプレート83上に材料粉体を供給して材料層81を形成する材料層形成工程S3-1と、材料層81の所定の照射領域にレーザ光Bを照射することにより固化層82を形成する固化工程S3-2とを繰り返すことにより、固化層82が積層される。
2.3. Solidified layer formation step S3
Next, a solidified layer forming step S3 is performed. In the solidified layer forming step S3, a material layer forming step S3-1 is performed in which material powder is supplied onto the base plate 83 to form the material layer 81, and a predetermined irradiation area of the material layer 81 is irradiated with laser light B. By repeating the solidifying step S3-2 for forming the solidified layer 82, the solidified layer 82 is laminated.

具体的には、まず、テーブル制御部95は、テーブル駆動機構41を制御して、造形テーブル4を所定の高さに配置する。この状態で、材料層形成制御部93は、リコータヘッド駆動装置23を制御して、リコータヘッド22を図13の左側から右側に移動させる。これにより、ベースプレート83上に1層目の材料層81が形成される。次に、照射制御部94は、照射装置3を制御して1層目の材料層81の所定の照射領域にレーザ光B又は電子ビームを照射する。これにより、図14に示すように、1層目の材料層81を固化させて、1層目の固化層82を得る。 Specifically, first, the table control unit 95 controls the table drive mechanism 41 to arrange the modeling table 4 at a predetermined height. In this state, the material layer formation control unit 93 controls the recoater head drive device 23 to move the recoater head 22 from the left side to the right side in FIG. 13. As a result, a first material layer 81 is formed on the base plate 83. Next, the irradiation control unit 94 controls the irradiation device 3 to irradiate a predetermined irradiation area of the first material layer 81 with the laser beam B or the electron beam. Thereby, as shown in FIG. 14, the first material layer 81 is solidified to obtain a first solidified layer 82.

続いて、2回目の材料層形成工程S3-1が行われる。1層目の固化層82を形成後、テーブル制御部95は、テーブル駆動機構41を制御して、造形テーブル4の高さを材料層81の1層分下げる。この状態で、材料層形成制御部93は、リコータヘッド駆動装置23を制御して、リコータヘッド22を造形領域Rの図14の右側から左側に移動させる。これにより、1層目の固化層82を覆うように2層目の材料層81が形成される。そして2回目の固化工程S3-2が行われる。上述と同様の方法で、2層目の材料層81の所定の照射領域にレーザ光Bを照射することによって2層目の材料層81を固化させて、2層目の固化層82を得る。 Subsequently, a second material layer forming step S3-1 is performed. After forming the first solidified layer 82, the table control unit 95 controls the table drive mechanism 41 to lower the height of the modeling table 4 by one material layer 81. In this state, the material layer formation control unit 93 controls the recoater head drive device 23 to move the recoater head 22 from the right side to the left side in FIG. 14 in the modeling region R. Thereby, the second material layer 81 is formed so as to cover the first solidified layer 82. Then, a second solidification step S3-2 is performed. In the same manner as described above, the second material layer 81 is solidified by irradiating a predetermined irradiation area of the second material layer 81 with laser light B, thereby obtaining the second solidified layer 82.

所望の三次元造形物Wが得られるまで、材料層形成工程S3-1及び固化工程S3-2が繰り返され、複数の固化層82が積層される。隣接する固化層82は、互いに強く固着される。また、造形中又は造形後に、必要に応じて機械加工装置による切削加工等が行われる。 The material layer forming step S3-1 and the solidifying step S3-2 are repeated until the desired three-dimensional structure W is obtained, and a plurality of solidified layers 82 are stacked. Adjacent solidified layers 82 are strongly bonded to each other. Further, during or after modeling, cutting or the like is performed using a machining device as necessary.

2.4.材料回収工程S4
固化層形成工程S3と並行して、材料回収工程S4が行われる。材料回収工程S4において、材料回収装置7は回収モードで稼働する。具体的には、材料供給・回収制御部98は、材料回収用搬送装置71による材料粉体の搬送元が材料回収バケット70となるように切換弁72を切り替える。また、材料回収用搬送装置71、不純物除去装置73、吸引装置74、材料供給バケット76、材料乾燥装置77、及び材料供給用搬送装置78を稼働させ、材料回収バケット70内の不純物を含んだ材料粉体に対して不純物の除去処理、及び乾燥処理を行ったうえで、メインダクト12内へ供給する。
2.4. Material recovery process S4
A material recovery step S4 is performed in parallel with the solidified layer forming step S3. In the material recovery step S4, the material recovery device 7 operates in a recovery mode. Specifically, the material supply/recovery control unit 98 switches the switching valve 72 so that the material collection bucket 70 is the source of the material powder being transported by the material collection transport device 71 . In addition, the material recovery conveyance device 71, the impurity removal device 73, the suction device 74, the material supply bucket 76, the material drying device 77, and the material supply conveyance device 78 are operated to remove the impurity-containing material in the material recovery bucket 70. The powder is supplied into the main duct 12 after being subjected to impurity removal processing and drying processing.

2.5.吸引工程S5
造形完了後、吸引工程S5が行われる。吸引工程S5では、造形テーブル4上の余剰材料を吸引ノズル79により吸引する。具体的には、まず、作業扉制御部92が、作業扉を制御して開く。次に、ロボット制御部97は、移動装置としてのロボット6を制御して、吸引ノズル79を把持して作業扉からチャンバ1内に移動させる。また、吸引工程S5において、材料回収装置7は吸引モードで稼働する。材料供給・回収制御部98は、材料回収用搬送装置71による材料粉体の搬送元が吸引ノズル79となるように切換弁72を切り替える。
2.5. Suction process S5
After the modeling is completed, a suction step S5 is performed. In the suction step S5, the surplus material on the modeling table 4 is suctioned by the suction nozzle 79. Specifically, first, the work door control unit 92 controls and opens the work door. Next, the robot control unit 97 controls the robot 6 as a moving device to grasp the suction nozzle 79 and move it into the chamber 1 from the work door. Further, in the suction step S5, the material recovery device 7 operates in suction mode. The material supply/recovery control unit 98 switches the switching valve 72 so that the suction nozzle 79 is the source of material powder conveyed by the material recovery conveyance device 71 .

図15に示すように、造形の開始から完了までの間に、造形テーブル4は形成された材料層81の厚みの合計に相当する高さだけ下降している。この状態で、ロボット制御部97は、ロボット6を制御して吸引ノズル79を移動させ、吸引ノズル79により余剰材料層81aの上面側から余剰材料を吸引する。 As shown in FIG. 15, from the start to the completion of modeling, the modeling table 4 is lowered by a height corresponding to the total thickness of the formed material layers 81. In this state, the robot control unit 97 controls the robot 6 to move the suction nozzle 79, and the suction nozzle 79 sucks the surplus material from the upper surface side of the surplus material layer 81a.

余剰材料層81aの上面から所定の厚みだけ吸引が完了した時点で、テーブル制御部95は、テーブル駆動機構41を制御して、造形テーブル4を所定の上昇量だけ上昇させる。これにより、余剰材料層81aの上面が、上昇する。この状態で、ロボット制御部97は、ロボット6を制御して吸引ノズル79を移動させ、余剰材料を上面側から吸引する。 When suction is completed by a predetermined thickness from the upper surface of the surplus material layer 81a, the table control unit 95 controls the table drive mechanism 41 to raise the modeling table 4 by a predetermined amount. As a result, the upper surface of the surplus material layer 81a rises. In this state, the robot control unit 97 controls the robot 6 to move the suction nozzle 79 to suction the surplus material from the upper surface side.

余剰材料が全て除去されるまで、制御装置9は、テーブル駆動機構41を制御して造形テーブル4を所定の上昇量だけ上昇させることと、吸引ノズル79を移動させながら余剰の材料粉体の吸引を行うことと、を交互に繰り返す。造形テーブル4を上昇させることで、造形テーブル4上の造形物Wに振動が加わり、造形物Wの窪み等に残留した余剰材料が、ベースプレート83や造形テーブル4上に落下し、造形テーブル4上の余剰材料をより効率的に吸引除去できる。 Until all the surplus material is removed, the control device 9 controls the table drive mechanism 41 to raise the modeling table 4 by a predetermined amount, and sucks the surplus material powder while moving the suction nozzle 79. Repeat this alternately. By raising the modeling table 4, vibration is applied to the object W on the object W, and excess material remaining in the recesses of the object W falls onto the base plate 83 and the object table 4, and the material W on the object W on the object W falls onto the base plate 83 and the object W on the object W. Excess material can be removed by suction more efficiently.

吸引工程S5における1回の上昇動作における造形テーブル4の上昇量は、好ましくは5~30mmであり、より好ましくは7~20mmである。1回の上昇動作における上昇量が小さすぎると、造形物Wに加わる振動が不十分となる他、上昇動作が頻回となり吸引工程S5の効率が低下する場合がある。一方、上昇量が大きすぎると、余剰材料層81aの上面の高さが粉体保持壁42の上端を超え、造形テーブル4上に保持できなくなる場合がある。 The amount of rise of the modeling table 4 in one lifting operation in the suction step S5 is preferably 5 to 30 mm, more preferably 7 to 20 mm. If the amount of rise in one lifting operation is too small, not only will the vibration applied to the shaped object W be insufficient, but also the lifting operation will become frequent, which may reduce the efficiency of the suction step S5. On the other hand, if the amount of rise is too large, the height of the upper surface of the surplus material layer 81a may exceed the upper end of the powder holding wall 42, and it may become impossible to hold it on the modeling table 4.

本実施形態の吸引工程S5において、制御装置9のロボット制御部97は、所望の三次元造形物Wの形状データに基づき、吸引ノズル79が所定の位置において所定の姿勢を取るように移動装置としてのロボット6を制御する。具体的には、造形物Wの輪郭を表すデータをロボット6に読み込ませ、吸引ノズル79が造形物Wに接触しないように、又は造形物Wの窪み等に残留した余剰材料を効率的に吸引できるように、吸引ノズル79の位置及び造形物Wに対する姿勢を調整しながら吸引ノズル79を移動させる。 In the suction step S5 of the present embodiment, the robot control unit 97 of the control device 9 operates as a moving device so that the suction nozzle 79 takes a predetermined posture at a predetermined position based on the shape data of the desired three-dimensional structure W. control the robot 6. Specifically, data representing the contour of the object W is read into the robot 6, and the suction nozzle 79 is prevented from coming into contact with the object W, or the excess material remaining in the depressions of the object W is efficiently sucked. The suction nozzle 79 is moved while adjusting the position of the suction nozzle 79 and its posture with respect to the object W.

また、制御装置9のテーブル制御部95は、検出手段としての流量センサによる検出結果に基づき、吸引ノズル79による被吸引物中の材料粉体の割合が所定値rより大きい場合に、造形テーブル4を所定の下降量だけ下降させるようにテーブル駆動機構41を制御する。被吸引物中の材料粉体の割合が大きすぎると、吸引ノズル79の吸引力の低下や、吸引ノズル79及びホースの内部の詰まりが起きやすくなる。造形テーブル4を下降させることで、吸引ノズル79の開口部79bの余剰材料層81aへの埋入量を減らして気体の吸引量を増やし、上述のような事態を回避することができる。 Further, the table control unit 95 of the control device 9 controls the modeling table 4 when the ratio of material powder in the object to be sucked by the suction nozzle 79 is larger than a predetermined value r, based on the detection result by the flow rate sensor as a detection means. The table drive mechanism 41 is controlled to lower the table by a predetermined lowering amount. If the proportion of material powder in the suction object is too large, the suction force of the suction nozzle 79 is likely to decrease and the inside of the suction nozzle 79 and the hose are likely to become clogged. By lowering the modeling table 4, the amount of filling of the opening 79b of the suction nozzle 79 into the surplus material layer 81a can be reduced and the amount of gas suctioned can be increased, thereby avoiding the above-mentioned situation.

一例として、検出手段として流量センサを用い、吸引ノズル79又はホースの内部における被吸引物中の材料粉体の体積流量割合を取得する場合、材料粉体の体積流量割合が0.7~0.8程度である場合に、効率的に吸引でき、且つ吸引ノズル79及びホースの内部の詰まりが起きにくい。従って、このような検出手段の構成において、所定値rは、好ましくは0.8<rを満たすように設定される。 As an example, when a flow rate sensor is used as a detection means to obtain the volumetric flow rate of the material powder in the suction object inside the suction nozzle 79 or the hose, the volumetric flow rate of the material powder is 0.7 to 0. When it is about 8, suction can be performed efficiently and the suction nozzle 79 and the inside of the hose are less likely to be clogged. Therefore, in the configuration of such a detection means, the predetermined value r is preferably set to satisfy 0.8<r.

また、本実施形態において、制御装置9は、検出手段の検出結果に基づき、余剰材料の吸引が完了したかを判断する。具体的には、吸引ノズル79による被吸引物中の材料粉体の割合が凡そ0となった時点で、造形テーブル4上の余剰材料が全て吸引されたと判断する。吸引完了後、ロボット制御部97は、ロボット6を制御して吸引ノズル79を作業扉からチャンバ1外へ移動して収納部に収納する。これにより、吸引工程S5が終了する。 Further, in this embodiment, the control device 9 determines whether suction of the surplus material is completed based on the detection result of the detection means. Specifically, when the ratio of material powder in the object to be aspirated by the suction nozzle 79 becomes approximately 0, it is determined that all the surplus material on the modeling table 4 has been suctioned. After the suction is completed, the robot control unit 97 controls the robot 6 to move the suction nozzle 79 from the work door to the outside of the chamber 1 and stores it in the storage section. This completes the suction step S5.

なお、余剰材料の吸引完了の判断方法は、上述の例に限定されるものではない。例えば、カメラ等の撮像装置によりベースプレート83及び造形物Wの画像データを取得し、画像データから余剰材料が残留していないかを確認して、吸引完了を判断してもよい。 Note that the method for determining whether suction of surplus material is complete is not limited to the above-mentioned example. For example, completion of the suction may be determined by acquiring image data of the base plate 83 and the shaped object W using an imaging device such as a camera, and checking from the image data whether there is any surplus material remaining.

2.6.取り出し工程S6
吸引工程S5の完了後、取り出し工程S6が実施され、ベースプレート83と、ベースプレート83上に造形された造形物Wとがチャンバ1から取り出される。具体的には、まず、チャック制御部96は、チャック装置5のクランプユニット52を制御して、ボール52dを係止部87bから係脱させ、チャック装置5によるベースプレート83の固定を解除する。次に、ロボット制御部97は、ロボット6を制御して、ベースプレート83及び造形物Wを、取付プレート84、パレット85、シャフト87、及び外側カバー54と共にチャンバ1から取り出す。
2.6. Removal process S6
After the suction step S5 is completed, a take-out step S6 is performed, and the base plate 83 and the shaped object W formed on the base plate 83 are taken out from the chamber 1. Specifically, first, the chuck control unit 96 controls the clamp unit 52 of the chuck device 5 to disengage the ball 52d from the locking portion 87b, and releases the fixation of the base plate 83 by the chuck device 5. Next, the robot control unit 97 controls the robot 6 to take out the base plate 83 and the shaped object W from the chamber 1 along with the mounting plate 84, pallet 85, shaft 87, and outer cover 54.

チャンバ1から造形物Wを取り出した後、ロボット制御部97は、ロボット6を制御して、造形物Wを上下方向に反転させて余剰材料を落下させたり、反転した造形物Wを仕上げ装置に載置して余剰材料の仕上げ除去を行ってもよい。また、二次加工を行う場合、ロボット制御部97がロボット6を制御して造形物Wを二次加工装置に移動させた後、二次加工工程S7が行われる。その場合、チャック装置5と同様の構成を有する固定装置を二次加工装置に導入することで、ロボット6を制御して、載置工程S1におけるチャック装置5への固定と同様に、ベースプレート83及び造形物Wを取付プレート84及びパレット85を介して当該固定装置に固定して配置することができる。二次加工装置における造形物Wの載置の自動化が可能となるとともに、造形領域Rへの載置時と同等の配置精度が確保され、高精度の二次加工が可能となる。 After taking out the object W from the chamber 1, the robot control unit 97 controls the robot 6 to vertically invert the object W to drop excess material, or to transfer the inverted object W to the finishing device. It may be placed and the excess material may be removed for finishing. When performing secondary processing, the robot control unit 97 controls the robot 6 to move the object W to the secondary processing device, and then the secondary processing step S7 is performed. In that case, by introducing a fixing device having the same configuration as the chuck device 5 into the secondary processing device, the robot 6 can be controlled and the base plate 83 and The shaped object W can be fixed and placed on the fixing device via the mounting plate 84 and the pallet 85. It is possible to automate the placement of the shaped object W in the secondary processing device, and the same placement accuracy as when placed in the modeling area R is ensured, making it possible to perform highly accurate secondary processing.

取り出し工程S6の完了後、上述の工程を繰り返すことにより、三次元造形物Wが順次製造される。このような構成では、造形完了後に吸引ノズル79による余剰材料の除去が自動で行われるため、チャンバ1からの造形物Wの取り出しの無人化が可能となる。 After completion of the take-out step S6, the three-dimensional structures W are sequentially manufactured by repeating the above steps. In such a configuration, since the suction nozzle 79 automatically removes the surplus material after the modeling is completed, it is possible to take out the shaped object W from the chamber 1 unattended.

以上、本発明に係る種々の実施形態を説明したが、これらは例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。当該新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。当該実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although various embodiments according to the present invention have been described above, these are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. The new embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included within the scope and gist of the invention, as well as within the scope of the invention described in the claims and its equivalents.

1:チャンバ、1a:ウィンドウ、2:材料層形成装置、3:照射装置、4:造形テーブル、5:チャック装置、6:ロボット、7:材料回収装置、9:制御装置、10:材料供給ユニット、11:材料タンク、12:メインダクト、13:中間ダクト、13a:中間ダクト出口、14:シャッタ、17:汚染防止装置、17a:筐体、17b:拡散部材、21:ベース、22:リコータヘッド、22a:材料収容部、22b:材料供給口、22c:材料排出口、22fb:ブレード、22rb:ブレード、23:リコータヘッド駆動装置、41:テーブル駆動機構、42:粉体保持壁、51:チャックベース、52:クランプユニット、52a:第1凸部、52b:第2凸部、52c:当接凹部、52d:ボール、52e:挿入孔、53:チャックカバー、54:外側カバー、54a:外側被覆部、54b:上面部、55:内側カバー、55a:内側被覆部、55b:フランジ部、70:材料回収バケット、70a:粉体排出部、70b:粉体排出部、70c:シューターガイド、70d:シューターガイド、70e:シューター、71:材料回収用搬送装置、71a:排気口、71b:吸引口、72:切換弁、73:不純物除去装置、74:吸引装置、75:切換弁、76:材料供給バケット、77:材料乾燥装置、78:材料供給用搬送装置、78a:排気口、79:吸引ノズル、79a:吸引部、79b:開口部、81:材料層、81a:余剰材料層、82:固化層、83:ベースプレート、84:取付プレート、85:パレット、86:位置決めプレート、86a:第1開口部、86b:第2開口部、86c:支え足、86d:取付軸、87:シャフト、87a:チャッキング栓、87b:係止部、87c:凹部、90a:CAD装置、90b:CAM装置、91:数値制御部、91a:記憶部、91b:演算部、91c:メモリ、92:作業扉制御部、93:材料層形成制御部、94:照射制御部、95:テーブル制御部、96:チャック制御部、97:ロボット制御部、98:回収制御部、100:積層造形装置、B:レーザ光、G:間隙、R:造形領域、W:三次元造形物 1: Chamber, 1a: Window, 2: Material layer forming device, 3: Irradiation device, 4: Modeling table, 5: Chuck device, 6: Robot, 7: Material recovery device, 9: Control device, 10: Material supply unit , 11: Material tank, 12: Main duct, 13: Intermediate duct, 13a: Intermediate duct outlet, 14: Shutter, 17: Contamination prevention device, 17a: Housing, 17b: Diffusion member, 21: Base, 22: Recoater Head, 22a: Material storage section, 22b: Material supply port, 22c: Material discharge port, 22fb: Blade, 22rb: Blade, 23: Recoater head drive device, 41: Table drive mechanism, 42: Powder holding wall, 51 : Chuck base, 52: Clamp unit, 52a: First protrusion, 52b: Second protrusion, 52c: Contact recess, 52d: Ball, 52e: Insertion hole, 53: Chuck cover, 54: Outer cover, 54a: Outer covering part, 54b: Top part, 55: Inner cover, 55a: Inner covering part, 55b: Flange part, 70: Material recovery bucket, 70a: Powder discharge part, 70b: Powder discharge part, 70c: Shooter guide, 70d: Shooter guide, 70e: Shooter, 71: Material recovery conveyance device, 71a: Exhaust port, 71b: Suction port, 72: Switching valve, 73: Impurity removal device, 74: Suction device, 75: Switching valve, 76: Material supply bucket, 77: Material drying device, 78: Material supply conveyance device, 78a: Exhaust port, 79: Suction nozzle, 79a: Suction part, 79b: Opening portion, 81: Material layer, 81a: Surplus material layer, 82 : solidified layer, 83: base plate, 84: mounting plate, 85: pallet, 86: positioning plate, 86a: first opening, 86b: second opening, 86c: supporting foot, 86d: mounting shaft, 87: shaft, 87a: Chucking plug, 87b: Locking part, 87c: Recess, 90a: CAD device, 90b: CAM device, 91: Numerical control section, 91a: Storage section, 91b: Arithmetic section, 91c: Memory, 92: Work door Control unit, 93: Material layer formation control unit, 94: Irradiation control unit, 95: Table control unit, 96: Chuck control unit, 97: Robot control unit, 98: Collection control unit, 100: Additive manufacturing device, B: Laser Light, G: Gap, R: Modeling area, W: Three-dimensional model

Claims (13)

造形テーブルと、チャンバと、材料層形成装置と、チャック装置と、材料回収装置と、移動装置と、ロボットと、制御装置とを備える積層造形装置であって、
前記造形テーブルは、テーブル駆動機構により上下運動可能に構成され、
前記チャンバは、前記造形テーブル上に設けられた、造形物が形成される領域である造形領域を覆い、
前記材料層形成装置は、前記造形領域に載置されたベースプレート上に材料粉体を供給
して材料層を形成し、
前記チャック装置は、前記造形テーブル上に配置され、前記ベースプレートを前記造形領域内に着脱自在且つ固定可能に構成され、
前記材料回収装置は、前記造形テーブル上の余剰の前記材料粉体を吸引可能な吸引ノズルを備え、
前記移動装置は、前記吸引ノズルを移動可能に構成され、
前記ロボットは、前記ベースプレートと、前記ベースプレート上に造形された前記造形物とを前記チャンバから取り出し可能に構成され、
前記制御装置は、前記テーブル駆動機構を制御して前記造形テーブルを所定の上昇量だけ上昇させることと、前記吸引ノズルを移動させながら余剰の前記材料粉体の吸引を行うことと、を交互に繰り返す、積層造形装置。
An additive manufacturing device comprising a modeling table, a chamber, a material layer forming device, a chuck device, a material recovery device, a movement device, a robot, and a control device,
The modeling table is configured to be movable up and down by a table drive mechanism,
The chamber covers a modeling area provided on the modeling table and is an area where a modeled object is formed,
The material layer forming device supplies material powder onto a base plate placed in the modeling area to form a material layer,
The chuck device is arranged on the modeling table and configured to allow the base plate to be detachably attached and fixed within the modeling area,
The material recovery device includes a suction nozzle capable of suctioning the excess material powder on the modeling table,
The moving device is configured to be able to move the suction nozzle,
The robot is configured to be able to take out the base plate and the modeled object formed on the base plate from the chamber,
The control device alternately controls the table drive mechanism to raise the modeling table by a predetermined amount, and sucks the excess material powder while moving the suction nozzle. Repeat, additive manufacturing equipment.
請求項1に記載の積層造形装置であって、
前記吸引ノズルによる被吸引物中の前記材料粉体の割合を検出可能な検出手段を備える、積層造形装置。
The additive manufacturing apparatus according to claim 1,
A layered manufacturing apparatus comprising a detection means capable of detecting a proportion of the material powder in an object to be sucked by the suction nozzle.
請求項2に記載の積層造形装置であって、
前記検出手段は、流量センサである、積層造形装置。
The additive manufacturing apparatus according to claim 2,
In the additive manufacturing apparatus, the detection means is a flow rate sensor.
請求項2又は請求項3に記載の積層造形装置であって、
前記制御装置は、前記被吸引物中の前記材料粉体の割合が所定値より大きい場合に、前記造形テーブルを所定の下降量だけ下降させるように前記テーブル駆動機構を制御する、積層造形装置。
The layered manufacturing apparatus according to claim 2 or 3,
The control device controls the table drive mechanism to lower the modeling table by a predetermined amount of descent when the ratio of the material powder in the suction target is larger than a predetermined value.
請求項1から請求項3のいずれか1つに記載の積層造形装置であって、
前記制御装置は、所望の三次元造形物の形状データに基づき、前記吸引ノズルが所定の位置において所定の姿勢を取るように前記移動装置を制御する、積層造形装置。
The additive manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The control device is a layered manufacturing apparatus that controls the moving device so that the suction nozzle takes a predetermined attitude at a predetermined position based on shape data of a desired three-dimensional structure.
請求項1から請求項3のいずれか1つに記載の積層造形装置であって、
前記造形テーブルを囲繞し、前記造形テーブル上に前記材料粉体を保持するように設けられた粉体保持壁と、
前記粉体保持壁の外側に排出される余剰の前記材料粉体を収容するように構成された材料回収バケットと、を備え、
前記材料回収装置は、運転モードとして回収モードと吸引モードとを備え、
前記制御装置は、前記運転モードの切り替えを行うように構成され、
前記材料回収装置は、前記回収モードにおいて、前記材料回収バケット内の前記材料粉体を回収し、且つ不純物を除去したうえで前記材料粉体を前記材料層形成装置へ供給し、前記吸引モードにおいて、前記移動装置により前記吸引ノズルを移動させ、前記造形テーブル上の余剰の前記材料粉体を前記吸引ノズルにより吸引するように構成される、積層造形装置。
The additive manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 3,
a powder holding wall that surrounds the modeling table and is provided to hold the material powder on the modeling table;
a material recovery bucket configured to accommodate the excess material powder discharged to the outside of the powder holding wall;
The material recovery device has a recovery mode and a suction mode as operation modes,
The control device is configured to switch the operation mode,
In the collection mode, the material recovery device collects the material powder in the material recovery bucket, removes impurities, and supplies the material powder to the material layer forming device, and in the suction mode. , a layered manufacturing apparatus configured to move the suction nozzle with the moving device and suck the surplus material powder on the modeling table with the suction nozzle.
請求項1から請求項3のいずれか1つに記載の積層造形装置であって、
前記チャック装置の側面は、チャックカバーにより覆われており、
前記チャックカバーは、外側カバーと、内側カバーとを備え、
前記外側カバーは、前記内側カバーの側面の少なくとも一部を覆い、
前記内側カバーは、前記チャック装置の前記側面を覆う、積層造形装置。
The additive manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 3,
A side surface of the chuck device is covered with a chuck cover,
The chuck cover includes an outer cover and an inner cover,
the outer cover covers at least a portion of a side surface of the inner cover;
The inner cover covers the side surface of the chuck device.
請求項1から請求項3のいずれか1つに記載の積層造形装置であって、
前記チャック装置は、取付プレートを介して前記ベースプレートを固定する、積層造形装置。
The additive manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The chuck device is an additive manufacturing device that fixes the base plate via a mounting plate.
請求項1から請求項3のいずれか1つに記載の積層造形装置であって、
前記吸引ノズルは、先端側に吸引部を備え、
前記吸引部は、先端側の端面を傾斜面で切断した筒形状を有し、
前記傾斜面に開口部が設けられる、積層造形装置。
The additive manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The suction nozzle includes a suction part on the tip side,
The suction part has a cylindrical shape with a tip end face cut with an inclined surface,
An additive manufacturing apparatus, wherein the inclined surface is provided with an opening.
請求項1から請求項3のいずれか1つに記載の積層造形装置であって
前記ロボットは、前記移動装置を兼ねる、積層造形装置。
The layered manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the robot also serves as the moving device.
請求項10に記載の積層造形装置であって、
前記ロボットは、前記ベースプレートを前記チャンバに搬入する、積層造形装置。
The layered manufacturing apparatus according to claim 10,
The robot is an additive manufacturing apparatus that carries the base plate into the chamber.
請求項11に記載の積層造形装置であって、
前記ロボットは、前記造形物を前記チャンバから取り出した後、当該造形物を反転させる、積層造形装置。
The layered manufacturing apparatus according to claim 11,
The robot is a layered manufacturing apparatus in which, after taking out the molded object from the chamber, the robot reverses the molded object.
三次元造形物の製造方法であって、
載置工程と、固化層形成工程と、材料回収工程と、吸引工程と、取り出し工程とを備え、
前記材料回収工程は、前記固化層形成工程と並行して実行され、
前記吸引工程は、前記固化層形成工程および前記材料回収工程の後に実行され、
前記載置工程では、造形テーブル上に配置されたチャック装置によってベースプレートを着脱自在に固定することにより、前記造形テーブル上に設けられた、造形物が形成される領域である造形領域に前記ベースプレートを載置し、
前記固化層形成工程では、前記ベースプレート上に材料粉体を供給して材料層を形成する材料層形成工程と、前記材料層の所定の照射領域にレーザ光又は電子ビームを照射することにより固化層を形成する固化工程とを繰り返すことにより、前記固化層を積層し、
前記材料回収工程では、前記材料層形成工程において生じた余剰材料、および、前記固化工程により生じた不純物を回収し、
前記吸引工程では、制御装置によってテーブル駆動機構と吸引ノズルを制御して、前記テーブル駆動機構により前記造形テーブルを所定の上昇量だけ上昇させることと、前記吸引ノズルを移動装置により移動させながら余剰の前記材料粉体の吸引を行うことと、を交互に繰り返し、
前記取り出し工程では、前記ベースプレートと、前記ベースプレート上に造形された前記三次元造形物とを、前記造形領域を覆うチャンバから取り出す、製造方法。
A method for manufacturing a three-dimensional object,
Comprising a mounting process, a solidified layer forming process, a material recovery process, a suction process, and a take-out process,
The material recovery step is performed in parallel with the solidified layer forming step,
The suction step is performed after the solidified layer forming step and the material recovery step,
In the placement step, the base plate is removably fixed by a chuck device placed on the modeling table, so that the base plate is attached to the printing area provided on the printing table where the modeled object is formed. Place it,
The solidified layer forming step includes a material layer forming step of supplying material powder onto the base plate to form a material layer, and a solidified layer forming step by irradiating a predetermined irradiation area of the material layer with a laser beam or an electron beam. By repeating the solidification step of forming the solidified layer, the solidified layer is laminated,
In the material recovery step, surplus material generated in the material layer forming step and impurities generated in the solidification step are recovered,
In the suction step, a table drive mechanism and a suction nozzle are controlled by a control device, and the table drive mechanism raises the modeling table by a predetermined amount, and while the suction nozzle is moved by a moving device, excess Alternately repeating suctioning the material powder,
In the manufacturing method, in the taking out step, the base plate and the three-dimensional structure formed on the base plate are taken out from a chamber covering the modeling area.
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