JPH06121945A - 三次元造形物の成形装置 - Google Patents

三次元造形物の成形装置

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JPH06121945A
JPH06121945A JP4322290A JP32229092A JPH06121945A JP H06121945 A JPH06121945 A JP H06121945A JP 4322290 A JP4322290 A JP 4322290A JP 32229092 A JP32229092 A JP 32229092A JP H06121945 A JPH06121945 A JP H06121945A
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JP
Japan
Prior art keywords
spray
receiving plate
robot
powder
spray gun
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP4322290A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Fujimura
浩史 藤村
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 三次元造形物の成形を、型を用いないで、従
来のような型加工に要する時間の節約と、費用を節減し
て行なう成形装置の提供。 【構成】 金属粉末、セラミック粉末、熱可塑性樹脂粉
末を溶融スプレーするか、溶媒に溶かした熱硬化性樹脂
をスプレーするスプレーロボット2の先端に取付けたス
プレーガン3と、受け板ロボット5の先端に取付けられ
たスプレーを受け止める受け板6,6′とを制御装置1
1により支持架台4を出発点として目的とする形状に応
じて夫々のロボットを介して移動させることにより、ス
プレー層7を順次積層して三次元造形物を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は複雑な形状を持つ板状金
属、板状セラミック、板状プラスチック等よりなる三次
元造形物の成形装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から複雑な形状をした板状金属、板
状セラミック或いは板状プラスチックの成形法として、
型の表面に金属粉末、セラミック粉末、熱可塑性樹脂粉
末を溶射して固化させる方法や、型表面に溶媒に溶かし
た熱硬化性樹脂をスプレーレイアップした後、キュアリ
ングを行なって固化させる方法等が知られている。これ
らの従来方法を、図6及び図7について説明すると、1
は定盤、2はスプレーロボット、3はスプレーガンであ
る。スプレーガン3からは金属粉末、セラミック粉末を
噴射するもので、熱可塑性樹脂粉末を使用する場合は、
これらを加熱する手段としてプラズマ熱、アーク熱、ガ
ス炎などのどれかを発生させる機構を内蔵しており、図
示されていないが、これらのエネルギーを供給する装置
と、粉末送給装置が付属している。また溶媒に溶かした
熱硬化性樹脂を使用する場合には、スプレーガン3は溶
液を一方向に噴射するノズルを内蔵しており、図示され
ていないが、溶液を送給する装置が付属している。な
お、7はスプレー層、8は金属、木、樹脂などで出来た
型、11はロボット制御装置、14は三次元形状プログ
ラム装置である。
【0003】さて図6及び図7においては、前工程で、
例えばCAD等の手段によって目的とする形状を設計デ
ータ化し、このデータにもとづいて型8を加工する。次
に同じ形状データを、厚さ情報、端部処理情報と共に、
三次元形状プログラム装置14にインプットし、加工さ
れた型8を定盤1上にセットする。ロボット制御装置1
1は、三次元形状プログラム装置14から与えられる形
状データ、厚さ情報、端部処理情報等を自ら判断する
か、或いはオペレータから与えられるかする積層順序情
報をもとに、スプレーガン3が適正な軌跡、速度、型8
との相対角度を保つようロボット2を制御する。このよ
うな状態で、スプレーガン3から溶融した金属粉末、セ
ラミック粉末、熱可塑性樹脂粉末をスプレーすると、型
8の表面に堆積固化してスプレー層7を形成し、スプレ
ー工程が終了後、図7に示すように型8から離型すれば
目的とする形状を持った成形品を得ることが出来る。ま
た溶媒に溶かした熱硬化性樹脂を使用する場合は、スプ
レー工程終了後キュアリング工程が必要であるが、最終
的にはスプレー層7は固化し、同様に目的とする形状を
持った成形品を得ることが出来る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記従来
の三次元造形物の成形方法は型を必要としていたため、
型加工に多大な時間と費用を費やしていた。また三次元
造形物は最終形状を決定するまでに何度も修正すること
が多いが、三次元形状プログラム装置14の情報を変更
することは簡単でも、型8を修正加工したり、場合によ
っては始めから加工し直さなければならないので、成形
に要する時間と費用は益々多くなる欠点があった。本発
明は前記従来の問題を解決するために提案されたもので
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】このため本発明は、板状
の三次元造形物の成形装置において、金属粉末、セラミ
ック粉末、熱可塑性樹脂粉末を溶融スプレーするか、溶
媒に溶かした熱硬化性樹脂をスプレーするスプレーガン
と、同スプレーガンを三次元的に移動できるロボットな
どの移動手段と、スプレーを受け止める受け板と、同受
け板を三次元的に移動できるロボットなどの移動手段
と、前記スプレーガンと受け板を同期させて移動させる
ための制御装置と、造形物を支持する支持架台とを備
え、同支持架台を出発点として、目的とする形状に応じ
て前記受け板とスプレーガンを同期させて移動させ、ス
プレー層を順次積層するもので、これを課題解決のため
の手段とするものである。また本発明は、板状の三次元
造形物の成形装置において、金属粉末、セラミック粉
末、熱可塑性樹脂粉末を溶融スプレーするか、溶媒に溶
かした熱硬化性樹脂をスプレーするスプレーガンとスプ
レーを受け止める受け板とを一体化する治具と、この治
具を三次元的に移動できるロボットなどの移動手段と、
目的とする形状に応じて前記ロボットなどの移動手段の
制御装置と、造形物を支持する支持架台とを備え、同支
持架台を出発点として、目的とする形状に応じて受け板
とスプレーガンからなる治具を移動させ、スプレー層を
順次積層するもので、これを課題解決のための手段とす
るものである。
【0006】
【作用】金属粉末、セラミック粉末、熱可塑性樹脂粉末
を溶融スプレーするか、溶媒に溶かした熱硬化性樹脂を
スプレーするスプレーガンと、スプレーを受け止める受
け板とを、ロボットなどの手段で相対位置を変えずに移
動させ、支持架台などを出発点に順次スプレー層を積層
延長することによって目的とする形状を形成する。
【0007】
【実施例】以下本発明を図面の実施例について説明する
と、図1〜図3は本発明の第1実施例を示す。図1にお
いて1は定盤、2はスプレーロボット、3はスプレーガ
ンである。スプレーガン3からは金属粉末、セラミック
粉末を噴射するもので、熱可塑性樹脂粉末を使用する場
合は、これらを加熱する手段としてプラズマ熱、アーク
熱、ガス炎などのどれかを発生させる機構を内蔵してお
り、図示されていないが、これらのエネルギーを供給す
る装置と粉末送給装置が付属している。また溶媒に溶か
した熱硬化性樹脂を使用する場合には、スプレーガン3
には溶液を一方向に噴射するノズルを内蔵しており、図
示されていないが、溶液を送給する装置が付属してい
る。4は支持架台、5は受け板ロボット、6は受け面が
ほぼ平面をした受け板、6′は受け面が曲面をした受け
板で、受け板6,6′とも金属粉末、セラミック粉末を
使用し、熱可塑性樹脂粉末を使用する場合は、水冷パイ
プ等の冷却機能を内蔵しており、また溶媒に溶かした熱
硬化性樹脂を使用する場合は、ヒータなどの加熱機能を
内蔵している。7はスプレー層、11はスプレーロボッ
ト制御装置、12は受け板ロボット制御装置、13は情
報同期分配装置、14は三次元形状プログラム装置であ
る。
【0008】次に作用を説明すると、まず三次元形状プ
ログラム装置14で目的とする形状を作図、データ化す
ると共にその積層順序をプログラム化し、この目的とす
る形状の外周に相当する形状を持つ支持架台4を定盤1
に固定する。次に情報同期分配装置13は、三次元形状
プログラム装置14から形状データを受取り、積層順序
プログラムに応じてスプレーロボット制御装置11と、
受け板ロボット制御装置12に送り出すと、スプレーロ
ボット制御装置11は、スプレーガン3が目標とする座
標点に向くようにスプレーロボット2を制御する。また
これと同時に、受け板ロボット制御装置12は、受け板
6又は6′を選択し、その受け面が目標とする形状の接
触面になるよう受け板ロボット5を制御する。
【0009】図2は曲率が小さい曲面の受け板6′を用
いた場合の積層状態、図3は曲率が大きい曲面の受け板
6を用いた場合の積層状態を示したものであり、描かれ
ている構成物は図1で説明した物と全く同じであるので
説明を省略する。さて図2に示すように、スプレー層7
の積層をまず支持架台4から始め、続いて受け面が曲面
をした受け板6′に移り、以後受け板6′の移動に同期
させてスプレー層7を積層して行く。この時スプレーガ
ン3から溶融した金属粉末、セラミック粉末、熱可塑性
樹脂粉末がスプレーされると、受け板6′の表面に堆積
固化するので、受け板6′及びスプレーガン3が移動す
るにしたがってスプレー層7が形成される。また溶媒に
溶かした熱硬化性樹脂を使用する場合は、受け板6′の
表面に堆積後、受け板6′からの熱で溶媒が揮発するの
で、スプレー層7が形成される。図3は曲率が大きい曲
面の積層状態を示したものであるが、受け面が平面をし
た受け板6を使用して積層している。このように目的と
する形状に応じて、受け板を選ぶことも可能であるが、
スプレーする領域が限られているので、受け板側から見
て目的とする形状が凸ならば、曲率がわずかに小さい受
け板を、逆に凹ならば、曲率がわずかに大きい受け板を
用いれば、実用上問題の無い誤差で成形することが出来
る。
【0010】次に図4及び図5について本発明の第2実
施例を説明すると、1は定盤、2はロボット、9はロボ
ット2のアームに取付けられた治具で、スプレーガン3
と受け板6とを一定の距離をおいて正対するように固定
している。またスプレーガン3からは成形素材に金属粉
末、セラミック粉末を噴射するものであり、熱可塑性樹
脂粉末を使用する場合は、これらを加熱する手段とし
て、プラズマ熱、アーク熱、ガス炎などのどれかを発生
させる機構を内蔵しており、図に示されていないが、図
1の場合と同様にこれらのエネルギーを供給する装置
と、粉末送給装置が付属している。また成形素材に溶媒
に溶かした熱硬化性樹脂を使用する場合には、スプレー
ガン3は溶液を噴射するノズルを内蔵しており、図には
示されていないが、溶液を送給する装置が付属してい
る。10は粉末素材又は熱硬化性樹脂溶液をスプレーガ
ン3に送給する送給ホース、14は熱媒体送給パイプ、
15は熱媒体送給ホースで、成形素材には金属粉末、セ
ラミック粉末が用いられ、熱可塑性樹脂粉末を使用する
場合は、受け板6を冷却するための冷却水を送給し、成
形素材に溶媒に溶かした熱硬化性樹脂を使用する場合
は、受け板6を加熱するための熱水、蒸気などを送給す
る。
【0011】次に図4の第2実施例について作用を説明
すると、まず三次元形状プログラム装置14で目的とす
る形状を作図してデータ化すると共に、その積層順序を
プログラム化し、その目的とする形状の外周に相当する
形状を持つ支持架台4を定盤1に固定する。次に三次元
形状プログラム装置14は、形状データと積層順序プロ
グラムをロボット制御装置11に送り出し、ロボット制
御装置11は治具9が目的とする軌跡を描くようロボッ
ト2を制御する。そして図4に示すように、スプレー層
7の積層をまず支持架台4の位置から始める。この時ス
プレーガン3から溶融した金属粉末、セラミック粉末、
熱可塑性樹脂粉末がスプレーされると、受け板6の表面
に堆積固化するので、受け板6及びスプレーガン3が移
動するに従ってスプレー層7が形成される。また溶媒に
溶かした熱硬化性樹脂を使用する場合は、受け板6の表
面に堆積後、受け板6からの熱で溶媒が揮発するので、
スプレー層7が形成される。
【0012】
【発明の効果】以上詳細に説明した如く本発明によれ
ば、目的とする形状に応じていちいち異なった型を用意
する必要が無いので、時間と費用を大幅に節減すること
が出来る。即ち、従来の三次元造形物の成形方法のよう
に型を必要としないため、型加工のための多大な時間や
費用の必要もなく、更に形状を変更する場合も従来のよ
うに型の修正加工を行なう必要がないため、時間と費用
を節減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る三次元造形物成形装
置の側面図である。
【図2】本発明の実施例に係る曲率が小さい曲面の受け
板を用いた場合の積層状態の説明図である。
【図3】本発明の実施例に係る曲率が大きい曲面の受け
板を用いた場合の積層状態の説明図である。
【図4】本発明の第2実施例に係る三次元造形物成形装
置の側面図である。
【図5】図4における要部の拡大図である。
【図6】従来の三次元造形物成形装置の側面図である。
【図7】図4の型からスプレー層を取出した状態を示す
説明図である。
【符号の説明】
1 定盤 2 スプレーロボット 3 スプレーガン 4 支持架台 5 受け板ロボット 6 受け面がほぼ平面をした受け板 6′ 受け面が曲面をした受け板 7 スプレー層 9 治具 10 送給ホース 11 スプレーロボット制御装置 12 受け板ロボット制御装置 13 情報同期分配装置 14 三次元形状プログラム装置

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 板状の三次元造形物の成形装置におい
    て、金属粉末、セラミック粉末、熱可塑性樹脂粉末を溶
    融スプレーするか、溶媒に溶かした熱硬化性樹脂をスプ
    レーするスプレーガンと、同スプレーガンを三次元的に
    移動できるロボットなどの移動手段と、スプレーを受け
    止める受け板と、同受け板を三次元的に移動できるロボ
    ットなどの移動手段と、前記スプレーガンと受け板を同
    期させて移動させるための制御装置と、造形物を支持す
    る支持架台とを備え、同支持架台を出発点として、目的
    とする形状に応じて前記受け板とスプレーガンを同期さ
    せて移動させ、スプレー層を順次積層することを特徴と
    する三次元造形物の成形装置。
  2. 【請求項2】 板状の三次元造形物の成形装置におい
    て、金属粉末、セラミック粉末、熱可塑性樹脂粉末を溶
    融スプレーするか、溶媒に溶かした熱硬化性樹脂をスプ
    レーするスプレーガンとスプレーを受け止める受け板と
    を一体化する治具と、この治具を三次元的に移動できる
    ロボットなどの移動手段と、目的とする形状に応じて前
    記ロボットなどの移動手段の制御装置と、造形物を支持
    する支持架台とを備え、同支持架台を出発点として、目
    的とする形状に応じて受け板とスプレーガンからなる治
    具を移動させ、スプレー層を順次積層することを特徴と
    する三次元造形物の成形装置。
JP4322290A 1992-08-24 1992-11-09 三次元造形物の成形装置 Withdrawn JPH06121945A (ja)

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JP24599192 1992-08-24
JP4-245991 1992-08-24
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016175512A1 (ko) * 2015-04-28 2016-11-03 주식회사 키스타 형성 가능한 플라스틱 재료를 위한 3d 입체물 제조 로봇
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