JPH11262657A - 微粉体テープを用いたレーザーマイクロ積層造形方法及び装置 - Google Patents
微粉体テープを用いたレーザーマイクロ積層造形方法及び装置Info
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- JPH11262657A JPH11262657A JP10082469A JP8246998A JPH11262657A JP H11262657 A JPH11262657 A JP H11262657A JP 10082469 A JP10082469 A JP 10082469A JP 8246998 A JP8246998 A JP 8246998A JP H11262657 A JPH11262657 A JP H11262657A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】寸法精度が高く、明確な異相が存在する積層造
形体や空洞部を持つ比較的複雑な形状の造形体を、高精
度で比較的簡便に得る方法を提供する。 【解決手段】成形した金属微粉体又は金属とセラミック
スの混合微粉体テープ面にレーザー光を照射して、金属
又は金属とセラミックスからなる積層造形体を形造る。
形体や空洞部を持つ比較的複雑な形状の造形体を、高精
度で比較的簡便に得る方法を提供する。 【解決手段】成形した金属微粉体又は金属とセラミック
スの混合微粉体テープ面にレーザー光を照射して、金属
又は金属とセラミックスからなる積層造形体を形造る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザー光を用い
金属を含む造形体を製造する方法及びその装置に関す
る。さらに詳しくは、金属微粉体又は金属とセラミック
スの混合微粉体を成形して得た微粉体テープ面にレーザ
ー光を照射し造形体を製造する方法及びその装置に関す
る。
金属を含む造形体を製造する方法及びその装置に関す
る。さらに詳しくは、金属微粉体又は金属とセラミック
スの混合微粉体を成形して得た微粉体テープ面にレーザ
ー光を照射し造形体を製造する方法及びその装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ＣＡＤ設計データから試作、製造までを
迅速化するラビットプロトタイピング技術の一つとし
て、光エネルギーを用い光硬化性樹脂を硬化して造形体
を得る積層造形法（特公昭６３−４０６５０号公報参
照）、光硬化性樹脂とシリカなどのセラミックス粉体と
からなるスラリーを光照射により造形し、強度の高い造
形体を製造する方法が提案されている（特開平８−２５
４８６号公報参照）。また、光硬化性流動樹脂内に焼結
可能な無機粉末材料を混合した粉末混合光硬化性流動樹
脂の層に光像を照射して光硬化層を形成し、この光硬化
層を順次積み重ねて形成して造形体とする光造形工程
と、この光造形体を熱間等方加圧処理により焼結体とす
る工程からなる焼結体製造方法が提案されている（特開
平８−２５２８６７号公報参照）。その他、特殊樹脂や
溶融金属をインクジェット方式で積層したり、紙シート
の接合方式による積層造形法などが開発されている。
迅速化するラビットプロトタイピング技術の一つとし
て、光エネルギーを用い光硬化性樹脂を硬化して造形体
を得る積層造形法（特公昭６３−４０６５０号公報参
照）、光硬化性樹脂とシリカなどのセラミックス粉体と
からなるスラリーを光照射により造形し、強度の高い造
形体を製造する方法が提案されている（特開平８−２５
４８６号公報参照）。また、光硬化性流動樹脂内に焼結
可能な無機粉末材料を混合した粉末混合光硬化性流動樹
脂の層に光像を照射して光硬化層を形成し、この光硬化
層を順次積み重ねて形成して造形体とする光造形工程
と、この光造形体を熱間等方加圧処理により焼結体とす
る工程からなる焼結体製造方法が提案されている（特開
平８−２５２８６７号公報参照）。その他、特殊樹脂や
溶融金属をインクジェット方式で積層したり、紙シート
の接合方式による積層造形法などが開発されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】金属の積層造形体を製
造する場合、先に形成された造形体表面を数十μｍの厚
みで覆った金属の微粉体層をレーザー光で照射する必要
があるが、このように金属の微粉体を薄く、均一にかつ
高密度に覆うことは難しく、しかも、例えば成分の異な
る層を重ねて積層する場合、それぞれの微粉体が不必要
に混合した状態になりやすく、明確な異相が形成した積
層造形体を得ることが困難である。また、単に微粉体の
状態でレーザー光の照射部に供給しても、形成された造
形体を所定の形状に保持するための支持力が弱く、造形
体に変形が生じ、寸法精度の確保が困難であるばかりで
なく、微粉体を緻密に積層することが極めて困難で、高
密度な造形体を得る上で問題があった。
造する場合、先に形成された造形体表面を数十μｍの厚
みで覆った金属の微粉体層をレーザー光で照射する必要
があるが、このように金属の微粉体を薄く、均一にかつ
高密度に覆うことは難しく、しかも、例えば成分の異な
る層を重ねて積層する場合、それぞれの微粉体が不必要
に混合した状態になりやすく、明確な異相が形成した積
層造形体を得ることが困難である。また、単に微粉体の
状態でレーザー光の照射部に供給しても、形成された造
形体を所定の形状に保持するための支持力が弱く、造形
体に変形が生じ、寸法精度の確保が困難であるばかりで
なく、微粉体を緻密に積層することが極めて困難で、高
密度な造形体を得る上で問題があった。
【０００４】本発明は、寸法精度が高く高密度で、例え
明確な異相の存在が求められる積層造形体、及び空洞部
を持つ比較的複雑な形状の造形体についても、高精度、
高品質の積層造形体として比較的簡便に得る方法及びそ
の装置を提供することを目的とするものである。
明確な異相の存在が求められる積層造形体、及び空洞部
を持つ比較的複雑な形状の造形体についても、高精度、
高品質の積層造形体として比較的簡便に得る方法及びそ
の装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記した
課題の解決のため鋭意研究した結果、積層造形体を構成
する原料成分をレーザー光照射により造形する際、テー
プ状に成形した原料成分をレーザー光照射部に供給する
ことにより上記課題が解決できるとの知見を得て本発明
を完成した。
課題の解決のため鋭意研究した結果、積層造形体を構成
する原料成分をレーザー光照射により造形する際、テー
プ状に成形した原料成分をレーザー光照射部に供給する
ことにより上記課題が解決できるとの知見を得て本発明
を完成した。
【０００６】即ち本発明は、金属微粉体又は金属とセラ
ミックスの混合微粉体にバインダーを加え成形してなる
微粉体テープ面にレーザー光を照射して熱エネルギーを
与え、少なくとも金属の一部を溶融凝固させ、その上面
に前記微粉体テープを供給し同テープ面にレーザー光を
照射し少なくとも金属の一部を溶融凝固させる操作を繰
り返しながら金属又は金属とセラミックスからなる造形
体を形造ることを特徴とする微粉体テープを用いたレー
ザーマイクロ積層造形方法に関するものである。さらに
本発明者らは上記方法を実施する装置について好適な構
成を見出した。
ミックスの混合微粉体にバインダーを加え成形してなる
微粉体テープ面にレーザー光を照射して熱エネルギーを
与え、少なくとも金属の一部を溶融凝固させ、その上面
に前記微粉体テープを供給し同テープ面にレーザー光を
照射し少なくとも金属の一部を溶融凝固させる操作を繰
り返しながら金属又は金属とセラミックスからなる造形
体を形造ることを特徴とする微粉体テープを用いたレー
ザーマイクロ積層造形方法に関するものである。さらに
本発明者らは上記方法を実施する装置について好適な構
成を見出した。
【０００７】次に本発明の方法についてさらに詳述す
る。本発明の方法では、原料成分として金属又は金属と
セラミックスの混合物などの微粉体を用いるが、用いる
金属はＦｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏなどの単独またはステン
レス鋼、Ｎｉ−Ｂなどの合金で、粒径２０〜２００μｍ
の微粉体が用いられる。またこれら金属成分と混合して
用いるセラミックスはＷＣ、ＴｉＣ、Ｃｒ3Ｃ2、Ｓｉ3
Ｎ4、ＳｉＣなどで金属成分と同様２０〜２００μｍの
微粉体が用いられる。金属とセラミックスの混合物を用
いる場合その構成割合は、目的とする造形体により異な
るが、金属／セラミックス＝５０〜９５／５〜５０（wt
％）である。
る。本発明の方法では、原料成分として金属又は金属と
セラミックスの混合物などの微粉体を用いるが、用いる
金属はＦｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏなどの単独またはステン
レス鋼、Ｎｉ−Ｂなどの合金で、粒径２０〜２００μｍ
の微粉体が用いられる。またこれら金属成分と混合して
用いるセラミックスはＷＣ、ＴｉＣ、Ｃｒ3Ｃ2、Ｓｉ3
Ｎ4、ＳｉＣなどで金属成分と同様２０〜２００μｍの
微粉体が用いられる。金属とセラミックスの混合物を用
いる場合その構成割合は、目的とする造形体により異な
るが、金属／セラミックス＝５０〜９５／５〜５０（wt
％）である。
【０００８】本発明はこれら原料微粉体成分をテープ状
に成形し後述のレーザー光照射部に供給することが特徴
である。微粉体成分の成形は、微粉体と粘結剤との混合
物をロールにより圧延するなどの通常の方法で行うこと
ができる。ここで用いる粘結剤は有機系の粘結剤、例え
ばアクリル系粘結剤に可塑剤としてフタル酸ジオキシ
ル、トルエン等を加えたものまたは無機系の粘結剤など
で、微粉体重量に対して０．１〜１０wt％用い、必要に
応じてホウ砂（Ｎａ2Ｂ4Ｏ7）、ホウ酸（Ｈ3ＢＯ3）、
フッ化カリウム（ＫＦ）などのフラックスを混合するこ
ともできる。微粉体と粘結剤との混合物は二軸ロールな
どで混練し厚さ２０〜５００μｍ、幅１００〜５００ｍ
ｍのテープに成形する。
に成形し後述のレーザー光照射部に供給することが特徴
である。微粉体成分の成形は、微粉体と粘結剤との混合
物をロールにより圧延するなどの通常の方法で行うこと
ができる。ここで用いる粘結剤は有機系の粘結剤、例え
ばアクリル系粘結剤に可塑剤としてフタル酸ジオキシ
ル、トルエン等を加えたものまたは無機系の粘結剤など
で、微粉体重量に対して０．１〜１０wt％用い、必要に
応じてホウ砂（Ｎａ2Ｂ4Ｏ7）、ホウ酸（Ｈ3ＢＯ3）、
フッ化カリウム（ＫＦ）などのフラックスを混合するこ
ともできる。微粉体と粘結剤との混合物は二軸ロールな
どで混練し厚さ２０〜５００μｍ、幅１００〜５００ｍ
ｍのテープに成形する。
【０００９】得られる微粉体テープが巻き取り時や送給
中に破損する恐れのある時は、紙テープ、ポリエチレン
などの薄いプラスチックテープ上に微粉体テープを密着
成形して微粉体テープを補強し、使用時に補強テープを
剥離して微粉体テープを必要箇所に供給することもでき
る。
中に破損する恐れのある時は、紙テープ、ポリエチレン
などの薄いプラスチックテープ上に微粉体テープを密着
成形して微粉体テープを補強し、使用時に補強テープを
剥離して微粉体テープを必要箇所に供給することもでき
る。
【００１０】微粉体テープは金属、セラミックスなどで
構成された基板上に供給しレーザー光を照射するが、金
属基板を用いた場合は造形体と基板が一体として、また
セラミックス基板を用いた場合は造形体と基板とを分離
した形で得ることができる。勿論、原料成分と基板とは
同種、異種のいずれの材質でも良い。
構成された基板上に供給しレーザー光を照射するが、金
属基板を用いた場合は造形体と基板が一体として、また
セラミックス基板を用いた場合は造形体と基板とを分離
した形で得ることができる。勿論、原料成分と基板とは
同種、異種のいずれの材質でも良い。
【００１１】本発明の方法で用いるレーザーはＹＡＧレ
ーザー、ＣＯ2レーザーなどで、レーザー光照射部の条
件は、これらが発光するレーザー光が、成形した微粉体
テープ中に含まれる金属の少なくとも一部が溶融凝固す
るエネルギーを与える条件で、例えば、ビーム強度が５
３ｗ、走査速度が２００ｍｍ／ｍｉｎ、走査間隔が０．
１５ｍｍであるが、上記した条件を満たす範囲であれ
ば、前記具体例に制限されることはない。
ーザー、ＣＯ2レーザーなどで、レーザー光照射部の条
件は、これらが発光するレーザー光が、成形した微粉体
テープ中に含まれる金属の少なくとも一部が溶融凝固す
るエネルギーを与える条件で、例えば、ビーム強度が５
３ｗ、走査速度が２００ｍｍ／ｍｉｎ、走査間隔が０．
１５ｍｍであるが、上記した条件を満たす範囲であれ
ば、前記具体例に制限されることはない。
【００１２】次に本発明の装置を図面に基づき説明する
と共に、この装置を用いた本発明の方法の一実施態様を
説明する。図１は本発明の装置の構成の一例を示す図で
ある。微粉体テープ５は、テープ巻取りロール１２から
送給ロール１４などを経て基板６に供給する微粉体テー
プ供給部から基板上のレーザー光照射部に供給される。
この際微粉体テープの補強テープ３は微粉体テープから
剥離されて補強テープ巻取りロール１３に回収される。
微粉体テープはカッター１５により所定の長さに切断さ
れ基板６に供給される。基板に供給された微粉体テープ
はレーザー源１９から発射したレーザー光１１により微
粉体成分は少なくとも一部溶融される。
と共に、この装置を用いた本発明の方法の一実施態様を
説明する。図１は本発明の装置の構成の一例を示す図で
ある。微粉体テープ５は、テープ巻取りロール１２から
送給ロール１４などを経て基板６に供給する微粉体テー
プ供給部から基板上のレーザー光照射部に供給される。
この際微粉体テープの補強テープ３は微粉体テープから
剥離されて補強テープ巻取りロール１３に回収される。
微粉体テープはカッター１５により所定の長さに切断さ
れ基板６に供給される。基板に供給された微粉体テープ
はレーザー源１９から発射したレーザー光１１により微
粉体成分は少なくとも一部溶融される。
【００１３】微粉体テープを保持する基板及び微粉体テ
ープ面を照射するレーザー光は、所定の造形体９の形状
を入力したＣＡＤデータ２０に基づき、コンピュータ２
１、ＮＣデータ２２を経てその動作を制御された駆動装
置１０、移動床２３により、造形体９の中心縦軸に直交
する断面形状を形成する状態に移動する。造形体の前記
した断面形状が形成された後、移動床２３を降下させ、
形成断面形状の面上に新規な微粉体テープを供給積層し
レーザー光照射により所定の断面形状を形成する。この
ように微粉体テープを順次連続的に供給し造形する。こ
の方法でのレーザー光照射はＡｒ、Ｈｅ、Ｎ2などの不
活性雰囲気下で行うことが、造形体などの酸化による劣
化を防止する上で好ましい。これら不活性ガスはノズル
１７から供給される。
ープ面を照射するレーザー光は、所定の造形体９の形状
を入力したＣＡＤデータ２０に基づき、コンピュータ２
１、ＮＣデータ２２を経てその動作を制御された駆動装
置１０、移動床２３により、造形体９の中心縦軸に直交
する断面形状を形成する状態に移動する。造形体の前記
した断面形状が形成された後、移動床２３を降下させ、
形成断面形状の面上に新規な微粉体テープを供給積層し
レーザー光照射により所定の断面形状を形成する。この
ように微粉体テープを順次連続的に供給し造形する。こ
の方法でのレーザー光照射はＡｒ、Ｈｅ、Ｎ2などの不
活性雰囲気下で行うことが、造形体などの酸化による劣
化を防止する上で好ましい。これら不活性ガスはノズル
１７から供給される。
【００１４】図２に微粉体１、バインダー２、補強テー
プ３を圧縮ロール４を経て微粉体テープ５を成形し、レ
ーザー光照射部に供給する工程を示した。なお、微粉体
テープの成形は、図３に示したロール成形法を用いるこ
とができる。微粉体１にバインダー２を混合しホッパー
２５に入れ巻取りロール２４からの補強テープ３と共に
圧縮ロール４で圧延しテープ巻取りロール２６に巻取る
（図３（ａ））。微粉体テープの強度が充分な場合は補
強テープを省略できる（図３（ｂ））。
プ３を圧縮ロール４を経て微粉体テープ５を成形し、レ
ーザー光照射部に供給する工程を示した。なお、微粉体
テープの成形は、図３に示したロール成形法を用いるこ
とができる。微粉体１にバインダー２を混合しホッパー
２５に入れ巻取りロール２４からの補強テープ３と共に
圧縮ロール４で圧延しテープ巻取りロール２６に巻取る
（図３（ａ））。微粉体テープの強度が充分な場合は補
強テープを省略できる（図３（ｂ））。
【００１５】本発明の方法ではこのテープ供給、レーザ
ー光照射、断面形状形成を繰返し行い所定の造形体を形
造る。積層した微粉体テープのレーザー光未照射部分
は、造形体形成後機械的な力などにより除去する。同種
の微粉体テープを積層して得た造形体の断面図を図４他
に示した微粉体テープを、レーザー光照射により熱エネ
ルギーを与え少なくとも一部溶融すると、その部分が収
縮する場合があるが、そのような場合にはテープ成分と
同種の微粉体を微粉体供給部１６から（例えば図２の造
形体上部の微粉体１）補給しレーザー光照射を行うこと
により、均一形状の造形体が得られ好ましい。なおこの
際同種微粉体に限らず、必要に応じて異種微粉体を補給
しても良い。
ー光照射、断面形状形成を繰返し行い所定の造形体を形
造る。積層した微粉体テープのレーザー光未照射部分
は、造形体形成後機械的な力などにより除去する。同種
の微粉体テープを積層して得た造形体の断面図を図４他
に示した微粉体テープを、レーザー光照射により熱エネ
ルギーを与え少なくとも一部溶融すると、その部分が収
縮する場合があるが、そのような場合にはテープ成分と
同種の微粉体を微粉体供給部１６から（例えば図２の造
形体上部の微粉体１）補給しレーザー光照射を行うこと
により、均一形状の造形体が得られ好ましい。なおこの
際同種微粉体に限らず、必要に応じて異種微粉体を補給
しても良い。
【００１６】さらに、複数の微粉体テープ供給部を併設
し、異種の構成成分からなる微粉体テープを所定の順序
でレーザー光照射部に供給し、上記したテープ供給、レ
ーザー光照射、断面形状形成を繰返すことにより、異種
成分が積層した造形体を形造ることもできる。またあら
かじめ異種の微粉体を混合した混合微粉体から形成した
微粉体テープを用いることもできる。例えば、低炭素ス
テンレス鋼層と無酸素銅層との異相造形体（断面図を図
４（ｂ）に示した）、ＷＣ粉体とＮｉ−Ｂ粉体混合層と
Ｃｏ粉体層とが交互に積層した異種混合造形体（断面図
を図４（ｃ）に示した）で、従来加工が困難であった積
層造形体などが製造可能となる。また高機械的強度で低
靭性の層と高靭性の層を交互に積層することにより、高
機械的強度で高靭性の造形体を得る。また各層の成分を
順次変えて積層造形することにより、成分分布の異なっ
たいわゆる傾斜合金体を製造することもできる。さらに
Ｆｅ合金などをポーラスに積層し、Ｃｕなどの濡れ性の
高い金属を積層して用いると濡れ性の高い金属で補強さ
れた造形体が、ＷＣとＣｏとの組合せにより超硬材料の
造形体などが得られる。このように本発明の方法は、二
種以上の異種構成成分からなる微粉体テープを用い、交
互にまたは適当な層数間隔でレーザー光照射部に供給す
ることにより、異相のハイブリッド層造形体を簡便に製
造することができることに大きな特徴がある。
し、異種の構成成分からなる微粉体テープを所定の順序
でレーザー光照射部に供給し、上記したテープ供給、レ
ーザー光照射、断面形状形成を繰返すことにより、異種
成分が積層した造形体を形造ることもできる。またあら
かじめ異種の微粉体を混合した混合微粉体から形成した
微粉体テープを用いることもできる。例えば、低炭素ス
テンレス鋼層と無酸素銅層との異相造形体（断面図を図
４（ｂ）に示した）、ＷＣ粉体とＮｉ−Ｂ粉体混合層と
Ｃｏ粉体層とが交互に積層した異種混合造形体（断面図
を図４（ｃ）に示した）で、従来加工が困難であった積
層造形体などが製造可能となる。また高機械的強度で低
靭性の層と高靭性の層を交互に積層することにより、高
機械的強度で高靭性の造形体を得る。また各層の成分を
順次変えて積層造形することにより、成分分布の異なっ
たいわゆる傾斜合金体を製造することもできる。さらに
Ｆｅ合金などをポーラスに積層し、Ｃｕなどの濡れ性の
高い金属を積層して用いると濡れ性の高い金属で補強さ
れた造形体が、ＷＣとＣｏとの組合せにより超硬材料の
造形体などが得られる。このように本発明の方法は、二
種以上の異種構成成分からなる微粉体テープを用い、交
互にまたは適当な層数間隔でレーザー光照射部に供給す
ることにより、異相のハイブリッド層造形体を簡便に製
造することができることに大きな特徴がある。
【００１７】造形体とそれを保持する基板とは、前述の
とおり同種、異種のいずれでも良いが、例えば、金属基
板に低炭素ステンレス鋼を用い無酸素銅の微粉体テープ
を加工した場合は基板にＣｕ造形体が一体として形成さ
れ、セラミックス基板に一層目にＴｉ、Ｚｒ、Ｂなどの
活性金属を用い、二層目に他の金属を用い加工した場合
も一体造形体として得られる。図５（ｃ）にその断面図
を示した。またセラミックス基板を用い基板と造形体と
が分離した例の断面図（図５（ａ））、金属基板を用い
基板と造形体とが接合した例の断面図（図５（ｂ））を
示した。
とおり同種、異種のいずれでも良いが、例えば、金属基
板に低炭素ステンレス鋼を用い無酸素銅の微粉体テープ
を加工した場合は基板にＣｕ造形体が一体として形成さ
れ、セラミックス基板に一層目にＴｉ、Ｚｒ、Ｂなどの
活性金属を用い、二層目に他の金属を用い加工した場合
も一体造形体として得られる。図５（ｃ）にその断面図
を示した。またセラミックス基板を用い基板と造形体と
が分離した例の断面図（図５（ａ））、金属基板を用い
基板と造形体とが接合した例の断面図（図５（ｂ））を
示した。
【００１８】また、最終的にレーザー光未照射部分を内
部に持ち表面が密封状態の造形体についても、原料粉体
の成形に用いた粘結剤を加熱（２００〜３００℃）焼成
し基板または造形体に設けた開口部から廃棄することに
より、中空の造形体を製造できる。図６に基板と一体と
なった造形体の断面図（ａ）、造形体単独の断面図
（ｂ）を示した。本発明の方法で、単独または異相のポ
ーラスな造形体を形成することにより、触媒作用を持っ
た機能的な積層造形体を得ることができる。
部に持ち表面が密封状態の造形体についても、原料粉体
の成形に用いた粘結剤を加熱（２００〜３００℃）焼成
し基板または造形体に設けた開口部から廃棄することに
より、中空の造形体を製造できる。図６に基板と一体と
なった造形体の断面図（ａ）、造形体単独の断面図
（ｂ）を示した。本発明の方法で、単独または異相のポ
ーラスな造形体を形成することにより、触媒作用を持っ
た機能的な積層造形体を得ることができる。
【００１９】
【発明の効果】この発明の方法は、レーザー光照射によ
る金属などの積層造形体形成の際、金属などの原料成分
からなる微粉体テープを用いるので、原料供給などの取
扱いが容易であり、緻密で寸法精度の高い造形体を製造
することができる。また、異種原料を組合わせ積層して
造形できるので、従来の単純な溶融法や粉末焼結法では
造形困難な特殊な合金や、成分が順次異なる傾斜合金の
造形体の製造が可能である。さらに、マイクロ構造物の
空洞造形体も容易に製造できる。
る金属などの積層造形体形成の際、金属などの原料成分
からなる微粉体テープを用いるので、原料供給などの取
扱いが容易であり、緻密で寸法精度の高い造形体を製造
することができる。また、異種原料を組合わせ積層して
造形できるので、従来の単純な溶融法や粉末焼結法では
造形困難な特殊な合金や、成分が順次異なる傾斜合金の
造形体の製造が可能である。さらに、マイクロ構造物の
空洞造形体も容易に製造できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例を用いて説
明する。
明する。
【００２１】実施例１ 図１に示した装置を用いた。粒径約４０μｍの無酸素銅
の微粉体にアクリル系の有機粘結剤（１wt％）を混合混
練し、厚さ２００μｍの層としてポリエチレンシート上
に密着成形し、幅１００ｍｍの微粉体テープを作成し
た。このテープを、シートを剥離しながら、長さ５０ｍ
ｍに切断し、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーを用いたレーザー光
照射部（ビーム強度：５３ｗ、走査速度：２００ｍｍ／
ｍｉｎ、走査間隔：０．１５ｍｍ）のステンレス鋼基板
（２０ｍｍ×４０ｍｍ×厚さ２ｍｍ）上に供給した。レ
ーザー光及び基板は予め設定したデータによるコンピュ
ーター制御により駆動させ、合計１２枚の微粉体テープ
を供給してレーザー光を照射し、未照射部を除去して、
幅４ｍｍ、長さ２０ｍｍ、厚さ２．４ｍｍの棒状の造形
体を製造した。この造形体の引張り強度を測定した結果
４０ＭＰａ、密度は４．８ｇ／ｃｍ3であった。
の微粉体にアクリル系の有機粘結剤（１wt％）を混合混
練し、厚さ２００μｍの層としてポリエチレンシート上
に密着成形し、幅１００ｍｍの微粉体テープを作成し
た。このテープを、シートを剥離しながら、長さ５０ｍ
ｍに切断し、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーを用いたレーザー光
照射部（ビーム強度：５３ｗ、走査速度：２００ｍｍ／
ｍｉｎ、走査間隔：０．１５ｍｍ）のステンレス鋼基板
（２０ｍｍ×４０ｍｍ×厚さ２ｍｍ）上に供給した。レ
ーザー光及び基板は予め設定したデータによるコンピュ
ーター制御により駆動させ、合計１２枚の微粉体テープ
を供給してレーザー光を照射し、未照射部を除去して、
幅４ｍｍ、長さ２０ｍｍ、厚さ２．４ｍｍの棒状の造形
体を製造した。この造形体の引張り強度を測定した結果
４０ＭＰａ、密度は４．８ｇ／ｃｍ3であった。
【００２２】実施例２ ＷＣ粉体（粒径約４０μｍ）にＮｉ−３％Ｂ粉体（粒径
約４０μｍ）を２０：８０（wt）で混合した微粉体、お
よびＣｏ粉体（粒径約４０μｍ）を実施例１と同様にし
て得た微粉体テープを交互に供給し、実施例１と同様の
装置、条件でレーザー光照射した。得られた棒状の造形
体の強度は２００ＭＰａであった。得られた造形体の断
面の一部を図４（ｃ）に示した。図中造形体ＢはＷＣ＋
Ｎｉ−３％Ｂ、造形体ＡはＣｏからなる。
約４０μｍ）を２０：８０（wt）で混合した微粉体、お
よびＣｏ粉体（粒径約４０μｍ）を実施例１と同様にし
て得た微粉体テープを交互に供給し、実施例１と同様の
装置、条件でレーザー光照射した。得られた棒状の造形
体の強度は２００ＭＰａであった。得られた造形体の断
面の一部を図４（ｃ）に示した。図中造形体ＢはＷＣ＋
Ｎｉ−３％Ｂ、造形体ＡはＣｏからなる。
【００２３】実施例３ セラミックス基板を用い、Ｔｉ粉体（粒径約４０μｍ）
を含む微粉体テープを一層目に、二層目以降にＣｕを含
む微粉体テープを用いた以外は実施例１と同様にして造
形体を製造した。得られた造形体の断面の一部を図５
（ｃ）に示した。図中造形体ＢはＴｉ、造形体ＡはＣｕ
からなる。
を含む微粉体テープを一層目に、二層目以降にＣｕを含
む微粉体テープを用いた以外は実施例１と同様にして造
形体を製造した。得られた造形体の断面の一部を図５
（ｃ）に示した。図中造形体ＢはＴｉ、造形体ＡはＣｕ
からなる。
【００２４】実施例４ 実施例１に於いて、基板のほぼ中央に約２ｍｍ径の小孔
を開け、その小孔を中心として約１０ｍｍ四方から１２
ｍｍ四方までの２ｍｍ幅にレーザー光を照射する状態と
して合計３６枚の微粉体テープを供給し実施例１と同様
に造形した。次いで、同じく１２ｍｍ四方で囲まれる部
分にレーザー光を照射する状態として合計４枚の微粉体
テープを供給し造形した後、造形体を２００℃に加熱
し、基板の小孔からおよび周囲のレーザー光未照射の部
分を除去し空洞を持つ造形体を得た。得られた造形体の
断面を図６（ａ）に示した（積層数は少なくして示し
た）。
を開け、その小孔を中心として約１０ｍｍ四方から１２
ｍｍ四方までの２ｍｍ幅にレーザー光を照射する状態と
して合計３６枚の微粉体テープを供給し実施例１と同様
に造形した。次いで、同じく１２ｍｍ四方で囲まれる部
分にレーザー光を照射する状態として合計４枚の微粉体
テープを供給し造形した後、造形体を２００℃に加熱
し、基板の小孔からおよび周囲のレーザー光未照射の部
分を除去し空洞を持つ造形体を得た。得られた造形体の
断面を図６（ａ）に示した（積層数は少なくして示し
た）。
【図１】本発明の装置の構成の一例を示す図。
【図２】本発明の装置の構成の他の一例を示す図。
【図３】本発明で用いる微粉体テープの成形装置の一例
を示す図。
を示す図。
【図４】本発明の方法で得た造形体例の断面図。
【図５】本発明の方法で得た造形体の他の例の断面図。
【図６】本発明で方法で得た空洞造形体例の断面図。
１：微粉体 ２：バインダー ３：補強テープ ４：圧縮ロール ５：微粉体テープ ６：基板 ７：微粉体テープＡ ８：微粉体テープＢ ９：造形体 １０：Ｘ−Ｙ駆動装置 １１：レーザー光 １２：微粉体テープ巻取りロール １３：剥離補強テープ巻取りロール １４：送給ロール １５：カッター １６：微粉体供給ノズル １７：不活性ガスノズル １８：レベルロール １９：レーザー源 ２０：ＣＡＤデータ ２１：コンピューター ２２：ＮＣデータ ２３：移動床 ２４：補強テープ巻取りロール ２５：ホッパー ２６：微粉体テープ巻取りロール ２７：造形体Ａ ２８：造形体Ｂ ２９：セラミックス基板 ３０：金属基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ // Ｂ２９Ｃ 67/00 Ｂ２９Ｃ 67/00
Claims (7)
- 【請求項１】金属微粉体又は金属とセラミックスの混合
微粉体にバインダーを加え成形してなる微粉体テープ面
にレーザー光を照射して熱エネルギーを与え、少なくと
も金属の一部を溶融凝固させ、その上面に前記微粉体テ
ープを供給し同テープ面にレーザー光を照射し少なくと
も金属の一部を溶融凝固させる操作を繰り返しながら金
属又は金属とセラミックスからなる造形体を形造ること
を特徴とする微粉体テープを用いたレーザーマイクロ積
層造形方法。 - 【請求項２】一種以上の金属及び／又は一種以上のセラ
ミックスを用いる請求項１記載のレーザーマイクロ積層
造形方法。 - 【請求項３】異なる成分からなる微粉体テープを任意の
順序で積層しレーザー光を照射する請求項１又は２記載
のレーザーマイクロ積層造形方法。 - 【請求項４】微粉体テープ面にレーザー光を照射する
際、微粉体テープの溶融凝固による収縮部に金属微粉体
又は金属とセラミックスの混合微粉体を補給し、その上
に微粉体テープ供給しレーザー光を照射する請求項１〜
３いずれか記載のレーザーマイクロ積層造形方法。 - 【請求項５】コンピューターエイデッドデザイン（ＣＡ
Ｄ）データにより制御されたレーザー光を用いる請求項
１〜４いずれか記載のレーザーマイクロ積層造形方法。 - 【請求項６】ＣＡＤデータに基づく制御部と電気的に接
続した基板駆動装置及び同レーザー光駆動装置を持ち、
基板上のレーザー光照射部に金属微粉体又は金属とセラ
ミックスの混合微粉体を成形してなる微粉体テープを連
続的又は間欠的に供給する微粉体テープ供給部を設置し
たことを特徴とする微粉体テープを用いたレーザーマイ
クロ積層造形装置。 - 【請求項７】レーザー光照射部近傍に金属微粉体又は金
属とセラミックスの混合微粉体の供給部を併設した請求
項６記載のレーザーマイクロ積層造形装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08246998A JP4318764B2 (ja) | 1998-03-16 | 1998-03-16 | 微粉体テープを用いたレーザーマイクロ積層造形方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP08246998A JP4318764B2 (ja) | 1998-03-16 | 1998-03-16 | 微粉体テープを用いたレーザーマイクロ積層造形方法及び装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11262657A true JPH11262657A (ja) | 1999-09-28 |
| JP4318764B2 JP4318764B2 (ja) | 2009-08-26 |
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|---|---|---|---|
| JP08246998A Expired - Fee Related JP4318764B2 (ja) | 1998-03-16 | 1998-03-16 | 微粉体テープを用いたレーザーマイクロ積層造形方法及び装置 |
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| JP (1) | JP4318764B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003305777A (ja) * | 2002-04-15 | 2003-10-28 | Aspect:Kk | ３次元造形方法および３次元造形装置 |
| KR100441886B1 (ko) * | 2002-04-19 | 2004-07-27 | 학교법인 포항공과대학교 | 미세 입자의 제조 방법 및 그 장치 |
| JP2006521264A (ja) * | 2003-02-18 | 2006-09-21 | ダイムラークライスラー・アクチェンゲゼルシャフト | 層造形法による三次元体製造のためのコーティングされた粉末粒子 |
| JP2015145327A (ja) * | 2014-02-03 | 2015-08-13 | 伊藤 幸男 | 立体造形物の溶融積層造形法と立体造形物の溶融積層造形装置とこの立体造形物 |
| JP2016108668A (ja) * | 2014-12-05 | 2016-06-20 | 株式会社日立製作所 | 複合部材および複合部材の製造方法 |
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| CN109070471A (zh) * | 2016-07-22 | 2018-12-21 | 惠普发展公司，有限责任合伙企业 | 用于增材制造系统的容器 |
| JP2018202864A (ja) * | 2017-05-31 | 2018-12-27 | ザ・ボーイング・カンパニーＴｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ | 付加製造のためのフィードストック条材、システム、及び、方法 |
| CN111136910A (zh) * | 2020-01-06 | 2020-05-12 | 湖北工业大学 | 一种3d打印机近程送料组合装置 |
-
1998
- 1998-03-16 JP JP08246998A patent/JP4318764B2/ja not_active Expired - Fee Related
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