KR101945113B1 - Three-dimensional object shaping method - Google Patents

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KR101945113B1
KR101945113B1 KR1020170097040A KR20170097040A KR101945113B1 KR 101945113 B1 KR101945113 B1 KR 101945113B1 KR 1020170097040 A KR1020170097040 A KR 1020170097040A KR 20170097040 A KR20170097040 A KR 20170097040A KR 101945113 B1 KR101945113 B1 KR 101945113B1
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고우이치 아마야
고우스케 이시모토
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가부시키가이샤 마쓰우라 기카이 세이사쿠쇼
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Abstract

Provided is a three dimensional object shaping method to efficiently form a powder layer by improving sliding speed of a squeegee. To achieve the subject, the three dimensional object shaping method comprises: a step of supplying powder to a shaping chamber; a powder layer forming step based on smoothing accompanied with sliding of the squeegee with respect to the supplied powder; and a sintering step of irradiating the powder layer with optical beam or electronic beam and moving irradiation positions wherein the above steps are sequentially repeated to laminate each sintering layer. Each laminating unit is divided into an inside region (1) including a region to be sintered and an outside region (2) except the inside region or after dividing shaping regions into a plurality of laminating units, with respect to each laminating unit, the sliding area by the squeegee is divided into the inside region (1) including a maximum prearranged sintering region (3) and the outside area (2) except the inside region. And then, the squeegee sliding speed in the outside region is set to be greater than the sliding speed in the inside region (1).

Description

3차원 물체 조형 방법{THREE-DIMENSIONAL OBJECT SHAPING METHOD}{THREE-DIMENSIONAL OBJECT SHAPING METHOD}

본 발명은, 분말층의 형성과 광 빔 또는 전자 빔의 조사에 의한 소결층의 형성을 순차 반복하는 것에 의해서 소결층을 적층하는 것에 의한 3차원 물체 조형(造形) 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of shaping a three-dimensional object by laminating sintered layers by sequentially repeating the formation of a powder layer and the formation of a sintered layer by irradiation of a light beam or an electron beam.

상기 분말층의 형성 공정에 있어서는, 조형실 내에 공급된 분말에 대한 스퀴지의 슬라이딩, 즉 스퀴징에 의한 평활화를 불가결로 하고 있다. In the step of forming the powder layer, the sliding of the squeegee with respect to the powder supplied into the molding chamber, i.e., the smoothing by the squeegee, is indispensable.

그런데, 종래 기술에 있어서는, 높이 방향을 따르는 전체 적층 영역에 있어서 스퀴지의 슬라이딩 속도를 일률적으로 일정하게 하고 있었다. In the prior art, however, the sliding speed of the squeegees in the entire laminated region along the height direction is made uniform uniformly.

실제로, 특허문헌 1에 있어서는, 분말 공급 장치(40)에 의해서 공급된 분말에 대해, 조형 테이블(10)에 있어서의 스퀴지의 슬라이딩을 개시하고 있는데(도 1 및 단락[0031]), 상기 슬라이딩 속도를 특별히 변화시키고 있는 것은 아니다. Actually, in Patent Document 1, the sliding of squeegee in the molding table 10 is started with respect to the powder supplied by the powder supply device 40 (Fig. 1 and paragraph [0031]), Is not particularly changing.

마찬가지로, 특허문헌 2에 있어서도, 스퀴지의 슬라이딩을 불가결의 공정으로서 설명하고 있지만(요약 부분), 스퀴지의 슬라이딩 속도를 특별히 변화시키는 것에 대하여는, 전혀 언급하고 있지 않다. Likewise, in Patent Document 2, the squeegee sliding is described as an indispensable process (summary portion), but no mention is made at all about changing the squeegee's sliding speed at all.

상기 특허문헌 1, 2와 같은 종래 기술의 경우에는, 소결 예정 영역을 포함하는 내측 영역과 포함하지 않은 외측 영역은, 일률적으로 동일한 슬라이딩 속도로 설정되어 있는데, 소결을 예정하고 있지 않는 외측 영역에 대해서는, 소결 예정 영역을 포함하는 영역과 동일 정도의 슬라이딩 속도를 설정할 필요는 없다. In the case of the prior arts such as Patent Documents 1 and 2, the inside area including the area to be sintered and the outside area not including the area to be sintered are set at uniformly the same sliding speed. However, for the outside area where the sintering is not planned , It is not necessary to set the sliding speed to the same extent as the area including the area to be sintered.

따라서, 상기 종래 기술의 경우에는, 소결 예정 영역을 포함하지 않는 외측 영역에 대해서는, 불필요한 저속도로 설정되어 있는 결과, 극히 비효율적인 스퀴징을 하고 있었다. Therefore, in the case of the above-described prior art, the outer region that does not include the sintering region is set to an unnecessary low speed, resulting in extremely inefficient squeezing.

이러한 비효율성을 극복하기 위해서, 스퀴지의 슬라이딩을 행하는 영역을, 전체 높이 방향을 따라서 일률적으로 소결 예정 영역을 포함하는 사각형 형상의 내측 영역과 그 외측 영역으로 구분하고, 외측 영역에 있어서의 스퀴지의 슬라이딩 속도를, 내측 영역에 있어서의 슬라이딩 속도보다 크게 설정하는 개량 기술을 상정할 수 있다. In order to overcome this inefficiency, the squeegee sliding area is divided into a rectangular inner area including the expected sintering area uniformly along the entire height direction and the outer area thereof, and the sliding of the squeegee in the outer area It is possible to assume an improved technique of setting the speed to be larger than the sliding speed in the inner region.

그렇지만, 소결 영역은, 각 적층 단위에 의해 높이 방향에 입각하여, 순차 변화되는 경우가 많은 이상, 상기 개량 기술의 경우에도, 소결 예정 영역에 해당하지 않는 광범위한 사각형 형상의 내측 영역에 있어서 스퀴지의 슬라이딩 속도를 작게 설정하는 것에 의해서, 비효율적인 스퀴지의 슬라이딩이 행해진다고 하는 비효율성을 면할 수 없다. However, as long as the sintered regions are often sequentially changed in the height direction by the respective stacking units, even in the case of the above-described refinement technique, the squeezing regions are formed in the inner regions of a wide rectangular shape, By setting the speed to be small, the inefficiency that the inefficient squeegees are slid can not be avoided.

일본 공개특허공보 2015-199197호Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2015-199197 일본 재공표공보 2012-160811호Japanese Re-publication Bulletin No. 2012-160811

본 발명은, 3차원 물체 조형 방법에 있어서, 스퀴지의 슬라이딩 속도의 개선에 의해서 효율적인 분말층의 형성을 실현하는 것을 과제로 하고 있다. An object of the present invention is to realize an efficient formation of a powder layer by improving the sliding speed of a squeegee in a three-dimensional object shaping method.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 기본 구성은,In order to solve the above problems,

조형실로의 분말의 공급 및 상기 공급에 관한 분말에 대한 스퀴지의 슬라이딩에 수반하는 평활화에 기초하는 분말층 형성 공정, 광 빔 또는 전자 빔의 상기 분말층에 대한 조사(照射) 및 상기 조사의 위치를 이동시키는 것에 의한 소결 공정을 순차 반복하는 것에 의해서, 소결층을 적층하는 3차원 물체 조형 방법으로서, 조형 영역을 높이 방향을 따라서 복수개의 적층 단위로 구분한 후에, 상기 복수개의 적층 단위의 각 적층에 있어서 예정하고 있는 소결 영역의 전부를 중첩하는 것에 의해서 형성된 최대 소결 예정 영역을 기준으로 하여, 상기 각 복수개의 적층 단위마다, 상기 최대 소결 예정 영역을 포함하는 내측 영역과, 상기 최대 소결 예정 영역을 포함하지 않은 외측 영역으로 구분하고, 상기 외측의 영역에 있어서의 스퀴지의 슬라이딩 속도를, 상기 내측 영역의 슬라이딩 속도보다 큰 상태로 설정하고 있는 3차원 물체 조형 방법으로 이루어진다. A powder layer forming process based on the smoothing accompanying the supply of powder to the shaping chamber and the smoothing accompanying the sliding of the squeegee with respect to the powder, the irradiation of the powder layer of the light beam or the electron beam, A method for fabricating a three-dimensional object by stacking sintered layers by sequentially repeating a sintering process by moving the squeeze layer to a plurality of stacked units along a height direction, And a maximum sintering region to be sintered is overlapped on the basis of the maximum sintering region to be sintered, and the inner region including the maximum sintering region and the maximum sintering region And the sliding velocity of the squeegee in the outer region is set to be smaller than the sliding velocity of the squeegee in the outer region, It consists of a three-dimensional object modeling method that is set to a state than the sliding rate of the group inside the area.

상기 기본 구성에 있어서는, 높이 방향을 따라서 구분된 각 복수개의 적층 단위에 있어서 각 적층 단위의 소결 영역을 중첩하는 것에 의해서 형성되는 최대 소결 예정 영역을 포함하는 내측 영역과, 상기 각 소결 예정 영역을 포함하지 않은 외측 영역을 구분한 결과, 높이 방향에 대응하여, 상기 내측 영역 및 외측 영역을 순차 변화시키는 것에 의해서, 광범위한 외측 영역을 설정하고, 또한 내측 영역에 있어서는, 정확한 평탄 형상을 실현하기 위해서 필요한 저속도로 스퀴지를 슬라이딩시키고, 외측 영역에 있어서는, 러프한 평탄 상태로 하기 때문에, 상당한 고속도로 스퀴지를 슬라이딩시킬 수 있다. In the basic structure described above, an inner region including a maximum sintering expected region formed by superimposing sintering regions of the respective stacking units in each of a plurality of stacking units divided along the height direction, and an inner region including a maximum sintering region It is necessary to set a wide outer region by sequentially changing the inner region and the outer region in correspondence with the height direction as a result of dividing the outer region which is not required to attain the desired flatness in the inner region, The squeegee is slid in the outer region and the rough region is formed in the outer region, so that the squeegee can be slid over a considerable highway.

그 결과, 효율적인 스퀴지의 슬라이딩, 즉 스퀴징을 실현할 수 있다. As a result, it is possible to realize efficient squeegee sliding, i.e., squeegee.

도 1은 상기 기본 구성에 입각하고 있는 실시예 1의 특징점을 나타내는 평면도이다. 또한, O는, 소결 영역 또는 최대 소결 영역의 중심 위치를 나타낸다.
도 2는 상기 기본 구성에 입각하고 있는 실시예 2의 특징점을 나타내는 평면도이다. 또한, O는, 소결 영역 또는 최대 소결 영역의 중심 위치를 나타낸다.
도 3은 상기 기본 구성의 프로세스를 나타내는 플로우차트이다. Fig. 1 is a plan view showing characteristic points of Embodiment 1 based on the above basic structure. Further, O represents the center position of the sintered region or the maximum sintered region.
Fig. 2 is a plan view showing the characteristic points of the second embodiment based on the above basic structure. Further, O represents the center position of the sintered region or the maximum sintered region.
3 is a flowchart showing the process of the basic configuration.

상기 기본 구성은, 도 3의 플로우차트에 나타내는 바와 같이, 프로그램에 의해서, 미리 높이 방향을 따라서 복수개의 적층 단위에 의한 구분을 행하고, 또한 상기 구분에 기초하는 복수개의 적층 단위에 있어서의 각 적층 단위에 있어서 예정하고 있는 소결 영역(3)의 전부를 중첩하는 것에 의해서 형성되고, 최대 소결 예정 영역을 기준으로 하여, 상기 각 복수개의 적층 단위마다, 상기 최대 소결 예정 영역을 포함하는 내측 영역(1)과 상기 최대 소결 예정 영역을 포함하지 않는 외측 영역(2)으로 구분한 후에, 분말의 공급, 스퀴지의 슬라이딩, 각 소결을 순차 반복하는 것에 의해서 3차원 조형에 필요한 적층을 실현하고, 이 때, 스퀴지의 슬라이딩 속도에 대해, 상기 외측 영역(2)의 속도를, 상기 내측 영역(1)의 경우보다 크게 설정하고 있다. As shown in the flow chart of Fig. 3, the above basic configuration is characterized in that the program is divided by a plurality of stacking units in advance along the height direction, and each stacking unit in a plurality of stacking units (1), which is formed by superimposing all the sintered regions (3) intended for sintering in the predetermined sintering region (3) on the basis of the maximum sintering region, And the outer region 2 that does not include the region to be sintered in the above-described manner, the powder is supplied, the squeegee is slid, and the sintering is repeated in order to realize lamination necessary for three-dimensional molding. At this time, The speed of the outer region 2 is set to be larger than that of the inner region 1 with respect to the sliding speed of the inner region 1. [

이와 같이, 상기 기본 구성에 있어서는, 상기 내측 영역(1)과 상기 외측 영역(2)의 구분, 나아가서는, 다른 속도의 설정에 의해서, 상기와 같은 발명의 효과를 발휘할 수 있다. As described above, in the above basic configuration, the effects of the above-described invention can be exhibited by the distinction of the inner region 1 and the outer region 2, and further, by setting different speeds.

상기 기본 구성에 있어서의 내측 영역(1)의 형상은 특정하고 있는 것은 아니다. The shape of the inner region 1 in the basic structure is not specified.

따라서, 종래 기술의 경우와 마찬가지로, 사각형을 채용하는 것이 가능하고, 원형도 채용 가능하다. Therefore, as in the case of the prior art, a quadrangle can be employed, and a circle can be employed.

사각형 영역의 경우에는, 스퀴지의 왕복에 기초하는 슬라이딩의 범위가 획일적이며, 구분이 심플하다고 하는 메리트가 존재한다. In the case of the rectangular area, the sliding range based on the reciprocation of the squeegees is uniform, and there is merit that the division is simple.

이것에 비해, 원형의 경우에는, 내측 영역(1)을 사각형으로 하는 경우에 비해 컴팩트하게 설정하는 것에 의해서, 외측 영역(2)을 보다 광범위로 할 수 있고, 더 효율적인 스퀴징을 가능하게 한다고 하는 메리트가 존재한다. In contrast, in the case of the circular shape, the outer region 2 can be made wider by making the inner region 1 more compact than the case where the inner region 1 is formed in a quadrangle shape, thereby enabling more efficient squeegee Merit exists.

이하, 실시예에 입각하여 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described on the basis of embodiments.

[실시예 1][Example 1]

실시예 1은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 상기 기본 구성에 있어서, 내측 영역(1)과 외측 영역(2)과의 경계의 각 위치가, 최대 소결 예정 영역의 외측 주위의 각 위치에 대해, 상기 최대 소결 예정 영역의 중심 위치와 상기 외측 주위의 각 위치를 연결하는 라인의 방향을 따라서, 소정의 거리(a)만큼 긴 상태에 있는 것을 특징으로 하고 있다. As shown in Fig. 1, in Example 1, as shown in Fig. 1, in each of the positions of the boundary between the inner region 1 and the outer region 2, (A) along the direction of the line connecting the center position of the maximum sintering expected region and the respective angular positions of the outer periphery.

이러한 실시예 1의 경우에는, 상기 각 중심 위치로부터 상기 각 라인의 방향을 따라서, 내측 영역(1)을, 상기 외측 주위의 각 위치보다 소정폭(a)만큼 소결 영역(3)보다 긴 거리를 설정하는 것에 의해서, 상기 원형의 내측 영역(1)의 경우에 비해, 더 컴팩트한 내측 영역(1)을 설정하는 것이 가능해지고, 보다 더 효율적인 스퀴징을 실현할 수 있다. In the case of the first embodiment, the inner region 1 is spaced from the center position by a predetermined distance (a) longer than the outer circumferential position by a distance longer than the sintered region 3 It is possible to set the more compact inner region 1 as compared with the case of the circular inner region 1, and more efficient squeezing can be realized.

또한, 도 1에 나타내는, a만큼 긴 거리에 대해서는, 미리 CAD에 의해서 소결 영역(3)의 외측 주위의 위치를 설정한 다음, CAM에 의해서 산정할 수 있다. 1, the position of the outer periphery of the sintered area 3 can be set by CAD in advance and then calculated by the CAM.

[실시예 2][Example 2]

실시예 2는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 상기 기본 구성에 있어서, 각 복수개의 적층 단위마다, 최대 소결 예정 영역과 내측 영역(1)이 일치하고 있는 것을 특징으로 하고 있다. In the second embodiment, as shown in Fig. 2, the maximum sintering expected area and the inner area 1 coincide with each other in each of the plurality of lamination units in the basic structure.

이와 같이, 소결 영역 또는 상기 최대 소결 영역(3)과 내측 영역(1)이 일치하고 있는 실시예 2에 있어서는, 소결 영역(3) 이외의 영역이 전부 외측 영역(2)인 것으로부터, 실시예 1보다 더 효율적인 스퀴징을 실현할 수 있다. As described above, in Example 2 in which the sintered region or the maximum sintered region 3 and the inner region 1 coincide with each other, the region other than the sintered region 3 is entirely the outer region 2, 1 can be realized more efficiently.

단, 실제의 3차원 물체의 형상은, 소결 영역(3)보다 외측으로부터의 절삭을 필요로 하고 있는 것으로부터, 구분된 각 복수개의 적층 단위에 있어서의 최대 소결 영역(3)에 대해서는, 본래의 조형의 영역보다, 소정의 넓은 영역으로 설정하는 것을 필요로 하고 있다. However, since the actual shape of the three-dimensional object requires cutting from the outside of the sintered area 3, the maximum sintered area 3 in each of the plurality of laminated units, It is necessary to set a predetermined wide area rather than a molding area.

[산업상 이용가능성][Industrial applicability]

이와 같이, 본 발명은 효율적인 스퀴징을 실현하고, 나아가서는, 효율적인 3차원 물체의 조형을 확보할 수 있는 것으로부터, 3차원 조형의 기술 분야에 있어서 광범위한 이용에 이바지할 수 있다. As described above, the present invention realizes efficient squeezing and, moreover, secures efficient shaping of a three-dimensional object, which can contribute to wide use in the field of three-dimensional molding.

1: 내측 영역
2: 외측 영역
3: 소결 영역 또는 최대 소결 영역1: inner region
2: outer region
3: sintering zone or maximum sintering zone

Claims (3)

조형실로의 분말의 공급 및 상기 공급에 관한 분말에 대한 스퀴지의 슬라이딩에 수반하는 평활화에 기초하는 분말층 형성 공정, 광 빔 또는 전자 빔의 상기 분말층에 대한 조사(照射) 및 상기 조사의 위치를 이동시키는 것에 의한 소결 공정을 순차 반복하는 것에 의해서, 소결층을 적층하는 3차원 물체 조형 방법으로서, 조형 영역을 높이 방향을 따라서 복수개의 적층 단위로 구분한 후에, 상기 복수개의 적층 단위의 각 적층에 있어서 예정하고 있는 소결 영역의 전부를 중첩하는 것에 의해서 형성된 최대 소결 예정 영역을 기준으로 하여, 상기 각 복수개의 적층 단위마다, 상기 최대 소결 예정 영역을 포함하는 내측 영역과, 상기 최대 소결 예정 영역을 포함하지 않은 외측 영역으로 구분하고, 상기 외측의 영역에 있어서의 스퀴지의 슬라이딩 속도를, 상기 내측 영역의 슬라이딩 속도보다 큰 상태로 설정하고 있는 3차원 물체 조형 방법. A powder layer forming process based on the smoothing accompanying the supply of powder to the shaping chamber and the smoothing accompanying the sliding of the squeegee with respect to the powder, the irradiation of the powder layer of the light beam or the electron beam, A method for fabricating a three-dimensional object by stacking sintered layers by sequentially repeating a sintering process by moving the squeeze layer to a plurality of stacked units along a height direction, And a maximum sintering region to be sintered is overlapped on the basis of the maximum sintering region to be sintered, and the inner region including the maximum sintering region and the maximum sintering region And the sliding velocity of the squeegee in the outer region is set to be smaller than the sliding velocity of the squeegee in the outer region, Group three-dimensional object modeling method that is set to a state than the sliding speed of the inner region. 제 1 항에 있어서,
내측 영역과 외측 영역의 경계의 각 위치가, 최대 소결 예정 영역의 외측 주위의 각 위치에 대해, 상기 최대 소결 예정 영역의 중심 위치와, 상기 외측 주위의 각 위치를 연결하는 라인의 방향을 따라서, 소정의 거리만큼 긴 상태에 있는 것을 특징으로 하는 3차원 물체 조형 방법. The method according to claim 1,
Wherein each of the positions of the boundary between the inner region and the outer region is located at a position corresponding to the position of the center of the maximum sintering expected region and the direction of the line connecting the respective positions of the outer periphery, Wherein the object is in a state of being long by a predetermined distance. 제 1 항에 있어서,
각 복수개의 적층 단위마다, 최대 소결 예정 영역과 내측 영역이 일치하고 있는 것을 특징으로 하는 3차원 물체 조형 방법. The method according to claim 1,
Wherein the maximum sintering region and the inner region coincide with each other in each of the plurality of stacking units.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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