KR101950534B1 - 적층 조형 장치 및 적층 조형 방법 - Google Patents

적층 조형 장치 및 적층 조형 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101950534B1
KR101950534B1 KR1020140113178A KR20140113178A KR101950534B1 KR 101950534 B1 KR101950534 B1 KR 101950534B1 KR 1020140113178 A KR1020140113178 A KR 1020140113178A KR 20140113178 A KR20140113178 A KR 20140113178A KR 101950534 B1 KR101950534 B1 KR 101950534B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electron beam
powder layer
light beam
powder
forming
Prior art date
Application number
KR1020140113178A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150115597A (ko
Inventor
도시오 마에다
히로시 아라카와
야스노리 다케자와
도시히코 가토
고이치 아마야
Original Assignee
가부시키가이샤 마쓰우라 기카이 세이사쿠쇼
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 마쓰우라 기카이 세이사쿠쇼 filed Critical 가부시키가이샤 마쓰우라 기카이 세이사쿠쇼
Publication of KR20150115597A publication Critical patent/KR20150115597A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101950534B1 publication Critical patent/KR101950534B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/141—Processes of additive manufacturing using only solid materials
    • B29C64/153—Processes of additive manufacturing using only solid materials using layers of powder being selectively joined, e.g. by selective laser sintering or melting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B29C64/393—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/30—Process control
    • B22F10/36—Process control of energy beam parameters
    • B22F10/366—Scanning parameters, e.g. hatch distance or scanning strategy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Abstract

분말층의 형성 완료를 기다리지 않고 광 빔의 조사를 개시함으로써 조형 시간의 단축화를 도모하는 것을 과제로 하고 있고, 적층 조형 장치는, 3차원 형상의 조형물이 조형되는 조형 테이블(23)을 구비하는 조형부(2)와, 조형 테이블(23) 상에 재료 분말을 공급하여 분말층(M)을 형성하는 분말층 형성부(3)와, 조형 테이블(23) 상에 적층된 분말층(M)에 광 빔을 조사하고 고화층 영역을 선택하여 형성하는 광 빔 조사부(4)와, 각 부의 동작을 제어하는 제어부(5)를 구비하고, 제어부(5)는, 분말층 형성부(3)가 분말층의 형성을 개시하고 나서 1층 분의 분말층을 형성 완료할 때까지의 사이에 이미 형성된 분말층 상에 조형 가능 영역을 인식하며, 이 조형 가능 영역 내에 광 빔을 조사함으로써, 상기 과제를 달성할 수 있는 적층 조형 장치 및 상기 장치를 실현하는 방법.

Description

적층 조형 장치 및 적층 조형 방법{LAYERED MANUFACTURING DEVICE AND METHOD}
본 발명은, 재료 분말에 광 빔 또는 전자빔을 조사하여 3차원 형상 조형물을 조형하는 적층 조형 장치 및 적층 조형 방법에 관한 것이다.
종래, 재료 분말로 형성한 분말층에 광 빔 또는 전자빔을 조사하여 고화층(固化層)을 형성하고, 이 고화층 상에 새로운 분말층을 형성하여 광 빔 또는 전자빔을 조사함으로써 고화층을 적층해 가는 것을 반복하여, 3차원 형상의 조형물을 제조하는 적층 조형 장치가 알려져 있다. 이러한 적층 조형 장치는, 3차원 형상의 조형물이 조형되는 조형 테이블을 구비하는 조형부와, 조형 테이블 상에 재료 분말을 공급하여 분말층을 형성하는 분말층 형성부와, 조형 테이블 상에 적층된 분말층에 광 빔 또는 전자빔을 조사하여 용융 고화시켜 고화층을 형성하는 광 빔 또는 전자빔 조사부와, 각 부의 동작을 제어하는 제어부를 구비하고 있다. 이러한 적층 조형 장치에 의한 기본 동작 공정은, 조형 테이블 상에 재료 분말의 분말층을 형성하는 공정, 분말층 상에서의 조형물의 단면 형상에 대응하는 영역에 광 빔 또는 전자빔을 조사하여 선택적으로 고화층을 형성하는 공정, 조형 테이블을 설정 높이 강하시켜 고화층 상에 새로운 재료 분말의 분말층을 형성하는 공정의 반복이 된다(예를 들면, 하기 특허문헌 1 참조).
일본 공개특허공보 2010-132961 호
상술한 종래의 적층 조형 장치의 동작은, 조형 테이블 상에 분말층을 형성하는 공정과 분말층 상의 조형 영역에 광 빔 또는 전자빔을 조사하여 고화층의 영역을 선택하여 형성하는 공정이 다른 시간에 행해지고 있고, 분말층이 완전히 형성되는 것을 기다려 그 분말층에 광 빔 또는 전자빔을 조사하는 것이 이루어져 있다. 이것에 의하면, 반복하여 행해지는 분말층의 형성 공정에 필요로 하는 시간이, 광 빔 또는 전자빔의 조사 공정의 대기 시간이 되므로, 전체 조형 시간이 장시간화 하는 문제가 있었다. 특히, 조형 테이블의 면적이 넓은 경우에는 1층 분의 분말층을 형성하는데 필요로 하는 시간이 길어지고, 그 시간이 여러 차례 반복되게 되므로, 조형 시간의 장시간화를 피할 수 없는 문제가 있었다.
본 발명은, 이러한 문제에 대처하여, 결국, 분말층의 형성 완료를 기다리지 않고 광 빔 또는 전자빔의 조사를 개시함으로써, 조형 시간의 단축화를 도모하는 것을 과제로 하고 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 의한 적층 조형 장치 및 적층 조형 방법은, 이하의 기본 구성에 입각하고 있다.
(1) 3차원 형상의 조형물이 조형되는 조형 테이블을 구비하는 조형부와, 조형 테이블 상에 재료 분말을 공급하여 분말층을 형성하는 분말층 형성부와, 조형 테이블 상에 적층된 분말층에 광 빔 또는 전자빔을 조사하여 고화층의 영역을 선택하여 형성하는 광 빔 또는 전자빔 조사부와, 각 부의 동작을 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 광 빔 또는 전자빔 조사부는, 광 빔 또는 전자빔을 반사하는 2매의 주사 미러와, 상기 미러를 다른 2축 주위로 회전시키는 주사 장치를 갖고 있는 광 빔 또는 전자빔 주사 수단을 구비하고 있고, 상기 제어부는, 상기 분말층 형성부가 분말층의 형성을 개시하고 나서 1층 분의 분말층을 형성 완료할 때까지의 사이에 이미 형성된 분말층 상에 조형 가능 영역을 인식하고, 상기 주사 장치를 제어함으로써, 상기 2매의 주사 미러의 각도를 2축 주위로 회전시켜 조정함으로써, 상기 조형 가능 영역 내에 광 빔 또는 전자빔의 조사 위치를 가동 데이터에 따라 주사함으로써, 광 빔 또는 전자빔을 조사하는 적층 조형 장치.
(2) 조형 테이블 상에 재료 분말의 분말층을 형성하는 분말층 형성 공정과, 분말층 상에 광 빔 또는 전자빔을 조사하고 고화층의 영역을 선택하여 형성하는 광 빔 또는 전자빔 조사 공정을 가지고, 상기 광 빔 또는 전자빔 조사 공정은, 상기 분말층 형성 공정에서 분말층의 형성을 개시하고 나서 1층 분의 분말층을 형성 완료할 때까지의 이미 형성된 분말층 상에 조형 가능 영역을 인식하고, 상기 조형 가능 영역 내에 광 빔 또는 전자빔을 조사하는 적층 조형 방법.
본 발명에 따르면, 분말층 형성 공정과 광 빔 또는 전자빔 조사 공정을 일부 동시에 진행시킬 수 있어 조형 시간의 단축화가 가능하게 된다. 특히, 복수의 분할 영역을 다른 광 빔 또는 전자빔으로 동시에 가공처리 할 수 있다. 이것에 의하면 한층 더 조형 시간의 단축화가 가능하게 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 따른 적층 조형 장치의 개략 구성을 나타낸 설명도이다.
도 2는, 본 발명의 실시형태에 따른 적층 조형 장치에 있어서의 제어부의 동작을 나타낸 설명도이다.
도 3은, 본 발명의 실시형태에 따른 적층 조형 장치의 제어부에 의한 주사(走査) 제어의 일례를 나타낸 설명도이다.
도 4는, 본 발명의 실시형태에 따른 적층 조형 장치의 제어부에 의한 주사 제어의 다른 예를 나타낸 설명도이다.
도 5는, 도 4에 나타낸 주사 제어에 이용되는 광 빔 또는 전자빔 주사 수단을 나타낸 설명도이다.
도 6은, 도 4에 나타낸 주사 제어에 있어서의 주사 형태예를 나타낸 설명도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 도 1은 본 발명의 일실시 형태에 따른 적층 조형 장치의 개략 구성을 나타낸 설명도이다. 적층 조형 장치(1)는, 기본 구성으로서 조형부(2), 분말층 형성부(3), 광 빔 또는 전자빔 조사부(4), 제어부(5)를 구비하고 있다.
조형부(2)는, 3차원 형상의 조형물이 형성되는 조형 테이블(23)을 구비한다. 또, 조형부(2)는, 장치의 토대가 되는 기대(基台)(21), 기대(21) 상에 장비되어 조형 테이블(23)을 상하로 승강시키는 승강 장치(22) 등을 구비한다. 조형 테이블(23)은 그 위에 공급되는 재료 분말과 유사한 재질로 형성되거나, 혹은 용융 고화된 재료 분말과 밀착하는 재질로 형성된다.
분말층 형성부(3)는, 조형 테이블(23) 상에 재료 분말을 공급하여 분말층(M)을 형성함으로써, 조형 테이블(23)의 한 방향(도시한 Y축 방향)을 따라서 이동하면서 조형 테이블(23) 상에 차례차례 분말층(M)을 형성하는 분말 적층 장치(30)를 구비하고 있다. 이 분말 적층 장치(30)는, 재료 분말이 저류(貯留)되어 조형 테이블(23)의 한 변(도시한 X축 방향을 따른 변)을 따라서 선 형상으로 재료 분말을 공급하는 것이다. 또, 분말층 형성부(3)는, 분말 적층 장치(30)를 조형 테이블(23)의 한 방향(도시한 Y축 방향)을 따라서 이동시키는 이동 장치(31)를 구비하고 있고, 이동 장치(31)에는, 분말 적층 장치(30)의 한 방향(도시한 Y축 방향)을 따른 이동 위치를 검지하는 이동 위치 검지 수단(32)을 구비하고 있다.
광 빔 또는 전자빔 조사부(4)는, 조형 테이블(23) 상에 적층된 분말층(M)에 광 빔 또는 전자빔(L)을 조사하여 선택적으로 고화층을 형성하는 것이며, 광 빔 또는 전자빔(L)을 발진하는 광 빔 또는 전자빔 발진기(40)와, 광 빔 또는 전자빔 발진기(40)로부터 출사한 광 빔 또는 전자빔(L)을 광 빔 또는 전자빔 주사 수단(42)으로 이끄는 반사광학계(41)와, 광 빔 또는 전자빔(L)을 가공 데이터를 따라서 분말층(M) 상의 임의의 위치에 조사하는 광 빔 또는 전자빔 주사 수단(42)을 구비하고 있다. 광 빔 또는 전자빔 발진기(40)는, 탄산 가스 레이저나 YAG 레이저 등에 의하여 구성할 수 있다. 광 빔 또는 전자빔 주사 수단(42)은, 광 빔 또는 전자빔(L)을 반사하는 2매의 주사 미러(42A)와 이 주사 미러(42A)를 다른 2축 주위로 회전시키는 주사 장치(42B)를 구비하고 있다. 광 빔 또는 전자빔 주사 수단(42)은, 주사 장치(42B)를 제어하여 2매의 주사 미러(42A)의 각도를 조정함으로써, 분말층(M) 상에서의 광 빔 또는 전자빔(L)의 조사 위치를 가공 데이터에 따라 임의의 위치에 주사할 수 있다.
　제어부(5)는, 분말 적층 장치(30)의 위치를 검출하고, 가공 데이터에 따라서 광 빔 또는 전자빔 주사 수단(42)을 제어하는 것이다. 또, 제어부(5)는, 분말층 형성부(3)가 조형 테이블(23) 상에 1층 분의 분말층을 형성하고 광 빔 또는 전자빔 주사 수단(4)이 1층 분의 가공 처리를 행할 때마다 승강 장치(22)를 제어하여, 조형 테이블(23)의 높이를 서서히 하강시키는 제어를 행하는 것이다.
도 2는, 본 발명의 실시형태에 따른 적층 조형 장치에서의 제어부의 동작을 나타낸 설명도이다. 제어부(5)는, 기본적으로는, 입력된 가공 데이터에 기초하여 광 빔 또는 전자빔 주사 수단(52)을 제어하고, 조형 테이블(23)에 적층된 분말층(M) 상의 광 빔 또는 전자빔 조사 위치(Ls)를 조형물의 단면 형상(F) 내에서 주사한다. 제어부(5)에 입력되는 가공 데이터의 X-Y평면 좌표는 조형 테이블(23) 상의 평면위치에 대응하도록 초기설정이 이루어져 있고, 제어부(5)가 가공 데이터에 따라 광 빔 또는 전자빔 주사 수단(42)을 제어함으로써, 조형 테이블(23) 상에 가상적으로 그려진 단면 형상(F)의 내측에서 광 빔 또는 전자빔 조사 위치(Ls)가 주사된다.
이것에 대하여, 제어부(5)는, 이동 위치 검지 수단(32)의 검지 신호에 의하여, 분말 적층 장치(30)가 도시된 소정의 Y축 방향의 어떤 위치까지 이동하고 있으며, 조형 테이블(23) 상의 어디까지가 조형 가능 영역이며 어디까지가 조형 불가능 영역인지를 인식하고 있다.
제어부(5)는, 분말층 형성부(3)가 조형 테이블(23) 상에 1층 분의 분말층을 형성하기 시작하고 나서 형성 완료할 때까지의 사이에, 이미 형성된 분말층(M) 상에 조형 가능 영역을 인식하고, 이 조형 가능 영역 내에서 광 빔 또는 전자빔(L)을 조사하도록 광 빔 또는 전자빔 주사 수단(42)을 제어한다. 구체적으로는, 분말 적층 장치(30)는, 도시한 Y축 방향을 따라서 연속적으로 이동하므로, 조형 테이블(23) 상에 이미 분말층(M)이 형성된 조형 가능 영역은, 분말 적층 장치(30)가 이동을 개시하고 나서 Y축 방향을 따라서 서서히 확대하게 되며, 조형 가능 영역이 단면 형상(F) 내의 좌표와 겹친 시점에서 그 겹친 범위 내에서 광 빔 또는 전자빔의 조사가 개시된다. 그 다음은, 분말 적층 장치(30)의 이동에 따른 조형 가능 범위의 확대에 수반하여, 단면 형상(F) 내에서의 광 빔 또는 전자빔 조사 위치(Ls)의 주사 범위가 차례차례 변경된다.
도 3은, 제어부에 의한 주사 제어의 일례를 나타내고 있다. 도시의 예에서는, 광 빔 또는 전자빔 조사 위치(Ls)의 주사는, X축 방향에 따른 주(主)주사와 Y축 방향에 따른 부(副)주사에 의하여 구성되어 있다. 도 3(a)는, 단면 형상(F) 내의 좌표 영역과 조형 가능 영역이 겹친 직후의 상태를 나타내고 있고, 조형 가능 영역의 Y좌표(Y1)가 단면 형상(F)의 Y좌표의 최소치(Y0)를 초과한 직후를 나타내고 있다. 도 3(b)에는, 분말 적층 장치(30)가 더 이동하여, 조형 가능 영역의 Y좌표(Y2)가 단면 형상(F)의 Y좌표 범위의 중간 정도까지 이동한 상태를 나타내고 있다. 도시한 바와 같이, 단면 형상(F) 내의 좌표 영역과 조형 가능 영역이 겹친 시점에서, 그 겹친 영역 내에 광 빔 또는 전자빔이 조사되고, 가공 데이터에 따라서 단면 형상(F) 내의 X좌표 범위에서 X축 방향의 주주사가 행해진다. 그리고, 분말 적층 장치(30)의 이동에 수반하는 조형 가능 영역의 확대에 따라서, 광 빔 또는 전자빔 조사 위치(Ls)의 부주사 범위를 서서히 소정의 Y축 방향을 따라서 확대한다.
이하, 실시예에 따라서 고찰한다.
[실시예]
실시예에 있어서는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 제어부(5)는, 조형 테이블(23) 상에 복수의 분할 영역(가상 그리드에 의하여 분할된 영역)을 인식하고, 조형 가능 영역 내에서의 분할 영역을 선택하며, 선택된 분할 영역 내에서 광 빔 또는 전자빔을 조사하는 것을 특징으로 하고 있다. 도 4에 나타내는 구체적 예의 경우에는, 조형 테이블(23) 상의 X-Y평면 영역은, X축 방향으로 5분할되고, Y축 방향으로 6분할되어 있다. 그리고, 도 5에 나타내는 바와 같이, 광 빔 또는 전자빔 조사부(4)가, 분할 영역에 대응하여 광 빔 또는 전자빔(L)을 조사하는 복수의 광 빔 또는 전자빔 주사 수단(42)을 구비하고, 제어부(5)는, 복수의 광 빔 또는 전자빔 주사 수단(42)을 개별의 주사 지령으로 동시에 제어한다. 복수의 광 빔 또는 전자빔 주사 수단(42)은, 각각 구동 수단(43)을 구비하고 있으며, 제어부(5)로부터의 주사 지령에 따라서 각 구동 수단(43)이 각 광 빔 또는 전자빔 주사 수단(42)을 개별적으로 제어한다.
실시예에 있어서는, 도 4, 도 5에 나타내는 바와 같이, X축 방향으로 복수 분할(도 4, 도 5의 경우에는 5분할)된 분할 영역마다 광 빔 또는 전자빔 주사 수단(42)을 배치하고, X축 방향에 따른 복수의 분할 영역에 복수의 광 빔 또는 전자빔(L(A), L(B), L(C), L(D))이 조사되며, 복수의 분할 영역은 복수의 광 빔 또는 전자빔으로 동시에 가공 처리가 이루어진다.
구체적으로는, 도 4(a)에 나타내는 바와 같이, X축 방향을 따라서, 분할된 복수의 분할 영역(A, B, C, D)이 조형 가능 영역이 되면, 각 분할 영역(A~D) 내에서의 단면 형상(F) 내의 좌표 영역에 대하여 광 빔 또는 전자빔 조사 위치의 주사가 행해진다. 이때, 분할 영역 내에서의 광 빔 또는 전자빔의 주사는, 여러 가지 주사 형태(패스)를 채용할 수 있다. 도 6은 그 일례를 나타내고 있다. 도 6(a)에 나타낸 예는 안쪽으로 감는 소용돌이 패스이고, 도 6(b)에 나타낸 예는 바깥으로 감는 소용돌이 패스이다. 또, 도 6(c)에 나타낸 예는 X축 방향을 주주사로 하고 Y축 방향을 부주사로 하는 꾸불꾸불한 패스이다.
도 4(b)에 나타내는 바와 같이, 분말 적층 장치(30)의 이동에 의하여 조형 가능 영역이 서서히 확대되면, 광 빔 또는 전자빔(L(A))은, 분할 영역 A 다음에 분할 영역 F, 분할 영역 K를 차례차례 처리 대상으로 하고, 다른 광 빔 또는 전자빔도 마찬가지로, 각각 Y축 방향으로 늘어선 복수의 분할 영역을 차례차례 처리 대상으로 한다.
이상 설명한 각 실시형태 및 실시예에서도 분명한 바와 같이, 본 발명에 따른 적층 조형 장치는, 조형 테이블 상에 재료 분말의 분말층(M)을 형성하는 분말층 형성 공정과, 분말층(M) 상에 광 빔 또는 전자빔(L)을 조사하여 선택적으로 고화층을 형성하는 광 빔 또는 전자빔 조사 공정과, 조형 테이블을 설정 높이 강하시켜 형성된 고화층 상에 새로운 분말층(M)을 형성하는 공정을 반복함으로써, 조형 테이블 상에 3차원 형상의 조형물을 형성한다. 이때, 광 빔 또는 전자빔 조사 공정은, 분말층 형성 공정에 있어서 분말층(M)의 형성을 개시하고 나서 1층 분의 분말층(M)을 형성 완료할 때까지의 사이에 이미 형성된 분말층(M) 상에 조형 가능 영역을 인식하고, 이 조형 가능 영역 내에 광 빔 또는 전자빔(L)을 조사한다. 이것에 의하여, 분말층 형성 공정과 광 빔 또는 전자빔 조사 공정을 일부 동시에 진행시킬 수 있어 조형 시간의 단축화가 가능하게 된다.
특히, 실시예의 경우와 같은 제어부(5)가 조형 테이블 상에 복수의 분할 영역을 인식하고, 조형 가능 영역 내에서의 분할 영역을 선택하며, 선택된 분할 영역 내에 광 빔 또는 전자빔(L)의 조사를 행함으로써, 복수의 분할 영역을 다른 광 빔 또는 전자빔(L)으로 동시에 가공처리 할 수 있다. 이것에 의하면 한층 더 조형 시간의 단축화가 가능하게 된다.
이렇게 하여, 본 발명은, 적층 조형 장치 및 적층 조형 방법 분야에서 그 이용의 가능성은 절대적이라고 해도 과언은 아니다.
1：적층 조형 장치 　2: 조형부
21：기대 22：승강 장치
23：조형 테이블 3：분말층 형성부
30：분말 적층 장치 31：이동 장치
32：이동 위치 검지 수단 4：광 빔 또는 전자빔 조사부
40：광 빔 또는 전자빔 발진기 41：반사광학계
42：광 빔 또는 전자빔 주사 수단 42A：주사 미러
42B：주사 장치 5：제어부
L：광 빔 또는 전자빔 M：분말층
La：광 빔 또는 전자빔 조사 위치 F：단면 형상

Claims (5)

  1. 3차원 형상의 조형물이 조형되는 조형 테이블을 구비하는 조형부와, 조형 테이블 상에 재료 분말을 공급하여 분말층을 형성하는 분말층 형성부와, 조형 테이블 상에 적층된 분말층에 광 빔 또는 전자빔을 조사하여 고화층(固化層)의 영역을 선택하여 형성하는 광 빔 또는 전자빔 조사부와, 각 부의 동작을 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 광 빔 또는 전자빔 조사부는, 광 빔 또는 전자빔을 반사하는 2매의 주사 미러와, 상기 미러를 다른 2축 주위로 회전시키는 주사 장치를 갖고 있는 광 빔 또는 전자빔 주사 수단을 구비하고 있고,
    상기 제어부는, 상기 분말층 형성부가 분말층의 형성을 개시하고 나서 1층 분의 분말층을 형성 완료할 때까지의 사이에 이미 형성된 분말층 상에 조형 가능 영역을 인식하고, 상기 주사 장치를 제어함으로써, 상기 2매의 주사 미러의 각도를 2축 주위로 회전시켜 조정함으로써, 상기 조형 가능 영역 내에 광 빔 또는 전자빔의 조사 위치를 가동 데이터에 따라 주사함으로써, 광 빔 또는 전자빔을 조사하는 적층 조형 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 분말층 형성부는, 상기 조형 테이블에서의 소정의 방향을 따라서 이동함으로써 상기 조형 테이블 상에 분말층을 차례차례 형성하는 분말 적층 장치와, 상기 분말 적층 장치에서의 상기 소정의 방향을 따른 이동 위치를 검지하는 이동 위치 검지 수단을 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 이동 위치 검지 수단의 출력에 의하여 상기 조형 가능 영역을 인식하는 것을 특징으로 하는 적층 조형 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 조형 테이블 상에 복수의 분할 영역을 인식하고, 상기 조형 가능 영역 내에서의 상기 분할 영역을 선택하며, 선택된 상기 분할 영역 내에 광 빔 또는 전자빔의 조사를 행하는 것을 특징으로 하는 적층 조형 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 광 빔 또는 전자빔 조사부는, 상기 분할 영역에 대응하여 광 빔 또는 전자빔을 조사하는 복수의 광 빔 또는 전자빔 주사 수단을 구비하고,
    상기 제어부는, 복수의 상기 광 빔 또는 전자빔 주사 수단을 개별의 주사 지령으로 동시에 제어하는 것을 특징으로 하는 적층 조형 장치.
  5. 삭제
KR1020140113178A 2014-04-04 2014-08-28 적층 조형 장치 및 적층 조형 방법 KR101950534B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014077412A JP5795657B1 (ja) 2014-04-04 2014-04-04 積層造形装置及び積層造形方法
JPJP-P-2014-077412 2014-04-04

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150115597A KR20150115597A (ko) 2015-10-14
KR101950534B1 true KR101950534B1 (ko) 2019-02-20

Family

ID=51842404

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140113178A KR101950534B1 (ko) 2014-04-04 2014-08-28 적층 조형 장치 및 적층 조형 방법

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9844915B2 (ko)
EP (1) EP2926980B1 (ko)
JP (1) JP5795657B1 (ko)
KR (1) KR101950534B1 (ko)
CN (1) CN104972120B (ko)
CA (1) CA2869172C (ko)
ES (1) ES2666389T3 (ko)

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105492188B (zh) * 2013-06-10 2018-09-11 瑞尼斯豪公司 选择性激光固化设备和方法
GB201310398D0 (en) 2013-06-11 2013-07-24 Renishaw Plc Additive manufacturing apparatus and method
DE102014212100A1 (de) * 2014-06-24 2015-12-24 MTU Aero Engines AG Generatives Herstellungsverfahren und Vorrichtung hierzu mit entgegengesetzt gerichteten Schutzgasströmen
GB201505458D0 (en) 2015-03-30 2015-05-13 Renishaw Plc Additive manufacturing apparatus and methods
CN109874323B (zh) * 2015-12-18 2021-07-06 极光实验室有限公司 3d打印方法及设备
DE102016200043A1 (de) 2016-01-05 2017-07-06 Eos Gmbh Electro Optical Systems Verfahren zum Kalibrieren einer Vorrichtung zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts
WO2017154148A1 (ja) * 2016-03-09 2017-09-14 技術研究組合次世代３Ｄ積層造形技術総合開発機構 ３次元積層造形システム、３次元積層造形方法、積層造形制御装置およびその制御方法と制御プログラム
DE102016105097A1 (de) 2016-03-18 2017-09-21 Cl Schutzrechtsverwaltungs Gmbh Vorrichtung zur additiven Herstellung eines dreidimensionalen Objekts
US11691343B2 (en) 2016-06-29 2023-07-04 Velo3D, Inc. Three-dimensional printing and three-dimensional printers
EP3281727B8 (en) * 2016-08-10 2023-11-22 Nikon SLM Solutions AG Apparatus for producing three-dimensional workpiece comprising a plurality of powder application devices
JP6112693B1 (ja) * 2016-09-01 2017-04-12 株式会社ソディック 積層造形装置
CN106563805A (zh) * 2016-10-18 2017-04-19 西安智熔金属打印系统有限公司 增材制造装置及方法
JP6188103B1 (ja) 2016-11-16 2017-08-30 株式会社ソディック 積層造形装置
US10730240B2 (en) * 2017-03-09 2020-08-04 Applied Materials, Inc. Additive manufacturing with energy delivery system having rotating polygon
US10940641B2 (en) 2017-05-26 2021-03-09 Applied Materials, Inc. Multi-light beam energy delivery with rotating polygon for additive manufacturing
US10981323B2 (en) 2017-05-26 2021-04-20 Applied Materials, Inc. Energy delivery with rotating polygon and multiple light beams on same path for additive manufacturing
US11084097B2 (en) 2017-06-23 2021-08-10 Applied Materials, Inc. Additive manufacturing with cell processing recipes
US11065689B2 (en) 2017-06-23 2021-07-20 Applied Materials, Inc. Additive manufacturing with polygon and galvo mirror scanners
EP3444100B1 (en) * 2017-08-16 2022-06-08 CL Schutzrechtsverwaltungs GmbH Apparatus for additively manufacturing three-dimensional objects
US11890807B1 (en) 2017-08-31 2024-02-06 Blue Origin, Llc Systems and methods for controlling additive manufacturing processes
WO2019049832A1 (ja) * 2017-09-06 2019-03-14 株式会社Ihi 三次元造形装置及び三次元造形方法
US11331855B2 (en) 2017-11-13 2022-05-17 Applied Materials, Inc. Additive manufacturing with dithering scan path
KR102033147B1 (ko) * 2017-11-24 2019-10-16 한국기계연구원 적층 제조 방법
CN108175528A (zh) * 2017-12-25 2018-06-19 深圳市盛世智能装备有限公司 一种3d打印氧化锆义齿的装置及方法
KR102398928B1 (ko) 2018-05-09 2022-05-17 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 다면 스캐너를 이용한 적층 제조
WO2019226463A1 (en) * 2018-05-25 2019-11-28 Velo3D, Inc. Processing field manipulation in three-dimensional printing
JP6541206B1 (ja) * 2019-03-01 2019-07-10 株式会社松浦機械製作所 三次元造形物の製造方法
US11819943B1 (en) 2019-03-28 2023-11-21 Blue Origin Llc Laser material fusion under vacuum, and associated systems and methods
CN110001055A (zh) * 2019-04-01 2019-07-12 共享智能铸造产业创新中心有限公司 3d打印设备及3d打印方法
EP3986703A1 (en) * 2019-06-18 2022-04-27 3DM Digital Manufacturing Ltd. Methods for use in printing
CN111070674A (zh) * 2019-12-20 2020-04-28 湖南华曙高科技有限责任公司 3d打印方法、3d打印设备及可读存储介质
CN116547103B (zh) * 2021-03-19 2024-02-02 三菱电机株式会社 层叠造形物及层叠造形物的制造方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000225647A (ja) 1999-02-08 2000-08-15 Hyper Photon System:Kk 光造形装置
JP2005125787A (ja) * 2003-10-23 2005-05-19 Hewlett-Packard Development Co Lp 立体造形システムおよび方法
US20060054079A1 (en) 2004-09-16 2006-03-16 Withey Paul A Forming structures by laser deposition
JP2009006509A (ja) * 2007-06-26 2009-01-15 Panasonic Electric Works Co Ltd 三次元形状造形物の製造方法及び製造装置

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE287657T1 (de) * 1986-10-17 1994-08-18 Univ Texas Verfahren und vorrichtung zur herstellung von formkörpern durch teilsinterung.
CN1035049C (zh) * 1994-06-24 1997-06-04 宗贵升 变长线扫描快速自动成型方法和装置
JPH08230048A (ja) * 1995-02-24 1996-09-10 Ricoh Co Ltd ３次元造形装置
US5993549A (en) * 1996-01-19 1999-11-30 Deutsche Forschungsanstalt Fuer Luft- Und Raumfahrt E.V. Powder coating apparatus
JP3233339B2 (ja) * 1997-01-29 2001-11-26 トヨタ自動車株式会社 積層造形装置
JP3557970B2 (ja) * 1999-11-25 2004-08-25 松下電工株式会社 三次元形状造形物の製造方法
JP2001162687A (ja) * 1999-12-13 2001-06-19 Sanyo Electric Co Ltd 光造形方法
JP3724437B2 (ja) * 2002-02-25 2005-12-07 松下電工株式会社 三次元形状造形物の製造方法及びその製造装置
IL164483A0 (en) * 2002-04-10 2005-12-18 Fujinon Corp Exposure head, exposure apparatus, and applicationthereof
DE10235427A1 (de) * 2002-08-02 2004-02-12 Eos Gmbh Electro Optical Systems Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen von dreidimensionalen Objekten mittels eines generativen Fertigungsverfahrens
JP2005254521A (ja) * 2004-03-10 2005-09-22 Fuji Photo Film Co Ltd 三次元造形物及び三次元造形物の製造方法
SE527645C2 (sv) * 2004-09-20 2006-05-02 Jerry Edvinsson Förfarande och anordning för tillverkning av träpulverbaserade produkter
WO2007147221A1 (en) * 2006-06-20 2007-12-27 Katholieke Universiteit Leuven Procedure and apparatus for in-situ monitoring and feedback control of selective laser powder processing
JP4258567B1 (ja) * 2007-10-26 2009-04-30 パナソニック電工株式会社 三次元形状造形物の製造方法
JP4296355B2 (ja) * 2007-10-26 2009-07-15 パナソニック電工株式会社 金属粉末焼結部品の製造方法
JP4798185B2 (ja) * 2008-08-05 2011-10-19 パナソニック電工株式会社 積層造形装置
JP5243935B2 (ja) 2008-12-03 2013-07-24 パナソニック株式会社 積層造形装置及び積層造形方法
JP2010228332A (ja) * 2009-03-27 2010-10-14 Panasonic Corp 造形物の製造方法
JP5355213B2 (ja) * 2009-05-18 2013-11-27 パナソニック株式会社 三次元形状造形物を造形する積層造形装置
JP5456400B2 (ja) * 2009-07-27 2014-03-26 パナソニック株式会社 三次元形状造形物の製造装置および製造方法
JP5861117B2 (ja) * 2011-05-30 2016-02-16 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 三次元形状造形物の製造方法および製造装置
CN202591611U (zh) * 2012-05-29 2012-12-12 西安科技大学 一种可移动式激光快速成型预热装置
CN103357875B (zh) * 2013-06-28 2015-04-08 大连理工大学 一种矢量烧结系统及增材制造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000225647A (ja) 1999-02-08 2000-08-15 Hyper Photon System:Kk 光造形装置
JP2005125787A (ja) * 2003-10-23 2005-05-19 Hewlett-Packard Development Co Lp 立体造形システムおよび方法
US20060054079A1 (en) 2004-09-16 2006-03-16 Withey Paul A Forming structures by laser deposition
JP2009006509A (ja) * 2007-06-26 2009-01-15 Panasonic Electric Works Co Ltd 三次元形状造形物の製造方法及び製造装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP2926980A1 (en) 2015-10-07
JP5795657B1 (ja) 2015-10-14
US20150283761A1 (en) 2015-10-08
CA2869172C (en) 2019-07-02
CN104972120B (zh) 2018-09-11
CN104972120A (zh) 2015-10-14
KR20150115597A (ko) 2015-10-14
US9844915B2 (en) 2017-12-19
EP2926980B1 (en) 2018-04-11
JP2015199196A (ja) 2015-11-12
CA2869172A1 (en) 2015-10-04
ES2666389T3 (es) 2018-05-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101950534B1 (ko) 적층 조형 장치 및 적층 조형 방법
JP6030597B2 (ja) 三次元造形装置及び三次元形状造形物の製造方法
JP5826430B1 (ja) 三次元造形装置及び三次元形状造形物の製造方法
CA3009200C (en) Three-dimensional molding equipment and method for manufacturing three-dimensional shaped molding object
JP2020505251A (ja) 電子ビーム選択的溶融と電子ビーム切断とを組み合わせた積層造形装置
JP4916392B2 (ja) 三次元形状造形物の製造方法及び製造装置
JP2015199195A (ja) 三次元造形装置
JP5777187B1 (ja) 積層造形装置
KR20170072822A (ko) 공간적으로 확장된 제품을 제조하기 위한 3d 프린팅 장치
KR101648442B1 (ko) 3차원 형상 조형물의 제조 방법
JP4857103B2 (ja) 粉末焼結積層造形装置及び粉末焼結積層造形方法
JP2017013426A (ja) 粉末床溶融結合装置
US9718239B2 (en) Three dimensional printing apparatus and three dimensional printing method
JP6112693B1 (ja) 積層造形装置
TW202007458A (zh) 造型物的造型方法
JP2010173123A (ja) 積層造形装置及び積層造形方法
JP5100917B1 (ja) レーザ加工方法
JP2019203145A (ja) 積層造形物の積層造形方法及び積層造形装置
JP2018080356A (ja) 三次元積層造形方法、および三次元積層造形装置
CN107662055B (zh) 脆性材料基板的激光加工方法及激光加工装置
JP2011056697A (ja) 積層造形装置
JP6887926B2 (ja) 三次元構造体の製造方法および三次元構造体の製造装置
TW202245953A (zh) 粉末床雷射加工裝置、粉末積層造形裝置、加工方法及電腦可讀取媒體

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant