KR102074159B1

KR102074159B1 - 삼차원 조형물의 조형 방법

Info

Publication number: KR102074159B1
Application number: KR1020190115176A
Authority: KR
Inventors: 세이이치 도미타
Original assignee: 가부시키가이샤 마쓰우라 기카이 세이사쿠쇼
Priority date: 2019-02-13
Filing date: 2019-09-19
Publication date: 2020-02-06
Also published as: EP3695953B1; CA3060285A1; JP2020131446A; CA3060285C; CA3101692A1; EP3695953A1; US20200254684A1; CA3101677C; CA3101692C; CN111559077A; CA3101677A1; JP6545411B1; ES2901646T3; US11117317B2

Abstract

분말의 효율적인 사용 및 스퀴지의 작업 효율의 향상을 실현하는 것을 과제로 하고 있으며, 상기 과제를 해결할 수 있는 조형 테이블(1)의 상측에 있어서의 분말층의 형성 및 빔에 의한 소결에 입각한 다음에, 이하의 프로세스를 채용하고 있는 삼차원 조형물의 조형 방법.
<1>　스퀴지의 이동 거리를, 챔버의 벽부에 이르지 않는 바와 같은 짧은 거리로 설정.
<2>　상기 <1>에 의해서 설정된 이동 거리에 기초하는 이동 영역 내에 있어서, 스퀴지의 이동 방향과 직교하는 방향의 양측단을 접속하는 벽부층, 또는 상기 소결이 예정되어 있는 영역을 둘러싼 상태에서 분말 공급부측의 단부에 대해 당해 영역의 양측으로부터 접속하는 벽부층의 위치 확정.
<3>　상기 <1>에 의해서 설정된 이동 거리에 있어서의 스퀴지의 이동에 의한 분말층의 형성.
<4>　상기 <3>에 의해서 형성된 분말층에 대한 빔의 조사에 의한 소결층의 형성 및 상기 <2>에 의해서 확정된 벽부층의 위치에 있어서의 빔의 조사에 의한 벽부층의 형성.
<5>　상기 <3>, <4>에 의한 각 프로세스의 반복.

Description

삼차원 조형물의 조형 방법{SHAPING METHOD FOR THREE DIMENSIONAL ARTICLES TO BE SHAPED}

본 발명은, 분말층의 형성을 전제로 하는 삼차원 조형물의 조형 방법에 있어서, 분말층의 형성 영역을, 스퀴지의 전(全)이동 거리에 대응하고 있는 조형 테이블 상의 전영역이 아니라, 스퀴지의 이동 거리를 짧게 설정하는 것에 의해서 조형 테이블 상의 일부 영역으로 하는 삼차원 조형물의 조형 방법을 대상으로 하고 있다.

종래 기술에 의한 삼차원 조형물의 조형 방법에 있어서는, 도 5a에 도시하는 바와 같이, 조형 테이블 상의 전영역에 있어서, 스퀴지의 전이동 거리에 대응해서 챔버의 벽부와 접속하는 상태에서 순차 분말층이 형성되고, 또한 레이저빔 또는 전자빔의 조사에 의한 소결층이 순차 형성되어 있다.

이와 같이, 전영역에서 분말층이 형성되는 원인은, 조형 테이블 상의 일부 영역으로서, 챔버 내의 한쪽측 벽부에만 접속하는 바와 같은 상태에서 분말층을 형성하고, 또한 순차 소결층을 형성한 경우에는, 분말층 및 소결층이 순차 적층됨에 따라서, 도 5b에 도시하는 바와 같이, 분말층 중에서, 분말 공급부로부터 떨어진(이격된) 측의 분말층이 스스로의 형상을 유지하는 것이 불가능하게 되어, 적층된 분말층이 상측 영역부터 순차 붕괴되는 것에 있다.

그렇지만, 도 5a에 도시하는 바와 같이, 삼차원 조형물의 조형 범위 및 조형 위치에 구애받지 않고, 분말층을 스퀴지의 전이동 영역에 대응해서 조형 테이블 상의 전영역에서 챔버의 내측 벽부와 접속하는 바와 같은 분말층을 형성하는 것은, 대부분의 삼차원 조형물의 경우에는, 불필요한 분말층의 형성으로서, 게다가 스퀴지의 작동에 의한 작업 효율이 결코 양호하지 않은 것을 의미하고 있다.

게다가, 현실의 삼차원 조형물의 조형 현장에 있어서는, 챔버의 벽부와 조형 테이블 사이에는 틈새(隙間)가 존재하고, 도 5a에 도시하는 바와 같이, 조형 테이블 상에 분말을 순차 적층한 경우에는, 상기 틈새로부터 상당량의 분말이 낙하한다고 하는 폐해를 면할 수가 없다.

그런데도, 종래 기술에 있어서는, 불필요한 분말층의 형성과, 분말의 낙하 및 스퀴지에 있어서의 비효율적인 작동을 개선하는 방법에 대해서는 전혀 제언(提言)이 행해져 있지 않다.

덧붙여서, 이와 같은 배경 기술의 기본적 문제점을 극복하기 위해서는, 스퀴지의 조형 테이블 상에 있어서의 이동 거리를, 챔버의 벽부를 기준으로 하는 전이동 거리보다도 짧게 설정하는 것을 필요 불가결로 하지만, 종래 기술에 있어서는, 스퀴지의 이동 방향에 대해, 특허문헌 1, 2에 개시하는 바와 같이 다양한 궁리가 행해지지만, 스퀴지의 이동 거리를 짧게 설정하는 것에 대해서는, 전혀 개시 및 시사가 행해져 있지 않다.

일본공개특허공보 특개2015－150825호 일본공개특허공보 특개2015－157423호

본 발명은, 불필요한 분말층의 형성을 피하고, 또한 스퀴지의 이동에 있어서의 작업 효율의 향상을 가능하게 하는 삼차원 조형물의 조형 방법을 제공하는 것을 과제로 하고 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 이하의 기본 구성 [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8]로 이루어진다.

[1] 조형 테이블의 상측에 있어서의 스퀴지의 이동 및 분말의 살포에 의한 분말층의 형성, 및 레이저빔 또는 전자빔의 조사에 의한 조형 영역의 소결을 필요 불가결로 하는 삼차원 조형물의 제조 방법에 있어서, 이하의 프로세스를 채용하고 있는 삼차원 조형물의 조형 방법으로서, 프로세스 <3>에 의해서 형성된 분말층이 단부에서 적층 상태를 유지할 수 있을 정도의 두께로서, 프로세스 <3>에 의해서 형성된 분말층 중에서, 분말 공급부와는 반대측 단부의 위치가, 프로세스 <4>에 의해서 형성된 벽부층 중에서 분말 공급부와 가장 떨어진 위치에 있는 단부의 위치와 일치하고 있는 삼차원 조형물의 조형 방법.

<1>　스퀴지가 분말 공급부에 의한 분말의 공급을 받고 나서 직선 방향으로 이동하는 이동 거리에 대해, 챔버의 벽부를 기준으로 하는 전이동 거리보다도 짧은 이동 거리의 설정.

<2>　상기 <1>에 의해서 설정된 이동 거리에 기초하는 스퀴지의 이동 영역 내에 있어서, 스퀴지의 이동 방향과 직교하는 방향의 양측단을 접속하는 라인모양의 벽부층의 위치 확정.

<3>　상기 <1>에 의해서 설정된 이동 거리에 있어서의 스퀴지의 이동에 의한 분말층의 형성.

<4>　상기 <3>에 의해서 형성된 분말층에 대해, 레이저빔 또는 전자빔의 조사에 의한 소결층의 형성 및 상기 <2>에 의해서 확정된 벽부층의 위치에 있어서의 레이저빔 또는 전자빔의 조사에 의한 벽부층의 형성.

<5>　삼차원 조형물의 꼭대기부(頂部)에 이를 때까지 상기 <3>, <4>에 의한 각 프로세스의 반복.

[2] 조형 테이블의 상측에 있어서의 스퀴지의 이동 및 분말의 살포에 의한 분말층의 형성, 및 레이저빔 또는 전자빔의 조사에 의한 조형 영역의 소결을 필요 불가결로 하는 삼차원 조형물의 제조 방법에 있어서, 이하의 프로세스를 채용하고 있는 삼차원 조형물의 조형 방법으로서, 프로세스 <3>에 의해서 형성된 분말층이 단부에서 적층 상태를 유지할 수 있을 정도의 두께로서, 프로세스 <3>에 의해서 형성된 분말층 중에서, 분말 공급부와는 반대측 단부의 위치가, 프로세스 <4>에 의해서 형성된 벽부층 중에서 분말 공급부와 가장 떨어진 위치에 있는 단부의 위치와 일치하고 있는 삼차원 조형물의 조형 방법.

<2>　상기 <1>에 의해서 설정된 이동 거리에 기초하는 스퀴지의 이동 영역 내에 있어서, 상기 소결이 예정되어 있는 영역을 둘러싼 상태에서 분말 공급부측의 단부에 대해 당해 영역의 양측으로부터 접속하는 라인모양의 벽부층의 위치 확정.

<5>　삼차원 조형물의 꼭대기부에 이를 때까지 상기 <3>, <4>에 의한 각 프로세스의 반복.

[3] 조형 테이블의 상측에 있어서의 스퀴지의 이동 및 분말의 살포에 의한 분말층의 형성, 및 레이저빔 또는 전자빔의 조사에 의한 조형 영역의 소결을 필요 불가결로 하는 삼차원 조형물의 제조 방법에 있어서, 이하의 프로세스를 채용하고 있는 삼차원 조형물의 조형 방법으로서, 스퀴지의 프레임 중의 양측 영역에 있어서 공급되는 분말의 양을 순차 적은 상태로 하는 것에 의해서, 프로세스 <2>에 의한 벽부층의 전영역이 스퀴지의 이동 방향과 사교(斜交)하는 방향에 형성되어 있는 삼차원 조형물의 조형 방법.

[4] 조형 테이블의 상측에 있어서의 스퀴지의 이동 및 분말의 살포에 의한 분말층의 형성, 및 레이저빔 또는 전자빔의 조사에 의한 조형 영역의 소결을 필요 불가결로 하는 삼차원 조형물의 제조 방법에 있어서, 이하의 프로세스를 채용하고 있는 삼차원 조형물의 조형 방법으로서, 스퀴지의 프레임 중의 양측 영역에 있어서 공급되는 분말의 양을 순차 적은 상태로 하는 것에 의해서, 프로세스 <2>에 의한 벽부층의 일부 영역이 스퀴지의 이동 방향과 사교하는 방향에 형성되어 있는 삼차원 조형물의 조형 방법.

[5] 조형 테이블의 상측에 있어서의 스퀴지의 이동 및 분말의 살포에 의한 분말층의 형성, 및 레이저빔 또는 전자빔의 조사에 의한 조형 영역의 소결을 필요 불가결로 하는 삼차원 조형물의 제조 방법에 있어서, 이하의 프로세스를 채용하고 있는 삼차원 조형물의 조형 방법으로서, 스퀴지의 프레임 중의 양측 영역에 있어서 공급되는 분말의 양을 순차 적은 상태로 하는 것에 의해서, 프로세스 <2>에 의한 벽부층의 전영역이 조형 테이블의 중심 위치를 중심으로 하는 타원호모양 또는 원호모양으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 삼차원 조형물의 조형 방법.

[6] 조형 테이블의 상측에 있어서의 스퀴지의 이동 및 분말의 살포에 의한 분말층의 형성, 및 레이저빔 또는 전자빔의 조사에 의한 조형 영역의 소결을 필요 불가결로 하는 삼차원 조형물의 제조 방법에 있어서, 이하의 프로세스를 채용하고 있는 삼차원 조형물의 조형 방법으로서, 스퀴지의 프레임 중의 양측 영역에 있어서 공급되는 분말의 양을 순차 적은 상태로 하는 것에 의해서, 프로세스 <2>에 의한 벽부층의 일부 영역이 조형 테이블의 중심 위치를 중심으로 하는 타원호모양 또는 원호모양으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 삼차원 조형물의 조형 방법.

[7] 조형 테이블의 상측에 있어서의 스퀴지의 이동 및 분말의 살포에 의한 분말층의 형성, 및 레이저빔 또는 전자빔의 조사에 의한 조형 영역의 소결을 필요 불가결로 하는 삼차원 조형물의 제조 방법에 있어서, 이하의 프로세스를 채용하고 있는 삼차원 조형물의 조형 방법으로서, 조형 영역의 소결 후에, 당해 소결층의 표면 및 그 근방에 있어서의 절삭 가공을 채용하고 있으며, 또한 상기 소결층의 분말 공급부로부터 가장 떨어진 측의 단부의 위치와, 벽부층에 있어서 분말 공급부에 가장 가까운 내측 단부와의 폭이 소결층의 표면에 대한 절삭폭 정도인 것을 특징으로 하는 삼차원 조형물의 조형 방법.

[8] 조형 테이블의 상측에 있어서의 스퀴지의 이동 및 분말의 살포에 의한 분말층의 형성, 및 레이저빔 또는 전자빔의 조사에 의한 조형 영역의 소결을 필요 불가결로 하는 삼차원 조형물의 제조 방법에 있어서, 이하의 프로세스를 채용하고 있는 삼차원 조형물의 조형 방법으로서, 조형 영역의 소결 후에, 당해 소결층의 표면 및 그 근방에 있어서의 절삭 가공을 채용하고 있으며, 또한 상기 소결층의 분말 공급부로부터 가장 떨어진 측의 단부의 위치와, 벽부층에 있어서 분말 공급부에 가장 가까운 내측 단부와의 폭이 소결층의 표면에 대한 절삭폭 정도인 것을 특징으로 하는 삼차원 조형물의 조형 방법.

상기 기본 구성[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8]에 입각하고 있는 본 발명에 있어서는, 프로세스 <1>과 같이 설정된 스퀴지의 이동 거리하에, 상기 프로세스 <3>과 같이 분말층을 형성하고, 프로세스 <4>와 같이 소결층뿐만 아니라, 프로세스 <2>에 의해서 위치가 확정되어 있는 벽부층을 순차 형성하며 또한 적층하는 것에 의해서 분말층의 분말 공급부와는 반대측 영역에 있어서의 붕괴를 방지하고, 그 결과, 불필요한 분말층의 형성을 피하고, 게다가 스퀴지의 작동 효율을 향상시킬 수가 있다.

게다가, 후술하는 바와 같이, 벽부층의 외측, 즉 벽부층을 기준으로 해서 소결층이 존재하지 않는 영역에 있어서의 분말층의 형성은 매우 적거나, 또는 형성되지 않는 것으로 인해, 챔버의 벽부와 조형 테이블의 단부 사이의 틈새로부터 분말이 상당량 낙하한다고 하는 폐해를 면할 수가 있다.

도 1은, 기본 구성 [3] 및 [4]의 특징점을 설명하는 평면도로서, 도 1a는, 기본 구성 [3]인 경우를 도시하며, 도 1b는, 기본 구성 [4]인 경우를 도시한다. 또한, 하얀선 화살표는 스퀴지의 이동 방향을 나타내고 있으며, 이 점은, 이하의 평면도에 있어서도 마찬가지이다.
도 2는, 기본 구성 [5] 및 [6]의 특징점을 설명하는 평면도로서, 도 2a는, 기본 구성 [5]인 경우를 도시하며, 도 2b는, 기본 구성[6]인 경우를 도시한다.
도 3은, 본 발명의 프로세스를 설명하는 흐름도를 도시하고 있으며, 도3a는, 기본 구성 [1], [3], [5], [7]인 경우를 도시하고, 도 3b는, 기본 구성 [2], [4], [6], [8]인 경우를 도시한다. 또한, 도 3a, 도 3b에 있어서의 N은, 조사에 의해서 형성되는 소결층의 수를 나타내며, 도 3a에 있어서의 K는, 1층의 소결층을 형성하기 위해서 복수회의 스퀴지의 이동을 필요로 하는 경우의 당해 이동 횟수를 나타낸다.
도 4는, 기본 구성 [1] 및 [2]에 있어서, 프로세스 <1> 및 <2>를 전제로 한 다음에 프로세스 <3>, <4>의 반복에 의한 삼차원 조형물의 적층 상태를 도시하고 있으며, 도 4a는, 기본 구성 [1] 및 [2]에 있어서, 적층이 완료된 상태를 도시하는 측단면도이며, 도 4b는, 기본 구성 [1]에 있어서 적층이 완료 전의 상태에 있는 것을 도시하는 평면도이며, 도4c는, 기본 구성 [2]에 있어서 적층이 완료 전의 상태에 있는 것을 도시하는 평면도이다.
도 5는, 종래 기술의 구성을 도시하는 측단면도로서, 도 5a는, 조형 테이블 상의 전(全)상측 영역에 분말층이 적층된 상태를 도시하고 있으며, 도 5b는, 조형 테이블 상의 일부 영역으로서, 분말 공급부 측에 순차 분말층을 형성한 경우에 적층된 분말층이 상측 영역부터 붕괴되는 상태를 도시한다.

상기 기본 구성 [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8]에 있어서도, 삼차원 조형물을 조형하기 위해서, 스퀴지(2)의 이동에 의한 분말층의 형성, 레이저빔 또는 전자빔의 조사에 의한 조형 영역의 소결층(3)의 형성을 필요 불가결로 하고 있는 점에 있어서 종래 기술의 경우와 변함은 없다.

또한, 상기 소결 후에, 절삭 공구에 의한 소결 표면 및 그 근방에 대한 절삭 가공이 행해지는 경우와 행해지지 않는 경우가 있지만, 정밀한 형상을 조형하는 경우에는, 상기 절삭 가공의 공정을 필요 불가결로 한다.

상기 기본 구성 [1], [3], [5], [7]에 있어서는, 도 3a의 흐름도에 도시하는 바와 같이, 이하의 공정을 채용하고 있다.

기본 구성 [2], [4], [6], [8]에 있어서는, 도 3b의 흐름도에 도시하는 바와 같이, 이하의 공정을 채용하고 있다.

상기 각 프로세스로부터도 명확한 바와 같이, 기본 구성 [1], [3], [5], [7]과 기본 구성 [2], [4], [6], [8]은, 프로세스 <2>에 있어서 라인모양으로 형성된 벽부층(4)의 형상에 있어서 상위하며, 다른(他) 프로세스 <1>, <3>, <4>는 동일하다.

또한, 도 3a는, 소결층(3)이 벽부층(4) 앞에 형성되며, 또한 각 분말층이 복수회의 스퀴지(2)의 이동에 의해서 형성되는 상태를 도시하지만, 기본 구성 [2], [4], [6], [8]에 있어서도, 이와 같은 상태를 채용할 수가 있다.

마찬가지로, 도 3b는, 벽부층(4)이 소결층(3) 앞에 형성되며, 또한 분말층이 1회의 스퀴지(2)의 이동에 의해서 형성되는 상태를 도시하지만, 기본 구성 [1], [3], [5], [7]에 있어서도 이와 같은 상태를 채용할 수가 있다.

상기 각 프로세스의 채용에 의해서, 기본 구성 [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8]에 있어서는, 도 4a의 측단면도에 도시하는 바와 같이, 상기 프로세스 <3>에 의해서 형성된 분말층의 적층 영역 내에, 프로세스 <4>와 같이, 단지 소결층(3)뿐만 아니라 벽부층(4)을 중첩시키는 것에 의해서 분말층의 붕괴를 피할 수가 있다.

게다가, 스퀴지(2)의 이동 거리를 챔버의 벽부(6)를 기준으로 하는 전이동 거리, 즉 당해 벽부(6)에 스퀴지(2)가 맞닿거나 또는 근접하기에 이를 때까지의 이동 거리보다도 짧게 설정하는 것에 의해서, 기본 구성 [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8]에 있어서는, 각각 도 4b 및 도 4c에 도시하는 바와 같이, 분말층의 형성 영역을 조형 테이블(1) 상의 일부 영역으로 하는 것에 의해서, 분말층의 형성에 있어서의 작업 효율을 향상시킬 수가 있다.

기본 구성 [1], [3], [5], [7]의 프로세스 <2>인 경우에는, 라인모양의 벽부층(4)은 스퀴지(2)의 이동 방향과 직교하는 방향의 양단측과 접속하고 있는데 반해, 기본 구성 [2], [4], [6], [8]의 프로세스 <2>에 있어서는, 라인모양으로 형성된 벽부층(4)은, 소결이 예정되어 있는 영역을 둘러싼 상태에서 분말 공급부(5)측의 단부에 대해 당해 영역의 양측으로부터 접속되어 있어, 쌍방의 벽부층(4)의 형상은 상위하다.

기본 구성 [1], [3], [5], [7]에 있어서의 벽부층(4)의 형상은, 기본 구성 [2], [4], [6], [8]의 벽부층(4)보다도 형상이 심플하다.

이것에 대해, 기본 구성 [2], [4], [6], [8]인 경우에는, 소결 영역을 둘러싸고 있는 벽부층(4)의 외측에 있어서의 분말층의 형성을 생략하는 것에 의해서 더욱더 효율적인 분말층의 사용을 실현할 수가 있다.

또한, 이 점은, 도 4c에 입각한 실시형태에 의거해서 후술하는 대로이다.

분말층의 단부 위치와 벽부층(4)의 단부 위치의 관계에 대해서 설명하면, 상기 기본 구성 [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8]에 있어서는, 프로세스 <3>에 의해서 형성된 분말층 중에서, 분말 공급부(5)와는 반대측 단부의 위치가, 프로세스 <4>에 의해서 형성된 벽부층(4) 중에서 분말 공급부(5)와 가장 떨어진 위치에 있는 단부의 위치 근방인 것을 특징으로 하는 실시형태를 채용할 수 있다(또한, 도 1b, 도 2b는, 상기 실시형태를 채용한 경우를 도시한다.).

이와 같은 실시형태의 경우에는, 벽부층(4)보다도 분말 공급부(5)로부터 떨어진 외측에 부분적인 분말층이 순차 적층되며, 게다가 이들 분말층의 단부 및 그 근방이 붕괴되는 일이 생길 수 있지만, 벽부층(4)의 중첩에 의해서 분말 공급부(5)측의 분말층의 적층 상태가 유지되고 있으며, 도 5b에 도시하는 바와 같은 소결층(3)의 형성에 지장을 일으키는 바와 같은 대량의 분말층 붕괴를 충분히 피할 수가 있다.

기본 구성 [1] 및 [2]에 있어서는, 도 4b, 도 4c 및 도 1a, 도 2a에 도시하는 바와 같이, 프로세스 <3>에 의해서 형성된 분말층이 단부에서 적층 상태를 유지할 수 있을 정도의 두께로서, 프로세스 <3>에 의해서 형성된 분말층 중에서, 분말 공급부(5)와는 반대측 단부의 위치가, 프로세스 <4>에 의해서 형성된 벽부층(4) 중에서 분말 공급부(5)와 가장 떨어진 위치에 있는 단부의 위치와 일치하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같은 기본 구성 [1] 및 [2]인 경우에는, 벽부층(4)의 외측 영역에 있어서의 분말층이 형성되지 않는 것에 의해서, 불필요한 분말층의 적층을 완전히 피할 수가 있다.

다만, 분말층의 적층에 대해, 단부가 붕괴되지 않을 정도와 같은 두께를 선택하는 것을 필요 불가결로 하고 있다.

또한, 도 1b, 도 2b는, 벽부층(4)의 외측 단부의 근방에 분말층이 형성되어 있고, 기본 구성 [4] 및 [6]에 있어서, 기본 구성 [2]의 구성을 채용하고 있지 않은 상태를 도시하고 있으며, 도 1a, 도 2a는, 벽부층(4)의 외측 단부에 분말층이 형성되어 있지 않은 것으로 인해, 기본 구성 [3], (5)에 있어서, 기본 구성 [1]의 구성을 채용하고 있는 상태를 도시하고 있다.

기본 구성 [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8]에 있어서는, 벽부층(4)의 외측에 있어서의 분말층의 형성이 매우 적거나, 또는 분말층이 형성되어 있지 않은 한편, 벽부층(4)이 챔버의 벽부(6)로부터 떨어져 있는 이상, 챔버의 벽부(6)와 조형 테이블(1)의 단부와의 틈새로부터, 상당량의 분말(10)이 낙하한다고 하는 폐해를 면할 수가 있다.

또한, 굳이 벽부층(4)의 외측 단부와 조형 테이블(1)의 단부가 일치하고, 게다가 조형 테이블(1)의 단부와 챔버의 벽부(6) 사이에 소정의 틈새가 존재하는 경우에 있어서, 분말층의 낙하를 완전하게 방지하는 것이 필요 또는 바람직한 사태를 상정했다고 해도, 벽부층(4)의 외측 영역에 있어서의 분말층이 형성되지 않는 상태에 있는 도 1a, 도 2a, 도 4b에 도시하는 기본 구성 [1]을 채용하는 것에 의해서 해결할 수가 있으며, 또한 이 점은 도 4c에 도시하는 기본 구성 [2]인 경우에 있어서도 마찬가지이다.

벽부층(4)은, 도 4a에 도시하는 바와 같이, 순차 적층되는 것을 전제로 하고 있지만, 당해 벽부층(4)의 수평 방향에 있어서의 두께는, 인접해 있는 분말층의 외측, 즉 분말 공급부(5)로부터 반대측으로의 탈락을 방지할 수 있을 정도이면 좋고, 특별히 한정되는 것은 아니다.

다만, 통상, 5㎜ 이상의 두께에 의해서 거의 대부분의 경우의 삼차원 조형에 있어서, 상기 탈락을 충분히 방지할 수가 있다.

기본 구성 [2], [4], [6], [8]인 경우에는, 도 1b, 도 2b 및 도 4c에 도시하는 바와 같이, 분말 공급부(5)로부터 분말(10)을 수령하는 스퀴지(2)의 프레임(21)에 있어서 스퀴지(2)의 이동 방향과 직교하는 방향을 기준으로 해서, 소결층(3) 중의 최대폭을 포함하는 영역의 양측에 2개의 판모양체(22)를 설치하고, 당해 2개의 판모양체(22) 내에 분말 공급부(5)로부터의 분말(10)이 공급되며, 또한 상기 2개의 판모양체(22)의 이동 방향을 따라, 프로세스 <4>에 의해서 2개의 벽부층(4)이 형성됨과 동시에, 당해 2개의 벽부층(4)이 다른 벽부층(4)에 의해서 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 실시형태를 채용할 수가 있다.

상기 실시형태의 경우에는, 스퀴지(2)의 이동 방향과 직교하는 방향의 영역에 있어서도 불필요한 분말층의 적층을 확실하게 피할 수가 있다.

벽부층(4)에 있어서는, 기본 구성 [1]인 경우에는, 도 4b에 도시하는 바와 같이, 스퀴지(2)의 이동 영역과 직교하는 방향을 따라 전영역을 직선모양으로 하는 실시형태를 채용할 수가 있으며, 기본 구성 [2]인 경우에는, 도 4c에 도시하는 바와 같이, 스퀴지(2)의 이동 방향과 직교하는 방향을 따라 일부 영역을 직선모양으로 하는 실시형태의 어느것이나 채용할 수가 있으며, 이와 같은 직선모양의 형성에 의해서, 심플한 설계를 실현할 수가 있다.

다만, 기본 구성 [1] 및 [2]는, 이와 같은 직선모양의 형성에만 한정되는 것은 아니다.

기본 구성 [3]은 도 1a에 도시하는 바와 같이, 벽부층(4)의 전영역이 스퀴지(2)의 이동 방향과 사교하는 방향에 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있으며, 기본 구성 [4]는, 입각하고 있는 도 1b에 도시하는 바와 같이, 벽부층(4)의 일부 영역이 스퀴지(2)의 이동 방향과 사교하는 방향에 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

기본 구성 [3] 및 [4]와 같이, 벽부층(4)을 스퀴지(2)의 이동 방향과 사교 상태로 하는 것에 의해서, 직교 상태로 하는 경우에 비해 삼차원 조형물에 접근한 상태에서 벽부층(4)을 형성할 수가 있다.

도 1a, 도 1b에 도시하는 바와 같이, 사교 상태를 형성하고 있는 벽부층(4)의 외측, 즉 분말 공급부(5)의 반대측에 있어서의 분말층의 형성을 적게 하기 위해서는, 가늘고 긴(細長) 형상을 형성하고 있는 스퀴지(2)의 프레임(21) 중의 양측 영역에 있어서 공급되는 분말(10)의 양을 순차 적은 상태로 하고 있다.

기본 구성 [5]는, 도 2a에 도시하는 바와 같이, 벽부층(4)의 전영역이 조형 테이블(1)의 중심 위치를 중심으로 하는 타원호모양 또는 원호모양으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있으며, 기본 구성 [6]은, 입각하고 있는 도 2b에 도시하는 바와 같이, 벽부층(4)의 일부 영역이 상기 타원호모양 또는 원호모양으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다(또한, 도 2a는, 원호모양인 경우를 도시하고, 도 2b는, 타원호 형상인 경우를 도시한다.).

기본 구성 [5] 및 [6]에 있어서도, 기본 구성 [3] 및 [4]와 마찬가지로, 소결층(3)에 접근한 상태에서 벽부층(4)을 형성하는 것이 가능한 한편, 기본 구성 [3] 및 [4]인 경우와 마찬가지로, 가늘고 긴 형상을 형성하고 있는 스퀴지(2)의 프레임(21) 중의 양측 영역에 있어서 공급되는 분말(10)의 양을 순차 적은 상태로 하는 바와 같은 조정에 의해서, 벽부층(4)의 외측에 있어서의 불필요한 분말층의 형성을 가능한 한 적은 상태로 할 수가 있다.

기본 구성 [7] 및 [8]은, 조형 영역의 소결 후에, 당해 소결층(3)의 표면 및 그 근방에 있어서의 절삭 가공을 채용하고 있으며, 또한 상기 소결층(3)의 분말 공급부(5)로부터 가장 떨어진 측의 단부의 위치와, 상기 벽부층(4)에 있어서 분말 공급부(5)에 가장 가까운 내측 단부와의 폭이 소결층(3)의 표면에 대한 절삭폭 정도인 것을 특징으로 하고 있다.

삼차원 조형에 있어서는, 소결층(3)의 표면에 대한 절삭은, 항상 행해지는 것은 아니지만, 절삭이 요구되는 삼차원 조형물인 경우에, 기본 구성 [7] 및 [8]에 의한 폭을 기준으로 하는 것에 의해서, 가장 컴팩트한 분말층의 적층 영역을 실현하고, 나아가서는, 가장 효율적인 스퀴지(2)의 이동을 달성할 수가 있다.

본 발명은, 모든 삼차원 조형물의 조형 방법에 있어서, 불필요한 분말층의 적층을 피하고, 효율적인 스퀴지의 이동을 실현할 수 있는 점에 있어서 매우 유용하며, 스퀴지의 이동 및 레이저빔 또는 전자빔에 의한 조사를 수반하는 모든 삼차원 조형물의 조형 방법에 있어서 광범위하게 이용할 수가 있다.

1: 조형 테이블
2: 스퀴지
21: 프레임
22: 판모양체
3: 소결층
4: 벽부층
5: 분말 공급부
6: 챔버의 벽부
10: 분말

Claims

조형 테이블의 상측에 있어서의 스퀴지의 이동 및 분말의 살포에 의한 분말층의 형성, 및 레이저빔 또는 전자빔의 조사에 의한 조형 영역의 소결을 필요 불가결로 하는 삼차원 조형물의 제조 방법에 있어서, 이하의 프로세스를 채용하고 있는 삼차원 조형물의 조형 방법으로서, 프로세스 <3>에 의해서 형성된 분말층이 단부에서 적층 상태를 유지할 수 있을 정도의 두께로서, 프로세스 <3>에 의해서 형성된 분말층 중에서, 분말 공급부와는 반대측 단부의 위치가, 프로세스 <4>에 의해서 형성된 벽부층 중에서 분말 공급부와 가장 떨어진 위치에 있는 단부의 위치와 일치하고 있는 삼차원 조형물의 조형 방법.
<1>　스퀴지가 분말 공급부에 의한 분말의 공급을 받고 나서 직선 방향으로 이동하는 이동 거리에 대해, 챔버의 벽부를 기준으로 하는 전(全)이동 거리보다도 짧은 이동 거리의 설정.
<2>　상기 <1>에 의해서 설정된 이동 거리에 기초하는 스퀴지의 이동 영역 내에 있어서, 스퀴지의 이동 방향과 직교하는 방향의 양측단을 접속하는 라인모양의 벽부층의 위치 확정.
<3>　상기 <1>에 의해서 설정된 이동 거리에 있어서의 스퀴지의 이동에 의한 분말층의 형성.
<4>　상기 <3>에 의해서 형성된 분말층에 대해, 레이저빔 또는 전자빔의 조사에 의한 소결층의 형성 및 상기 <2>에 의해서 확정된 벽부층의 위치에 있어서의 레이저빔 또는 전자빔의 조사에 의한 벽부층의 형성.
<5>　삼차원 조형물의 꼭대기부에 이를 때까지 상기 <3>, <4>에 의한 각 프로세스의 반복.
조형 테이블의 상측에 있어서의 스퀴지의 이동 및 분말의 살포에 의한 분말층의 형성, 및 레이저빔 또는 전자빔의 조사에 의한 조형 영역의 소결을 필요 불가결로 하는 삼차원 조형물의 제조 방법에 있어서, 이하의 프로세스를 채용하고 있는 삼차원 조형물의 조형 방법으로서, 프로세스 <3>에 의해서 형성된 분말층이 단부에서 적층 상태를 유지할 수 있을 정도의 두께로서, 프로세스 <3>에 의해서 형성된 분말층 중에서, 분말 공급부와는 반대측 단부의 위치가, 프로세스 <4>에 의해서 형성된 벽부층 중에서 분말 공급부와 가장 떨어진 위치에 있는 단부의 위치와 일치하고 있는 삼차원 조형물의 조형 방법.
<1>　스퀴지가 분말 공급부에 의한 분말의 공급을 받고 나서 직선 방향으로 이동하는 이동 거리에 대해, 챔버의 벽부를 기준으로 하는 전이동 거리보다도 짧은 이동 거리의 설정.
<2>　상기 <1>에 의해서 설정된 이동 거리에 기초하는 스퀴지의 이동 영역 내에 있어서, 상기 소결이 예정되어 있는 영역을 둘러싼 상태에서 분말 공급부측의 단부에 대해 당해 영역의 양측으로부터 접속하는 라인모양의 벽부층의 위치 확정.
<3>　상기 <1>에 의해서 설정된 이동 거리에 있어서의 스퀴지의 이동에 의한 분말층의 형성.
<4>　상기 <3>에 의해서 형성된 분말층에 대해, 레이저빔 또는 전자빔의 조사에 의한 소결층의 형성 및 상기 <2>에 의해서 확정된 벽부층의 위치에 있어서의 레이저빔 또는 전자빔의 조사에 의한 벽부층의 형성.
<5>　삼차원 조형물의 꼭대기부에 이를 때까지 상기 <3>, <4>에 의한 각 프로세스의 반복.
조형 테이블의 상측에 있어서의 스퀴지의 이동 및 분말의 살포에 의한 분말층의 형성, 및 레이저빔 또는 전자빔의 조사에 의한 조형 영역의 소결을 필요 불가결로 하는 삼차원 조형물의 제조 방법에 있어서, 이하의 프로세스를 채용하고 있는 삼차원 조형물의 조형 방법으로서, 스퀴지의 프레임 중의 양측 영역에 있어서 공급되는 분말의 양을 순차 적은 상태로 하는 것에 의해서, 프로세스 <2>에 의한 벽부층의 전영역이 스퀴지의 이동 방향과 사교(斜交)하는 방향에 형성되어 있는 삼차원 조형물의 조형 방법.
<1>　스퀴지가 분말 공급부에 의한 분말의 공급을 받고 나서 직선 방향으로 이동하는 이동 거리에 대해, 챔버의 벽부를 기준으로 하는 전이동 거리보다도 짧은 이동 거리의 설정.
<2>　상기 <1>에 의해서 설정된 이동 거리에 기초하는 스퀴지의 이동 영역 내에 있어서, 스퀴지의 이동 방향과 직교하는 방향의 양측단을 접속하는 라인모양의 벽부층의 위치 확정.
<3>　상기 <1>에 의해서 설정된 이동 거리에 있어서의 스퀴지의 이동에 의한 분말층의 형성.
<4>　상기 <3>에 의해서 형성된 분말층에 대해, 레이저빔 또는 전자빔의 조사에 의한 소결층의 형성 및 상기 <2>에 의해서 확정된 벽부층의 위치에 있어서의 레이저빔 또는 전자빔의 조사에 의한 벽부층의 형성.
<5>　삼차원 조형물의 꼭대기부에 이를 때까지 상기 <3>, <4>에 의한 각 프로세스의 반복.
조형 테이블의 상측에 있어서의 스퀴지의 이동 및 분말의 살포에 의한 분말층의 형성, 및 레이저빔 또는 전자빔의 조사에 의한 조형 영역의 소결을 필요 불가결로 하는 삼차원 조형물의 제조 방법에 있어서, 이하의 프로세스를 채용하고 있는 삼차원 조형물의 조형 방법으로서, 스퀴지의 프레임 중의 양측 영역에 있어서 공급되는 분말의 양을 순차 적은 상태로 하는 것에 의해서, 프로세스 <2>에 의한 벽부층의 일부 영역이 스퀴지의 이동 방향과 사교하는 방향에 형성되어 있는 삼차원 조형물의 조형 방법.
<1>　스퀴지가 분말 공급부에 의한 분말의 공급을 받고 나서 직선 방향으로 이동하는 이동 거리에 대해, 챔버의 벽부를 기준으로 하는 전이동 거리보다도 짧은 이동 거리의 설정.
<2>　상기 <1>에 의해서 설정된 이동 거리에 기초하는 스퀴지의 이동 영역 내에 있어서, 상기 소결이 예정되어 있는 영역을 둘러싼 상태에서 분말 공급부측의 단부에 대해 당해 영역의 양측으로부터 접속하는 라인모양의 벽부층의 위치 확정.
<3>　상기 <1>에 의해서 설정된 이동 거리에 있어서의 스퀴지의 이동에 의한 분말층의 형성.
<4>　상기 <3>에 의해서 형성된 분말층에 대해, 레이저빔 또는 전자빔의 조사에 의한 소결층의 형성 및 상기 <2>에 의해서 확정된 벽부층의 위치에 있어서의 레이저빔 또는 전자빔의 조사에 의한 벽부층의 형성.
<5>　삼차원 조형물의 꼭대기부에 이를 때까지 상기 <3>, <4>에 의한 각 프로세스의 반복.
조형 테이블의 상측에 있어서의 스퀴지의 이동 및 분말의 살포에 의한 분말층의 형성, 및 레이저빔 또는 전자빔의 조사에 의한 조형 영역의 소결을 필요 불가결로 하는 삼차원 조형물의 제조 방법에 있어서, 이하의 프로세스를 채용하고 있는 삼차원 조형물의 조형 방법으로서, 스퀴지의 프레임 중의 양측 영역에 있어서 공급되는 분말의 양을 순차 적은 상태로 하는 것에 의해서, 프로세스 <2>에 의한 벽부층의 전영역이 조형 테이블의 중심 위치를 중심으로 하는 타원호모양 또는 원호모양으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 삼차원 조형물의 조형 방법.
<1>　스퀴지가 분말 공급부에 의한 분말의 공급을 받고 나서 직선 방향으로 이동하는 이동 거리에 대해, 챔버의 벽부를 기준으로 하는 전이동 거리보다도 짧은 이동 거리의 설정.
<2>　상기 <1>에 의해서 설정된 이동 거리에 기초하는 스퀴지의 이동 영역 내에 있어서, 스퀴지의 이동 방향과 직교하는 방향의 양측단을 접속하는 라인모양의 벽부층의 위치 확정.
<3>　상기 <1>에 의해서 설정된 이동 거리에 있어서의 스퀴지의 이동에 의한 분말층의 형성.
<4>　상기 <3>에 의해서 형성된 분말층에 대해, 레이저빔 또는 전자빔의 조사에 의한 소결층의 형성 및 상기 <2>에 의해서 확정된 벽부층의 위치에 있어서의 레이저빔 또는 전자빔의 조사에 의한 벽부층의 형성.
<5>　삼차원 조형물의 꼭대기부에 이를 때까지 상기 <3>, <4>에 의한 각 프로세스의 반복.
조형 테이블의 상측에 있어서의 스퀴지의 이동 및 분말의 살포에 의한 분말층의 형성, 및 레이저빔 또는 전자빔의 조사에 의한 조형 영역의 소결을 필요 불가결로 하는 삼차원 조형물의 제조 방법에 있어서, 이하의 프로세스를 채용하고 있는 삼차원 조형물의 조형 방법으로서, 스퀴지의 프레임 중의 양측 영역에 있어서 공급되는 분말의 양을 순차 적은 상태로 하는 것에 의해서, 프로세스 <2>에 의한 벽부층의 일부 영역이 조형 테이블의 중심 위치를 중심으로 하는 타원호모양 또는 원호 모양 으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 삼차원 조형물의 조형 방법.
<1>　스퀴지가 분말 공급부에 의한 분말의 공급을 받고 나서 직선 방향으로 이동하는 이동 거리에 대해, 챔버의 벽부를 기준으로 하는 전이동 거리보다도 짧은 이동 거리의 설정.
<2>　상기 <1>에 의해서 설정된 이동 거리에 기초하는 스퀴지의 이동 영역 내에 있어서, 상기 소결이 예정되어 있는 영역을 둘러싼 상태에서 분말 공급부측의 단부에 대해 당해 영역의 양측으로부터 접속하는 라인모양의 벽부층의 위치 확정.
<3>　상기 <1>에 의해서 설정된 이동 거리에 있어서의 스퀴지의 이동에 의한 분말층의 형성.
<4>　상기 <3>에 의해서 형성된 분말층에 대해, 레이저빔 또는 전자빔의 조사에 의한 소결층의 형성 및 상기 <2>에 의해서 확정된 벽부층의 위치에 있어서의 레이저빔 또는 전자빔의 조사에 의한 벽부층의 형성.
<5>　삼차원 조형물의 꼭대기부에 이를 때까지 상기 <3>, <4>에 의한 각 프로세스의 반복.
조형 테이블의 상측에 있어서의 스퀴지의 이동 및 분말의 살포에 의한 분말층의 형성, 및 레이저빔 또는 전자빔의 조사에 의한 조형 영역의 소결을 필요 불가결로 하는 삼차원 조형물의 제조 방법에 있어서, 이하의 프로세스를 채용하고 있는 삼차원 조형물의 조형 방법으로서, 조형 영역의 소결 후에, 당해 소결층의 표면 및 그 근방에 있어서의 절삭 가공을 채용하고 있으며, 또한 상기 소결층의 분말 공급부로부터 가장 떨어진 측의 단부의 위치와, 벽부층에 있어서 분말 공급부에 가장 가까운 내측 단부와의 폭이 소결층의 표면에 대한 절삭폭 정도인 것을 특징으로 하는 삼차원 조형물의 조형 방법.
<1>　스퀴지가 분말 공급부에 의한 분말의 공급을 받고 나서 직선 방향으로 이동하는 이동 거리에 대해, 챔버의 벽부를 기준으로 하는 전이동 거리보다도 짧은 이동 거리의 설정.
<2>　상기 <1>에 의해서 설정된 이동 거리에 기초하는 스퀴지의 이동 영역 내에 있어서, 스퀴지의 이동 방향과 직교하는 방향의 양측단을 접속하는 라인모양의 벽부층의 위치 확정.
<3>　상기 <1>에 의해서 설정된 이동 거리에 있어서의 스퀴지의 이동에 의한 분말층의 형성.
<4>　상기 <3>에 의해서 형성된 분말층에 대해, 레이저빔 또는 전자빔의 조사에 의한 소결층의 형성 및 상기 <2>에 의해서 확정된 벽부층의 위치에 있어서의 레이저빔 또는 전자빔의 조사에 의한 벽부층의 형성.
<5>　삼차원 조형물의 꼭대기부에 이를 때까지 상기 <3>, <4>에 의한 각 프로세스의 반복.
조형 테이블의 상측에 있어서의 스퀴지의 이동 및 분말의 살포에 의한 분말층의 형성, 및 레이저빔 또는 전자빔의 조사에 의한 조형 영역의 소결을 필요 불가결로 하는 삼차원 조형물의 제조 방법에 있어서, 이하의 프로세스를 채용하고 있는 삼차원 조형물의 조형 방법으로서, 조형 영역의 소결 후에, 당해 소결층의 표면 및 그 근방에 있어서의 절삭 가공을 채용하고 있으며, 또한 상기 소결층의 분말 공급부로부터 가장 떨어진 측의 단부의 위치와, 벽부층에 있어서 분말 공급부에 가장 가까운 내측 단부와의 폭이 소결층의 표면에 대한 절삭폭 정도인 것을 특징으로 하는 삼차원 조형물의 조형 방법.
<1>　스퀴지가 분말 공급부에 의한 분말의 공급을 받고 나서 직선 방향으로 이동하는 이동 거리에 대해, 챔버의 벽부를 기준으로 하는 전이동 거리보다도 짧은 이동 거리의 설정.
<2>　상기 <1>에 의해서 설정된 이동 거리에 기초하는 스퀴지의 이동 영역 내에 있어서, 상기 소결이 예정되어 있는 영역을 둘러싼 상태에서 분말 공급부측의 단부에 대해 당해 영역의 양측으로부터 접속하는 라인모양의 벽부층의 위치 확정.
<3>　상기 <1>에 의해서 설정된 이동 거리에 있어서의 스퀴지의 이동에 의한 분말층의 형성.
<4>　상기 <3>에 의해서 형성된 분말층에 대해, 레이저빔 또는 전자빔의 조사에 의한 소결층의 형성 및 상기 <2>에 의해서 확정된 벽부층의 위치에 있어서의 레이저빔 또는 전자빔의 조사에 의한 벽부층의 형성.
<5>　삼차원 조형물의 꼭대기부에 이를 때까지 상기 <3>, <4>에 의한 각 프로세스의 반복.