KR102151445B1 - 적층 조형 장치 및 적층 조형물의 제조 방법 - Google Patents

적층 조형 장치 및 적층 조형물의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

적층 조형 장치는 조형영역에 대하여 원하는 3차원 조형물을 소정 높이로 분할하여 이루어지는 여러 개의 분할층마다 재료층을 형성하는 재료층 형성장치와, 소정의 분할층에 있어서의 재료층 소정의 조사영역에 제1빔을 조사하여 소결 또는 용융시켜 고화층을 형성하는 제1조사장치와 고화층의 적어도 일부의 온도를 소정의 온도인 제1온도 또는 소정의 온도인 제2온도의 중 적어도 한쪽으로 조절하는 온도조절장치를 구비한다. 고화층의 적어도 일부는 제1온도로 된 후, 제2온도로 된다. 제1온도를 T1, 제2온도를 T2, 고화층의 마르텐사이트 변태 개시온도를 Ms, 고화층의 마르텐사이트 변태 종료온도를 Mf로 하면, T1≥Mf, T1>T2, T2≤Ms의 관계가 모두 만족된다.

Description

적층 조형 장치 및 적층 조형물의 제조 방법 {ADDITIVE MANUFACTURING APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING THREE DIMENSIONAL OBJECT}
이 발명은 적층 조형 장치 및 적층 조형물의 제조 방법에 관한 것이다.
금속의 적층 조형에는 여러가지 방식이 있다. 분말소결(燒結) 적층 조형방식, 분말용융 적층 조형방식, 전자빔 소결방식, 전자빔 용융방식, 시트 적층방식 등이 공지된 방법이다. 이 방식에 의하면, 금속재료로 이루어지는 재료층을 형성하고, 이 재료층의 소정 위치에 레이저 광 또는 전자빔 등의 빔을 조사하여 조사 위치의 재료층을 소결 또는 용융시키는 것을 반복하는 것으로 여러개의 소결층 또는 용융층을 적층하여 원하는 3차원 조형물이 조형된다. 제1층의 재료층은 챔버 내에 배치된 조형 플레이트에 형성되어도 된다. 다음에서 소결 및 용융을 포함하여 고화라고 하고, 소결층 및 용융층을 포함하여 고화층이라고 부른다.
[특허문헌 1] 한국등록특허 제10-1521482호 [특허문헌 2] 일본특허공개공보 특개 2015-098111호 [특허문헌 3] 한국등록특허 제10-1752126호
금속의 적층 조형에서 고화(固化)층은 고화 직후에는 매우 고온이지만 이미 형성되어 있는 다른 고화층 및 조형 플레이트와 주위 분위기로의 방열에 의해 온도가 급격히 저하된다. 이때, 금속은 보통 열팽창 계수가 양(+)이기 때문에, 해당 고화층의 체적은 수축한다. 그러나 해당 고화층은 인접한 다른 고화층이나 조형 플레이트와 밀착함으로써 수축량이 제한되기 때문에 인장응력이 해당 고화층 내부에 잔류한다.
한편, 금속재료가 탄소강 및 마르텐사이트계 스테인리스강 등의 마르텐사이트계의 재료인 경우, 고화층은 형성된 직후에는 오스테나이트상이지만, 소정의 온도조건 등을 만족시킨 후에 냉각됨으로써 적어도 일부가 마르텐사이트상으로 변태한다. 마르텐사이트 변태는 체적의 팽창과 함께 압축응력이 발생한다.
그래서 고화층에 대하여 의도적으로 마르텐사이트 변태를 진행시켜 적층 조형을 실시함으로써 금속의 수축에 의한 인장응력은 마르텐사이트 변태에 의한 압축응력에 의해 경감된다. 이렇게 하여 조형물의 잔류응력은 제어될 수 있다.
본 발명에 의하면 조형영역에 대하여 원하는 3차원 조형물을 소정 높이로 분할하여 생성되는 여러개의 분할층마다 재료층을 형성하는 재료층 형성장치와, 소정의 분할층에 있어서 재료층의 소정의 조사영역에 제1빔을 조사하여 소결 또는 용융시켜 고화층을 형성하는 제1조사장치와 고화층의 적어도 일부의 온도를 소정의 온도인 제1온도 또는 소정의 온도인 제2온도의 적어도 한쪽으로 조절하는 온도조절장치를 구비하고, 고화층의 적어도 일부는 제1온도로 된 후, 제2온도로 되고, 제1온도를 T1, 제2온도를 T2, 고화층의 마르텐사이트 변태 개시온도를 Ms, 고화층의 마르텐사이트 변태 종료온도를 Mf로 하면 하기 식 (1) 내지 (3)의 관계가 모두 만족되는 적층 조형 장치가 제공된다.
T1≥Mf　　 (1)
T1>T2 (2)
T2≤Ms (3)
또한, 본 발명에 의하면 조형영역에 대하여 원하는 3차원 조형물을 소정 높이로 분할하여 이루어지는 여러개의 분할층마다 재료층을 형성하는 재료층 형성공정과, 소정의 분할층에 있어서의 재료층의 소정의 조사영역에 제1빔을 조사하여 소결 또는 용융시켜 고화층을 형성하는 고화 공정과, 고화층의 적어도 일부를 소정의 온도인 제1온도로 하는 제1온도조절공정과, 제1온도가 고화층의 적어도 일부를 소정의 온도인 제2온도로 하는 제2온도조절공정을 구비하고, 제1온도를 T1, 제2온도를 T2, 고화층 마르텐사이트 변태 개시온도를 Ms, 고화층의 마르텐사이트 변태 종료온도를 Mf로 하면 하기 식 (1) 내지 (3)의 관계가 모두 만족되는 적층 조형물의 제조 방법이 제공된다.
T1≥Mf　　 (1)
T1>T2 (2)
T2≤Ms (3)
본 발명에 관련된 적층 조형 장치는 의도적으로 마르텐사이트 변태를 일으킴으로써 적층 조형을 실시한다. 이렇게 하여 조형물에 생성되는 인장응력이 경감됨으로써 조형물의 변형이 억제될 수 있다.
도 1은 제1실시형태에 따른 적층 조형 장치의 개략 구성도이다.
도 2는 제1실시형태에 따른 조사 장치의 개략 구성도이다.
도 3는 제1온도조절장치의 개략 구성도이다.
도 4는 제2온도조절장치의 개략 구성도이다.
도 5는 제1실시형태에 따른 적층 조형 장치를 이용한 적층 조형 방법의 설명도이다.
도 6은 제1실시형태에 따른 적층 조형 장치를 이용한 적층 조형 방법의 설명도이다.
도 7은 제1실시형태에 따른 적층 조형 장치를 이용한 적층 조형 방법의 설명도이다.
도 8은 제2실시형태에 따른 적층 조형 장치의 개략 구성도이다.
도 9는 제2실시형태에 따른 조사 장치의 개략 구성도이다.
도 10은 제2실시형태에 따른 적층 조형 장치의 조사영역을 나타내는 설명도이다.
도 11은 제2실시형태에 따른 적층 조형 장치의 제1빔 및 제2빔의 주사 방법을 나타내는 설명도이다.
도 12a는 제2실시형태에 따른 적층 조형 장치의 예열 공정 전의 소정 부위를 나타내는 설명도이다.
도 12b는 제2실시형태에 따른 적층 조형 장치의 예열 공정 중의 소정 부위를 나타내는 설명도이다.
도 12c는 제2실시형태에 따른 적층 조형 장치의 고화 공정 중의 소정 부위를 나타내는 설명도이다.
도 12d는 제2실시형태에 따른 적층 조형 장치의 제1온도조절공정 중의 소정 부위를 나타내는 설명도이다.
도 12e는 제2실시형태에 따른 적층 조형 장치의 제1온도조절공정 후의 소정 부위를 나타내는 설명도이다.
도 13은 온도조절패턴A의 온도변화의 개략도이다.
도 14는 온도조절패턴B의 온도변화의 개략도이다.
도 15는 온도조절패턴C의 온도변화의 개략도이다.
도 16은 온도조절패턴D의 온도변화의 개략도이다.
도 17은 온도조절패턴B2의 온도변화의 개략도이다.
도 18은 온도조절패턴C2의 온도변화의 개략도이다.
도 19는 실시예에 의한 조형물의 변형에 대한 측정결과를 삼차원적으로 나타내는 도면이다.
도 20은 실시예에 의한 조형물의 도 19의 y=0의 xz평면에서의 변형에 대해 나타내는 도면이다.
도 21은 비교예에 의한 조형물의 변형에 대한 측정결과를 삼차원적으로 나타내는 도면이다.
도 22는 비교예에 의한 조형물의 도 21의 y=0에서 xz평면에서의 변형에 대해 나타내는 도면이다.
[제1실시형태]
이하, 도면을 이용하여 본 발명의 제1실시형태에 대해 설명한다. 다음에 나타내는 실시형태 중에서 나타낸 각종 특징 사항은 서로 조합 가능하다.
제1실시형태에 따른 적층 조형 장치는 재료 분말로 이루어진 재료층(63)을 형성하고, 이 재료층(63)의 소정 위치에 제1빔(L1)을 조사하여 조사 위치의 재료 분말을 소결 또는 용융시키는 것을 반복함으로써 여러개의 고화층(65)을 적층하여 원하는 3차원 조형물을 조형하는 적층 조형 장치이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 적층 조형 장치는 챔버(1), 재료층 형성장치(2)와 조사 장치(3A) 및 절삭(切削) 장치(4)를 구비한다.
요구되는 조형영역(RM)을 덮는 챔버(1)에는 청정한 불활성 가스가 공급됨과 동시에 재료층(63)의 소결 또는 용융시 발생하는 퓸(fume)을 포함한 불활성 가스가 배출되고, 소정 농도의 불활성 가스가 충만된다. 불활성 가스는 사용하는 재료와 실질적으로 반응하지 않는 가스를 말하며, 예를 들면 질소 또는 아르곤이다.
도 1에 나타내는 바와 같이 챔버(1)에는 조형영역(RM)에 대하여 원하는 3차원 조형물을 소정 높이로 분할하여 이루어진 여러개의 분할층마다 재료층(63)을 형성하는 재료층 형성장치(2)가 설치된다. 재료층 형성장치(2)는 조형영역(RM)을 갖는 베이스 대(21)과 베이스 대(21) 위에 배치된 수평1축방향(화살표 B방향)으로 왕복 이동하는 리코터 헤드(recoater head)(23)를 포함한다. 리코터 헤드(23)의 양측면에 각각 블레이드가 설치된다. 리코터 헤드(23)는 내부에 수용하는 재료 분말을 저면으로부터 배출하면서 왕복 이동하고, 블레이드는 배출된 재료 분말을 평탄화하는 재료층(63)을 형성한다. 조형영역(RM)에는 조형테이블 구동기구(27)에 의하여 상하방향(화살표 U방향)으로 이동 가능한 조형테이블(25)이 설치된다. 적층 조형 장치를 사용할 때 일반적으로 조형테이블(25) 위에 조형 플레이트(61)가 배치되고, 그 위에 첫번째 층의 재료층(63a)이 형성된다. 조형테이블(25)의 주위에는 분체유지벽(29)이 설치된다. 분체유지벽(29)과 조형테이블(25)에 의해 둘러싸이는 분체유지공간에는 미고화(未固化) 재료분체가 유지된다. 또한, 조형영역(RM)은 적층 조형물이 형성 가능한 영역이며, 조형영역(RM)에 재료층(63)이 형성된다. 또한 조사영역(RI)은 조형영역(RM)내부에 존재하는 고화층(65)이 형성되는 영역이며, 원하는 3차원 조형물의 윤곽 형상으로 둘러싸인 영역과 대략적으로 일치한다.
조사 장치(3A)가 챔버(1) 위에 설치된다. 제1실시형태에 따른 조사 장치(3A)는 재료층(63)의 소정의 조사영역(RI)에 제1빔(L1)을 조사하여 소결 또는 용융시켜 고화층을 형성하는 제1조사장치(31)와 제1빔(L1)을 주사(走査)하는 주사 수단(34)을 포함한다.
제1조사장치(31)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 제1광원(311)과 제1콜리메이터(313)와 제1초점제어장치(315)를 가진다. 제1광원(311)은 제1빔(L1)을 출력한다. 여기서, 제1빔(L1)은 재료층(63)을 소결 또는 용융 가능한 레이저 광이며, 예를 들면 CO2 레이저, 파이버 레이저 또는 YAG 레이저이다. 제1콜리메이터(313)는 제1광원(311)에서 출력된 제1빔(L1)을 평행광으로 변환시킨다. 제1초점제어장치(315)는 제1광원(311)에서 출력된 제1빔(L1)을 집광하여 원하는 스폿 지름으로 조절한다.
주사 수단(34)은 예를 들어 갈바노 스캐너이며, 갈바노 스캐너는 한쌍의 갈바노 미러(34x, 34y)와 각 갈바노 미러(34x, 34y)를 각각 회전시키는 액추에이터를 구비하고 있다. 쌍축의 갈바노 미러(34x, 34y)는 제1광원(311)에서 출력된 제1빔(L1)을 제어 가능하도록 2차원 주사한다. 갈바노 미러(34x, 34y)는 각각 도시하지 않은 제어 장치로부터 입력되는 회전각도 제어신호의 크기에 따라 회전각도가 제어된다. 이러한 특징에 의해 갈바노 미러(34x, 34y)의 각 액추에이터에 입력하는 회전각도 제어신호의 크기를 변화시킴으로써 원하는 위치에 제1빔(L1)을 조사할 수 있다.
갈바노 미러(34x, 34y)를 통과한 제1빔(L1)은 챔버(1)의 상부에 설치된 보호 윈도우(11)를 투과하여 조형영역(RM)에 형성된 재료층(63)에 조사된다. 또한 보호 윈도우(11)를 덮도록 오염방지장치(13)가 설치된다. 오염방지장치(13)는 공급된 불활성 가스를 보호 윈도우(11) 아래에 충만시키고 또한 불활성 가스를 아래쪽으로 향해 분출시키도록 구성되어 있다. 이렇게 하여 제1빔(L1)의 경로로부터 퓸을 제거하는 동시에 빔에 의한 보호 윈도우(11)의 오염을 방지한다.
절삭 장치(4)는 스핀들 헤드(43)가 설치된 가공 헤드(41)를 가진다. 스핀들 헤드(43)는 엔드 밀 등의 절삭 공구를 장착하여 회전시킬 수 있다. 가공 헤드(41)는 도시하지 않은 가공 헤드 구동기구에 의해, 스핀들 헤드(43)를 챔버(1) 내의 원하는 위치로 이동시킨다. 이러한 절삭 장치(4)는 고화층(65)의 표면과 불필요한 부분에 대하여 절삭 가공을 할 수 있다.
여기서, 제1실시형태에 따른 적층 조형 장치는 고화층의 적어도 일부의 온도를 소정의 온도인 제1온도(T1) 또는 소정의 온도인 제2온도(T2)의 적어도 한쪽으로 조절하는 온도조절장치를 구비한다. 또한, 이하에 있어서 온도조절의 대상이 되는 고화층, 즉 형성된 후 제1온도(T1), 제2온도(T2)의 순서로 실시되는 온도조절이 한번도 완료되지 않은 고화층을 표면층이라고 부른다. 또한, 온도조절은 온도조절장치에 의한 능동적인 온도 조작에 한정되지 않는다. 예를 들어, 재료의 조성에 따라 주변 분위기의 온도가 제1온도(T1) 또는 제2온도(T2)로 적당한 온도가 될 수도 있다. 이 경우에는 온도조절장치는 제1온도(T1) 또는 제2온도(T2)의 한쪽으로만 조절하는 것이어도 된다. 제1실시형태에 따른 온도조절장치는 표면층의 적어도 일부의 온도를 제1온도(T1), 제2온도(T2) 순서로 조절한다. 바람직하게는 제1실시형태에 따른 온도조절장치는 표면층의 적어도 일부의 온도를 제1온도(T1), 제2온도(T2), 제1온도(T1)의 순서로 조절한다. 또한, 제1온도(T1), 제2온도(T2), 고화층(65)의 마르텐사이트 변태 개시온도(Ms) 및 고화층(65)의 마르텐사이트 변태 종료온도(Mf)에 있어서는 하기 식 (1) 내지 (3)의 관계가 모두 만족된다.
T1≥Mf　　 (1)
T1>T2 (2)
T2≤Ms (3)
소결 또는 용융 후 온도조절하기 전의 표면층은 오스테나이트상을 포함한 상태이며, 온도조절에 의해 적어도 일부가 마르텐사이트상으로 변태한다.
온도조절장치는 표면층을 제1온도(T1) 또는 제2온도(T2)의 적어도 한쪽으로 온도조절 가능하도록 구성되어 있으면 된다. 특히, 온도조절장치는 표면층을 제1온도(T1)로 조절하는 가열기와, 표면층을 제2온도(T2)로 조절하는 냉각기 중 적어도 어느 하나를 가지며, 바람직하게는 양자 모두를 가진다. 다음으로, 온도조절장치의 구체적인 예로서 제1온도조절장치(51) 및 제2온도조절장치(52)를 나타낸다.
제1온도조절장치(51)는 조형테이블(25)의 내부에 설치된 가열기(51a) 및 냉각기(51b)를 가진다. 가열기(51a)는 예를 들면 전열기 또는 열매체가 유통되는 관로이다. 냉각기(51b)는 예를 들면 열매체가 유통되는 관로이다. 열매체로는 물, 기름, 액체질소 등 각종 유체가 사용 가능하다. 구체적인 구성예로서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 조형테이블(25)은 천판(天板)(25a) 및 3개의 지지판(25b, 25c, 25d)을 구비하고, 천판(25a)과 지지판(25b) 사이에 가열기(51a)가, 지지판(25c)과 지지판(25d) 사이에 냉각기(51b)가 설치된다. 조형테이블(25)은 가열기(51a) 및 냉각기(51b)에 의해 제1온도(T1) 및 제2온도(T2)를 포함한 임의의 온도로 온도조절 가능하다. 또한, 조형테이블 구동기구(27)의 열변위를 방지하기 위하여 제1온도조절장치(51)와 조형테이블 구동기구(27) 사이에 일정한 온도로 유지된 항온(恒溫)부가 설치되어 있다. 이상과 같이 제1온도조절장치(51)를 구성하여 원하는 온도로 설정된 조형테이블(25)의 천판(51c)과 접촉하는 조형 플레이트(61) 및 하층의 고화층(65)을 통하여 표면층을 원하는 온도로 조절하는 것이 가능하다.
또한 재료층(63)은 소결 또는 용융에 있어서 소정 온도로 예열되는 것이 바람직하지만, 제1온도조절장치(51)는 재료층(63)의 예열장치로서의 역할도 수행한다. 예를 들면 제1온도(T1)가 예열 온도로서 적당한 경우, 바람직하게는 재료층(63)은 제1온도조절장치(51)에 의해 제1온도(T1)로 예열된다.
도 4에 나타내는 제2온도조절장치(52)는 표면층을 그 상측으로부터 제1온도(T1)로 조절하는 가열기(52a)와, 표면층을 그 상측으로부터 제2온도(T2)로 조절하는 냉각기(52b)를 가진다. 가열기(52a)는 예를 들면 할로겐 램프 등의 빛 가열기이다. 냉각기(52b)는 예를 들면 표면층에 대하여 챔버(1)에 충만되는 불활성 가스 등과 동종의 냉각 기체를 내뿜는 송풍기, 또는 펠티어소자 등에 의해 냉각된 냉각판을 표면층에 접촉시키는 냉각기구이다. 이러한 제2온도조절장치(52)에 의하면, 직접 표면층을 온도조절을 할 수 있기 때문에 여러층의 고화층(65)을 형성한 후에도 신속히 표면층의 온도조절을 할 수 있다.
전술한 바와 같이, 온도조절장치는 표면층을 제1온도 또는 제2온도의 적어도 한쪽으로 온도조절 가능하도록 구성되면 되고, 다양한 형태를 채용할 수 있다. 예를 들면 온도조절장치로서, 제1온도조절장치(51) 및 제2온도조절장치(52) 중 하나 또는 모두가 설치되어 있다. 예를 들면, 온도조절장치는 제1온도조절장치(51)의 가열기(51a) 및 냉각기(51b) 및 제2온도조절장치(52)의 가열기(52a) 및 냉각기(52b)를 랜덤으로 조합한 것이어도 된다. 온도조절장치는 다른 형태이어도 된다.
또한, 도 1에 나타낸 바와 같이, 적층 조형 장치는 표면층의 온도를 측정하는 온도 센서(55)를 가지며, 온도조절장치는 피드백 제어되어도 된다. 이러한 구성을 통하여, 보다 정확하게 표면층의 온도를 제어할 수 있다. 또한, 온도 센서(55)는 여러 개 설치해도 된다. 또한 온도 센서(55)는 예를 들면 적외선 온도 센서이다.
여기서, 제1실시형태에 따른 적층 조형물의 제조 방법의 각 공정에 대하여 도 5 내지 도 7을 이용하여 설명한다. 다음에서, 조형영역(RM)에 대하여 원하는 3차원 조형물을 소정 높이로 분할되는 여러개의 분할층마다 재료층(63)을 형성하는 공정을 재료층 형성공정, 재료층(63)의 소정의 조사영역(RI)에 제1빔(L1)을 조사하여 소결 또는 용융시켜 고화층(65)을 형성하는 공정을 고화 공정, 표면층의 적어도 일부를 소정의 온도인 제1온도(T1)로 하는 공정을 제1온도조절공정, 제1온도(T1)로 된 표면층의 적어도 일부를 소정의 온도인 제2온도(T2)로 하는 공정을 제2온도조절공정이라고 부른다. 또한, 전술한 바와 같이, 제1온도조절공정 및 제2온도조절공정에서 온도조절은 온도조절장치에 의한 능동적인 온도 조작에 한정되지 않는다.
전술한 바와 같이, 재료층(63)은 고화에 있어서 소정 온도로 예열되는 것이 바람직하다. 다음에 제1빔(L1)이 조사되기 전의 재료층(63)을 예열하는 공정을 예열 공정이라고 부른다. 예열 온도는 재료의 종류에 따라 적절한 온도로 설정되는데, 제1온도(T1)가 예열 온도로서 적당할 경우, 예열 온도는 제1온도(T1) 이어도 된다. 이 경우, 미리 예열 공정에 의해 재료층(63)이 제1온도(T1)로 되기 때문에, 제1온도조절공정에서 제1온도(T1)까지 승온 시간을 단축할 수 있다.
먼저 1차 재료층 형성공정을 진행한다. 도 5에 나타내는 바와 같이 조형테이블(25) 위에 조형 플레이트(61)를 재치하고, 조형테이블(25)의 높이를 적절한 위치로 조절한다. 이 상태에서 재료 분체가 충전되어 있는 리코터 헤드(23)를 화살표 B방향으로 이동시킴으로써 조형 플레이트(61) 위에 첫번째 층의 재료층(63a)을 형성한다. 또한 1차예열공정은 재료층 형성공정 이후 또는 병행하여 실시된다. 예를 들면 제1온도조절장치(51)에 의해 조형테이블(25)을 소정의 예열 온도, 여기에서는 제1온도(T1)로 온도조절하여 첫번째 층의 재료층(63a)의 예열이 이루어진다.
이어서 1차 고화 공정을 진행한다. 첫번째 층의 재료층(63a) 중의 소정 부위에 제1빔(L1)을 조사하여 첫번째 층의 재료층(63a)의 레이저 조사위치를 소결 또는 용융시킴으로써, 도 6에 나타낸 바와 같이, 첫층의 고화층(65a)을 얻는다.
이어서, 2차 재료층 형성공정을 실시한다. 조형테이블(25)의 높이를 재료층(63)의 소정 두께만큼 내려 리코터 헤드(23)를 화살표 B방향으로 이동시킴으로써, 첫번째 층의 고화층(65a)에 두번째 층의 재료층(63b)을 형성한다. 또한 예열 공정이 실시되며 두번째 층의 재료층(63b)의 예열이 이루어진다.
이어서 2차 고화 공정을 실시한다. 두번째 층의 재료층(63b)중의 소정 부위에 제1빔(L1)을 조사하여 두번째 층의 재료층(63b)의 레이저 조사위치를 소결 또는 용융시킴으로써, 도 7에 나타낸 바와 같이, 두번째 층의 고화층(65b)을 얻는다.
이상의 공정을 반복하여 세번째 층 이후의 고화층(65)이 형성된다.
제1온도조절공정은 바람직하게는 상기의 공정과 병행하여 진행된다. 제1실시형태에서는, 예열 온도가 제1온도(T1)이기 때문에, 고화 공정에 의해 형성된 고화층(65), 즉 표면층은 온도조절장치에 의해 제1온도(T1)로 온도조절되어, 그대로 제1온도(T1)로 유지된다. 다시 말해서, 재료층(63)에 대한 예열 공정과 표면층에 대한 제1온도조절공정을 겸하여 진행된다.
소정수의 고화층(65)이 형성된 단계에서 제2온도조절공정이 진행된다. 온도조절장치는 제1온도(T1)로 유지되는 표면층을 제2온도(T2)로 온도조절한다. 제2온도조절공정 후, 다음의 예열 공정에 대비하여 온도조절장치는 표면층을 예열 온도, 여기에서는 제1온도(T1)로 조절한다.
또한, 제1실시형태와 같이 절삭 장치(4)를 구비한 적층 조형 장치에서는 소정 수의 고화층(65)을 형성할 때마다, 고화층(65)의 단면에 스핀들 헤드(43)에 장착된 절삭 공구에 의해 절삭 가공하는 절삭 공정을 실시해도 된다. 바람직하게는 제2온도조절공정 후의 표면층에 절삭 가공이 실시된다. 이렇게 하면 마르텐사이트 변태를 일으켜 치수가 안정된 후의 표면층에 절단을 할 수 있기 때문에 보다 정밀하게 절단할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 제2온도조절공정 후에 상온으로 온도조절된 표면층에 대하여 절삭 가공이 실시된다. 이렇게 하면 온도에 의한 팽창 또는 수축의 영향을 억제하고 표면층에 대하여 절단을 할 수 있기 때문에 보다 정밀하게 절단할 수 있다. 또한 소결 또는 용융 시 발생하는 스패터가 고화층(65)의 표면에 부착하여 돌기부가 생성될 경우가 있지만, 재료층 형성공정 시에 리코터 헤드(23)의 블레이드가 돌출부에 충돌한 때에는 돌출부를 제거하기 위해 최상위의 고화층(65)의 표면에 대하여 절삭 가공을 실시하여도 된다.
이러한 재료층 형성공정, 예열 공정, 고화 공정, 제1온도조절공정, 제2온도조절공정 및 절단 공정이 필요한 경우 반복 실시되어 원하는 3차원 조형물이 형성된다. 또한, 제1온도조절공정 및 제2온도조절공정은 고화층(65)을 한 층 형성할 때마다 실시할 수도 있고 여러 층 형성할 때마다 실시할 수도 있으며 절삭 공정의 실시에 따라 절삭 공정의 직전에 이루어져도 된다. 전술한 바와 같이, 제1온도조절공정은 다른 공정과 병행하여 진행되어도 된다. 또한, 제1온도조절공정 및 제2온도조절공정의 실시 주기, 예를 들어 조형물의 모양에 따라 가변으로 설정하고 있다.
[제2실시형태]
다음으로, 도면을 이용하여 본 발명의 제2실시형태에 대해 설명한다. 다음에 나타내는 실시형태 중에서 나타낸 각종 특징 사항은 서로 조합 가능하다. 또한, 도 8에 나타낸 바와 같이, 제1실시형태와 실질적으로 동등한 구성부재에는 동일한 부호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다. 구체적으로, 챔버(1)와, 재료층 형성장치(2)와 절삭 장치(4)는 제1실시형태와 동등하다.
조사 장치(3B)가 챔버(1)의 위쪽에 설치된다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 제2실시형태에 따른 조사 장치(3B)는 재료층(63)의 소정의 조사영역(RI)에 제1빔(L1)을 조사하여 소결 또는 용융시켜 고화층(65)을 형성하는 제1조사장치(31)와 제1빔(L1)에 의해 형성된 고화층(65)에 제2빔(L2)을 조사하여 소정의 온도인 제1온도(T1)로 조절하는 제2조사장치(32)와 편광 수단(33)과 제1빔(L1) 및 제2빔(L2)을 주사하는 주사 수단(34)을 포함한다. 제1조사장치(31)는 제1광원(311)과 제1콜리메이터(313)와 제1초점제어장치(315)을 가진다. 또한 제2조사장치(32)는 제2광원(321)과 제2콜리메이터(323)를 가진다. 또한, 필요에 따라 다른 부재를 설치해도 되고, 예를 들면, 제2조사장치(32)는 제2광원(321)으로부터 출력된 제2빔(L2)을 원하는 조사 스폿 지름으로 조절하는 제2초점제어장치를 더 구비해도 된다.
제1광원(311)은 제1빔(L1)을 출력한다. 여기서, 제1빔(L1)은 재료층(63)을 소결 또는 용융 가능한 레이저 광이며, 예를 들면, CO2 레이저, 파이버 레이저, YAG 레이저 등이다. 제1콜리메이터(313)는 제1광원(311)에서 출력된 제1빔(L1)을 평행광으로 변환시킨다. 제1초점제어장치(315)는 제1광원(311)에서 출력된 제1빔(L1)을 집광하여 원하는 스폿 지름으로 조절한다. 그 후, 제1빔(L1)은 편광 수단(33)에 도달하고 편광된 제1빔(L1), 여기에서는 반사광이 주사 수단(34)의 쌍축 갈바노 미러(34x, 34y)로 진행한다.
제2광원(321)은 제2빔(L2)을 출력한다. 여기서, 제2빔(L2)은 고화층(65), 특히 표면층을 제1온도(T1)로 조절 가능한 레이저 광이며, 예를 들면, CO2 레이저, 파이버 레이저, YAG 레이저 등이다. 제2콜리메이터(323)는 제2광원(321)으로부터 출력된 제2빔(L2)을 평행광으로 변환시킨다. 제2빔(L2)은 편광 수단(33)에 도달하고 그 투과광이 주사 수단(34)의 쌍축 갈바노 미러(34x, 34y)로 진행한다.
이상과 같은 구성에 의해, 제2빔(L2)은 표면층을 제1온도(T1)로 조절한다. 다시 말해, 제2실시형태의 제3의 온도조절장치는 제1빔(L1)에 의해 형성된 표면층에 제2빔(L2)을 조사하여 제1온도(T1)까지 조절하는 제2조사장치(32)를 가진다. 바람직하게는, 표면층을 제2온도(T2)로 조절하는 제4의 온도조절장치가 설치된다. 제4온도조절장치는, 예를 들어, 조형테이블(25) 내에 설치된 표면층을 제2온도(T2)로 조절 가능한 냉각기를 포함한다. 냉각기는 예를 들어, 열 매체가 유통되는 관로이다.
또한 제2실시형태에서, 제2빔(L2)은 제1빔(L1)이 조사되기 전에 재료층(63)을 예열하는 데에도 사용된다. 제2빔(L2)을 예열에 사용하는 경우, 기타 예열 수단은 필수가 아니다. 예를 들어, 조형테이블(25)에 예열을 위한 가열 장치를 설치하지 않아도 된다.
바람직하게는 제2빔(L2)의 조사 스폿은 제1빔(L1)의 조사 스폿보다 크고, 제1빔(L1)의 조사 스폿을 둘러싸도록 구성된다. 또한, 조사 스폿은 조사 위치, 다시 말해 재료층(63) 또는 고화층(65)의 제1빔(L1) 및 제2빔(L2)의 형상을 의미한다. 제1빔(L1) 및 제2빔(L2)의 조사 스폿이 대략 원형인 경우, 제1빔(L1)의 조사 위치의 조사 스폿 지름을 d1, 제2빔(L2)의 조사 스폿 지름을 d2로 하면 d2/d1는 예를 들어, 10≤d2/d1≤1000이다. 이러한 제2빔(L2)에 의해 제1빔(L1)이 조사되기 전의 재료층(63)의 예열 및 제1빔(L1)이 조사되어 고화된 고화층(65), 즉 표면층의 제1온도(T1)로의 조절을 적절하게 할 수 있다.
편광 수단(33)은 제1빔(L1) 또는 제2빔(L2) 중 하나를 투과시키고 다른 하나를 투과시킨 것과 같은 광로로 편광시킨다. 편광 수단(33)은 예를 들어 빔 스플리터 등의 필터이다. 상술한 바와 같이, 본 실시형태에서, 편광 수단(33)에 의해 편광된 제1빔(L1)과 편광 수단(33)을 투과한 제2빔(L2)이 동축광이 되어 쌍축의 갈바노 미러(34x, 34y)로 진행하도록 구성된다. 이와 같이 구성함으로써, 하나의 주사 수단(34)에 의해 중심 위치를 대략 일치시켜 제1빔(L1) 및 제2빔(L2)을 주사할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 편광 수단(33)에 의해 편광된 제1빔(L1)과 편광 수단(33)을 투과한 제2빔(L2)이 동축광이 쌍축의 갈바노 미러(34x, 34y)로 진행하도록 제1조사장치(31) 및 제2조사장치(32)를 배치했다. 그러나 이들을 교체하여 편광 수단(33)을 투과한 제1빔(L1)과 편광 수단(33)에 의해 편광된 제2빔(L2)의 동축광이 쌍축의 갈바노 미러(34x, 34y)로 진행하도록 구성할 수 있다.
주사 수단(34)은 예를 들어 갈바노 스캐너이며, 갈바노 스캐너는 한 쌍의 갈바노 미러(34x, 34y)와 각 갈바노 미러(34x, 34y)를 각각 회전 액추에이터를 구비하고 있다. 쌍축 갈바노 미러(34x, 34y)는 제1광원(311) 및 제2광원(321)에서 출력된 제1빔(L1) 및 제2빔(L2)을 제어 가능하도록 2차원 주사한다. 갈바노 미러(34x, 34y)는 각각 도시하지 않은 제어 장치로부터 입력되는 회전각도 제어신호의 크기에 따라 회전각도가 제어된다. 관련된 특징에 의해 갈바노 미러(34x, 34y)의 각 액추에이터에 입력하는 회전각도 제어신호의 크기를 변화시킴으로써 원하는 위치에 동축광이 제1빔(L1) 및 제2빔(L2)을 조사할 수 있다.
갈바노 미러(34x, 34y)를 통과한 제1빔(L1) 및 제2빔(L2)은 챔버(1)의 상부에 설치된 보호 윈도우(11)를 투과하여 조형영역(RM)에 형성된 재료층(63)에 조사된다.
여기서, 제2실시형태의 제1빔(L1) 및 제2빔(L2)의 주사 방법에 대해 설명한다. 본 실시형태에서는 도 10에 나타낸 바와 같이, 각 분할층의 조사영역(RI)은 소정폭(w)마다 하나이상의 분할 영역으로 분할된 각 분할 영역마다 제1빔(L1) 및 제2빔(L2)의 주사가 진행된다. 구체적으로는, 도 11에 화살표가 나타내는 바와 같이 분할 영역의 제1빔(L1) 및 제2빔(L2)의 소정폭(w) 방향의 주사가 소정폭(w)에 직교하는 주사방향(s)에 따라 순서대로 진행된다. 제2빔(L2)의 조사 스폿은 제1빔(L1)의 조사 스폿보다 크고, 각 조사 스폿의 중심은 대략 동일하기 때문에 조사영역(RI)의 각 부위에는 제1빔(L1)보다 제2빔(L2)이 더 긴 시간 조사되게 된다. 또한, 상기에 나타낸 제1빔(L1) 및 제2빔(L2)의 주사 방법은 어디까지나 일례이며, 다양한 주사 방법을 채용할 수 있다. 구체적으로, 상기에는 소위 래스터 주사의 예를 나타냈지만, 벡터 주사도 되고, 그 조합이어도 된다. 또한 분할 영역도 임의의 방법으로 설정될 수 있다.
제2의실시형태에 따른 적층 조형 장치는 제2조사장치(32)를 적어도 이용하여 표면층이 제1온도(T1)로 조절된 후 표면층이 제2온도(T2)로 조절되는 것을 특징으로 한다. 제2실시형태에 있어서도 하기 식 (1) 내지 (3)의 관계가 모두 만족된다.
T1≥Mf　　 (1)
T1>T2 (2)
T2≤Ms (3)
소결 또는 용융 후 제2온도(T2)로 조절되기 전에 표면층은 오스테나이트상을 가진 상태이며, 제2온도(T2)가 됨으로써 적어도 일부가 마르텐사이트상으로 변태한다. 또한, 제2의실시형태에서 구체적으로, 표면층은 후술하는 제1온도조절공정 시점에서의 최상위의 고화층(65)이다.
이상과 같이 제3의 온도조절장치로 제2조사장치(32)를 구성하는 것으로 표면층을 제1온도(T1)로 조절하는 것이 가능하다. 또한, 제1온도(T1)로 조절된 표면층은 하층의 고화층(65)과 조형 플레이트(61) 및 주위의 불활성 가스에 방열됨으로써 제2온도(T2)로 조절된다. 특히, 본 실시형태와 같이, 제4의 온도조절장치가 설치되는 경우, 예를 들어, 조형테이블(25)이 제2온도(T2)와 대략 동일한 온도로 온도조절되는 경우는 보다 효율적으로 표면층을 제2온도(T2)로 조절할 수 있다.
또한 적층 조형 장치는 최상위의 재료층(63) 또는 표면층의 온도를 측정하는 온도 센서(55)를 가지며, 온도조절장치는 피드백 제어되고 있다. 예를 들어, 제2빔(L2)의 주사 속도, 레이저 강도, 조사 스폿 지름의 크기가 피드백 제어되어도 된다. 이러한 구성을 통하여 정확하게 최상위의 재료층(63) 또는 표면층의 온도를 제어할 수 있다. 또한, 온도 센서(55)는 여러 개 설치해도 된다. 또한 온도 센서(55)는 예를 들어, 적외선 온도 센서이다.
여기서, 제2의 실시형태에 따른 적층 조형물의 제조 방법의 각 공정에 대해 설명한다. 재료층 형성공정, 예열 공정, 고화 공정, 제1온도조절공정, 제2온도조절공정, 절단 공정의 정의는 전술한 바와 같다. 특히, 제2실시형태에서, 제2빔(L2)에 의해 예열 공정 및 제1온도조절공정이 실시된다.
먼저 재료층 형성공정을 실시한다. 적절한 위치로 조절된 조형테이블(25)에서 조형 플레이트(61) 또는 고화층(65)에, 리코터 헤드(23)에 의해 재료층(63)이 형성된다.
이어서, 예열 공정, 고화 공정, 제1온도조절공정 및 제2온도조절공정이 진행된다. 예열 공정, 고화 공정, 제1온도조절공정 및 제2온도조절공정은 병행하여 진행되는데, 어느 부위에 주목하면, 예열 공정, 고화 공정, 제1온도조절공정, 제2온도조절공정의 순으로 진행된다. 여기에서는 도 12a 내지 도 12e의 소정 부위(P)에 주목하기 바란다. 도 12a 내지 도 12e에서는 주사 경로에 소정 부위(P)를 포함한 소정폭(w) 방향의 제1빔(L1) 및 제2빔(L2)의 주사를 개략적으로 나타내고 있다.
도 12a에 나타내는 상태에서는 재료층(63)의 소정 부위(P)는 제1빔(L1) 및 제2빔(L2)가 조사되지 않았다. 여기서, 소정 부위(P)에서 1차예열공정이 진행된다. 도 12b에 나타낸 바와 같이, 제1빔(L1) 및 제2빔(L2)이 주사되어 소정 부위(P)에 제2빔(L2)이 조사된다. 이에 따라 소정 부위(P)가 고화에 적합한 온도까지 예열된다. 또한, 각 분할 영역에서 주사의 시점 부근의 재료층(63)이 고화에 적합한 온도까지 승온할 때까지 분할 영역에서 제1빔(L1) 및 제2빔(L2)을 주사시키기 전에 제2빔(L2)을 소정 시간 시작점 부근의 재료층(63)에 조사하는 것이 바람직하다.
다음 소정 부위(P)에서 고화 공정이 진행된다. 즉, 도 12c에 나타낸 바와 같이, 재료층(63)중 소정 부위(P)에 제1빔(L1)을 조사하여 재료층(63)의 레이저 조사 위치를 소결 또는 용융시킨다. 즉, 소정 부위(P)가 고화층(65)의 일부가 된다.
다음 소정 부위(P)에서 제1온도조절공정이 진행된다. 도 12d에 나타내는 바와 같이 고화층(65)이 된 소정 부위(P)는 제2빔(L2)이 조사된다. 소정 부위(P)는 제2빔(L2)의 조사에 의해 적어도 제1온도(T1)까지 이른다. 또한, 각 분할 영역에서 주사의 종점 부근의 고화층(65)이 제2온도(T2)로 조절될 때 마르텐사이트 변태가 일어나는 것을 충분히 제2빔(L2)이 조사될 때까지 제1빔(L1) 및 제2빔(L2)이 분할 영역에서 주사를 마친 후, 제2빔(L2)을 소정 시간 종점 부근의 고화층(65)에 조사하는 것이 바람직하다. 또한, 제1온도조절공정에 있어서 제1온도(T1)로 유지되는 시간 및 제1온도(T1)는, 사용하는 금속재료 또는 사용이 예상되는 금속재료에 따라 적당한 값으로 설정되고, 예를 들면, 제2빔(L2)의 주사 속도, 레이저 강도, 조사 스폿 지름의 크기에 따라 조절 가능하다.
도 12e에 나타낸 바와 같이, 제2빔(L2)에 의한 소정 부위(P)에 대한 조사가 종료한 후, 소정 부위(P)에서 제2온도조절공정이 진행된다. 소정 부위(P)는 하층의 고화층(65), 조형 플레이트(61), 불활성 가스 분위기 등에 열을 빼앗겨 제2온도(T2)로 된다.
이러한 재료층 형성 공정, 예열 공정, 고화 공정, 제1온도조절공정 및 제2온도조절공정과, 바람직하게는 적절히 삽입되는 절삭 공정이 반복하여 원하는 3차원 조형물이 형성된다. 또한, 상기 제조 방법에 있어서는 예열 공정, 고화 공정, 제1온도조절공정 및 제2온도조절공정을 병행해서 진행하는데 각 부위에서 예열 공정, 고화 공정, 제1온도조절공정, 제2온도조절공정의 순서로 각 공정이 진행되는 경우, 예열 공정, 고화 공정, 제1온도조절공정 및 제2온도조절공정은 병행하여 진행하여도 된다. 예를 들어, 한 층 또는 여러 층의 고화층(65)의 형성에 관한 고화 공정을 완료할 때마다 제1온도조절공정 및 제2온도조절공정을 진행할 수 있다. 또한, 이 경우에는 표면층은 제1온도조절공정 시점에서 최상위 고화층을 적어도 포함하는 당해 한 층 또는 여러 층의 고화층(65)이다.
[온도 패턴]
제1실시형태 및 제2실시형태로서 구체적으로 예시한 바와 같이, 제1온도조절공정 및 제2온도조절공정을 포함하는 온도조절을 반복하면서 적층 조형을 실시함으로써, 마르텐사이트 변태 시의 체적 팽창에 의해 고화층(65)의 냉각에 의한 수축으로 기인한 인장응력을 경감하고 조형물의 변형을 억제하는 것이 가능하다. 다시 말해, 제1온도조절공정 및 제2온도조절공정을 조형 도중에 여러번 실시하여 인장응력을 경감하면서 고화층의 적층을 실시할 수 있다.
마르텐사이트 변태가 일어나는 온도 범위는 마르텐사이트 변태 개시온도(Ms) 이하이면서 마르텐사이트 변태 종료온도(Mf) 이상이다. 즉, 마르텐사이트 변태에 의한 팽창량, 나아가 조형물의 잔류응력은 제1온도(T1), 제2온도(T2) 및 마르텐사이트 변태 개시온도(Ms), 마르텐사이트 변태 종료온도(Mf)의 관계에 의해 제어할 수 있다. 여기에서 잔류응력의 제어방법의 대표적인 예로서, 도 13 내지 도 18에 나타낸 온도조절 패턴이 있다. 도 13 내지 도 18에서는 제1실시형태에 있어서 온도변화, 즉 소정의 분할층의 고화층(65)이 고화된 후, 제1온도(T1), 제2온도(T2), 제1온도(T1)의 순서로 온도조절되는 온도변화를 개략적으로 표시하고 있다. 제1실시형태에 있어서 각 시점에서의 온도변화를 구체적으로 설명하면, 먼저 재료층(63)에 제1빔(L1)이 조사되어 고화층(65)이 형성된다. 고화층(65)의 열은 형성된 후 즉시 하층의 고화층(65)과 조형 플레이트(61) 등에 빼앗기고 고화층(65)의 온도는 제1온도(T1)로 유지된다(T1). 소정층의 고화층(65)이 형성되면(T2), 고화층(65)은 제2온도(T2)로 조절된다(t3). 제2온도(T2)로 온도조절이 완료된 후(t4) 고화층(65)은 다시 제1온도(T1)로 승온된다(t5). 또한, 전술한 바와 같이, 고화층(65)의 소정 부위가 적어도 제1온도(T1), 제2온도(T2)의 순서로 온도조절되면 되기 때문에, 본 발명은 도 13 내지 도 18에 나타낸 온도변화에 한정되는 것은 아니다. 도 13 내지 도 18은 어디까지나 각 관계식을 시각적으로 표시하기 위한 참고도이다. 또한 모든 분할층에 따른 고화층(65)에 대해 동일한 패턴을 적용할 수 있으나, 각각의 분할층에 따른 고화층(65)에 대해 서로 다른 패턴을 개별적으로 적용할 수 있다.
<패턴A>
패턴A는 마르텐사이트 변태가 일어나는 온도 범위에 제1온도(T1), 제2온도(T2)가 모두 포함되지 않는다. 즉, 하기 식 (1), (2), (3), (4) 및 (5)를 모두 만족시킨다. 또한 패턴A의 소정의 고화층(65)의 온도변화의 개략도를 도 13에 나타낸다.
　　T1≥Mf　　　(1)
　　T1＞T2　　　(2)
　　T2≤Ms　　　(3)
　　T1＞Ms　　　(4)
　　T2＜Mf　　　(5)
패턴A는 온도조절장치에 의한 온도조절이 가능한 범위에서 제1온도(T1)의 상한 및 제2온도(T2)의 하한에 제한이 없기 때문에 온도 제어가 용이해진다. 또한, 마르텐사이트 변태 개시온도(Ms) 이상으로부터 제2온도조절공정을 시작하여 마르텐사이트 변태 종료온도(Mf) 이하까지 제2온도조절공정을 진행한다. 다시 말해, 마르텐사이트 변태가 일어나는 온도 범위의 모든 범위에서 마르텐사이트 변태를 일으키기 때문에 재현성이 높다. 마르텐사이트 변태에 의한 팽창량이 조형 시의 수축량 이하인 재료에 적합한 제어방법이다.
<패턴B>
패턴B는 마르텐사이트 변태가 일어나는 온도 범위에 제2온도(T2)만 포함된다. 즉, 하기 식 (1), (2), (3), (4) 및 (6)을 모두 만족시킨다. 또한, 패턴B의 소정의 고화층(65)의 온도변화의 개략도를 도 14에 나타낸다.
　　T1≥Mf　　　(1)
　　T1＞T2　　　(2)
　　T2≤Ms　　　(3)
　　T1＞Ms　　　(4)
　　T2≥Mf　　　(6)
패턴B는 제1빔(L1)의 조사에 의한 고화층(65)의 온도 상승의 영향을 고려할 필요가 없고, 잔류응력을 억제한 상태에서 조형을 진행할 수 있으며 조형 종료 후 온도를 낮춤으로써 압축응력을 발생시킬 수 있다. 조형물에 적당한 압축응력을 잔류시키는 것으로, 균열의 발생을 억제할 수 있다. 마르텐사이트 변태에 의한 팽창량이 조형 시의 수축량보다 충분히 큰 재료에 적합한 제어방법이다.
<패턴C>
패턴C에서는 마르텐사이트 변태가 일어나는 온도 범위에 제1온도(T1), 제2온도(T2)가 모두 포함된다. 즉, 하기 식 (1), (2), (3), (6)과 (7)을 모두 만족시킨다. 또한 패턴C의 소정의 고화층(65)의 온도변화의 개략도를 도 15에 나타낸다.
　　T1≥Mf　　　(1)
　　T1＞T2　　　(2)
　　T2≤Ms　　　(3)
　　T1≤Ms　　　(7)
　　T2≥Mf　　　(6)
패턴C에서 정확한 온도 제어가 가능한 경우에는 조형 중 및 조형이 완료되어 온도가 내려간 후의 잔류응력을 제어하는 것이 가능하다. 마르텐사이트 변태에 의한 팽창량이 조형시의 수축량보다 충분히 큰 재료에 적합한 제어방법이다.
<패턴D>
패턴D에서는 마르텐사이트 변태가 일어나는 온도 범위에 제1온도(T1)만 포함된다. 즉, 하기 식 (1), (2), (3), (5) 및 (7)을 모두 만족시킨다. 또한 패턴D의 소정의 고화층(65)의 온도변화의 개략도를 도 16에 나타낸다.
　　T1≥Mf　　　(1)
　　T1＞T2　　　(2)
　　T2≤Ms　　　(3)
　　T1≤Ms　　　(7)
　　T2＜Mf　　　(5)
패턴D는 제1빔(L1)의 조사에 의한 고화층(65)의 온도 상승의 영향은 있지만, 조형 중의 잔류응력과 조형 완료 후의 잔류응력은 대략 일치하고 관리가 쉽다. 특히, 제2온도(T2)로 온도조절된 고화층(65)에 대하여 절삭 가공하는 절삭 공정을 실시하는 경우는 보다 고정밀도로 조형물을 완성할 수 있어 바람직하다. 마르텐사이트 변태에 의한 팽창량이 조형 시의 수축량보다 충분히 큰 재료에 적합한 제어방법이다.
패턴A와 패턴B는 상대적으로 마르텐사이트 변태 개시온도(Ms)가 높은 경우, 보다 높은 온도의 제1온도(T1)가 요구된다. 제2의실시형태에 따른 적층 조형 장치는 제2빔(L2)을 사용하여 표면층을 가열하기 위해 높은 제1온도(T1)를 실현할 수 있기 때문에 패턴A와 패턴B의 실시에 적합하다.
또한, 패턴B 또는 패턴C에 있어서, 제2온도(T2)가 마르텐사이트 변태 종료온도(Mf)와 동일하지 않을 때, 조형 완료 후 3차원 조형물의 온도가 제2온도(T2) 미만일 때 마르텐사이트 변태가 더욱 진행되어, 의도하지 않은 팽창이 발생될 가능성이 있다. 그래서 패턴B와 패턴C에서는 3차원 조형물이 조형 후 노출되는 최저 온도(Tm) 이하로 제2온도(T2)를 설정하는 것이 바람직하다. 즉, 하기의 패턴B2와 패턴C2가 더 바람직하다.
<패턴B2>
패턴B2는 하기 식 (1), (2), (3), (4), (6), (8) 및 (9)을 모두 만족시킨다. 또한 패턴B2의 고화층(65)의 온도변화의 개략도를 도 17에 나타낸다.
　　T1≥Mf　　　(1)
　　T1＞T2　　　(2)
　　T2≤Ms　　　(3)
　　T1＞Ms　　　(4)
　　T2≥Mf　　　(6)
　　T2≠Mf　　　(8)
　　T2≤Tm　　 (9)
<패턴C2>
패턴C2는 하기 식 (1), (2), (3), (6), (7), (8) 및 (9)을 모두 만족시킨다. 또한 패턴C2를 소정의 고화층(65)의 온도변화의 개략도를 도 18에 나타낸다.
　　T1≥Mf　　　(1)
　　T1＞T2　　　(2)
　　T2≤Ms　　　(3)
　　T1≤Ms　　　(7)
　　T2≥Mf　　　(6)
　　T2≠Mf　　　(8)
　　T2≤Tm　　 (9)
[재료]
전술한 각 온도 패턴은 각각 적응 가능한 재료가 한정된다. 예를 들어, 패턴A의 온도조절을 진행할 경우에는 온도조절장치에 의한 온도 제어가 가능한 범위에 적어도 마르텐사이트 변태 개시온도(Ms) 및 마르텐사이트 변태 종료온도(Mf)가 포함되어 있을 필요가 있지만, 모든 재료가 그 조건을 충족시키는 것은 아니다. 한편, 마르텐사이트 변태 개시온도(Ms) 및 마르텐사이트 변태 종료온도(Mf)는 재료의 탄소 함유량에 의해 오르내리는 것을 알 수 있다. 그래서 재료의 탄소 함유량을 조절하는 것으로 본 발명의 마르텐사이트 변태를 이용한 조형 방법을 다양한 재료에 적용할 수 있다.
재료의 탄소 함유량을 조절하는 방법으로 예를 들어, 여러 재료를 혼합하여도 된다. 구체적으로는, 소정의 금속인 제1금속에 대해 상대적으로 탄소 함유량이 높은 다른 금속인 제2금속 또는 탄소 중 적어도 하나를 혼합하여 원하는 마르텐사이트 변태 개시온도(Ms) 또는 마르텐사이트 변태 종료온도(Mf)를 가지는 혼합 재료를 생성해도 된다.
[기타 변형예]
제1실시형태 및 제2실시형태에 따른 적층 조형 장치는 분말소결 적층조형방식 또는 분말용융 적층조형방식에 의한 적층 조형 장치였지만, 시트 적층 방식에 의한 적층 조형 장치이어도 된다. 시트 적층 방식에서는 재료층 형성장치는 조형영역(RM)에 원하는 3차원 조형물을 소정 높이로 분할되는 여러개의 분할층마다 판상의 금속 시트를 사용하여 재료층을 형성한다. 즉, 재료 분말 대신에 판상(板??)의 금속 시트를 사용하여 재료층을 형성하고 재료층의 소정 위치에 제1빔(L1)을 조사하여 금속 시트를 용융시키는 것을 반복하도록 구성해도 된다.
제1실시형태 및 제2실시형태에서는 제1빔(L1)으로 레이저 광을 사용했지만, 고화층(65)을 형성 가능한 다른 구성이어도 되고, 예를 들면, 제1빔(L1)은 전자빔이어도 된다. 또한 제2의 실시형태에서는 제2빔(L2)으로 레이저 광을 사용했지만, 고화층(65)을 제1온도(T1)로 조절 가능한 다른 구성이어도 되고, 예를 들면, 제2빔(L2)은 전자빔이어도 된다.
하기 식 (1) 내지 (3)의 관계가 모두 만족되는 범위 내에서
T1≥Mf　　 (1)
T1>T2 (2)
T2≤Ms (3)
제1온도(T1) 및 제2온도(T2)는 조형 중 일정하지 않아도 된다. 예를 들어, 각 제1온도조절공정 또는 제2온도조절공정마다 제1온도(T1) 및 제2온도(T2)의 구체적 수치를 변화시켜도 된다.
이상과 같이, 본 발명의 실시형태 및 변형예를 설명하였으나, 이들은 예로써 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것을 의도하고 있지 않다. 이러한 신규 실시형태는 다른 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위에서 다양한 생략, 치환, 변경을 할 수 있다. 특히, 제1실시형태 및 제2실시형태에서 설명한 각 기술적 특징은 기술적으로 모순이 생기지 않는 범위에서 서로 조합 가능하다. 이러한 실시형태 및 변형예는 발명의 범위와 요지에 포함되는 것과 동시에, 특허청구범위에 기재된 발명과 그 균등의 범위에 포함되는 것이다.
[실시형태]
다음 자세한 내용에 대하여 실시예를 이용하여 설명하지만, 본 발명은 다음의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
재료로서 평균 입경(粒徑) 20μm의 SUS420J2로 이루어진 재료 분말을 이용하여 다양한 온도조건에서 조형 플레이트(61) 상에 소정의 조형물의 적층 조형을 실시했다. SUS420J2는 JIS에 의해 규정된 마르텐사이트계 스테인리스강이며 조형 전의 탄소 함유량은 0.44wt%미만, 마르텐사이트 변태 개시온도(Ms)는 약 100℃, 마르텐사이트 변태 종료온도(Mf)는 약 0℃이다. 조형 플레이트 (61)의 크기는 세로 125mm, 가로 125mm, 두께 15mm이다. 조형물의 크기는 세로 80mm, 가로 80mm, 두께 35mm이다.
[실시예]
우선, 조형테이블(25)의 온도를 제1온도조절장치(51)에 의해 70℃로 조절했다. 이어서, 조형테이블(25) 위에 리코터 헤드(23)에 의해 재료 분말을 균일하게 살포하여 재료층(63)을 형성하는 재료층 형성공정과 재료층(63)의 소정 위치에 레이저 광인 제1빔(L1)을 약 4분 조사하여 재료 분말을 소결하는 고화 공정을 반복하여 여러층의 고화층(65)에 의해 형성되는 두께 5mm의 표면층을 형성했다. 그후 약 70℃로 유지된 조형테이블(25)의 온도를 29℃까지 온도를 낮췄다. 표면층의 온도가 29℃로 낮춰진 후 조형테이블(25)의 온도를 다시 70℃로 승온했다. 즉, 제1실시형태의 적층 조형 장치를 이용하여 상기 패턴D에 상당하는 온도조절 공정을 실시했다. 그 후, 같은 공정을 6회 반복하여 소정의 조형물을 얻었다. 얻어진 조형물에 대하여 조형 플레이트(61)의 뒷면, 즉 조형물이 형성된 면의 반대면의 휘임 상태를 측정하는 것으로 잔류응력의 상태를 확인했다. 그 결과, 도 19 및 도 20에 나타낸 바와 같이, 잔류응력이 억제된 상태였다.
[비교예]
조형테이블(25)의 온도를 24℃에서 대략 일정하게 유지한 상태에서 재료층 형성공정과 고화 공정을 반복하여 소정의 조형물을 얻었다. 실시예와 마찬가지로 조형물의 상태를 확인한 결과, 도 21 및 도 22에 나타낸 바와 같이, 변형이 크고 인장응력이 큰 상태였다. 또한, 조형물 및 조형물과 조형 플레이트(61)의 경계에 균열이 발생했다.

Claims (32)

  1. 조형영역에 대하여 원하는 3차원 조형물을 소정 높이로 분할하여 이루어지는 여러 개의 분할층마다 재료층을 형성하는 재료층 형성장치와,
    소정의 상기 분할층의 상기 재료층에 있어서의 소정의 조사영역에 제1빔을 조사하여 소결 또는 용융시켜 고화층을 형성하는 제1조사장치와,
    상기 고화층의 적어도 일부의 온도를 소정의 온도인 제1온도 및 소정의 온도인 제2온도의 적어도 한쪽으로 조절하는 온도조절장치를 구비하고,
    상기 온도조절장치는,
    상기 고화층의 상기 적어도 일부를 소정수의 상기 고화층이 형성되는 때마다 또는 상기 고화층의 형성과 병행하여, 상기 제1온도로 조절하고,
    소정수의 상기 고화층이 형성되는 때마다 또는 상기 고화층의 형성과 병행하여 상기 제1온도로 조절된 상기 고화층의 적어도 일부를 상기 제2온도로 조절하는 것을, 적층 조형 중 반복하여 행하고,
    상기 제1온도를 T1, 상기 제2온도를 T2, 상기 고화층의 마르텐사이트 변태 개시온도를 Ms, 상기 고화층의 마르텐사이트 변태 종료온도를 Mf로 하면 하기 식 (1) 내지 (3)의 관계가 모두 만족되는,
    T1≥Mf　　 (1)
    T1>T2 (2)
    T2≤Ms (3)
    적층 조형 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조형영역을 덮는 챔버를 더 포함하는 적층 조형 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1빔은 레이저 광 또는 전자빔인 적층 조형 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 온도조절장치는 상기 고화층을 상기 제1온도로 조절하는 적어도 하나의 가열기 또는 상기 고화층을 상기 제2온도로 조절하는 적어도 하나의 냉각기를 포함하고,
    상기 온도조절장치는 상기 고화층의 온도를 상기 제1온도, 제2온도의 순서로 조절하는 적층 조형 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 온도조절장치는 상기 고화층을 상기 제1온도로 조절하는 적어도 하나의 가열기 또는 상기 고화층을 상기 제2온도로 조절하는 적어도 하나의 냉각기를 포함하고,
    상기 온도조절장치는 상기 고화층의 온도를 상기 제1온도, 상기 제2온도, 상기 제1온도의 순서로 조절하는 적층 조형 장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 조형영역에 설치된 상하방향으로 이동 가능한 조형 테이블을 더 구비하고,
    상기 가열기 또는 상기 냉각기의 적어도 하나는 상기 조형 테이블 내에 설치되는 적층 조형 장치.
  7. 제4 항 또는 제5항에 있어서,
    상기 가열기 또는 상기 냉각기의 적어도 하나는 상기 고화층의 위측으로부터 온도조절을 실시하는 적층 조형 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 온도조절장치는 상기 제1빔에 의해 형성된 상기 고화층에 제2빔을 조사하여 상기 제1온도로 조절하는 제2조사장치를 포함하는 적층 조형 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2빔은 레이저 광 또는 전자빔인 적층 조형 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 조형영역에 설치된 상하방향으로 이동 가능한 조형 테이블을 더 구비하고,
    상기 온도조절장치는 상기 조형 테이블 내에 설치된 상기 고화층을 상기 제2온도로 조절하는 냉각기를 더 포함하는 적층 조형 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제2빔의 조사 스폿은 상기 제1빔의 조사 스폿보다 크고, 상기 제1빔의 조사 스폿을 둘러싸는 적층 조형 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제2빔은 상기 제1빔이 조사되기 전의 상기 재료층을 예열하는 적층 조형 장치.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 제1빔과 상기 제2빔은 동축광인 적층 조형 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1빔 또는 상기 제2빔 중 하나를 투과시키고 다른 하나를 상기 투과한 하나와 같은 광로로 편광시키는 편광 수단과,
    상기 편광 수단으로 동축광으로 된 상기 제1빔과 상기 제2빔을 주사하는 주사 수단을 더 구비한 적층 조형 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 재료층은 탄소강 또는 마르텐사이트계 스테인리스강으로 이루어진 적층 조형 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 재료층은 제1금속과, 상기 제1금속보다 탄소 함유량이 높은 제2의 금속 또는 탄소 중 적어도 하나를 포함하는 혼합 재료로 이루어지는 적층 조형 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 고화층의 온도를 측정하는 온도 센서를 더 구비하고,
    상기 온도조절장치는 상기 온도 센서에 의해 측정된 온도에 따라 피드백 제어되는 적층 조형 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 고화층을 절삭하는 절삭 장치를 더 구비하고,
    상기 절삭 장치는 상기 온도조절장치가 상기 고화층을 상기 제1온도로부터 상기 제2온도로 온도조절한 후, 상기 제2온도로부터 상기 제1온도로 온도조절하기 전에, 상기 고화층의 단면에 대해 절삭을 실시하는 적층 조형 장치.
  19. 제1항에 있어서,
    하기 식 (4) 및 (5)의 관계를 더 만족하는 적층 조형 장치.
    　　T1＞Ms　　　(4)
    　　T2＜Mf　　　(5)
  20. 제1항에 있어서,
    하기 식 (4) 및 (6)의 관계를 더 만족하는 적층 조형 장치.
    　　T1＞Ms　　　(4)
    　　T2≥Mf　　　(6)
  21. 제1항에 있어서,
    하기 식 (7) 및 (6)의 관계를 더 만족하는 적층 조형 장치.
    　　T1≤Ms　　　(7)
    　　T2≥Mf　　　(6)
  22. 제1항에 있어서,
    하기 식 (7) 및 (5)의 관계를 더 만족하는 적층 조형 장치.
    　　T1≤Ms　　　(7)
    　　T2＜Mf　　　(5)
  23. 제20항 또는 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 3차원 조형물이 조형 후 노출되는 최저 온도를 Tm으로 하면 하기 식 (8)과 (9)의 관계를 더 만족하는 적층 조형 장치.
    　　T2≠Mf　　　(8)
    　　T2≤Tm　　　(9)
  24. 조형영역에 대하여 원하는 3차원 조형물을 소정 높이로 분할하여 이루어지는 여러개의 분할층마다 재료층을 형성하는 재료층 형성공정과,
    소정의 상기 분할층에 있어서의 상기 재료층의 소정의 조사영역에 제1빔을 조사하여 소결 또는 용융시켜 고화층을 형성하는 고화 공정과,
    소정수의 상기 고화 공정 때마다 또는 상기 고화 공정과 병행하여, 상기 고화층의 적어도 일부를 소정의 온도인 제1온도로 하는 제1온도조절공정과,
    소정수의 상기 고화 공정 때마다 또는 상기 고화 공정과 병행하여 상기 제1온도조절공정에 의해 상기 제1온도로 된 상기 고화층의 상기 적어도 일부를 소정의 온도인 제2온도로 하는 제2온도조절공정을 구비하고,
    상기 제1온도조절공정 및 상기 제2온도조절공정은, 적층 조형 중 반복하여 행하고,
    상기 제1온도를 T1, 상기 제2온도를 T2, 상기 고화층의 마르텐사이트 변태 개시온도를 Ms, 상기 고화층의 마르텐사이트 변태 종료온도를 Mf로 하면, 하기 식 (1) 내지 (3)의 관계가 모두 만족되는 적층 조형물의 제조 방법.
    T1≥Mf　　 (1)
    T1>T2 (2)
    T2≤Ms (3)
  25. 제24항에 있어서,
    상기 제1빔이 조사되기 전의 상기 재료층을 예열하는 예열 공정을 더 포함하는 적층 조형물의 제조 방법.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 고화층을 절삭하는 절삭 공정을 더 구비하고,
    상기 절삭 공정은 상기 제2온도조절공정 후에, 상기 고화층에 대하여 절삭하는 적층 조형물의 제조 방법.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 절삭 공정은 상기 제2온도조절공정 후에 상온으로 온도조절된 상기 고화층에 대하여 절삭을 실시하는 적층 조형물의 제조 방법.
  28. 제24항에 있어서,
    하기 식 (4) 및 (5)의 관계를 더 만족하는 적층 조형물의 제조 방법.
    　　T1＞Ms　　　(4)
    　　T2＜Mf　　　(5)
  29. 제24항에 있어서,
    하기 식 (4) 및 (6)의 관계를 더 만족하는 적층 조형물의 제조 방법.
    　　T1＞Ms　　　(4)
    　　T2≥Mf　　　(6)
  30. 제24항에 있어서,
    하기 식 (7) 및 (6)의 관계를 더 만족하는 적층 조형물의 제조 방법.
    　　T1≤Ms　　　(7)
    　　T2≥Mf　　　(6)
  31. 제24항에 있어서,
    하기 식 (7) 및 (5)의 관계를 더 만족하는 적층 조형물의 제조 방법.
    　　T1≤Ms　　　(7)
    　　T2＜Mf　　　(5)
  32. 제29항 또는 제30항에 있어서,
    상기 3차원 조형물이 조형 후 노출되는 최저 온도를 Tm으로 하면, 하기 식 (8) 및 (9)의 관계를 더 만족하는 적층 조형물의 제조 방법.
    　　T2≠Mf　　　(8)
    　　T2≤Tm　　　(9)
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3546198B1 (en) * 2018-03-28 2022-07-27 CL Schutzrechtsverwaltungs GmbH Plant comprising at least two apparatus for additively manufacturing three-dimensional objects
JP6564108B1 (ja) * 2018-06-07 2019-08-21 株式会社ソディック 三次元造形物の製造方法
JP6564111B1 (ja) 2018-07-17 2019-08-21 株式会社ソディック 三次元造形物の製造方法
JP6748181B2 (ja) 2018-12-14 2020-08-26 株式会社ソディック 積層造形装置
JP6763038B2 (ja) 2019-01-18 2020-09-30 株式会社ソディック 積層造形装置
CN110193934B (zh) * 2019-05-08 2021-12-28 西安交通大学 激光选区烧结中在线退火调控聚合物性能的方法与设备
JP7074738B2 (ja) * 2019-10-18 2022-05-24 株式会社ソディック 積層造形装置
JP6864056B1 (ja) * 2019-10-23 2021-04-21 株式会社ソディック 積層造形装置
KR102291312B1 (ko) * 2019-11-13 2021-08-20 하나에이엠티 주식회사 성형 챔버 모듈 및 이를 구비한 3차원 프린터
KR102272998B1 (ko) * 2020-02-10 2021-07-05 주식회사 에스에프에스 분말 도포 장치 및 이를 포함하는 3차원 프린터
JP7144757B2 (ja) 2020-05-18 2022-09-30 大同特殊鋼株式会社 金属粉末
JP6825148B1 (ja) 2020-06-02 2021-02-03 株式会社ソディック 積層造形装置
JP7406460B2 (ja) * 2020-06-10 2023-12-27 本田技研工業株式会社 鉄合金の製造方法
TWI765433B (zh) * 2020-11-26 2022-05-21 財團法人工業技術研究院 用於積層製造的刮刀碰撞預測與校正方法及其系統
US11733672B2 (en) 2020-11-26 2023-08-22 Industrial Technology Research Institute Recoater collision prediction and correction method for additive manufacturing and system thereof
US11970760B2 (en) 2021-11-10 2024-04-30 Daido Steel Co., Ltd. Metal powder
DE102022001164A1 (de) 2022-04-05 2023-10-05 Bundesrepublik Deutschland (Bundesamt für Ausrüstung, Informationstechnik und Nutzung der Bundeswehr) Verfahren zur Herstellung eines Panzerungsbauteils
CN115319108A (zh) * 2022-08-18 2022-11-11 广东省科学院中乌焊接研究所 基于电弧增材制造马氏体不锈钢的方法及马氏体不锈钢

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017141505A (ja) * 2016-02-09 2017-08-17 株式会社ジェイテクト 造形物の製造装置、及び製造方法

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54124137A (en) 1978-03-20 1979-09-26 Otani Shiyouichi Method of producing scotch choke type shaft for refrigerator compressor
US5393482A (en) * 1993-10-20 1995-02-28 United Technologies Corporation Method for performing multiple beam laser sintering employing focussed and defocussed laser beams
JP4693681B2 (ja) 2006-03-31 2011-06-01 パナソニック株式会社 光造形物の製造方法
JP4258571B2 (ja) 2007-05-14 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及び製造装置
WO2011149101A1 (ja) 2010-05-25 2011-12-01 パナソニック電工株式会社 粉末焼結積層用金属粉末、それを用いた三次元形状造形物の製造方法および得られる三次元形状造形物
JP5653657B2 (ja) 2010-06-09 2015-01-14 パナソニック株式会社 三次元形状造形物の製造方法、得られる三次元形状造形物および成形品の製造方法
FR2987293B1 (fr) 2012-02-27 2014-03-07 Michelin & Cie Procede et appareil pour realiser des objets tridimensionnels a proprietes ameliorees
WO2014144255A2 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Matterfab Corp. Laser sintering apparatus and methods
JP6328406B2 (ja) 2013-11-18 2018-05-23 株式会社ミマキエンジニアリング 立体造形方法
KR20150098111A (ko) 2014-02-19 2015-08-27 삼성전자주식회사 모바일 결제 시스템 및 모바일 결제를 지원하는 방법
JP5717900B1 (ja) 2014-05-15 2015-05-13 株式会社ソディック 三次元形状の積層造形物の製造装置
WO2016016683A1 (en) 2014-07-30 2016-02-04 Arcelormittal A method for producing a high strength steel piece
GB2531704A (en) * 2014-10-17 2016-05-04 Airbusgroup Ltd Method of additive maufacturing and heat treatment
KR20170002857A (ko) * 2015-06-30 2017-01-09 (주)센트롤 3차원 조형물　제작을 위한 온도제어방법 및 온도제어장치
CN105033255B (zh) 2015-07-31 2017-04-05 南京航空航天大学 一种利用激光3d打印技术直接获得马氏体模具钢的方法
KR101736228B1 (ko) * 2015-08-11 2017-05-17 한국생산기술연구원 3d 프린팅 금속 조형품의 기계적 성질 향상을 위한 열처리 방법
US20170080497A1 (en) * 2015-09-21 2017-03-23 The Nanosteel Company, Inc. Infiltrated Segregated Ferrous Materials
KR101733884B1 (ko) * 2015-10-14 2017-05-24 이수연 3d 프린터
US9676145B2 (en) * 2015-11-06 2017-06-13 Velo3D, Inc. Adept three-dimensional printing
KR101773603B1 (ko) * 2016-01-08 2017-08-31 (주)부경대학교 기술지주회사 스테인레스 스틸과 알루미늄 또는 그 합금을 포함하는 경량 복합재료의 제조방법 및 이에 의해 제조된 경량 복합재료
DE102017102355A1 (de) 2016-02-09 2017-08-10 Jtekt Corporation Herstellungsvorrichtung und herstellungsverfahren für geformten gegenstand
JP6026688B1 (ja) 2016-03-24 2016-11-16 株式会社松浦機械製作所 三次元造形方法
CN106493364B (zh) * 2016-10-26 2017-07-04 中国科学院合肥物质科学研究院 一种低活化马氏体钢选区激光熔化增材制造工艺

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017141505A (ja) * 2016-02-09 2017-08-17 株式会社ジェイテクト 造形物の製造装置、及び製造方法

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