TW202102353A - 表面加工裝置及方法、以及三維積層裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明之表面加工裝置及方法、以及三維積層裝置中，具備：作為粉末供給部之粉末流路(43)，其向加工對象物(90)之加工面(91)供給粉末(P)；及作為光照射部之雷射路徑(44)，其對到達加工對象物(90)前之粉末P照射雷射光(L)；且使加工面(91)上之雷射光(L)之照射位置與粉末(P)之噴射位置偏移。

Description

表面加工裝置及方法、以及三維積層裝置
本揭示係關於一種對加工對象物附加材料之表面加工裝置及方法、以及具有該表面加工裝置，且藉由積層製造三維形狀物之三維積層裝置者。
作為製造三維形狀物之技術，已知有藉由對金屬粉末材料照射光束而製造三維形狀物之積層造形技術。作為積層造形技術，有例如記載於專利文獻1者。專利文獻1所記載之技術係製造三維形狀物者，該三維形狀物係藉由對以金屬粉末材料形成之粉末層照射光束形成燒結層，且重複該步驟，而將複數層之燒結層積層為一體而成。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2015-196264號公報
[發明所欲解決之問題]
然而，有欲使用積層造形技術調整加工對象物之表面粗糙度之需求。積層造形技術中，將光束之焦點位置設為加工對象物之表面附近，對該光束之焦點位置噴射金屬粉末材料。於是，藉由金屬粉末材料於加工對象物之表面熔融、凝固而形成成形層。另一方面，例如於人工關節等要求面粗糙度之醫療零件中，調整加工對象物之表面粗糙度之情形時，考慮使光束之焦點位置與加工對象物之表面隔開特定距離，並對與加工對象物之表面隔開之光束之焦點位置噴射金屬粉末材料。於是，未完全熔融之金屬粉末材料附著於加工對象物之表面並凝固，藉此加工對象物之表面粗糙度變大。然而，該情形時，光束於焦點位置加熱金屬粉末材料後，照射於加工對象物之加工部分。因此，有對加工對象物之加工部分之熱影響變大，導致加工對象物之熱變形或強度降低之問題。
本揭示係解決上述問題者，其目的在於提供一種抑制對加工對象物之加工面之熱影響，而對加工對象物附加材料的表面加工裝置及方法，以及三維積層裝置。 [解決問題之技術手段]
用以達成上述之目的之本揭示之表面加工裝置之特徵在於，其係對加工對象物附加材料者，且具備：粉末供給部，其向上述加工對象物之加工面供給粉末材料；及光照射部，其對到達上述加工對象物前之上述粉末材料照射光束；且使上述加工面上之上述光束之照射位置與粉末材料之噴射位置偏移。
因此，粉末供給部向加工對象物之加工面供給粉末材料，光照射部對到達加工對象物前之粉末材料照射光束。此時，使加工面上之光束之照射位置與粉末材料之噴射位置偏移。其結果，光束不會照射於加工對象物之加工部分，可抑制對加工對象物之加工面之熱影響而對加工對象物附加材料。
本揭示之表面加工裝置之特徵在於，上述光照射部使藉由上述光束而半熔融之上述粉末材料於上述加工對象物之加工面固化。
因此，粉末供給部向加工對象物之加工面供給粉末材料，光照射部對到達加工對象物前之粉末材料照射光束。於是，藉由光束半熔融之粉末材料於加工對象物之加工面固化，可抑制對加工對象物之加工面之熱影響而對加工對象物附加材料。
本揭示之表面加工裝置之特徵在於，上述粉末供給部向自上述光照射部照射之上述光束之焦點供給粉末材料，且上述焦點與上述加工面隔開特定距離。
因此，由於粉末供給部向自光照射部照射之光束之焦點供給粉末材料，故粉末材料藉由光束而適當地半熔融，且可使半熔融之粉末材料附著於加工對象物之加工面並固化。
本揭示之表面加工裝置之特徵在於，上述粉末供給部沿重力方向供給粉末材料。
因此，由於粉末供給部沿重力方向供給粉末材料，故可使藉由光束成為半熔融狀態之粉末材料附著於加工對象物之加工面之特定位置，可謀求提高加工精度或改善表面粗糙度。
本揭示之表面加工裝置之特徵在於，上述光照射部對上述加工對象物之加工面以銳角之照射角度朝加工方向之前方側照射上述光束。
因此，由於光照射部對加工對象物之加工面以銳角之照射角度而非直角照射光束，故光束容易自加工對象物之加工面反射，而可減輕加工對象物之加工面中之熱影響。
又，本揭示之表面加工方法之特徵在於，其係對加工對象物附加材料者，且具備：向上述加工對象物之加工面供給粉末材料之步驟；對到達上述加工對象物前之上述粉末材料照射光束之步驟；及使上述加工面上之上述光束之照射位置與粉末材料之噴射位置偏移之步驟。
因此，光束不會照射於加工對象物之加工部分，可抑制對加工對象物之加工面之熱影響，而良好地調整加工對象物之表面粗糙度。
又，本揭示之三維積層裝置之特徵在於，其係使成形層積層於加工對象物而形成三維形狀物者，且具備：粉末供給部，其向上述加工對象物之加工面供給粉末材料；及光照射部，其對上述粉末材料照射光束，使被照射上述光束之上述粉末材料之至少一部分燒結或熔融固化而形成上述成形層；且上述粉末供給部具有：第1粉末流路，其朝向上述加工對象物之加工面上之上述光束之到達位置供給上述粉末材料；及第2粉末流路，其朝向到達上述加工對象物前之上述光束供給上述粉末材料；且上述光照射部可穿過到達上述加工對象物前之上述粉末材料，朝加工方向之前方側照射光束。
因此，若粉末供給部藉由第1粉末流路向加工對象物之加工面供給粉末材料，光照射部對加工對象物之加工面上之粉末材料之到達位置照射光束，則可使被照射光束之粉末材料之至少一部分燒結或熔融固化而形成成形層。另一方面，若粉末供給部藉由第2粉末流路向到達加工對象物前之光束供給粉末材料，則使被照射光束之粉末材料半熔融，且半熔融之粉末材料附著於加工對象物之加工面並固化，藉此可形成表面粗糙度調整層。其結果，光束不會照射於加工對象物之加工部分，可抑制對加工對象物之加工面之熱影響，而對加工對象物附加材料。
本揭示之三維積層裝置之特徵在於，上述粉末供給部具有：流路切換部，其對供給粉末材料之粉末流路，在上述第1粉末流路與上述第2粉末流路之間進行切換。
因此，藉由以流路切換部切換第1粉末流路與第2粉末流路，可變更粉末材料之噴射位置，可容易選擇三維積層步驟與表面加工步驟。
本揭示之三維積層裝置之特徵在於，可變更自上述光照射部照射至上述加工對象物之加工面的上述光束之照射角度。
因此，可容易變更照射於加工對象物之加工面之光束之角度，且藉由使光束自加工對象物之加工面反射，可減輕加工對象物之加工面之熱影響。 [發明之效果]
根據本揭示之表面加工裝置及方法以及三維積層裝置，可抑制對加工對象物之加工面之熱影響而對加工對象物附加材料。
以下，參照隨附圖式，詳細說明本揭示之較佳實施形態。另，並非藉由該實施形態限定本發明者，又，於有複數種實施形態之情形時，亦包含組合各實施例而構成者。
圖1係顯示本實施形態之三維積層裝置之模式圖。此處，本實施形態中，將水平面內之一方向設為X軸方向，將水平面內與X軸方向正交之方向設為Y軸方向，將與X軸方向及Y軸方向之各者正交之方向(即鉛直方向)設為Z軸方向。
如圖1所示，三維積層裝置1係於基台部100製造三維形狀物之裝置。基台部100係成為供形成三維形狀物之基座的構件，在三維積層裝置1中被搬送至特定位置，於加工面形成三維形成物。本實施形態之基台部100為板狀之構件。另，基台部100並不限定於此。基台部100可使用成為三維形狀物之基座之構件，亦可使用附加三維形狀物之構件。又可於特定位置形成三維形狀物，而將成為零件、製品之構件作為基台部100。
三維積層裝置1具有三維積層室2、預備室3、積層頭收納室4、機械加工部收納室5、底座10、平台部11、積層頭12、機械加工部13、控制裝置20、形狀計測部30、加熱頭31、裝置計測部32、工具更換部33、噴嘴更換部34、粉末導入部35、基台移動部36、空氣排出部37、氣體導入部38、及粉末回收部39。
三維積層室2係將所連接之配管等設計之連通部分以外者予以密封而自外部隔絕之殼體(腔室)。再者，所設計之連通部分設置有切換密閉狀態與開放狀態之閥等，可視需要將三維積層室2設為密閉狀態。三維積層室2於內部配置有底座10、平台部11、積層頭12、機械加工部13之一部分、加熱頭31之一部分、裝置計測部32、工具更換部33、及噴嘴更換部34。
預備室3與三維積層室2相鄰設置。預備室3將所連接之配管等設計之連通部分以外者予以密封而自外部隔絕。預備室3成為連接外部與三維積層室2之減壓室。於預備室3內設置有基台移動部36。此處，預備室3於三維積層室2之連接部設置有例如具有氣密性之門6。又，預備室3藉由具有氣密性之門7與外部連接。又，於預備室3設置有自預備室3排出空氣之空氣排出部25。預備室3可藉由打開門7，而自外部將需要之構件搬入至內部。又，預備室3可藉由打開門6，而與三維積層室2之間進行構件之搬入、搬出。
積層頭收納室4設置於三維積層室2之Z軸方向上側之面。積層頭收納室4以可利用Z軸滑動部4a相對於三維積層室2沿Z軸方向(箭頭102之方向)移動之狀態受支持。積層頭收納室4之Z軸方向下側之面藉由波紋管18與三維積層室2相連。波紋管18連接積層頭收納室4之Z軸方向下側之面與三維積層室2，且將積層頭收納室4之Z軸方向下側之面設為三維積層室2之一部分。又，三維積層室2於由波紋管18包圍之區域形成有開口。由積層頭收納室4之Z軸方向下側之面與波紋管18包圍之空間與三維積層室2相連，且與三維積層室2一起被密閉。積層頭收納室4支持積層頭12、形狀計測部30、及加熱頭31。又，積層頭收納室4係積層頭12之包含噴嘴23之一部分、與加熱頭31之包含前端部24之一部分自Z軸方向下側之面向三維積層室2突出。
積層頭收納室4藉由Z軸滑動部4a沿Z軸方向移動，而使所保持之積層頭12、形狀計測部30及加熱頭31沿Z軸方向移動。又，積層頭收納室4經由波紋管18與三維積層室2連接，藉此使波紋管18配合Z軸方向之移動而變形，而可維持三維積層室2與積層頭收納室4間之密閉狀態。
機械加工部收納室5設置於三維積層室2之Z軸方向上側之面。又，機械加工部收納室5與積層頭收納室4相鄰而配置。機械加工部收納室5以可藉由Z軸滑動部5a相對於三維積層室2沿Z軸方向(箭頭104之方向)移動之狀態受支持。機械加工部收納室5之Z軸方向下側之面藉由波紋管19與三維積層室2相連。波紋管19連接機械加工部收納室5之Z軸方向下側之面與三維積層室2，而將機械加工部收納室5之Z軸方向下側之面作為三維積層室2之一部分。又，三維積層室2於由波紋管19包圍之區域形成有開口。由機械加工部收納室5之Z軸方向下側之面與波紋管19包圍之空間與三維積層室2相連，且與三維積層室2一起被密閉。機械加工部收納室5支持機械加工部13。又，機械加工部收納室5中，機械加工部13之包含工具22之一部分自Z軸方向下側之面向三維積層室2突出。
機械加工部收納室5藉由Z軸滑動部5a沿Z軸方向移動，而使所保持之機械加工部13沿Z軸方向移動。又，機械加工部收納室5經由波紋管19與三維積層室2連接，藉此使波紋管19配合Z軸方向之移動而變形，而可維持三維積層室2與機械加工部收納室5間之密閉狀態。
底座10設置於三維積層室2內之Z軸方向之底部。底座10支持平台部11。底座10配置有各種配線、配管及驅動機構。
平台部11配置於底座10之上表面，且支持基台部100。平台部11具有Y軸滑動部15、X軸滑動部16、及旋轉平台部17。平台部11安裝有基台部100，且使基台部100於底座10上移動。
Y軸滑動部15使X軸滑動部16相對於底座10沿Y軸方向(箭頭106之方向)移動。X軸滑動部16固定於成為Y軸滑動部15之運轉部的構件，使旋轉平台部17相對於Y軸滑動部15沿X軸方向(箭頭108之方向)移動。旋轉平台部17固定於成為X軸滑動部16之運轉部的構件，且支持基台部100。旋轉平台部17為例如傾斜圓平台，且具有固定台17a、旋轉平台17b、傾斜平台17c、及旋轉平台17d。固定台17a固定於成為X軸滑動部16之運轉部的構件。旋轉平台17b受固定台17a支持，且以與Z軸方向平行之旋轉軸110為旋轉軸而旋轉。傾斜平台17c受旋轉平台17b支持，且以與旋轉平台17b所支持之面正交之旋轉軸112為軸而旋動。旋轉平台17d受傾斜平台17c支持，且以與傾斜平台17c所支持之面正交之旋轉軸114為軸而旋轉。旋轉平台17d固定有基台部100。
如此，旋轉平台部17因使各部以旋轉軸110、112、114為軸而旋轉，而能夠使基台部100繞正交之3個軸旋轉。平台部11藉由Y軸滑動部15及X軸滑動部16，使固定於旋轉平台部17之基台部100沿Y軸方向及X軸方向移動。又，平台部11藉由以旋轉平台部17使各部以旋轉軸110、112、114為軸旋轉，而使基台部100繞正交之3個軸旋轉。平台部11亦可進而使基台部100沿Z軸方向移動。
積層頭12向基台部100噴射粉末材料，進而對噴射出之粉末材料照射雷射光(光束)使粉末熔融，使熔融之粉末於基台部100上固化而形成成形層。導入至積層頭12之粉末係成為三維形狀物之原料之材料之粉末。本實施形態中，粉末可使用例如鐵、銅、鋁或鈦等金屬材料等。另，作為粉末，亦可使用陶瓷等金屬材料以外之材料。積層頭12設置於與底座10之Z軸方向上側之面相向之位置，且與平台部11相向。積層頭12於Z軸方向之下部設置有噴嘴23。積層頭12於本體46安裝有噴嘴23。
圖2係顯示積層頭之前端部之一例之縱剖視圖，圖3係顯示積層頭之前端部之一例之水平剖視圖。
如圖2及圖3所示，噴嘴23係具有外管41、及插入至外管41內部之內管42的雙層管。外管41為管狀構件，且直徑朝前端(Z軸方向下側)變小。內管42插入至外管41之內部。內管42亦為管狀構件，且為直徑朝前端(Z軸方向下側)變小之形狀。噴嘴23之外管41內周與內管42外周之間成為供粉末(粉末材料)P通過之粉末流路(粉末供給部)43。內管42之內周面側為雷射光通過之雷射路徑(光照射部)44。此處，安裝有噴嘴23之本體46與噴嘴23同樣為雙層管，粉末流路43與雷射路徑44亦同樣地形成。積層頭12以包圍雷射路徑44之周圍之方式配置粉末流路43。本實施形態中，粉末流路43為噴射粉末之粉末噴射部。積層頭12係於粉末流路43中流動自粉末導入部35導入之粉末P，並自外管41與內管42間之端部之開口即噴嘴噴射口部(粉末供給部)45噴射。又，在連結於粉末導入部35之粉末流路43設置流路切換部61。
積層頭12以於特定之收斂位置具有特定之收斂直徑之方式噴射粉末P。此處，收斂直徑是指被噴射出之粉末P之軌跡之直徑為最小時之粉末P之軌跡直徑。如上所述，由於噴嘴23之直徑朝前端變小，故積層頭12以朝放射方向內側收斂之方式噴射粉末P。即，積層頭12以粉末P之軌跡具有特定收斂直徑之方式噴射粉末P。又，收斂位置是指噴射之粉末P之軌跡收斂之位置。
又，積層頭12具有光源47、光纖48及聚光部49。光源47輸出雷射光。光纖48將自光源47輸出之雷射導光至雷射路徑44。聚光部49配置於雷射路徑44，且配置於自光纖48輸出之雷射之光路。聚光部49將自光纖48輸出之雷射光L聚光。由聚光部49聚光之雷射光L自內管42之端部被輸出。積層頭12將聚光部49配置於本體46，但亦可將聚光部49之一部分或全部配置於噴嘴23。將聚光部49之一部分或全部配置於噴嘴23之情形時，藉由更換噴嘴23，可將焦點位置設為不同之位置。
積層頭12於中心軸O之位置設置雷射光L1通過之雷射路徑44，且於其之外側設置複數條粉末流路43。複數條粉末流路43分別設置有流路切換部61。本實施形態中，設置4個粉末流路43a、43b、43c、43d，且設置4個噴嘴噴射口部45a、45b、45c、45d，並分別於4個粉末流路43a、43b、43c、43d設置流路切換部61a、61b、61c、61d。流路切換部61a、61b、61c、61d由例如使用泵或切換閥等之裝置構成。流路切換部61a、61b、61c、61d可藉由開放粉末流路43a、43b、43c、43d而供給粉末P，或藉由阻斷粉末流路43a、43b、43c、43d而停止供給粉末P。另，4個粉末流路43a、43b、43c、43d及4個噴嘴噴射口部45a、45b、45c、45d較佳於周向以均等間隔設置，但亦可不以均等間隔設置。又，粉末流路43及噴嘴噴射口部45之個數並非限定於4個，亦可設置複數個。
積層頭12自粉末流路43噴射粉末P，且自雷射路徑44輸出雷射光L。自積層頭12噴射之粉末P侵入至自積層頭12輸出之雷射光L所照射之區域，並於雷射光L之焦點F處被該雷射光L加熱。被照射雷射光L之粉末P熔融後，到達基台部100上。以熔融之狀態到達基台部100上之粉末P受冷卻而固化。藉此，於基台部100上形成成形層。
此處，本實施形態之積層頭12是以光纖48引導自光源47輸出之雷射光L，但不限於光纖48，亦可為其他傳輸構件。又，聚光部49可設置於本體46，亦可設置於噴嘴23，又可設置於兩者。本實施形態之積層頭12為了能夠有效地加工，而將噴射粉末P之粉末路徑43與照射雷射光L之雷射路徑44同軸設置，但並不限定於此。積層頭12亦可將噴射粉末P之機構與照射雷射光L之機構單獨設置。本實施形態之積層頭12對粉體材料照射雷射光，但只要能夠使粉體材料熔解或燒結即可，亦可照射雷射光以外之光束。
如圖1所示，機械加工部13將例如成形層等進行機械加工。機械加工部13設置於與底座10之Z軸方向上側之面相向之位置，且與平台部11相向。機械加工部13於Z軸方向之下部安裝有工具22。另，機械加工部13只要設置於較底座10更靠Z軸方向上側，且為基台部100藉由平台部11而可移動之範圍內即可，配置位置並不限定於本實施形態之位置。
圖4係顯示控制裝置20之構成之模式圖。
如圖1所示，控制裝置20與三維積層裝置1之各部(上述之底座10、平台部11、積層頭12、機械加工部13、形狀計測部30、加熱頭31、裝置計測部32、工具更換部33、噴嘴更換部34、粉末導入部35、基台移動部36、空氣排出部37、氣體導入部38、粉末回收部39等)之驅動部電性連接，且控制三維積層裝置1之各部之動作。控制裝置20設置於三維積層室2或預備室3之外部。控制裝置20如圖4所示，具有輸入部51、控制部52、記憶部53、輸出部54、及通信部55。輸入部51、控制部52、記憶部53、輸出部54、及通信部55之各部電性連接。
輸入部51為例如操作面板。作業者對輸入部51輸入資訊或指令等。控制部52為例如CPU(Central Processing Unit：中央處理單元)及記憶體。控制部52對三維積層裝置1之各部，輸出控制三維積層裝置1之各部之動作之指令。又，對控制部52輸入來自三維積層裝置1之各部之資訊等。記憶部53為例如RAM(Random Access Memory：隨機存取記憶體)或ROM(Read Only Memory：唯讀記憶體)等記憶裝置。於記憶部53，記憶有藉由以控制部52執行而控制各部之動作之三維積層裝置1之運轉程式、或三維積層裝置1之資訊、或三維形狀物之設計資訊等。輸出部54為例如顯示器。輸出部54顯示例如來自三維積層裝置1之各部之資訊等。通信部55例如與如網際網路或LAN(Local Area Network：區域網路)等之通信線路通信，而於與通信線路之間交換資訊。另，控制裝置20至少具有控制部52及記憶部53即可。控制裝置20只要具有控制部52及記憶部53，便可對三維積層裝置1之各部輸出指令。
本實施形態之三維積層裝置1如圖2及圖3所示，係於加工對象物積層成形層而形成三維形狀物者。且，三維積層裝置1可作為調整加工對象之表面粗糙度之表面加工裝置使用。即，三維積層裝置1可以一台裝置實現三維形狀物之製造與加工對象物之表面粗糙度之調整。
作為表面加工裝置使用之三維積層裝置1具備：作為粉末供給部之粉末流路43及噴嘴噴射口部45，其等向加工對象物之加工面供給粉末P；及作為光照射部之雷射路徑44，其穿過到達加工對象物前之粉末P並向加工方向之前方側照射雷射光L，藉此使半熔融之粉末P於加工對象物之加工面固化。
此時，粉末流路43及噴嘴噴射口部45向自雷射路徑44照射之雷射光L之焦點F供給粉末P。噴嘴噴射口部45沿重力方向供給粉末P。另一方面，雷射路徑44以銳角之照射角度對加工對象物之加工面照射雷射光L。該情形時，積層頭12之中心軸O可相對於鉛直方向傾斜，可使之相對於水平之加工對象物之加工面以特定角度傾斜。因此，積層頭12係自雷射路徑44照射之雷射光L之照射角度相對於加工對象物之加工面成銳角，自粉末流路43噴射之粉末P之噴射角度相對於重力方向，即加工對象物之加工面成直角。
即，作為粉末流路43，設置有：第1粉末流路43a、43b、43c，其等於製造三維形狀物時，向加工對象物之加工面中之雷射光L之到達位置供給粉末P；及第2粉末流路43d，其於調整加工對象物之表面粗糙度時，向到達加工對象物前之雷射光L供給粉末P。且，雷射路徑44可穿過到達加工對象物前之粉末P，向加工方向之前方側照射雷射光L。該情形時，第1粉末流路43a、43b、43c之噴嘴噴射口部45a、45b、45c相對於中心軸O之噴射角度、與第2粉末流路43d之噴嘴噴射口部45d相對於中心軸O之噴射角度不同。但亦可將第1粉末流路43a、43b、43c之噴嘴噴射口部45a、45b、45c相對於中心軸O之噴射角度、與第2粉末流路43d之噴嘴噴射口部45d相對於中心軸O之噴射角度設為同樣，可根據積層頭12之傾斜角度，穿過到達加工對象物前之粉末P，向加工方向之前方側照射雷射光，且將自粉末流路43噴射之粉末P之噴射角度設為重力方向。
且，設置有於第1粉末流路43a、43b、43c與第2粉末流路43d間進行切換之流路切換部61a、61b、61c、61d。即，可藉由流路切換部61a、61b、61c、61d之作動，而自粉末流路43a、43b、43c、43d選擇導入粉末P之路徑，而自期望之噴嘴噴射口部45a、45b、45c、45d噴射粉末P。又，此時，藉由使積層頭12傾斜，可變更自雷射路徑44照射至加工對象物之加工面之雷射光L之照射角度。
此處，針對三維積層裝置1之三維形狀物之製造方法及加工對象物之表面粗糙度之調整方法進行說明。圖5係顯示三維積層裝置之三維形狀物之製造方法之說明圖，圖6係顯示三維積層裝置之表面粗糙度之調整方法之說明圖。
三維積層裝置1之三維形狀物之製造方法中，如圖1及圖5所示，本實施形態中，以於加工對象物90之加工面91製造三維形狀物之情形進行說明。加工對象物90為例如金屬製之板狀構件，但只要為於上部製造三維形狀物者，則形狀及材料為任意。加工對象物90安裝於基台部100上。
控制裝置20藉由平台部11，以將基台部100上之加工對象物90配置於積層頭12之Z軸方向下方之方式使基台部100移動。控制裝置20自粉末導入部35將粉末導入至積層頭12，自積層頭12與氣體一起噴射粉末P，且照射雷射光L。粉末P具有特定之收斂直徑地被噴射至基台部100上之加工對象物90。雷射光L於積層頭12與加工對象物90之間，具有特定之點徑地照射至粉末P。此處，相對於粉末P之收斂直徑在Z軸方向上之位置，雷射光L之點徑在Z軸方向上之位置、及Z軸方向上之粉末P之收斂直徑位置處之點徑可藉由例如移動聚光部49之位置而控制。
即，積層頭12藉由流路切換部61a、61b、61c、61d之作動，僅自第1粉末流路43a、43b、43c噴射粉末P，並自雷射路徑44輸出雷射光L。來自雷射路徑44之雷射光L之焦點F設定於加工對象物90之加工面91附近，來自粉末流路43a、43b、43c(噴嘴噴射口部45a、45b、45c)之粉末P被噴射至該雷射光L之焦點。因此，自積層頭12噴射之粉末P於加工對象物90之加工面91上存在之雷射光L之焦點F處，被該雷射光L加熱，形成熔融池。被照射雷射光L之粉末P於加工對象物90之加工面91附近熔融後，到達加工對象物90之加工面91。以熔融狀態到達加工對象物90之加工面91之粉末P於此處受冷卻而固化。藉此，於加工對象物90之加工面91形成成形層92。
控制裝置20以平台部11使加工對象物90沿特定之移動方向M1移動，且自積層頭12對加工對象物90之加工面91照射雷射光L，同時噴射粉末P。因此，於加工對象物90之加工面91形成連續之成形層92。該情形時，三維積層裝置之形成方向為M2。三維積層裝置1藉由重複形成此種成形層92，而製造複數層成形層積層為一體之三維形狀物。
三維積層裝置1之表面粗糙度之調整方法中，如圖1及圖6所示，本實施形態中，以調整加工對象物90之加工面91之表面粗糙度之情形進行說明。
控制裝置20藉由平台部11，以將基台部100上之加工對象物90配置於積層頭12之Z軸方向下方之方式使基台部100移動。且，加工對象物90之加工面91為水平方向，使積層頭12之中心軸O相對於加工對象物90之水平之加工面91傾斜，而將雷射光L之照射角度α設定為銳角。該情形時，亦可藉由使基台部100相對於積層頭12傾斜，而將雷射光L之照射角度α設定為銳角。控制裝置20自粉末導入部35將粉末導入至積層頭12，自積層頭12與氣體一起噴射粉末P且照射雷射光L。粉末P具有特定之收斂直徑，且被噴射至基台部100上之加工對象物90。雷射光L於積層頭12與加工對象物90之間，具有特定點徑地照射至粉末P。
即，積層頭12藉由流路切換部61a、61b、61c、61d之作動，僅自第2粉末流路43d(噴嘴噴射口部45d)噴射粉末P，並自雷射路徑44輸出雷射光L。來自雷射路徑44之雷射光L之焦點F設定於與加工對象物90之加工面91隔開特定距離之位置，且來自粉末流路43d之粉末P被噴射至該雷射光L之焦點。因此，自積層頭12噴射之粉末P沿重力方向移動，並於離開加工對象物90之加工面91之雷射光L之焦點F處，被該雷射光L加熱。被照射雷射光L之粉末P於離開加工對象物90之加工面91之位置熔融或半熔融後，到達加工對象物90之加工面91。熔融或半熔融之粉末P於雷射光L之焦點位置與加工對象物90之間、或加工對象物90之加工面91中之到達位置受冷卻，而固化、附著於加工對象物90之加工面91上。藉此，於加工對象物90之加工面91形成有表面粗糙度調整層93。
由於自積層頭12噴射之粉末P僅於雷射光L之焦點F被加熱，故一部分粉末P成為完全熔融狀態，而固化、附著於加工面91，但有一部分未變成完全熔融狀態，而成為半熔融狀態。半熔融狀態係僅構成粉末之粒狀體之外周面熔融，內部並未熔融之狀態。因此，半熔融狀態之粉末P到達加工對象物90之加工面91後，藉由熔融部附著於加工對象物90之加工面91，但由於粉末P本身未完全熔融，故加工對象物90之加工面91被調整為藉由構成粉末P之大量粒狀體而具有粗糙質感之凹凸形狀，即表面粗糙度變大。此處，表面粗糙度較大包含例如如算術平均粗糙度Sa為50 μm以上之表面形狀，但並非限定於此者。
控制裝置20以平台部11使加工對象物90沿特定之移動方向M1移動，且自積層頭12對加工對象物90之加工面91照射雷射光L，同時噴射粉末P。因此，於加工對象物90之加工面91形成連續之表面粗糙度調整層93。該情形時，三維積層裝置之加工方向為M2。因此，自積層頭12照射之雷射光L於焦點F加熱粉末P後，較半熔融狀態之粉末P附著於加工對象物90之加工面91之位置，到達加工方向M2之前方側之加工對象物90之加工面91。此時，由於雷射光L之照射角度α為銳角而非直角，故容易自加工對象物90之加工面91反射，從而抑制加工對象物90之加工面91本身被加熱。此處，照射角度α較佳為例如α≦60度。
另，上述說明中，對加工對象物90之加工面91，以一次之表面粗糙度調整處理形成1層表面粗糙度調整層93，但亦可形成為以複數次之表面粗糙度調整處理積層複數層表面粗糙度調整層93。
如此，本實施形態之表面加工裝置中，具備向加工對象物90之加工面91供給粉末P之粉末流路(粉末供給部)43、及對到達加工對象物90前之粉末P照射雷射光L之雷射路徑(光照射部)44，且使加工面91中之雷射光L之照射位置與粉末P之照射位置偏移。
因此，自粉末流路43d向加工對象物90之加工面91供給粉末P，自雷射路徑44對到達加工對象物90前之粉末P照射雷射光L。此時，由於使加工面91上之雷射光L之照射位置與粉末P之噴射位置偏移，其結果，雷射光L不會照射於加工對象物90之加工部分(例如，成形層92或表面粗糙度調整層93等)，可抑制對加工對象物90之加工面91之熱影響並使材料附加於加工對象物90，而良好地調整表面粗糙度。
本實施形態之表面加工裝置中，使藉由雷射光L而半熔融之粉末P於加工對象物90之加工面91固化。因此，自粉末流路43d向加工對象物90之加工面91供給粉末P，自雷射路徑44對到達加工對象物90前之粉末P照射雷射光L。於是，藉由雷射光L而半熔融之粉末P於加工對象物90之加工面91固化，可抑制對加工對象物90之加工面91之熱影響並使材料附加於加工對象物90，而良好地調整表面粗糙度。
本實施形態之表面加工裝置中，自粉末流路43向自雷射路徑44照射之雷射光L之焦點F供給粉末P，焦點F與加工面91隔開特定距離。因此，粉末P藉由雷射光L而適當地半熔融，可使半熔融之粉末P附著於加工對象物90之加工面91並固化。
本實施形態之表面加工裝置中，自粉末流路43沿重力方向供給粉末P。因此，可使藉由雷射光L而成為半熔融狀態之粉末P附著於加工對象物90之加工面91之特定位置，可謀求提高加工精度。
本實施形態之表面加工裝置中，自雷射路徑44對加工對象物90之加工面91以銳角之照射角度α向加工方向M2之前方側照射雷射光L。因此，自雷射路徑44對加工對象物90之加工面91以銳角之照射角度α而非直角照射雷射光L，故容易自加工對象物90之加工面91反射雷射光L，而可減輕加工對象物90之加工面91之熱影響。
又，本實施形態之表面加工方法具有：向加工對象物90之加工面91供給粉末P之步驟；對到達加工對象物90前之粉末P照射雷射光L之步驟；及使加工面91上之雷射光L之照射位置與粉末P之噴射位置偏移之步驟。因此，雷射光L不會照射於加工對象物90之加工部分(例如，成形層92或表面粗糙度調整層93等)，可抑制對加工對象物90之加工面91之熱影響並使材料附加於加工對象物90，而良好地調整表面粗糙度。
又，本實施形態之三維積層裝置中，具備：粉末流路(粉末供給部)43，其向加工對象物90之加工面91供給粉末P；及雷射路徑(光照射部)44，其對粉末P照射雷射光L，使被照射雷射光L之粉末P之至少一部分燒結或熔融固化而形成成形層92；且粉末流路43具有：第1粉末流路43a、43b、43c，其等於製造三維形狀物時，向加工對象物90之加工面91上之雷射光L之到達位置供給粉末P；及第2粉末流路43d，其於調整加工對象物之表面粗糙度時，向到達加工對象物90前之雷射光L供給粉末P；且可自雷射路徑44穿過到達加工對象物90前之粉末P朝加工方向M2之前方側照射雷射光L。
因此，若自第1粉末流路43a、43b、43c向加工對象物90之加工面91供給粉末P，自雷射路徑44對加工對象物90之加工面91中之粉末P之到達位置照射雷射光L，則可使被照射雷射光L之粉末P之至少一部分燒結或熔融固化而形成成形層92。另一方面，若自第2粉末流路43d向到達加工對象物90前之雷射光L供給粉末P，則可使被照射雷射光L之粉末P半熔融，半熔融之粉末P附著於加工對象物90之加工面91並固化，藉此，可形成表面粗糙度調整層93。其結果，光束L不會照射於加工對象物90之加工部分，而可抑制對加工對象物90之加工面91之熱影響。
本實施形態之三維積層裝置中，作為供給粉末P之粉末流路43，設置流路切換部61a、61b、61c、61d，其等於第1粉末流路43a、43b、43c與第2粉末流路43d間進行切換。因此，藉由以流路切換部61a、61b、61c、61d切換第1粉末流路43a、43b、43c與第2粉末流路43d，可變更粉末P之噴射位置，可容易選擇三維積層步驟與表面加工步驟。
本實施形態之三維積層裝置中，可變更自雷射路徑44照射至加工對象物90之加工面91之雷射光L之照射角度α。因此，可容易變更照射至加工對象物90之加工面91之雷射光L之角度，且藉由使雷射光L之一部分自加工對象物90之加工面91反射，可減輕加工對象物90之加工面91中之熱影響。
另，上述實施形態中，於光照射部之外側配置粉末供給部而構成一體之積層頭，但亦可與光照射部相鄰而配置獨立之粉末供給部。
又，上述實施形態中，將粉末供給部噴射之粉末材料设為金屬粉末材料，但亦可為樹脂粉末材料等非金屬粉末材料。又，雖將光束设為雷射光，但亦可設為電子束等。
又，上述實施形態中，已說明本揭示之表面加工裝置作為三維積層裝置，但亦可構成僅具有表面加工裝置之功能者。例如，亦可準備表面加工裝置用之加工頭、與三維積層裝置用之積層頭，且構成為可更換。
又，本揭示之表面加工裝置及方法不限於調整加工對象物之表面粗糙度，亦可基於對加工對象物之加工面附加材料之目的而使用。又可藉由本揭示，附加將對加工對象物之熱影響抑制為最小限度之材料。
1:三維積層裝置 2:三維積層室 3:預備室 4:積層頭收納室 4a:Z軸滑動部 5:機械加工部收納室 5a:Z軸滑動部 6:門 7:門 10:底座 11:平台部 12:積層頭 13:機械加工部 15:Y軸滑動部 16:X軸滑動部 17:旋轉平台部 17a:固定台 17b:旋轉平台 17c:傾斜平台 17d:旋轉平台 18:波紋管 19:波紋管 20:控制裝置 22:工具 23:噴嘴 24:前端部 25:空氣排出部 30:形狀計測部 31:加熱頭 32:裝置計測部 33:工具更換部 34:噴嘴更換部 35:粉末導入部 36:基台移動部 37:空氣排出部 38:氣體導入部 39:粉末回收部 41:外管 42:內管 43:粉末流路(粉末供給部) 43a:粉末流路(粉末供給部) 43b:粉末流路(粉末供給部) 43c:粉末流路(粉末供給部) 43d:粉末流路(粉末供給部) 44:雷射路徑(光照射部) 45:噴嘴噴射口部(粉末供給部) 45a:噴嘴噴射口部(粉末供給部) 45b:噴嘴噴射口部(粉末供給部) 45c:噴嘴噴射口部(粉末供給部) 45d:噴嘴噴射口部(粉末供給部) 46:本體 47:光源 48:光纖 49:聚光部 51:輸入部 52:控制部 53:記憶部 54:輸出部 55:通信部 61:流路切換部 61a:流路切換部 61b:流路切換部 61c:流路切換部 61d:流路切換部 90:加工對象物 91:加工面 92:成形層 93:表面粗糙度調整層 100:基台部 102:箭頭 104:箭頭 106:箭頭 108:箭頭 110:旋轉軸 112:旋轉軸 114:旋轉軸 F:焦點 L:雷射光(光束) M1:移動方向 M2:加工方向 O:中心軸 P:粉末 X:方向 Y:方向 Z:方向 α:照射角度
圖1係顯示本實施形態之三維積層裝置之模式圖。 圖2係顯示積層頭之前端部之一例之縱剖視圖。 圖3係顯示積層頭之前端部之一例之水平剖視圖。 圖4係顯示控制裝置之構成之模式圖。 圖5係顯示三維積層裝置之三維形狀物之製造方法之說明圖。 圖6係顯示三維積層裝置之表面粗糙度調整方法之說明圖。
12:積層頭
23:噴嘴
41:外管
42:內管
43b:粉末流路(粉末供給部)
43d:粉末流路(粉末供給部)
44:雷射路徑(光照射部)
45d:噴嘴噴射口部(粉末供給部)
46:本體
47:光源
48:光纖
49:聚光部
90:加工對象物
91:加工面
93:表面粗糙度調整層
F:焦點
L:雷射光(光束)
M1:移動方向
M2:加工方向
O:中心軸
P:粉末
α:照射角度

Claims (9)

  1. 一種表面加工裝置，其特徵在於，其係對加工對象物附加材料者，且具備： 粉末供給部，其向上述加工對象物之加工面供給粉末材料；及 光照射部，其對到達上述加工對象物前之上述粉末材料照射光束；且 使上述加工面上之上述光束之照射位置與上述粉末材料之噴射位置偏移。
  2. 如請求項1之表面加工裝置，其中上述光照射部使藉由上述光束而半熔融之上述粉末材料於上述加工對象物之加工面固化。
  3. 如請求項1之表面加工裝置，其中上述粉末供給部向自上述光照射部照射之上述光束之焦點供給粉末材料，且上述焦點與上述加工面隔開特定距離。
  4. 如請求項1之表面加工裝置，其中上述粉末供給部沿重力方向供給粉末材料。
  5. 如請求項1之表面加工裝置，其中上述光照射部對上述加工對象物之加工面以銳角之照射角度朝加工方向之前方側照射上述光束。
  6. 一種表面加工方法，其係對加工對象物附加材料者，且具備如下步驟： 向上述加工對象物之加工面供給粉末材料； 對到達上述加工對象物前之上述粉末材料照射光束；及 使上述加工面上之上述光束之照射位置與粉末材料之噴射位置偏移。
  7. 一種三維積層裝置，其特徵在於，其係使成形層積層於加工對象物而形成三維形狀物者，且具備： 粉末供給部，其向上述加工對象物之加工面供給粉末材料；及 光照射部，其對上述粉末材料照射光束，使被照射上述光束之上述粉末材料之至少一部分燒結或熔融固化而形成上述成形層；且 上述粉末供給部具有：第1粉末流路，其朝向上述加工對象物之加工面上之上述光束之到達位置供給上述粉末材料；及第2粉末流路，其朝向到達上述加工對象物前之上述光束供給上述粉末材料； 上述光照射部可穿過到達上述加工對象物前之上述粉末材料，朝加工方向之前方側照射光束。
  8. 如請求項7之三維積層裝置，其中上述粉末供給部具有：流路切換部，其對供給粉末材料之粉末流路，在上述第1粉末流路與上述第2粉末流路之間進行切換。
  9. 如請求項7之三維積層裝置，其可變更自上述光照射部照射至上述加工對象物之加工面的上述光束之照射角度。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020170890A1 (en) * 2001-04-27 2002-11-21 Keicher David M. Precision spray processes for direct write electronic components
FR2987293B1 (fr) * 2012-02-27 2014-03-07 Michelin & Cie Procede et appareil pour realiser des objets tridimensionnels a proprietes ameliorees
JP6320123B2 (ja) 2014-03-31 2018-05-09 三菱重工業株式会社 三次元積層装置及び三次元積層方法
JP6359316B2 (ja) * 2014-03-31 2018-07-18 三菱重工業株式会社 三次元積層装置及び三次元積層方法
JP6254036B2 (ja) * 2014-03-31 2017-12-27 三菱重工業株式会社 三次元積層装置及び三次元積層方法
JP6151436B2 (ja) * 2015-02-25 2017-06-21 技術研究組合次世代３Ｄ積層造形技術総合開発機構 三次元積層造形用ノズル、光加工ヘッド及び三次元積層造形装置
US20170050268A1 (en) * 2015-03-24 2017-02-23 Technology Research Association For Future Additive Manufacturing Processing nozzle, processing head, and machining apparatus
WO2017170890A1 (ja) * 2016-03-31 2017-10-05 株式会社村谷機械製作所 レーザ加工装置及びレーザ加工方法
JP2019037997A (ja) * 2017-08-23 2019-03-14 中村留精密工業株式会社 レーザクラッディング装置

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