TWI614120B - 三維形狀模製物之製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種三維形狀模製物之製造方法，其可以減少與煙氣物質所污染之光透射窗相關的弊病。依本發明之一態樣之方法，係在反覆進行粉末層形成及照射光束所致之固化層形成時，於固化層形成之際，從設於處理室之光透射窗對處理室內入射光束以進行光束之照射，對於形成固化層時所產生之煙氣所污染之光透射窗，使用可動式氣體供給裝置吹送氣體。

Description

三維形狀模製物之製造方法
本發明係有關於三維形狀模製物之製造方法。更詳而言之，本發明係有關於藉由對粉末層照射光束以形成固化層的三維形狀模製物之製造方法。
習知技術中已知有透過對粉末材料照射光束以製造三維形狀模製物的方法(一般而言係稱為「粉末燒結式積層法」)。該方法係按照以下步驟(i)及(ii)，交互反覆實施粉末層形成與固體層形成，以製造三維形狀模製物(請參照專利文獻1或專利文獻2)。 (i)對粉末層之既定部位照射光束，以將該既定部位之粉末加以燒結或熔融凝固，形成固化層之步驟。 (ii)在得到之固化層上，形成新的粉末層，同樣地照射光束，以形成更多固化層之程序。
若依照此種製造技術，就可以在短時間內製造複雜的三維形狀模製物。若使用無機質之金屬粉末作為粉末材料，則所製得之三維形狀模製物就可以用作模具。另一方面，若使用有機質之樹脂粉末作為粉末材料，則所製得之三維形狀模製物可以用作各種模型。
在此舉出以金屬粉末作為粉末材料，而藉其製得之三維形狀模製物係作為模具使用的情形為例。如圖7所示，首先，使擠壓刀片(squeezing blade)23動作以移送粉末19，而在塑形板21上形成既定厚度的粉末層22(請參照圖7(a))。接著，在粉末層之既定部位照射光束L，而由粉末層形成固化層24(請參照圖7(b))。接下來，在得到之固化層上形成新的粉末層，並再度照射光束，以形成新的固化層。如此這般交互反覆實施粉末層形成與固化層形成，就會積層出固化層24(請參照圖7(c))，最終可以製得積層化之固化層所構成之三維形狀模製物。由於作為最下層而形成之固化層24會成為與塑形板21結合之狀態，因此三維模製物件與塑形板會成為一體物。三維模製物件與塑形板所成之一體物就可以作為模具使用。
在此，為防止三維形狀模製物氧化，粉末燒結式積層法一般係使用保持在惰性氣體環境下的處理室50來進行(請參照圖8)。如圖8所示，於處理室50設有光透射窗52，光束L之照射係經由該光透射窗52而進行。也就是說，在對粉末層照射光束時，設於處理室50外部之光束照射手段3所發出之光束L，會經由光透射窗52而入射至處理室50內。 [習知技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特表平1－502890號公報。 [專利文獻2]日本特開2000－73108號公報。
[發明所欲解決的問題] 於形成固化層24時，會從照射光束L之部位產生一種稱為「煙氣(fume)」的煙狀物質(例如金屬蒸氣或樹脂蒸氣)。具體而言，如圖10所示，在藉由經過光透射窗52而照射光束L以使粉末燒結或熔融固化之際，煙氣8會從照射光束L之部位產生。由於所產生之煙氣，會在處理室50內上昇，因此有時會有煙氣8所造成之物質(以下有時稱作「煙氣物質」)附著在光透射窗52，而導致光透射窗52起霧。如此這般，一旦光透射窗52因煙氣而受到污染，會導致在光透射窗52之光束L的透射係數或折射係數改變，而有光束L對於粉末層22之既定部位的照射精度降低之虞。再者，這種光透射窗52的污染，亦會有引發光束L散射或集光度低落，而無法對粉末層提供所需之照射能量之虞。
本發明係有鑑於此種背景而研發者。亦即，本發明之目的在於，提供一種三維形狀模製物之製造方法，其可減輕與煙氣物質所污染之光透射窗相關的弊病。 [解決問題之技術手段]
為達成上述目的，本發明之一態樣係提供一種三維形狀模製物之製造方法，其藉由 (i)對粉末層之既定部位照射光束而使該既定部位之粉末燒結或熔融固化以形成固化層之步驟，及 (ii)在所得到之固化層上形成新的粉末層，在該新的粉末層之既定部位照射光束以進一步形成固化層之步驟 而交互反覆進行粉末層形成及固化層形成；該三維形狀模製物之製造方法之特徵在於： 在處理室內進行該粉末層形成及該固化層形成； 於該固化層形成，係從設於該處理室之光透射窗對該處理室內入射該光束以進行該光束之該照射； 對於形成該固化層時所產生之煙氣所污染之該光透射窗，使用可動式氣體供給裝置吹送氣體。 [發明之效果]
於本發明之一態樣係使用可動式之氣體供給裝置，可以有效地對處理室之光透射窗實施清潔處理。因此，本發明之一態樣，可以減輕在三維形狀模製物之製造方法中，與煙氣物質所污染之光透射窗相關的弊病。
以下參照圖式，針對本發明進行更詳細的說明。圖面中各種要件之形態及尺寸，終究只是例示，並非反映實際形態及尺寸者。
本說明書中所謂之「粉末層」，意指例如「金屬粉末所構成之金屬粉末層」或「樹脂粉末所構成之樹脂粉末層」。又，所謂「粉末層之既定部位」，實質上意指所製造之三維形狀模製物的區域。因此，就會是藉由對存在於該既定部位之粉末照射光束，使該粉末燒結或熔融凝固而構成三維形狀模製物。再者，所謂「固化層」，在粉末層係金屬粉末層的情況下意指「燒結層」，在粉末層係樹脂粉末層的情況下意指「硬化層」。
本說明書中所謂之「煙氣」，意指於三維形狀模製物之製造方法中，由照射過光束之粉末層及／或固化層所產生之煙狀物質(例如「肇因於金屬粉末之金屬蒸氣」或「肇因於樹脂粉末之樹脂蒸氣」)。
於本說明書直接或間接說明之“上下”的方向，係基於例如塑形板與三維形狀模製物間之相對位置之方向；以塑形板為基準，製造三維形狀模製物之側視為「上方向」，其相反側視為「下方向」。
[粉末燒結式積層法] 首先，針對作為本發明之一態樣之製造方法之前提的粉末燒結式積層法，進行說明。尤其將舉粉末燒結式積層法中，附加進行三維形狀模製物切削處理的光造形複合加工為例。圖7示意顯示實施光造形複合加工之程序態樣，圖8及圖9係分別顯示可以實施粉末燒結式積層法與切削加工之光造形複合加工機之主要結構及動作流程圖。
光造形複合加工機1如圖7及圖8所示，具備粉末層形成手段2、光束照射手段3及切削手段4。
粉末層形成手段2，係用以將金屬粉末或樹脂粉末等粉末鋪設成既定厚度，以形成粉末層之手段。光束照射手段3，係用以對粉末層之既定部位照射光束L之手段。切削手段4，係用以切削積層化之固化層的側面，亦即三維形狀模製物的表面之手段。
粉末層形成手段2如圖7所示所示，其主要結構係具有：粉末台25、擠壓刀片23、塑形台20及塑形板21。粉末台25，係可在外周係由側壁26所環繞之粉末材料儲槽28内上下昇降之平台。擠壓刀片23，係為了將粉末台25上之粉末19供應至塑形台20上以製得粉末層22，而可在水平方向上移動之葉片。塑形台20，係可在外周係由側壁27所環繞之塑形儲槽29内上下昇降之平台。再者，塑形板21係配置於塑形台20上，作為三維形狀造形物之基座的板片。
光束照射手段3如圖8所示，其結構主要具有光束振盪器30及檢流計反射鏡31。光束振盪器30，係發射光束L之機器。檢流計反射鏡31，係使發出之光束L對粉末層進行掃描之手段，亦即光束L之掃描手段。
切削手段4如圖8所示，其結構主要具有切削工具40、主軸台41及驅動機構42。切削工具40，具有用以切削積層化之固化層的側面，亦即三維形狀模製物的表面之銑頭。主軸台41係在切削手段4安裝切削工具40之部分，可在水平方向及／或垂直方向上移動。驅動機構42係使主軸台41可動之手段。藉由驅動機構42，可使安裝於主軸台41的切削工具40移動到所要的應切削部位。
以下針對光造形複合加工機1之動作，詳細敍述。光造形複合加工機之動作，如圖9之流程圖所示，係由粉末層形成步驟(S1)、固化層形成步驟(S2)及切削步驟(S3)所構成。粉末層形成步驟(S1)，係用以形成粉末層22之步驟。在該粉末層形成步驟(S1)中，首先使塑形台20下降Δt(S11)，以使塑形板21頂面與塑形儲槽29上端面之高度差成為Δt。接著，使粉末台25上昇Δt後，如圖7(a)所示，使擠壓刀片23由粉末材料儲槽28朝向塑形儲槽29以水平方向移動。藉此，可以使原本配置於粉末台25之粉末19移送至塑形板21上(S12)，而進行粉末層22之形成(S13)。就用以形成粉末層之粉末材料而言，可舉例如「平均粒徑5μm～100μm左右之金屬粉末」及「平均粒徑30μm～100μm左右之尼龍、聚丙烯或ABS等之樹脂粉末」。一旦形成了粉末層，就進入固化層形成步驟(S2)。固化層形成步驟(S2)，係藉由光束照射以形成固化層24之步驟。在該固化層形成步驟(S2)中，係由光束振盪器30發射光束L(S21)，藉由檢流計反射鏡31而使光束L往粉末層22上之既定部位進行掃描(S22)。藉此，使粉末層22之既定部位的粉末燒結或熔融凝固，而如圖7(b)所示，形成固化層24(S23)。就光束L而言，可以使用二氧化碳雷射、釹—釔鋁石榴石雷射(Nd:YAG laser)、光纖電射或紫外線等。
粉末層形成步驟(S1)及固化層形成步驟(S2)，係交互反覆實施。藉此，如圖7(c)所示，會有複數之固化層24積層化。
一旦積層化之固化層24達到既定厚度(S24)，就進入切削步驟(S3)。切削步驟(S3)，係用以切削積層化之固化層24的側面，亦即三維形狀模製物之表面的步驟。藉由驅動主軸台41，亦即安裝於主軸台41的切削工具40，開始切削步驟(S31)。例如，切削工具40之有效刃長為3mm的情況下，由於可以沿著三維形狀模製物之高度方向進行3mm之切削處理，因此若Δt為0.05mm，則於積層了60層份之固化層24的時間點，驅動切削工具40。具體而言，係一邊藉由驅動機構41以移動切削工具40，一邊對積層化之固化層24側面實施切削處理(S32)。於如此這般之切削步驟(S3)的最後，就判斷是否已製得所要的三維形狀模製物(S33)。若仍未製得所要的三維形狀模製物，就回到粉末層形成步驟(S1)。之後，藉由反覆實施粉末層形成步驟(S1)～切削步驟(S3)，實施更進一步的固化層24之積層化及切削處理，而最終可製得所要的三維形狀模製物。
[本發明之製造方法] 本發明之一態樣的製造方法，係在與形成固化層相關之附加進行的處理態樣上具有其特徴。具體而言，於本發明之一態樣的製造方法，係對於形成固化層時產生之「煙氣」所污染的光透射窗，施加處理。該處理並非為了避免煙氣污染光透射窗所作的事前預防對策，而是相當於處理經煙氣污染之光透射窗的“事後因應對策”。
透過處理室50之光透射窗52而對粉末層22照射光束L以形成固化層24時，會從光束L之照射部位產生煙氣8(請參照圖8)。煙氣8具有煙狀之形態，如圖8所示，具有在處理室50內上昇之傾向。因此，一旦構成煙氣8之物質(亦即「煙氣物質」)附著在處理室50的光透射窗52上，光透射窗52就會受到污染。具體而言，會因為煙氣物質而導致光透射窗52產生起霧現象。本案發明人發現，一旦處理室50的光透射窗52受到污染，則會產生不利於形成固化層的問題之虞。具體而言，發現到若光透射窗52受煙氣物質所污染，則由於光束L之透射係數或折射係數改變，所以光束L對於粉末層22之既定部位的照射精度有可能會降低。再者，同時發現到若光透射窗52受煙氣物質污染，則由於在光透射窗52之光束L散射及／或在照射部位之光束L的集光度降低等，而對於粉末層22之既定部位無法提供必要之照射能量。若光束L之照射精度降低，或是無法對粉末層22之既定部位提供必要之照射能量，則恐有無法形成具有所需固化密度的固化層24之虞。也就是說，最終製得之三維形狀模製物的強度有可能會降低。
本案發明人針對能減少此種與光透射窗相關之弊病的三維形狀模製物之製造方法，進行了精心的研究。其結果，本案發明人構思出以使用可動式氣體供給裝置為特徴之本發明。具體而言，於本發明之一態樣，對於因形成固化層時所產生之煙氣所污染之光透射窗，使用可動式氣體供給裝置以進行氣體之吹送。
首先，針對本發明之一態樣的技術思想，參照圖1A及圖1B以進行說明。圖1A繪示有吹送氣體前之狀態。具體而言，繪示了形成固化層時產生煙氣8，而光透射窗52就受煙氣物質70所污染的態樣。另一方面，於圖1B則繪示吹送氣體時之態樣。具體而言，繪示了使用可動式氣體供給裝置60，對於受煙氣物質70所污染之光透射窗52吹送氣體62的態樣。
如圖1A所示，在進行粉末層22及固化層24之形成的處理室50，設有光透射窗52。如圖所示，光透射窗52設於例如處理室50之上壁部。該光透射窗52係由透明材質所構成，因此，可以使在處理室50外部所產生之光束L透射至處理室50之內部。在經過該光透射窗52而對粉末層22照射光束L時，會從光束L之照射部位產生煙氣8。所產生之煙氣8，會在處理室50內上昇。煙氣8包含有肇因於粉末層及／或固化層的金屬成分或樹脂成分所構成之煙氣物質70。光透射窗52之污染，係由於該煙氣物質70附著於處理室50的光透射窗52所引起(請參照圖1A中之局部擴大立體圖)。
於本發明之一態樣，將氣體供給裝置60置於光透射窗52之附近，由該氣體供給裝置60朝向光透射窗52吹送氣體62。如圖1B所示，例如將氣體供給裝置60置於光透射窗52下方，由該氣體供給裝置60朝向上方吹送氣體62。
於本發明之一態樣所使用之氣體供給裝置60係可動式，因此，可以移動至適於對光透射窗52吹送氣體62之位置。所以，可以將氣體供給裝置60適當地設置於光透射窗52之下方領域或其周邊區域，而可以對光透射窗52有效率地施行“清潔處理”。也就是說，可以有效率地從光透射窗52去除煙氣物質70。
如此這般，由於在本發明之一態樣，可以對光透射窗52有效地施行清潔處理，所以可以防止於製造三維形狀模製物時，光束L之透射係數或折射係數降低。也就是說，可以防止光束L對粉末層22之既定部位的照射精度降低。再者，藉由此種有效的清潔處理，也可以防止在光透射窗52之光束L散射及／或在照射部位之光束L的集光度降低。也就是說，可以避免無法對粉末層22之既定部位提供必要之照射這樣的弊病。作為其結果，可以形成具有所需之固化密度的固化層，進一步地可以使最終製得之三維形狀模製物得到所要的強度。
於本發明的一種較佳態樣中，係將氣體供給裝置60設置於光透射窗52下方，而由設於此位置之氣體供給裝置60，朝向上方吹送氣體62(請參照圖1A及圖1B)。在此所謂之「朝向上方吹送氣體」，實質上係意指使氣體供給口61在朝向上方之狀態下，由氣體供給裝置60供給氣體62的態樣。典型的情況是在氣體供給口61朝向垂直上方之狀態下，由氣體供給裝置60對光透射窗52吹送氣體。但是，於本發明之一態樣，氣體供給口61未必要朝向垂直上方，亦可係在氣體供給口61朝向由垂直上方偏移±45°之範圍之狀態，較佳係在朝向由垂直上方偏移±35°之範圍之狀態，更佳係在朝向由垂直上方向偏移±30°之範圍之狀態的條件下，由氣體供給裝置60供給氣體。
例如若在光透射窗52的煙氣物質70之附著量有所不均，則可以將氣體供給裝置60移動至附著量較多的部位附近。在這樣的情況下，由於可以對煙氣物質70之附著量較多的部位集中吹送氣體62，所以可以更有效率地進行清潔處理。換言之，於本發明之一態樣，可以因應煙氣物質70的附著量來進行光透射窗52的清潔處理。
本說明書中所謂的「可動式氣體供給裝置」，意指用以對處理室之光透射窗吹送氣體的裝置，係可以整體在水平方向及／或垂直方向上移動的裝置。此種可動式氣體供給裝置，係例如裝置本身具備用於其移動之驅動機構。作為其他方式，可動式氣體供給裝置亦可係裝置本身並不具備用於其移動之驅動機構，而是採取設在「具有用以移動之驅動機構之另行設置的可動手段」上的形態。更進一步而言，本說明書中之「可動式氣體供給裝置」，亦包含其氣體供給口係“可擺頭”式之可自由旋轉的裝置態樣。
於本發明之一態樣，吹送氣體之時間點，較佳係非照射光束時。也就是說，較佳係在非照射光束L時，使用氣體供給裝置60對光透射窗52吹送氣體62。更具體而言，較佳係在不對粉末層22照射光束L時，由氣體供給裝置60對光透射窗52吹送氣體62。之所以如此，是由於若在照射光束L時、正產生煙氣8的情況下，使用氣體供給裝置60對光透射窗52吹送氣體62的話，該氣體62就會伴隨著煙氣8，而有把煙氣8帶至光透射窗52之虞。
於一種較佳態樣中，係藉由設於處理室的換氣手段以將煙氣排出至處理室外，在此種條件下停止或休止光束之照射，實施氣體之吹送。在此情況下，可以在大幅抑制所產生之煙氣造成之影響的狀態下，對光透射窗吹送氣體。
於非照射光束時之氣體吹送，雖然在下述之本發明實施形態也會進行詳述，但先說明係可與對固化層24進行的切削處理同步進行。也就是說，可以在切削加工時，對光透射窗52吹送氣體62(請參照圖4B)。在此情況下，可以減少三維形狀模製物之整體的製造時間，而能帶來更有效率的生產。
如圖1B所示，氣體供給裝置60較佳係與氣體供給源63連接。例如透過連接管路64而使氣體供給裝置60與氣體供給源63相互連接。氣體供給源63可以係由例如氣體泵所構成，可以藉由氣體泵供給吹送氣體所需之壓力。再者，連接管路64為能有助於氣體供給裝置60之“可動性”，較佳係具有例如風箱結構等的伸縮結構。再者，作為氣體供給裝置60之具體種類而言，雖無特別限定，但可例舉噴嘴型及狹縫(slit)型等。亦即，氣體供給裝置60亦可係其氣體供給口61採取噴嘴形態或狹縫形態。
由氣體供給裝置60對光透射窗52吹送之氣體62，可以係與處理室內之環境氣體同種類。作為該氣體之種類，可舉例如選自氮、氬、及空氣所構成之群中之至少1種氣體。
就吹送氣體之具體態樣而言，可係對光透射窗52連續地吹送氣體62，或者亦可係間歇性地吹送氣體62。就間歇性地吹送氣體而言，較佳係從氣體供給裝置60脈衝式地供給氣體62。也就是說，於吹送時，亦是由氣體供給裝置60對光透射窗52脈衝噴射氣體62為佳。藉此，隨著氣體62之吹送，可以對光透射窗52提供振動力，而可以更有效地去除煙氣物質70。也就是說，即便是在光透射窗52的煙氣物質70附著量多、或是附著力高的情況下，也可以有效率地從光透射窗52去除煙氣物質70。
本發明之製造方法，能以各種形態實施。以下就對其進行說明。
(第1實施形態) 第1實施形態，係使用設於切削手段之氣體供給裝置60進行氣體吹送的形態(請參照圖2A及圖2B)。
更具體而言，在採用安裝有切削工具40之主軸台41所構成之切削手段4(請參照圖2A及圖8參照)而對固化層24進行至少1次切削加工之三維形狀模製物製造中，作為其可動式氣體供給裝置60，係使用安裝於切削手段4之主軸台41的氣體供給裝置。
如圖2A及圖2B所示，氣體供給裝置60係配置於設在處理室50內之主軸台41的頂面41A。主軸台41備有用以切削固化層24側面的切削工具40，可以於處理室50內在水平方向及／或垂直方向上移動。由於氣體供給裝置60係配置在可於處理室50內移動之主軸台41的頂面41A，因此氣體供給裝置60可以實現為“可動式”。
藉由使主軸台41移動至光透射窗52下方，可以使氣體供給裝置60位於光透射窗52之下方區域，因此可以從該氣體供給裝置60對光透射窗52朝向上方吹送氣體62。又，由於主軸台41本就為了進行固化層之切削加工而設於處理室50內，因此若將其用於使氣體供給裝置成為“可動式”，就可以謀求製造裝置之有效活用。
針對第1實施形態，更詳細地說明如下。如圖2A所示，在對粉末層22之既定部位照射光束L的期間，主軸台41係處於靜止狀態。由於主軸台41係處於靜止狀態，因此配置於主軸台41之頂面41A的氣體供給裝置60也係處於靜止狀態。相對於此，如圖2B所示，在實施固化層24之切削加工之際，係使主軸台41由靜止位置移動。也就是說，係一邊使主軸台41在水平方向及／或垂直方向上移動，一邊切削固化層24側面之既定部位。如此這般，由於主軸台41係可動式，因此可以利用此點而使設於主軸台41之氣體供給裝置60也同樣地移動。例如，如圖2B所示，若使主軸台41位於光透射窗52之下方區域，則可以使設於主軸台41之氣體供給裝置60位於光透射窗52下方，因此，可以從該氣體供給裝置60朝向上方吹送氣體62。
又，氣體62之吹送，亦可係一邊移動氣體供給裝置60，一邊進行。也就是說，亦可一邊使主軸台41移動，一邊由氣體供給裝置60對光透射窗52吹送氣體62。更具體而言，亦可係藉由使主軸台41經常性地移動，而使氣體供給裝置60在水平方向及／或垂直方向上進行來回移動，伴隨於此而對光透射窗52吹送氣體62。藉此，可以更有效地去除煙氣物質70。也就是說，即便是在光透射窗52的煙氣物質70附著量多、或是附著力高的情況下，也可以有效率地從光透射窗52去除煙氣物質70。
又，於本實施形態，亦可使氣體62之吹送與固化層24之切削加工同步實施。也就是說，於固化層24之切削加工之際，主軸台41就會移動，而可以使伴隨著該主軸台41之移動而產生的氣體供給裝置60之移動，積極地活用。更具體而言，可以從伴隨著切削加工時之主軸台41的移動而連續移動之氣體供給裝置60，對光透射窗52吹送氣體62。
(第2實施形態) 第2實施形態也是使用設於切削手段之氣體供給裝置而進行氣體吹送之形態(請參照圖3A及圖3B)。該第2實施形態相當於第1實施形態之變更態樣。如圖3A及圖3B所示，本實施形態之氣體供給裝置60，係配置於設於處理室50內之主軸台41的側面41B。
於第2實施形態，即使係在主軸台41之頂面41A與處理室50之上壁部之間的空間狹小的情況下，也可以將氣體供給裝置60設於主軸台41。
氣體供給裝置60係配置於可在處理室50內以水平方向及／或垂直方向移動之主軸台41的側面41B，藉此，而使氣體供給裝置60實現為“可動式”。例如，如圖3B所示，由於藉由主軸台41之移動，而可以使設於主軸台41之氣體供給裝置60位於光透射窗52下方，所以可以從該氣體供給裝置60對上方吹送氣體62。再者，與第1實施形態一樣，亦可藉由移動主軸台41，而使氣體供給裝置60在水平方向及／或垂直方向上進行來回移動，隨之而對光透射窗52吹送氣體62。
又，如圖2A、圖2B、圖3A及圖3B所示，於本發明之第1實施形態及第2實施形態，配置於主軸台41之頂面41A或側面41B的氣體供給裝置60之氣體供給口61的方向係固定。雖說氣體供給口61之方向係如上述般為固定，但由於藉著主軸台41之移動而可以在水平方向及／或垂直方向上移動氣體供給裝置60，因此氣體之吹送方向可以朝向各種方向。
(第3實施形態) 第3實施形態，係使用可以變換氣體供給口之方向的氣體供給裝置，進行氣體吹送之形態(請參照圖4A及圖4B)。
於第3實施形態，係一邊使氣體供給裝置60之氣體供給口61的方向連續性地變換，一邊對光透射窗52吹送氣體62。
如圖4A及圖4B所示，設於處理室50內之主軸台41的頂面41A，配置有「可以使氣體供給口61之方向自由變換的氣體供給裝置60」。如圖4A所示，在對粉末層22之既定部位照射光束L的期間，主軸台41係處於靜止狀態。由於主軸台41係處於靜止狀態，因此配置於主軸台41之頂面41A的氣體供給裝置60也係處於靜止狀態。如圖4B所示，若使主軸台41位於光透射窗52之下方區域，則可以使設於主軸台41之氣體供給裝置60位於光透射窗52下方，因此，可以從該氣體供給裝置60朝向上方吹送氣體62。
尤其在第3實施形態，氣體供給裝置60之氣體供給口61的方向可自由變換。因此，如圖4B所示，可以一邊連續性地變換氣體供給口61之方向，一邊對光透射窗52吹送氣體62。換言之，於第3實施形態，係一邊使氣體供給口61以“擺頭的方式”進行來回移動，一邊從氣體供給裝置60對光透射窗52吹送氣體62。
於第3實施形態，由於氣體供給口61之方向會連續性地變換，因此即便不使主軸台41處於移動狀態，也可以對光透射窗52大範圍地吹送氣體。也就是說，可以對光透射窗52有效率地施行“清潔處理”。
(第4實施形態) 第4實施形態係藉由量測在被照射構件91中，照射到光束L之部位的寬度尺寸，以掌握光透射窗52之污染度的形態(請參照圖5)。
於第4實施形態，係在處理室50內配置被照射構件91，透過光透射窗52而對該被照射構件91照射光束L，藉由歷時性地(chronologically)量測其照射部位之寬度尺寸，以掌握光透射窗52之污染度。
更具體地說明如下。如圖5所示，在處理室50內配置被照射構件91，透過光透射窗52而對該被照射構件91照射光束L。在此所謂之「被照射構件91」，係用以掌握光透射窗52之污染度的構件，係指藉由照射光束L而變色之構件。於被照射構件91中，光束L所照射之部位，如圖5所示，會帶有與未照射到之部位不同的顏色。在煙氣物質70附著於光透射窗52的情況下，透過光透射窗52而入射至處理室50內的光束L，會由於該煙氣物質70而產生光散射。因此，若在煙氣物質70附著於光透射窗52的條件下對被照射構件91照射光束L，則照射到光束L之部位的寬度尺寸，相較於未產生光束L之光散射的情況，會比較大。此係由於光束L之光散射導致照射到的範圍擴大所致。因此，於本發明之一態樣，係使用CCD相機90等攝影裝置而歷時性地量測該寬度尺寸，並據此掌握光透射窗52污染到何種程度，亦即掌握光透射窗52之污染度。又，較佳係於煙氣物質70未附著在光透射窗52的條件下，預先量測被照射構件91之光束L的照射部分之寬度尺寸。因為藉由與預先量測之寬度尺寸比較，可以更妥善地掌握污染度。又，CCD相機90等攝影裝置，如圖5所示，可以設於主軸台41之下部或側部。
基於光透射窗52之污染度而判斷需進行清潔時，就從氣體供給裝置60對光透射窗52吹送氣體，以去除附著於光透射窗52的煙氣物質70。
(第5實施形態) 第5實施形態係從光束之光透射係數來掌握光透射窗52之污染度的形態(請參照圖6)。
於第5實施形態，藉由接收從光透射窗52透射而來的光而歷時性地量測在光透射窗52之光線的光透射係數，以掌握光透射窗52之污染度。
更具體地說明如下。如圖6所示，藉由使用隔著光透射窗52而相向配置之發光器92與受光器93，歷時性地量測光透射窗52之光透射係數，以掌握光透射窗52之污染度。也就是說，使用發光器92與受光器93，歷時性地量測在光透射窗52之光線透射係數，藉此而掌握光透射窗52之污染度。發光器92係配置於處理室50的外側，而用以朝向光透射窗52發光的裝置。受光器93係配置於處理室50的內側，而用以接收發自發光器92且通過光透射窗52之光線的裝置。具體之發光器92及受光器93，並無特別限定，分別使用常用於光線產生手段及受光手段之機器即可。於本實施形態，較佳係在光透射窗52未附著煙氣物質70之條件下，預先量測光線透射係數，藉由與該預先量測之透射係數比較，以掌握污染度。當透射係數的數值低於預先量測之透射係數，就意味著在光透射窗52上有附著煙氣物質70，致使光透射窗52有所髒污。也就是說，可以從這種降低了的透射係數數値，掌握到光透射窗52之污染度。
根據光透射窗52之污染度而判斷需進行清潔時，就從氣體供給裝置60對光透射窗52吹送氣體，以去除附著於光透射窗52的煙氣物質70。
以上，針對本發明之一態樣的製造方法進行了說明，但本發明並不限定於此，只要不脫離申請專利範圍所定義之發明範圍，可以進行各種變更，該等變更亦涵蓋於本發明之範圍內。
例如，第4實施形態及第5實施形態，係掌握光透射窗之污染度，再對光透射窗進行氣體吹送，但本發明並不限定於此。本發明之另一態樣，亦可係定期實施氣體之吹送。也就是說，亦可係每經過既定時間，就使用可動式氣體供給裝置而對光透射窗實施氣體之吹送。
又，如上述般，本發明包含下述的適用態樣。 第1態樣： 一種三維形狀模製物之製造方法，其藉由 (i)對粉末層之既定部位照射光束而使該既定部位之粉末燒結或熔融固化以形成固化層之步驟，及 (ii)在所製得之固化層上形成新的粉末層，在該新的粉末層之既定部位照射光束以進一步形成固化層之步驟 而交互反覆進行粉末層形成及固化層形成；該三維形狀模製物之製造方法之特徵在於： 在處理室內進行該粉末層形成及該固化層形成； 於該固化層形成，係從設於該處理室之光透射窗對該處理室內入射該光束以進行該光束之該照射； 對於形成該固化層時所產生之煙氣所污染之該光透射窗，使用可動式氣體供給裝置吹送氣體。 第2態樣：於上述第1態樣之三維形狀模製物之製造方法，其中，使該氣體供給裝置位於該光透射窗下方，從該氣體供給裝置朝向上方吹送該氣體。 第3態樣：於上述第1態樣或第2態樣之三維形狀模製物之製造方法，其中，使用具備安裝有切削工具之主軸台而構成之切削手段，對該固化層施加至少1次切削加工； 作為該可動式氣體供給裝置，係使用安裝於該切削手段之該主軸台的氣體供給裝置。 第4態樣：於上述第3態樣之三維形狀模製物之製造方法，其中，一邊使該主軸台移動，一邊從該氣體供給裝置朝向該光透射窗吹送該氣體。 第5態樣：於上述第3態樣或第4態樣之三維形狀模製物之製造方法，其中，對該光透射窗吹送該氣體，係與該切削加工同步進行。 第6態樣：於上述第1態樣～第5態樣中任一態樣之三維形狀模製物之製造方法，其中，一邊連續性地變換該氣體供給裝置之氣體供給口的方向，一邊對該光透射窗吹送該氣體。 第7態樣：於上述第1態樣～第6態樣中任一態樣之三維形狀模製物之製造方法，其中，於該光束之非照射時，使用該氣體供給裝置對該光透射窗吹送該氣體。 第8態樣：於上述第1態樣～第7態樣中任一態樣之三維形狀模製物之製造方法，其中，於該處理室內配置被照射構件； 透過該光透射窗對該被照射構件照射該光束，藉由歷時性地量測該受照射的部位之寬度尺寸，以掌握該光透射窗之污染度。 第9態樣：於上述第1態樣～第7態樣中任一態樣之三維形狀模製物之製造方法，其中，藉由使用隔著該光透射窗相向配置之發光器與受光器，歷時性地量測該光透射窗的光透射係數，以掌握該光透射窗之污染度。 第10態樣：於上述第1態樣～第9態樣中任一態樣之三維形狀模製物之製造方法，其中，於該吹送之際，係從該氣體供給裝置朝向該光透射窗脈衝噴射該氣體。 [産業上之可利用性]
藉由實施本發明之一態樣的三維形狀模製物之製造方法，可以製造各種物品。例如，在『粉末層係無機質之金屬粉末層，而固化層係燒結層之情況』下，製得之三維形狀造形物可用作為塑膠射出成型用模具、沖壓模具、壓鑄模具、鑄造模具、鍛造模具等模具。再者，於『粉末層係有機質之樹脂粉末層，固化層係硬化層之情況』下，製得之三維形狀造形物可用作為樹脂成形品。 [相關申請案之相互參考]
本案根據日本專利申請第2014－264798號(提申日：2014年12月26日，發明名稱：「三維形狀造形物之製造方法」)，主張巴黎公約所保護之優先權。該日本申請案所揭露之內容，基於此引用，而全部包含在本案說明書中。
1‧‧‧光造形複合加工機
2‧‧‧粉末層形成手段
3‧‧‧光束照射手段
4‧‧‧切削手段
8‧‧‧煙氣
19‧‧‧粉末
20‧‧‧塑形台
21‧‧‧塑形板
22‧‧‧粉末層
23‧‧‧擠壓刀片
24‧‧‧固化層
25‧‧‧粉末台
26‧‧‧側壁
27‧‧‧側壁
28‧‧‧粉末材料儲槽
29‧‧‧塑形儲槽
30‧‧‧光束振盪器
31‧‧‧檢流計反射鏡
40‧‧‧切削工具
41‧‧‧主軸台
41A‧‧‧頂面
41B‧‧‧側面
42‧‧‧驅動機構
50‧‧‧處理室
52‧‧‧光透射窗
60‧‧‧氣體供給裝置
61‧‧‧氣體供給口
62‧‧‧氣體
63‧‧‧氣體供給源
64‧‧‧連接管路
70‧‧‧煙氣物質
90‧‧‧CCD相機
91‧‧‧被照射構件
92‧‧‧發光器
93‧‧‧受光器
L‧‧‧光束
S1～S3、S11～S13、S21～S24、S31～S33‧‧‧步驟
[圖1A]示意顯示本發明一態樣之概念(對光透射窗吹送氣體前之態樣)的剖面圖。 [圖1B]示意顯示本發明一態樣之概念(使用可動式氣體供給裝置而對光透射窗吹送氣體之態樣)的剖面圖。 [圖2A]示意顯示本發明第1實施形態(對光透射窗吹送氣體前之態樣)的剖面圖。 [圖2B]示意顯示本發明第1實施形態(對光透射窗吹送氣體之態樣)的剖面圖。 [圖3A]示意顯示本發明第2實施形態(對光透射窗吹送氣體前之態樣)的剖面圖。 [圖3B]示意顯示本發明第2實施形態(對光透射窗吹送氣體之態樣)的剖面圖。 [圖4A]示意顯示本發明第3實施形態(對光透射窗吹送氣體前之態樣)的剖面圖。 [圖4B]示意顯示本發明第3實施形態(對光透射窗吹送氣體之態樣)的剖面圖。 [圖5]示意顯示本發明第4實施形態(藉由量測在被照射構件中照射到光束之部位的寬度尺寸以掌握光透射窗之污染度的態樣)的立體圖。 [圖6]示意顯示本發明第5實施形態(藉由量測光束之光透射係數以掌握光透射窗之污染度的態樣)的剖面圖。 [圖7]示意顯示實施粉末燒結式積層法之光造形複合加工程序態樣的剖面圖。(圖7(a)：粉末層形成，圖7(b)：固化層形成，圖7(c)：固化層之積層化) [圖8]示意顯示光造形複合加工機之結構的立體圖。 [圖9]顯示光造形複合加工機之一般動作的流程圖。 [圖10]示意顯示產生煙氣之態樣的立體圖。
8‧‧‧煙氣
22‧‧‧粉末層
24‧‧‧固化層
50‧‧‧處理室
52‧‧‧光透射窗
60‧‧‧氣體供給裝置
61‧‧‧氣體供給口
70‧‧‧煙氣物質
L‧‧‧光束

Claims (9)

  1. 一種三維形狀模製物之製造方法；其藉由：(i)對粉末層之既定部位照射光束；而使該既定部位之粉末燒結或熔融固化以形成固化層之步驟；及(ii)在所得到之固化層上形成新的粉末層，在該新的粉末層之既定部位照射光束以進一步形成固化層之步驟；而交互反覆進行粉末層形成及固化層形成；該三維形狀模製物之製造方法之特徵在於：在處理室內進行該粉末層形成及該固化層形成；於該固化層形成，係從設於該處理室之光透射窗對該處理室內入射該光束以進行該光束之該照射；對於在形成該固化層時產生之煙氣所污染之該光透射窗，使用可動式氣體供給裝置吹送氣體，使用具備安裝有切削工具之主軸台而構成之切削手段，對該固化層施加至少1次切削加工；該可動式氣體供給裝置，係使用安裝於該切削手段之該主軸台的氣體供給裝置。
  2. 如申請專利範圍第1項之三維形狀模製物之製造方法，其中，將該氣體供給裝置設於該光透射窗下方，從該氣體供給裝置朝向上方吹送該氣體。
  3. 如申請專利範圍第1項之三維形狀模製物之製造方法，其中，一邊使該主軸台移動，一邊從該氣體供給裝置朝向該光透射窗吹送該氣體。
  4. 如申請專利範圍第1項之三維形狀模製物之製造方法，其中，對該光透射窗吹送該氣體，係與該切削加工同步進行。
  5. 如申請專利範圍第1項之三維形狀模製物之製造方法，其中，一邊連續性地變換該氣體供給裝置之氣體供給口的方向，一邊對該光透射窗吹送該氣體。
  6. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之三維形狀模製物之製造方法，其中，於該光束之非照射時，使用該氣體供給裝置對該光透射窗吹送該氣體。
  7. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之三維形狀模製物之製造方法，其中，於該處理室內配置被照射構件；透過該光透射窗對該被照射構件照射該光束，藉由歷時性地量測該受照射的部位之寬度尺寸，以掌握該光透射窗之污染度。
  8. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之三維形狀模製物之製造方法，其中，藉由使用隔著該光透射窗相向配置之發光器與受光器，歷時性地量測該光透射窗的光透射係數，以掌握該光透射窗之污染度。
  9. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之三維形狀模製物之製造方法，其中，於該吹送之際，係從該氣體供給裝置朝向該光透射窗脈衝噴射該氣體。
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Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2546016B (en) 2014-06-20 2018-11-28 Velo3D Inc Apparatuses, systems and methods for three-dimensional printing
EP3370948A4 (en) 2015-11-06 2019-07-24 Velo3d Inc. PROFESSIONAL THREE-DIMENSIONAL PRINTING
US10183330B2 (en) 2015-12-10 2019-01-22 Vel03D, Inc. Skillful three-dimensional printing
US20170239719A1 (en) 2016-02-18 2017-08-24 Velo3D, Inc. Accurate three-dimensional printing
US11691343B2 (en) 2016-06-29 2023-07-04 Velo3D, Inc. Three-dimensional printing and three-dimensional printers
US10252336B2 (en) 2016-06-29 2019-04-09 Velo3D, Inc. Three-dimensional printing and three-dimensional printers
US9987682B2 (en) 2016-08-03 2018-06-05 3Deo, Inc. Devices and methods for three-dimensional printing
CN109789635B (zh) * 2016-08-03 2022-08-16 3Deo公司 用于三维打印的装置和方法
DE102016117633A1 (de) * 2016-09-19 2018-03-22 Cl Schutzrechtsverwaltungs Gmbh Vorrichtung zur Herstellung dreidimensionaler Objekte
US10661341B2 (en) 2016-11-07 2020-05-26 Velo3D, Inc. Gas flow in three-dimensional printing
US10611092B2 (en) 2017-01-05 2020-04-07 Velo3D, Inc. Optics in three-dimensional printing
CN106738929B (zh) * 2017-01-20 2019-01-18 嘉兴钛胺新材料科技有限公司 一种具有自动清理功能的3d打印机
US10369629B2 (en) 2017-03-02 2019-08-06 Veo3D, Inc. Three-dimensional printing of three-dimensional objects
DE102017105819A1 (de) 2017-03-17 2018-09-20 Cl Schutzrechtsverwaltungs Gmbh Anlage zur additiven Herstellung dreidimensionaler Objekte
US20180281282A1 (en) 2017-03-28 2018-10-04 Velo3D, Inc. Material manipulation in three-dimensional printing
BE1025304B1 (nl) * 2017-06-06 2019-01-17 Layerwise N.V. Werkwijze en inrichting voor het reinigen en/of het vervangen van een laservenster van een proceskamer
CN107187028A (zh) * 2017-06-27 2017-09-22 苏州市慧通塑胶有限公司 一种dlp激光快速成型3d打印机
CN107214337B (zh) * 2017-07-21 2019-04-12 北京易加三维科技有限公司 用于工作窗口的气体保护装置
KR102344846B1 (ko) * 2017-11-22 2021-12-29 한국재료연구원 3 차원 프린팅 장치 및 상기 장치를 이용한 3 차원 프린팅 방법
US10272525B1 (en) 2017-12-27 2019-04-30 Velo3D, Inc. Three-dimensional printing systems and methods of their use
US10144176B1 (en) 2018-01-15 2018-12-04 Velo3D, Inc. Three-dimensional printing systems and methods of their use
EP3636415B1 (en) 2018-10-12 2023-01-04 Concept Laser GmbH Apparatus for additively manufacturing three-dimensional objects
US10573544B1 (en) * 2018-10-17 2020-02-25 X-Celeprint Limited Micro-transfer printing with selective component removal
US10796938B2 (en) 2018-10-17 2020-10-06 X Display Company Technology Limited Micro-transfer printing with selective component removal
JP6871315B2 (ja) * 2019-07-24 2021-05-12 株式会社ソディック 積層造形装置および三次元造形物の製造方法
CA3148849A1 (en) 2019-07-26 2021-02-04 Velo3D, Inc. Quality assurance in formation of three-dimensional objects
WO2021242865A1 (en) * 2020-05-27 2021-12-02 Seurat Technologies, Inc. Print cartridge for additive manufacturing
US11752558B2 (en) 2021-04-16 2023-09-12 General Electric Company Detecting optical anomalies on optical elements used in an additive manufacturing machine
EP4366933A1 (en) * 2021-07-06 2024-05-15 Divergent Technologies, Inc. Exchangeable beam entry window for am system
DE102024001249A1 (de) 2024-04-18 2024-06-13 Mercedes-Benz Group AG Transparente Spann- und Aufnahmeelemente zur Lichtinszenierung von Fahrzeugkomponenten

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200922703A (en) * 2007-11-06 2009-06-01 Zeiss Carl Smt Ag Method for removing a contamination layer from an optical surface, method for generating a cleaning gas, and corresponding cleaning and cleaning gas generation arrangements
CN101541511B (zh) * 2007-05-30 2011-12-21 松下电工株式会社 叠层成形设备
CN102574333A (zh) * 2009-10-21 2012-07-11 松下电器产业株式会社 三维形状造型物的制造方法及其制造装置
TW201440910A (zh) * 2013-03-05 2014-11-01 Applied Materials Inc 用於清潔基板的方法及裝置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62268615A (ja) * 1986-05-16 1987-11-21 Mitsubishi Rayon Co Ltd 光拡散性メタクリル樹脂板の製造方法
DE3751819T2 (de) 1986-10-17 1996-09-26 Univ Texas Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von gesinterten Formkörpern durch Teilsinterung
JP3446618B2 (ja) 1998-08-26 2003-09-16 松下電工株式会社 金属粉末焼結部品の表面仕上げ方法
DE102008030186A1 (de) * 2008-06-26 2009-12-31 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Erzeugen eines Bauteils durch selektives Laserschmelzen sowie hierfür geeignete Prozesskammer
JP5243934B2 (ja) * 2008-12-03 2013-07-24 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及び積層造形方法
EP2537665A1 (en) * 2011-06-22 2012-12-26 3D Systems, Inc. Improvements for rapid prototyping apparatus and method
US20150165681A1 (en) * 2013-12-18 2015-06-18 Board Of Regents, The University Of Texas System Real-time process control for additive manufacturing

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101541511B (zh) * 2007-05-30 2011-12-21 松下电工株式会社 叠层成形设备
TW200922703A (en) * 2007-11-06 2009-06-01 Zeiss Carl Smt Ag Method for removing a contamination layer from an optical surface, method for generating a cleaning gas, and corresponding cleaning and cleaning gas generation arrangements
CN102574333A (zh) * 2009-10-21 2012-07-11 松下电器产业株式会社 三维形状造型物的制造方法及其制造装置
TW201440910A (zh) * 2013-03-05 2014-11-01 Applied Materials Inc 用於清潔基板的方法及裝置

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Publication number Publication date
KR101962053B1 (ko) 2019-03-25
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