WO2019187112A1 - 積層造形システム、粉末再利用装置、粉末再利用方法および粉末再利用プログラム - Google Patents

積層造形システム、粉末再利用装置、粉末再利用方法および粉末再利用プログラム Download PDF

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WO2019187112A1
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WO
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powder
powder material
unit
suction
recoater
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Application number
PCT/JP2018/013887
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English (en)
French (fr)
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宮野　英昭
好一 大場
幸吉 鈴木
光範 諏訪
Original Assignee
シーメット株式会社
技術研究組合次世代３Ｄ積層造形技術総合開発機構
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Publication date
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    • 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
    • B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
    • 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
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
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    • 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
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12—Both compacting and sintering
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    • 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
    • B29C64/357—Recycling
    • 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
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    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
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    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a technique for collecting and reusing a powder material in an additive manufacturing system.
  • Patent Document 1 discloses that unused materials and non-bonded materials that have been scraped and dropped into a material recovery bucket during layered modeling of a three-dimensional model are suctioned and reused. Techniques for doing this are disclosed.
  • the suction of the material from the left and right material recovery buckets is performed in common at a predetermined timing, taking into consideration whether or not the powder material removed from the modeling table during storage modeling is stored.
  • the powder material could not be reused efficiently.
  • An object of the present invention is to provide a technique for solving the above-described problems.
  • a powder recycling apparatus comprises: A storage unit that is provided around a modeling table that performs additive manufacturing, and temporarily stores the powder material removed from the modeling table during additive manufacturing, A detection unit for detecting that a powder material is stored in the storage unit; When the powder material is detected by the detection unit, a recovery unit that recovers the powder material stored in the storage unit, A supply unit that supplies the powder material collected by the collection unit to a recoater for recoating the modeling table; Is provided.
  • the additive manufacturing system includes: The powder recycling apparatus is included, and additive manufacturing is performed using the collected powder material.
  • the powder recycling method comprises: A detection step for detecting that the powder material is stored in a storage unit that is provided around the modeling table for performing the layered modeling and temporarily stores the powder material removed from the modeling table during the layered modeling, A recovery step of recovering the powder material stored in the storage unit when the powder material is detected in the detection step; Supplying the powder material recovered in the recovery step to a recoater for recoating on the modeling table; including.
  • the powder reuse program is: A detection step for detecting that the powder material is stored in a storage unit that is provided around the modeling table for performing the layered modeling and temporarily stores the powder material removed from the modeling table during the layered modeling, A recovery step of recovering the powder material stored in the storage unit when the powder material is detected in the detection step; Supplying the powder material recovered in the recovery step to a recoater for recoating on the modeling table; Is executed on the computer.
  • the powder material can be efficiently reused in consideration of the storage of the powder material removed from the modeling table during additive manufacturing.
  • modeling tank substantially means a container in which a modeled object is formed, for example, a container including a model table and a tank wall provided so as to surround the model table.
  • a powder recycling apparatus 100 as a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • the powder reuse apparatus 100 is an apparatus for reusing a powder material in an additive manufacturing system that uses the powder material.
  • the powder recycling apparatus 100 includes a storage unit 101, a detection unit 102, a recovery unit 103, and a supply unit 104.
  • the storage unit 101 is provided around the modeling table 110 that performs the layered modeling, and temporarily stores the powder material removed from the modeling table 110 during the layered modeling.
  • the detection unit 102 detects that the powder material is stored in the storage unit 101.
  • the collection unit 103 collects the powder material stored in the storage unit 101 when the detection unit 102 detects the powder material.
  • the supply unit 104 supplies the powder material collected by the collection unit 103 to the recoater 120 for recoating the modeling table 110.
  • the powder material collected based on the detection result of the powder detection unit in the storage unit is provided to the recoater, the presence or absence of storage of the powder material removed from the modeling table during the additive manufacturing is taken into consideration.
  • the powder material can be reused efficiently.
  • the powder reuse device is located on both sides of the modeling tank, and detects whether or not the powder material is stored from a storage unit that temporarily stores the powder material removed from the modeling table during the layered modeling. Based on this, the powder material is recovered and reused.
  • FIG. 2 is a diagram showing an outline of the configuration and operation of the powder recycling apparatus 200 according to the present embodiment.
  • the powder reuse apparatus 200 sucks unused powder material not supplied to the modeling table from the powder tank 221 by the suction unit 222 to a recoater (not shown) in the three-dimensional layered modeling unit 210 that is a modeling tank. To be provided. And it has the storage part 211 and the storage part 212 which temporarily store the powder material removed from the modeling table during layered modeling in two places on both sides (front and rear or left and right) of the three-dimensional layered modeled part 210.
  • the powder material stored by the suction unit 223 is sucked from the storage unit 211 and collected in the powder tank 221.
  • the powder material stored by the suction unit 224 is sucked from the storage unit 212 and collected in the powder tank 221.
  • the powder material collected from the storage unit 211 or 212 is separated into powder and air in the separation unit 225 made of a cyclone, the separated powder is sent to the powder tank 221, and the separated air is exhausted through the filter 226.
  • the powder tank 221 functions as a mixing unit that mixes unused powder material that is not supplied to the modeling table and the collected powder material.
  • the storage unit 211 and The powder material stored in 212 can be recovered and reused.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the additive manufacturing system 300 including the reuse control unit 310 of the powder reuse device 200 according to the present embodiment.
  • the same reference numerals are given to the same components as those in FIG. 2, and duplicate descriptions are omitted.
  • the additive manufacturing system 300 includes a recoater 311 that recoats one layer of the powder material on the additive manufacturing surface, and a hopper 312 for filling the recoater 311 with the powder material, in the three-dimensional additive manufacturing unit 210 that is a modeling tank. .
  • a powder sensor 313 that detects the presence or absence of powder in the storage unit 211, a powder sensor 314 that detects the presence or absence of powder in the storage unit 212, and the powder material recoated by the recoater 311 are combined to laminate and model a three-dimensional structure.
  • the modeling part (printing part) 315 for this is provided.
  • the powder sensor 313 and the powder sensor 314 in this embodiment function as a detection unit.
  • the additive manufacturing system 300 inputs the detection result of the powder sensor 313 of the storage unit 211 and the detection result of the powder sensor 314 of the storage unit 212, and the suction unit 223 of the powder stored in the storage unit 211.
  • the driving and the driving of the suction unit 224 for the powder stored in the storage unit 212 are controlled.
  • FIG. 3 components related to the reuse of the powder material are illustrated, and a control unit that controls the operation of the additive manufacturing system 300 as a whole is omitted.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a functional configuration of the reuse control unit 310 according to the present embodiment.
  • the reuse control unit 310 includes an input / output interface 401, a powder detection unit 402, a suction instruction unit 403, a powder detection unit 404, a suction instruction unit 405, and a suction control unit 406. Further, the reuse control unit 310 may include a display unit 407 and an operation unit 408 if necessary. Further, although not shown, the reuse control unit 310 includes a communication interface that controls communication with the control unit of the additive manufacturing system.
  • the input / output interface 401 includes a powder sensor 313 for detecting powder in the storage unit 211, a suction unit 223 for sucking and collecting powder in the storage unit 211, a powder sensor 314 for detecting powder in the storage unit 212, and storage. It connects with the suction part 224 which sucks and collects the powder of the part 212, and interfaces with the reuse control part 310.
  • the powder sensors 313 and 314 and the suction units 223 and 224 may be connected by a wired / wireless communication interface.
  • the powder detection unit 402 detects the powder in the storage unit 211 based on the detection signal from the powder sensor 313 and notifies the suction control unit 406 of the detection result.
  • the suction instruction unit 403 instructs the suction unit 223 of the storage unit 211 to drive from the suction control unit 406.
  • the powder detection unit 404 detects the powder in the storage unit 212 based on the detection signal from the powder sensor 314 and notifies the suction control unit 406 of the detection result.
  • the suction instruction unit 405 instructs the suction unit 224 of the storage unit 212 to drive from the suction control unit 406.
  • the suction control unit 406 acquires the powder detection result of the storage unit 211 from the powder detection unit 402 and the powder detection result of the storage unit 212 from the powder detection unit 404, and sucks the suction instruction units 403 and 405.
  • the suction drive instruction to the units 223 and 224 is output.
  • the suction control unit 406 performs control to drive the suction unit 223 if there is powder detection in the storage unit 211 and drive the suction unit 224 if there is powder detection in the storage unit 212. It is not limited. For example, it may be a drive instruction for setting a suction time or the like.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating a hardware configuration of the reuse control unit 310 according to the present embodiment.
  • a CPU 510 is a processor for arithmetic control, and implements the functional component shown in FIG. 4 by executing a program. There may be one or more CPU (Central Processing Unit) 510.
  • a ROM (Read Only Memory) 520 stores fixed data and programs such as initial data and programs.
  • the communication interface 530 controls communication with the control unit of the additive manufacturing system.
  • a RAM (Random Access Memory) 540 is a random access memory used by the CPU 510 as a work area for temporary storage. In the RAM 540, an area for storing data necessary for realizing the present embodiment is secured.
  • the suction unit 223 drive instruction 542 stores a suction drive instruction to the suction unit 223.
  • the powder detection result 543 of the powder storage unit 212 the presence / absence of powder by the powder sensor 314 in the powder storage unit 212 is stored.
  • the drive instruction 544 of the suction unit 224 a suction drive instruction to the suction unit 224 is stored.
  • the input / output data 545 stores data to be input / output from / to an input / output device via the input / output interface 401.
  • the transmission / reception data 546 stores data transmitted / received via the communication interface 530.
  • the storage 550 stores a database and various parameters used by the CPU 510, or the following data or programs necessary for realizing the present embodiment.
  • the powder detection threshold 551 is a threshold for the powder sensors 313 and 314 to determine the presence or absence of powder.
  • the storage 550 stores the following programs.
  • the reuse control program 552 is a program that controls the entire reuse control unit 310.
  • the powder detection module 553 is a module for detecting the presence or absence of powder in the powder storage units 211 and 212.
  • the suction unit driving module 554 is a module for driving the suction units 223 and 224 to suck powder.
  • the input / output interface 401 is an interface for controlling data input / output with the input / output device.
  • powder sensors 313 and 314 and suction units 223 and 224 are connected to the input / output interface 401.
  • the input / output interface 401 may be connected to a display unit 407, an operation unit 408, an audio output unit, and the like.
  • RAM 540 and the storage 550 in FIG. 5 do not show programs and data related to general-purpose functions and other realizable functions that the reuse control unit 310 has.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a processing procedure of the reuse control unit 310 according to the present embodiment. This flowchart is executed by the CPU 510 of FIG. 5 using the RAM 540, and implements the functional component of FIG.
  • step S611 the reuse control unit 310 determines whether there is an input from the powder sensor 313 of the storage unit 211. If it is determined that there is an input from the powder sensor 313, the reuse control unit 310 determines whether there is powder in the storage unit 211 based on the powder detection threshold 551 in step S613. If it is determined that there is powder in the storage unit 211, the reuse control unit 310 instructs the suction unit 223 to start up and sucks and collects the powder from the storage unit 211 in step S615.
  • the reuse control unit 310 determines whether or not there is an input from the powder sensor 314 of the storage unit 212 in step S621. If it is determined that there is an input from the powder sensor 314, the reuse control unit 310 determines whether there is powder in the storage unit 212 based on the powder detection threshold 551 in step S623. If it is determined that there is powder in the storage unit 212, the reuse control unit 310 instructs the suction unit 224 to start in step S625, and sucks and collects the powder from the storage unit 212.
  • the powder material collected from the storage unit around the modeling table and the new powder material are mixed in the powder tank and used for recoating, the powder removed from the modeling table during additive manufacturing The material can be reused efficiently.
  • the powder recycling apparatus according to the present embodiment is different from the second embodiment in that the powder material collected from the storage unit and the new powder material are mixed by a hopper disposed upstream of the powder tank. Since other configurations and operations are the same as those of the second embodiment, the same configurations and operations are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • FIG. 7 is a diagram showing an outline of the configuration and operation of the powder recycling apparatus 700 according to this embodiment.
  • the same components as those in FIG. 7 are identical to FIG. 7 and the same components as those in FIG. 7;
  • a hopper 721 is provided upstream of the powder tank 221 in the powder material flow path. And the powder material collect
  • the hopper 721 functions as a mixing unit that mixes unused powder material that has not been supplied to the modeling table and recovered powder material.
  • the powder material collected from the storage unit around the modeling table and the new powder material are mixed in the hopper and used for recoating, so the powder removed from the modeling table during additive manufacturing The material can be reused efficiently.
  • the powder recycling apparatus according to the present embodiment includes one suction part and two switching valves inserted between each storage part and the suction part. The difference is in controlling the recovery of the powder material from each reservoir. Since other configurations and operations are the same as those of the second embodiment or the third embodiment, the same configurations and operations are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • FIG. 8 is a diagram showing an outline of the configuration and operation of the powder recycling apparatus 800 according to the present embodiment.
  • the same components as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  • the suction parts 223 and 224 in FIG. 2 are replaced with switching valves 823 and 824 that can be switched between an open state and a closed state, and one suction part 822 is inserted at the ends of both flow paths.
  • the collection process similar to the suction units 223 and 224 is realized.
  • the switching valves 823 and 824 may be a pneumatic control type switching valve or an electrical on / off valve.
  • the powder recycling device According to the fifth embodiment of the present invention, Compared with the second embodiment to the fourth embodiment, the powder reuse device according to the present embodiment provides the recoater with the powder material from the two storage units and the powder tank at the timing according to the appropriate suction pattern. Different. Since other configurations and operations are the same as those in the second to fourth embodiments, the same configurations and operations are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of an additive manufacturing system 900 including a reuse control unit 910 of the powder reuse device according to the present embodiment.
  • the same components as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  • the additive manufacturing system 900 includes a hopper 911 for the recoater 311, a full tank sensor 912, and a reuse control unit 910.
  • the hopper 911 mixes the powder materials sent from the powder tank 221, the storage unit 211, and the storage unit 212 by suction of the suction unit and stores them for subsequent recoating.
  • the full tank sensor 912 detects whether or not the hopper 911 is full.
  • the hopper 911 for the recoater 311 functions as a mixing unit that mixes the unused powder material that is not supplied to the modeling table and the recovered powder material. Further, the full sensor 912 functions as a powder amount detection unit.
  • the reuse control unit 910 acquires the detection result of the full sensor 912, the detection result of the powder sensor 313, and the detection result of the powder sensor 314, and performs the suction of the suction units 222, 223, and 224 and the operation of the recoater 311 To control.
  • FIG. 10 is a block diagram illustrating a functional configuration of the reuse control unit 910 according to the present embodiment.
  • the functional components are assigned the same reference numerals as in FIG. 4, and redundant descriptions are omitted.
  • the reuse control unit 910 further includes a suction unit capability acquisition unit 1002, a suction control unit 1006, a database 1007, a full tank detection unit 1008, a suction instruction unit 1009, and a recoater control unit 1010.
  • the input / output interface 401 is further connected with a full sensor 912 of the hopper 911, a suction unit 222 that sucks the powder material from the powder tank 221, and a recoater 311.
  • the suction unit capability acquisition unit 1002 acquires the suction capabilities of the suction units 222, 223, and 224.
  • the database 1007 stores a suction pattern table 1071 that stores the suction capability of the suction units 222, 223, and 224 and the suction time and suction order of the suction units 222, 223, and 224 in association with each other.
  • the full tank detection unit 1008 detects whether or not the recoater hopper 911 is full based on a detection signal from the full tank sensor 912 of the recoater hopper 911.
  • the suction instruction unit 1009 instructs the suction unit 222 to suck the powder material from the powder tank 221.
  • the recoater control unit 1010 starts recoating by the recoater 311 when the recoater hopper 911 becomes full. The start of recoating by the recoater 311 may be combined with an instruction from the control unit of the additive manufacturing system.
  • the suction control unit 1006 drives the suction units 222, 223, and 224 with reference to the suction pattern table 1071 of the database 1007 based on the suction capabilities of the suction units 222, 223, and 224 acquired by the suction unit capability acquisition unit 1002. An instruction and a drive instruction to the recoater 311 are output.
  • the suction control unit 1006 stops the suction of the suction units 222, 223, and 224 when a full tank detection is notified from the full tank detection unit 1008.
  • the suction time and suction order of the suction units 222, 223, and 224 are determined by the suction capabilities of the suction units 222, 223, and 224, but other conditions may be added.
  • the suction control unit 1006 detects and controls the full tank of the recoater hopper 911. However, the suction control unit 1006 may perform control based on a predetermined amount instead of the full tank.
  • the reuse control unit 910 is not an independent configuration, and may be a configuration in which functions are distributed to each other even if incorporated in a control unit of the additive manufacturing system.
  • FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of the suction pattern table 1071 according to this embodiment.
  • the suction pattern table 1071 is used by the reuse control unit 910 to set the suction time and the suction order in the suction units 222, 223, and 224.
  • the suction pattern table 1071 stores the suction time of each suction unit as the suction pattern 1102 and the suction order in association with the combination of the suction capabilities of each suction unit as the suction control condition 1101. .
  • the suction control condition 1101 is not limited to the suction capability of each suction unit. Conditions to be considered may be added in order to quickly provide powder material to the recoater hopper 911, increase the layered modeling speed, and make the storage portions 211 and 212 always empty.
  • FIG. 12 is a block diagram illustrating a hardware configuration of the reuse control unit 910 according to the present embodiment.
  • the same components as those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  • the newly acquired suction unit capability 1247 of the suction units 223, 224, 222, the full detection result 1248 detected by the full sensor 912 in the recoat hopper 312, and the suction unit 222 The suction drive instruction 1249 is stored.
  • the storage 1250 newly stores the suction pattern table 1071 shown in FIG. 11 and a suction unit capability acquisition module 1255 for acquiring the suction capabilities 1247 of the suction units 223, 224 and 222.
  • FIG. 13 is a flowchart showing a processing procedure of the reuse control unit 910 according to the present embodiment. This flowchart is executed by the CPU 510 in FIG. 12 using the RAM 1240, and implements the functional configuration unit in FIG.
  • step S1301 the reuse control unit 910 acquires the suction control condition 1101 including the suction unit capability of each suction unit.
  • step S1303 the reuse control unit 910 reads the suction pattern table 1071 from the database 1007.
  • step S1305 the reuse control unit 910 refers to the suction pattern table 1071 and selects the suction pattern 1102 corresponding to the suction control condition 1101 including the suction unit capability of each suction unit.
  • step S1307 the reuse control unit 910 controls the driving of the suction unit based on the selected suction pattern.
  • the powder material from the two storage units and the powder tank is provided to the recoater with an appropriate suction pattern (timing), the powder material removed from the modeling table during the additive manufacturing can be more efficiently used. Can be reused.
  • the powder recycling apparatus controls the recoater hopper so that the hopper for the recoater is full and the two storage units are empty. The difference is that it provides the recoater with powder material from one reservoir and powder tank. Since other configurations and operations are the same as those in the second to fifth embodiments, the same configurations and operations are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the configuration of the additive manufacturing system including the reuse control unit of the powder reuse device is the same as that of the additive manufacturing system 900 of FIG.
  • FIG. 14 is a block diagram illustrating a functional configuration of the reuse control unit 1410 according to the present embodiment.
  • the same functional components as those in FIG. 4 or FIG. 10 are given the same reference numerals, and redundant descriptions are omitted.
  • the reuse control unit 1410 includes a database 1407 and a suction control unit 1406.
  • the database 1407 has a suction control table 1471 in addition to the suction pattern table 1071.
  • the suction control table 1471 has a suction pattern update parameter for further controlling the suction pattern set in the suction pattern table 1071 in real time in association with the detection or detection result combination of each sensor as the suction condition 1501.
  • the suction control unit 1406 refers to the suction control table 1471 of the database 1407 and controls the suction of each suction unit and the operation of the recoater based on the detection or detection result of each sensor.
  • FIG. 15 is a block diagram illustrating a configuration of the suction control table 1471 according to the present embodiment.
  • the suction control table 1471 is used by the suction control unit 1406 to update the parameters for suction in real time based on the detection or detection result of each sensor.
  • the suction control table 1471 stores the increase / decrease (plus / minus) of the suction time as the update parameter 1502 in association with the detection of each sensor as the suction condition 1501 or the combination of detection results.
  • the increase / decrease (plus / minus) value of the suction time shown in FIG. 15 is an example, and is not limited to this. Further, in FIG. 15, the update by the plus and minus of the suction time based on the detection of the sensor or the detection result has been described, but other parameters such as the suction order may be updated.
  • FIG. 16 is a flowchart showing a processing procedure of the reuse control unit 1410 according to the present embodiment. This flowchart is executed by the CPU 510 of FIG. 12 using the RAM, and implements the functional configuration unit of FIG.
  • step S1601 the reuse control unit 1410 determines whether or not the recoat has been completed. If it is determined that the recoating is completed, the reuse control unit 1410 acquires the detection results of the two powder sensors and the full sensor in step S1603. In step S1605, the reuse control unit 1410 reads the suction control table 1471 of the database 1407. In step S1607, the reuse control unit 1410 updates the suction time as the suction parameter update in accordance with the sensor detection result.
  • step S1609 the reuse control unit 1410 determines whether the recoater hopper is full. If it is determined that the recoater hopper is not full, the reuse control unit 1410 returns to step S1603 and repeats the suction process until the recoater hopper is full. If it is determined that the recoater hopper is full, the reuse control unit 1410 outputs a recoater drive OK in step S1611.
  • the recoater hopper is filled up, and the two storage units are controlled to be empty while being provided while adjusting the powder material from the two storage units and the powder tank.
  • the powder material removed from the modeling table during the additive manufacturing can be reused more efficiently.
  • the powder material used in the present invention is a sand material, a resin material, or a metal material, the same effect is obtained. Moreover, in the said embodiment, although the powder material removed from the modeling table during layered modeling was collect
  • the present invention may be applied to a system composed of a plurality of devices, or may be applied to a single device. Furthermore, the present invention is also applicable when an information processing program including a powder reuse program that implements the functions of the embodiments is supplied directly or remotely to a system or apparatus. Therefore, in order to realize the functions of the present invention on a computer, a program installed on the computer, a medium storing the program, and a WWW (World Wide Web) server that downloads the program are also included in the scope of the present invention. . In particular, at least a non-transitory computer readable medium storing a program for causing a computer to execute the processing steps included in the above-described embodiments is included in the scope of the present invention.

Abstract

本発明は、積層造形中に造形テーブルから除かれた粉末材料の貯蔵の有無を考慮して粉末材料を効率的に再利用する粉末再利用装置に関する。粉末再利用装置は、積層造形を行う造形テーブルの周囲に設けられ、積層造形中に前記造形テーブルから除かれた粉末材料を一時的に貯蔵する貯蔵部と、貯蔵部に粉末材料が貯蔵されていることを検知する検知部と、検知部で前記粉末材料が検知された場合に、貯蔵部に貯蔵された粉末材料を回収する回収部と、回収部が回収した粉末材料を、造形テーブル上にリコートするためのリコータに供給する供給部と、を備える。

Description

積層造形システム、粉末再利用装置、粉末再利用方法および粉末再利用プログラム
　本発明は、積層造形システムにおいて粉末材料を回収して再利用する技術に関する。
　上記技術分野において、特許文献１には、３次元造形物の積層造形中に材料回収用バケットにブレードでかき出されて落ちてきた不使用材料や非結合材料を吸引装置で吸引して再利用するする技術が開示されている。
特許第６１３２９６２号
　しかしながら、上記文献に記載の技術では、左右の材料回収用バケットからの材料の吸引は所定のタイミングで共通に行われ、積層造形中に造形テーブルから除かれた粉末材料の貯蔵の有無を考慮して粉末材料を効率的に再利用することができなかった。
　本発明の目的は、上述の課題を解決する技術を提供することにある。
　上記目的を達成するため、本発明に係る粉末再利用装置は、
　積層造形を行う造形テーブルの周囲に設けられ、積層造形中に前記造形テーブルから除かれた粉末材料を一時的に貯蔵する貯蔵部と、
　前記貯蔵部に粉末材料が貯蔵されていることを検知する検知部と、
　前記検知部で前記粉末材料が検知された場合に、前記貯蔵部に貯蔵された粉末材料を回収する回収部と、
　前記回収部が回収した粉末材料を、前記造形テーブル上にリコートするためのリコータに供給する供給部と、
　を備える。
　上記目的を達成するため、本発明に係る積層造形システムは、
　上記粉末再利用装置を有し、回収した粉末材料を用いて積層造形を行う。
　上記目的を達成するため、本発明に係る粉末再利用方法は、
　積層造形を行う造形テーブルの周囲に設けられ、積層造形中に前記造形テーブルから除かれた粉末材料を一時的に貯蔵する貯蔵部に、粉末材料が貯蔵されていることを検知する検知ステップと、
　前記検知ステップにおいて前記粉末材料が検知された場合に、前記貯蔵部に貯蔵された粉末材料を回収する回収ステップと、
　前記回収ステップにおいて回収した粉末材料を、前記造形テーブル上にリコートするためのリコータに供給する供給ステップと、
　を含む。
　上記目的を達成するため、本発明に係る粉粉末再利用プログラムは、
　積層造形を行う造形テーブルの周囲に設けられ、積層造形中に前記造形テーブルから除かれた粉末材料を一時的に貯蔵する貯蔵部に、粉末材料が貯蔵されていることを検知する検知ステップと、
　前記検知ステップにおいて前記粉末材料が検知された場合に、前記貯蔵部に貯蔵された粉末材料を回収する回収ステップと、
　前記回収ステップにおいて回収した粉末材料を、前記造形テーブル上にリコートするためのリコータに供給する供給ステップと、
　をコンピュータに実行させる。
　本発明によれば、積層造形中に造形テーブルから除かれた粉末材料の貯蔵の有無を考慮して粉末材料を効率的に再利用することができる。
本発明の第１実施形態に係る粉末再利用装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る粉末再利用装置の構成および動作の概要を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る粉末再利用装置の再利用制御部を含む積層造形システムの構成を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る再利用制御部の機能構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る再利用制御部のハードウェア構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る再利用制御部の処理手順を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係る粉末再利用装置の構成および動作の概要を示す図である。 本発明の第４実施形態に係る粉末再利用装置の構成および動作の概要を示す図である。 本発明の第５実施形態に係る粉末再利用装置の再利用制御部を含む積層造形システムの構成を示す図である。 本発明の第５実施形態に係る再利用制御部の機能構成を示すブロック図である。 本発明の第５実施形態に係る吸引パターンテーブルの構成を示すブロック図である。 本発明の第５実施形態に係る再利用制御部のハードウェア構成を示すブロック図である。 本発明の第５実施形態に係る再利用制御部の処理手順を示すフローチャートである。 本発明の第６実施形態に係る再利用制御部の機能構成を示すブロック図である。 本発明の第６実施形態に係る吸引制御テーブルの構成を示すブロック図である。 本発明の第６実施形態に係る再利用制御部の処理手順を示すフローチャートである。
　以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態について例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施の形態に記載されている構成要素は単なる例示であり、本発明の技術範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。なお、本明細書において「造形タンク」とは、造形物が形成される容器を実質的に意味しており、例えば、造形テーブルおよび造形テーブルを包囲するように設けられるタンク壁を含む容器をさす
　［第１実施形態］
　本発明の第１実施形態としての粉末再利用装置１００について、図１を用いて説明する。粉末再利用装置１００は、粉末材料を使用する積層造形システムにおいて粉末材料を再利用するための装置である。
　図１に示すように、粉末再利用装置１００は、貯蔵部１０１と、検知部１０２と、回収部１０３と、供給部１０４と、を含む。貯蔵部１０１は、積層造形を行う造形テーブル１１０の周囲に設けられ、積層造形中に造形テーブル１１０から除かれた粉末材料を一時的に貯蔵する。検知部１０２は、貯蔵部１０１に粉末材料が貯蔵されていることを検知する。回収部１０３は、検知部１０２で粉末材料が検知された場合に、貯蔵部１０１に貯蔵された粉末材料を回収する。供給部１０４は、回収部１０３が回収した粉末材料を、造形テーブル１１０上にリコートするためのリコータ１２０に供給する。
　本実施形態によれば、貯蔵部にある粉末検知部の検知結果に基づいて回収した粉末材料をリコータに提供するので、積層造形中に造形テーブルから除かれた粉末材料の貯蔵の有無を考慮して粉末材料を効率的に再利用することができる。
　［第２実施形態］
　次に、本発明の第２実施形態に係る粉末再利用装置について説明する。本実施形態に係る粉末再利用装置は、造形タンクの両側にあって、積層造形中に造形テーブルから除かれた粉末材料を一時的に貯蔵する貯蔵部から、粉末材料の貯蔵の有無の検出に基づいて、粉末材料を回収して再利用する。
　《粉末再利用装置の概要》
　図２は、本実施形態に係る粉末再利用装置２００の構成および動作の概要を示す図である。
　粉末再利用装置２００は、造形タンクである３次元積層造形部２１０にある不図示のリコータに対しては、造形テーブルに供給されていない未使用の粉末材料が粉末タンク２２１から吸引部２２２で吸引されて提供される。そして、３次元積層造形部２１０の両側（前後あるいは左右）の２個所に、積層造形中に造形テーブルから除かれた粉末材料を一時的に貯蔵する貯蔵部２１１と貯蔵部２１２とを有する。
　この貯蔵部２１１からは吸引部２２３により貯蔵された粉末材料が吸引されて、粉末タンク２２１に回収される。一方、貯蔵部２１２からは吸引部２２４により貯蔵された粉末材料が吸引されて、粉末タンク２２１に回収される。貯蔵部２１１または２１２から回収された粉末材料は、サイクロンからなる分離部２２５において粉末と空気とに分離され、分離された粉末は粉末タンク２２１に送られ、分離された空気はフィルタ２２６を通して排気される。本実施形態においては、粉末タンク２２１が造形テーブルに供給されていない未使用の粉末材料と回収した粉末材料とを混合する混合部として機能する。
　このように、積層造形中に造形テーブルから除かれた粉末材料、例えば、リコート時にブレードでかき出されて落下し、貯蔵部２１１や２１２に貯蔵された場合、積層造形中においても貯蔵部２１１や２１２に貯蔵された粉末材料を回収して再利用することができる。
　《積層造形システムの構成》
　図３は、本実施形態に係る粉末再利用装置２００の再利用制御部３１０を含む積層造形システム３００の構成を示す図である。なお、図３において、図２と同様の構成要素には同じ参照番号を付して、重複する説明を省略する。
　積層造形システム３００は、造形タンクである３次元積層造形部２１０に、積層造形面に粉末材料を１層分リコートするリコータ３１１と、リコータ３１１に粉末材料を充填するためのホッパー３１２と、を備える。また、貯蔵部２１１の粉末有無を検出する粉末センサ３１３と、貯蔵部２１２の粉末有無を検出する粉末センサ３１４と、リコータ３１１でリコートされた粉末材料を結合して３次元造形物を積層造形するための造形部（印刷部）３１５を備える。本実施形態における粉末センサ３１３と粉末センサ３１４が検知部として機能する。
　そして、積層造形システム３００は、貯蔵部２１１の粉末センサ３１３の検知結果と、貯蔵部２１２の粉末センサ３１４の検知結果と、を入力して、貯蔵部２１１に貯蔵された粉末の吸引部２２３の駆動と、貯蔵部２１２に貯蔵された粉末の吸引部２２４の駆動と、を制御する。
　なお、図３には、粉末材料の再利用に関連する構成要素を図示し、積層造形システム３００全体の動作を制御する制御部などは省略されている。
　《再利用制御部の機能構成》
　図４は、本実施形態に係る再利用制御部３１０の機能構成を示すブロック図である。
　再利用制御部３１０は、入出力インタフェース４０１と、粉末検出部４０２と、吸引指示部４０３と、粉末検出部４０４と、吸引指示部４０５と、吸引制御部４０６と、を備える。また、再利用制御部３１０は、必要であれば、表示部４０７や操作部４０８を備えてもよい。さらに、図示しないが、再利用制御部３１０は、積層造形システムの制御部などとの通信を制御する通信インタフェースを備える。
　入出力インタフェース４０１は、貯蔵部２１１の粉末を検出するための粉末センサ３１３、貯蔵部２１１の粉末を吸引して回収する吸引部２２３、貯蔵部２１２の粉末を検出するための粉末センサ３１４、貯蔵部２１２の粉末を吸引して回収する吸引部２２４、と接続して、再利用制御部３１０とのインタフェースを行う。なお、粉末センサ３１３、３１４、吸引部２２３、２２４は、有線／無線の通信インタフェースにより接続されてもよい。
　粉末検出部４０２は、粉末センサ３１３からの検知信号に基づいて貯蔵部２１１の粉末を検出して、検出結果を吸引制御部４０６に通知する。吸引指示部４０３は、吸引制御部４０６からの駆動指示を貯蔵部２１１の吸引部２２３に指示する。粉末検出部４０４は、粉末センサ３１４からの検知信号に基づいて貯蔵部２１２の粉末を検出して、検出結果を吸引制御部４０６に通知する。吸引指示部４０５は、吸引制御部４０６からの駆動指示を貯蔵部２１２の吸引部２２４に指示する。
　吸引制御部４０６は、粉末検出部４０２からの貯蔵部２１１の粉末検出結果と粉末検出部４０４からの貯蔵部２１２の粉末検出結果とを取得して、吸引指示部４０３と４０５に対して、吸引部２２３、２２４への吸引駆動指示を出力する。本実施形態において、吸引制御部４０６は、貯蔵部２１１の粉末検出が有れば吸引部２２３を駆動し、貯蔵部２１２の粉末検出が有れば吸引部２２４を駆動する制御を行うが、それに限定されない。例えば、吸引時間などを設定する駆動指示であってもよい。
　《再利用制御部のハードウェア構成》
　図５は、本実施形態に係る再利用制御部３１０のハードウェア構成を示すブロック図である。
　図５で、ＣＰＵ５１０は演算制御用のプロセッサであり、プログラムを実行することで図４の機能構成部を実現する。ＣＰＵ(Central Processing Unit)５１０は１つであっても複数であってもよい。ＲＯＭ(Read Only Memory)５２０は、初期データおよびプログラムなどの固定データおよびプログラムを記憶する。通信インタフェース５３０は、積層造形システムの制御部などとの通信を制御する。
　ＲＡＭ(Random Access Memory)５４０は、ＣＰＵ５１０が一時記憶のワークエリアとして使用するランダムアクセスメモリである。ＲＡＭ５４０には、本実施形態の実現に必要なデータを記憶する領域が確保されている。粉末貯蔵部２１１の粉末検出結果５４１には、粉末貯蔵部２１１における粉末センサ３１３による粉末有無が記憶される。吸引部２２３の駆動指示５４２には、吸引部２２３への吸引駆動の指示が記憶される。粉末貯蔵部２１２の粉末検出結果５４３には、粉末貯蔵部２１２における粉末センサ３１４による粉末有無が記憶される。吸引部２２４の駆動指示５４４には、吸引部２２４への吸引駆動の指示が記憶される。入出力データ５４５には、入出力インタフェース４０１を介した入出力機器と入出力するデータが記憶される。送受信データ５４６には、通信インタフェース５３０を介して送受信されるデータが記憶される。
　ストレージ５５０は、ＣＰＵ５１０が使用する、データベースや各種のパラメータ、あるいは本実施形態の実現に必要な以下のデータまたはプログラムが記憶されている。粉末検出閾値５５１は、粉末センサ３１３や３１４が粉末有無を判定するための閾値である。ストレージ５５０には、以下のプログラムが格納される。再利用制御プログラム５５２は、本再利用制御部３１０の全体を制御するプログラムである。粉末検出モジュール５５３は、粉末貯蔵部２１１、２１２の粉末有無を検出するためのモジュールである。吸引部駆動モジュール５５４は、吸引部２２３、２２４を駆動して粉末を吸引するためのモジュールである。
　入出力インタフェース４０１は、入出力デバイスとのデータ入出力を制御するためのインタフェースを行なう。本実施形態においては、入出力インタフェース４０１には、粉末センサ３１３および３１４と、吸引部２２３および２２４とが接続される。なお、入出力インタフェース４０１には、表示部４０７、操作部４０８、音声出力部などが接続されてもよい。
　なお、図５のＲＡＭ５４０やストレージ５５０には、再利用制御部３１０が有する汎用の機能や他の実現可能な機能に関連するプログラムやデータは図示されていない。
　《再利用制御部の処理手順》
　図６は、本実施形態に係る再利用制御部３１０の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、図５のＣＰＵ５１０がＲＡＭ５４０を使用して実行し、図４の機能構成部を実現する。
　再利用制御部３１０は、ステップＳ６１１において、貯蔵部２１１の粉末センサ３１３からの入力があったか否かを判定する。粉末センサ３１３からの入力があったと判定すると、再利用制御部３１０は、ステップＳ６１３において、粉末検出閾値５５１に基づいて貯蔵部２１１に粉末が有るか否かを判定する。貯蔵部２１１に粉末が有ると判定された場合、再利用制御部３１０は、ステップＳ６１５において、吸引部２２３に起動を指示して貯蔵部２１１から粉末を吸引して回収する。
　貯蔵部２１１の粉末センサ３１３からの入力がないと判定すると、再利用制御部３１０は、ステップＳ６２１において、貯蔵部２１２の粉末センサ３１４からの入力があったか否かを判定する。粉末センサ３１４からの入力があったと判定すると、再利用制御部３１０は、ステップＳ６２３において、粉末検出閾値５５１に基づいて貯蔵部２１２に粉末が有るか否かを判定する。貯蔵部２１２に粉末が有ると判定された場合、再利用制御部３１０は、ステップＳ６２５において、吸引部２２４に起動を指示して貯蔵部２１２から粉末を吸引して回収する。
　本実施形態によれば、造形テーブルの周囲にある貯蔵部から回収された粉末材料と新しい粉末材料とを粉末タンクで混合してリコートに使用するので、積層造形中に造形テーブルから除かれた粉末材料を効率的に再利用することができる。
　［第３実施形態］
　次に、本発明の第３実施形態に係る粉末再利用装置について説明する。本実施形態に係る粉末再利用装置は、上記第２実施形態と比べると、貯蔵部から回収された粉末材料と新しい粉末材料とを粉末タンクの上流に配置されたホッパーで混合する点で異なる。その他の構成および動作は、第２実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
　《粉末再利用装置の概要》
　図７は、本実施形態に係る粉末再利用装置７００の構成および動作の概要を示す図である。なお、図７において、図２と同様の構成要素には同じ参照番号を付して、重複する説明を省略する。
　図７では、粉末材料の流路における粉末タンク２２１の上流にホッパー７２１を備える。そして、各貯蔵部２１１、２１２から回収された粉末材料は、ホッパー７２１で新しい粉末材料と混合されて一時貯蔵されてから、所定のタイミングで粉末タンク２２１に移送される。例えば、１回（１バッチ）の積層造形処理の間、粉末タンク２２１の粉末材料はホッパー７２１から補充されずに供給を制御し、１回（１バッチ）の積層造形処理が終了した後に粉末タンク２２１の粉末材料が設定量になるようホッパー７２１から補充するよう制御されてよい。本実施形態においては、ホッパー７２１が造形テーブルに供給されていない未使用の粉末材料と回収した粉末材料とを混合する混合部として機能する。
　本実施形態によれば、造形テーブルの周囲にある貯蔵部から回収された粉末材料と新しい粉末材料とをホッパーで混合してリコーティングに使用するので、積層造形中に造形テーブルから除かれた粉末材料を効率的に再利用することができる。
　［第４実施形態］
　次に、本発明の第４実施形態に係る粉末再利用装置について説明する。本実施形態に係る粉末再利用装置は、上記第２実施形態および第３実施形態と比べると、１つの吸引部と、各貯蔵部と吸引部との間に挿入された２つの切替バルブとにより、各貯蔵部からの粉末材料の回収を制御する点で異なる。その他の構成および動作は、第２実施形態または第３実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
　《粉末再利用装置の概要》
　図８は、本実施形態に係る粉末再利用装置８００の構成および動作の概要を示す図である。なお、図８において、図２と同様の構成要素には同じ参照番号を付して、重複する説明を省略する。
　図８では、図２の吸引部２２３および２２４を、開状態と閉状態とが切り替えられる切替バルブ８２３および８２４に置き換え、その両流路の先に１つの吸引部８２２を挿入して、図２の吸引部２２３および２２４と同様の回収処理を実現する。なお、切替バルブ８２３および８２４は、圧空制御型切替バルブを使用しても電気的なオンオフバルブなどを使用してもよい。
　本実施形態によれば、１つの吸引部と、各貯蔵部と吸引部との間に挿入された２つの切替バルブとにより、各貯蔵部からの粉末材料の回収を制御するので、簡単な構成で、積層造形中に造形テーブルから除かれた粉末材料を効率的に再利用することができる。
　［第５実施形態］
　次に、本発明の第５実施形態に係る粉末再利用装置について説明する。本実施形態に係る粉末再利用装置は、上記第２実施形態乃至第４実施形態と比べると、２つの貯蔵部および粉末タンクからの粉末材料を適切な吸引パターンによるタイミングでリコータに提供する点で異なる。その他の構成および動作は、第２実施形態から第４実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
　《積層造形システムの構成》
　図９は、本実施形態に係る粉末再利用装置の再利用制御部９１０を含む積層造形システム９００の構成を示す図である。図９において、図３と同様の構成要素には同じ参照番号を付して、重複する説明を省略する。
　積層造形システム９００は、リコータ３１１用のホッパー９１１と、満タンセンサ９１２と、再利用制御部９１０と、を備える。ホッパー９１１は、粉末タンク２２１と、貯蔵部２１１と、貯蔵部２１２とからそれぞれ吸引部の吸引により送られてくる粉末材料を混合して、以降のリコートのために貯蔵する。満タンセンサ９１２は、ホッパー９１１が満タンになったか否かを検出する。本実施形態においては、リコータ３１１用のホッパー９１１が造形テーブルに供給されていない未使用の粉末材料と回収した粉末材料とを混合する混合部として機能する。また、満タンセンサ９１２が粉末量検出部として機能する。
　再利用制御部９１０は、満タンセンサ９１２の検出結果と、粉末センサ３１３の検知結果と、粉末センサ３１４の検知結果と、を取得して、吸引部２２２、２２３、２２４の吸引およびリコータ３１１の動作を制御する。
　《再利用制御部の機能構成》
　図１０は、本実施形態に係る再利用制御部９１０の機能構成を示すブロック図である。なお、図１０において、図４と同様に機能構成部には同じ参照番号を付して、重複する説明は省略する。
　再利用制御部９１０は、吸引部能力取得部１００２と、吸引制御部１００６と、データベース１００７と、満タン検出部１００８と、吸引指示部１００９と、リコータ制御部１０１０と、をさらに備える。なお、入出力インタフェース４０１には、ホッパー９１１の満タンセンサ９１２と、粉末タンク２２１から粉末材料を吸引する吸引部２２２と、リコータ３１１と、がさらに接続される。
　吸引部能力取得部１００２は、吸引部２２２、２２３、２２４の吸引能力を取得する。データベース１００７は、吸引部２２２、２２３、２２４の吸引能力と吸引部２２２、２２３、２２４の吸引時間や吸引順序とを対応付けて記憶する吸引パターンテーブル１０７１を格納する。満タン検出部１００８は、リコータ用ホッパー９１１の満タンセンサ９１２からの検出信号により、リコータ用ホッパー９１１が満タンか否かを検出する。吸引指示部１００９は、粉末タンク２２１から粉末材料を吸引する吸引部２２２の吸引を指示する。リコータ制御部１０１０は、リコータ用ホッパー９１１が満タンとなれば、リコータ３１１によるリコーティングを開始させる。なお、リコータ３１１によるリコーティングの開始は、積層造形システムの制御部などからの指示と組み合わせてよい。
　吸引制御部１００６は、吸引部能力取得部１００２が取得した吸引部２２２、２２３、２２４の吸引能力に基づいて、データベース１００７の吸引パターンテーブル１０７１を参照して、吸引部２２２、２２３、２２４の駆動指示やリコータ３１１への駆動指示を出力する。なお、吸引制御部１００６は、満タン検出部１００８から満タンの検出が通知されれば、吸引部２２２、２２３、２２４の吸引を停止する。
　なお、本実施形態においては、吸引部２２２、２２３、２２４の吸引時間や吸引順序を吸引部２２２、２２３、２２４の吸引能力によって決めたが、さらに他の条件を追加してもよい。また、吸引制御部１００６は、リコータ用ホッパー９１１の満タンを検出して制御したが、満タンでなく所定量を基準に制御してもよい。また、再利用制御部９１０は独立した構成でなく、積層造形システムの制御部などに組み込まれても、互いに機能を分散して相互通信する構成であってもよい。
　（吸引パターンテーブル）
　図１１は、本実施形態に係る吸引パターンテーブル１０７１の構成を示すブロック図である。吸引パターンテーブル１０７１は、再利用制御部９１０が吸引部２２２、２２３、２２４における吸引時間や吸引順序を設定するために使用される。
　吸引パターンテーブル１０７１は、本実施形態においては、吸引制御条件１１０１としての各吸引部の吸引能力の組合せに対応付けて、吸引パターン１１０２としての各吸引部の吸引時間とその吸引順序とを記憶する。なお、吸引制御条件１１０１は各吸引部の吸引能力に限定されるものではない。リコータ用ホッパー９１１への粉末材料の提供を迅速に行い、積層造形速度を高めると共に、貯蔵部２１１および２１２が常に空であるようにするために考慮すべき条件を加えてよい。
　《再利用制御部のハードウェア構成》
　図１２は、本実施形態に係る再利用制御部９１０のハードウェア構成を示すブロック図である。なお、図１２において、図５と同様の構成要素には同じ参照番号を付して、重複する説明は省略する。
　ＲＡＭ１２４０には、図５に加えて新たに、取得された吸引部２２３、２２４、２２２の吸引部能力１２４７と、リコート用ホッパー３１２における満タンセンサ９１２が検出した満タン検出結果１２４８と、吸引部２２２への吸引駆動指示１２４９と、が記憶される。
　ストレージ１２５０には、図５に加えて新たに、図１１に示した吸引パターンテーブル１０７１と、吸引部２２３、２２４、２２２の吸引能力１２４７を取得するための吸引部能力取得モジュール１２５５とが記憶される。
　《再利用制御部の処理手順》
　図１３は、本実施形態に係る再利用制御部９１０の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、図１２のＣＰＵ５１０がＲＡＭ１２４０を使用して実行し、図１０の機能構成部を実現する。
　再利用制御部９１０は、ステップＳ１３０１において、各吸引部の吸引部能力を含む吸引制御条件１１０１を取得する。再利用制御部９１０は、ステップＳ１３０３において、データベース１００７から吸引パターンテーブル１０７１を読み込む。再利用制御部９１０は、ステップＳ１３０５において、吸引パターンテーブル１０７１を参照して、各吸引部の吸引部能力を含む吸引制御条件１１０１に対応する吸引パターン１１０２を選別する。再利用制御部９１０は、ステップＳ１３０７において、選別された吸引パターンにより吸引部の駆動を制御する。
　本実施形態によれば、２つの貯蔵部および粉末タンクからの粉末材料を適切な吸引パターン（タイミング）でリコータに提供するので、積層造形中に造形テーブルから除かれた粉末材料をより効率的に再利用することができる。
　［第６実施形態］
　次に、本発明の第６実施形態に係る粉末再利用装置について説明する。本実施形態に係る粉末再利用装置は、上記第２実施形態乃至第５実施形態と比べると、リコータ用ホッパーが満タンで、かつ、２つの貯蔵部が空になるように制御しながら、２つの貯蔵部および粉末タンクからの粉末材料をリコータに提供する点で異なる。その他の構成および動作は、第２実施形態から第５実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。また、粉末再利用装置の再利用制御部を含む積層造形システムの構成は、図９の積層造形システム９００と同様である。
　《再利用制御部の機能構成》
　図１４は、本実施形態に係る再利用制御部１４１０の機能構成を示すブロック図である。なお、図１４において、図４または図１０と同様の機能構成部には同じ参照番号を付して、重複する説明は省略する。
　再利用制御部１４１０は、データベース１４０７と、吸引制御部１４０６と、を備える。データベース１４０７は、吸引パターンテーブル１０７１に加えて吸引制御テーブル１４７１を有する。吸引制御テーブル１４７１は、吸引条件１５０１としての各センサの検知または検出結果の組合せに対応つけて、吸引パターンテーブル１０７１で設定された吸引パターンをさらに実時間で制御するための吸引パターンの更新パラメータを記憶する。
　吸引制御部１４０６は、データベース１４０７の吸引制御テーブル１４７１を参照して、ル各センサの検知または検出結果に基づいて各吸引部の吸引およびリコータの動作を制御する。
　《吸引制御テーブル》
　図１５は、本実施形態に係る吸引制御テーブル１４７１の構成を示すブロック図である。吸引制御テーブル１４７１は、吸引制御部１４０６が各センサの検知または検出結果に基づいて、吸引のためのパラメータを実時間で更新するために使用される。
　吸引制御テーブル１４７１は、吸引条件１５０１としての各センサの検知または検出結果の組合せに対応付けて、更新パラメータ１５０２としての吸引時間の増減（プラス／マイナス）を記憶する。
　なお、図１５に示した吸引時間の増減（プラス／マイナス）値は一例であって、これに限定されるものではない。また、図１５においては、センサの検知または検出結果に基づいた吸引時間のプラスとマイナスによる更新を説明したが、吸引順序などの他のパラメータを更新してもよい。
　《再利用制御部のハードウェア構成》
　本実施形態における再利用制御部のハードウェア構成は、図１２のＲＡＭに各センサの検知または検出結果と各吸引部の駆動指示が記憶され、ストレージにさらに吸引制御テーブル１４７１と、プログラムとして吸引パラメータ更新モジュールが記憶される構成であるので、ここでの図示および説明は省略する。
　《再利用制御部の処理手順》
　図１６は、本実施形態に係る再利用制御部１４１０の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、図１２のＣＰＵ５１０がＲＡＭを使って実行し、図１４の機能構成部を実現する。
　再利用制御部１４１０は、ステップＳ１６０１において、リコートが終了したか否かを判定する。リコートが終了したと判定すると、再利用制御部１４１０は、ステップＳ１６０３において、２つの粉末センサおよび満タンセンサの検出結果を取得する。再利用制御部１４１０は、ステップＳ１６０５において、データベース１４０７の吸引制御テーブル１４７１を読み込む。そして、再利用制御部１４１０は、ステップＳ１６０７において、センサ検出結果に対応して、吸引パラメータの更新として吸引時間の更新を行う。
　再利用制御部１４１０は、ステップＳ１６０９において、リコータ用ホッパーが満タンであるか否かを判定する。リコータ用ホッパーが満タンでないと判定すると、再利用制御部１４１０は、ステップＳ１６０３に戻って、リコータ用ホッパーが満タンになるまで吸引処理を繰り返す。リコータ用ホッパーが満タンになったと判定すると、再利用制御部１４１０は、ステップＳ１６１１において、リコータの駆動ＯＫを出力する。
　本実施形態によれば、リコータ用ホッパーが満タンで、かつ、２つの貯蔵部が空になるように制御しながら、２つの貯蔵部および粉末タンクからの粉末材料を調整しながら提供するので、積層造形中に造形テーブルから除かれた粉末材料をさらに効率的に再利用することができる。
　［他の実施形態］
　本発明で使用される粉末材料は、砂材料や樹脂材料あるいは金属材料であっても、同様の効果を奏する。また、上記実施形態においては、積層造形中に造形テーブルから除かれた粉末材料を吸引によって貯蔵部から回収したが、粉末材料を押出によって貯蔵部から回収する構成であってもよい。
　以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステムまたは装置も、本発明の範疇に含まれる。
　また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用されてもよいし、単体の装置に適用されてもよい。さらに、本発明は、実施形態の機能を実現する粉末再利用プログラムを含む情報処理プログラムが、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給される場合にも適用可能である。したがって、本発明の機能をコンピュータで実現するために、コンピュータにインストールされるプログラム、あるいはそのプログラムを格納した媒体、そのプログラムをダウンロードさせるＷＷＷ(World Wide Web)サーバも、本発明の範疇に含まれる。特に、少なくとも、上述した実施形態に含まれる処理ステップをコンピュータに実行させるプログラムを格納した非一時的コンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）は本発明の範疇に含まれる。

Claims (8)

  1. 　積層造形を行う造形テーブルの周囲に設けられ、積層造形中に前記造形テーブルから除かれた粉末材料を一時的に貯蔵する貯蔵部と、
    　前記貯蔵部に粉末材料が貯蔵されていることを検知する検知部と、
    　前記検知部で前記粉末材料が検知された場合に、前記貯蔵部に貯蔵された粉末材料を回収する回収部と、
    　前記回収部が回収した粉末材料を、前記造形テーブル上にリコートするためのリコータに供給する供給部と、
    　を備える粉末再利用装置。
  2. 　前記供給部は、前記造形テーブルに供給されていない未使用の粉末材料と、前記回収部が回収した粉末材料とを混合する混合部を含む請求項１に記載の粉末再利用装置。
  3. 　前記供給部は、
    　　前記造形テーブルに供給されていない未使用の粉末材料と、前記回収部が回収した粉末材料とを混合する混合部と、
    　　前記混合部から前記リコータへ粉末材料を供給するタイミングと、前記回収部から前記混合部を経へずに前記リコータへ粉末材料を供給するタイミングと、を制御する制御部と、
    　を含む請求項１に記載の粉末再利用装置。
  4. 　前記リコータに対して粉末材料を供給するホッパーと、
    　前記ホッパーに貯蔵された粉末材料の量を検出する粉末量検出部と、
    　をさらに備え、
    　前記供給部は、
    　　前記造形テーブルに供給されていない未使用の粉末材料と、前記回収部が回収した粉末材料とを混合する混合部と、
    　　前記検知部の検知結果および前記粉末量検出部が検出した粉末量に基づいて、前記混合部から前記リコータへ粉末材料を供給するタイミングと、前記回収部から前記混合部を経へずに前記リコータへ粉末材料を供給するタイミングと、を制御する制御部と、
    　を有する請求項１に記載の粉末再利用装置。
  5. 　前記混合部は、
    　　前記造形テーブルに供給されていない未使用の粉末材料と、前記回収部が回収した粉末材料とを混合するホッパーと、
    　　前記ホッパーから供給された混合された粉末材料を、１つの造形物に用いられる量だけ貯蔵する粉末タンクと、
    　を含む請求項２に記載の粉末再利用装置。
  6. 　請求項１乃至５のいずれか１項に記載の粉末再利用装置を有し、回収した粉末材料を用いて積層造形を行う積層造形システム。
  7. 　積層造形を行う造形テーブルの周囲に設けられ、積層造形中に前記造形テーブルから除かれた粉末材料を一時的に貯蔵する貯蔵部に、粉末材料が貯蔵されていることを検知する検知ステップと、
    　前記検知ステップにおいて前記粉末材料が検知された場合に、前記貯蔵部に貯蔵された粉末材料を回収する回収ステップと、
    　前記回収ステップにおいて回収した粉末材料を、前記造形テーブル上にリコートするためのリコータに供給する供給ステップと、
    　を含む粉末再利用方法。
  8. 　積層造形を行う造形テーブルの周囲に設けられ、積層造形中に前記造形テーブルから除かれた粉末材料を一時的に貯蔵する貯蔵部に、粉末材料が貯蔵されていることを検知する検知ステップと、
    　前記検知ステップにおいて前記粉末材料が検知された場合に、前記貯蔵部に貯蔵された粉末材料を回収する回収ステップと、
    　前記回収ステップにおいて回収した粉末材料を、前記造形テーブル上にリコートするためのリコータに供給する供給ステップと、
    　をコンピュータに実行させる粉末再利用プログラム。
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