WO2021192901A1 - 混合粉末の製造方法、混合粉末の製造装置、付加製造方法および付加製造装置 - Google Patents

混合粉末の製造方法、混合粉末の製造装置、付加製造方法および付加製造装置 Download PDF

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mixed powder
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powders
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川畑雄士
小関秀峰
菅原潤樹
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日立金属株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a mixed powder manufacturing method, a mixed powder manufacturing apparatus, an additional manufacturing method, and an additional manufacturing apparatus for producing a mixed powder by mixing a plurality of types of powders.
  • Patent Document 1 as a technique for controlling the supply amount of powder, the powder is supplied in order to distribute the pumped powder to a desired supply amount in the supply path until the powder is discharged to the heat source beam irradiation site. It is disclosed that a branch valve is provided in the middle of the road, the amount of powder supplied is controlled by the opening / closing ratio of the branch valve, and the pumping force reduced by the branch is compensated.
  • Patent Document 2 as a mixing technique for mixing powders, a material chamber having a shutter that opens and closes at the bottom and a mixing chamber provided at the lower portion thereof are provided, and a plurality of types of materials are stored in each material chamber.
  • the supply amount is adjusted by the opening / closing area of the bottom shutter so that the materials have a desired mixing ratio, and the materials are mixed in the mixing chamber.
  • Patent Document 1 it is necessary to provide a branch valve and its adjustment and control mechanism for each powder, and the opening / closing ratio and the actual supply amount are adjusted due to the large scale of the device and the wear of the branch valve. It has been difficult to supply a mixed powder having a desired mixing ratio because the powder is clogged in the supply flow path due to variations or adhesion of the powder to the branch valve.
  • an object of the present invention is to provide a mixed powder manufacturing method and a mixed powder manufacturing apparatus, and an additional manufacturing method and an additional manufacturing apparatus capable of accurately and quickly mixing a plurality of types of powders at a desired mixing ratio.
  • the present invention is a method for producing a mixed powder using a plurality of types of powders as raw materials, wherein the plurality of types of powders are used in a gap space by using a plurality of raw material powder supply paths provided for each of the plurality of types of powders.
  • the first step of pumping the powders to This is a mixed powder manufacturing method including a second step of obtaining the mixed powder and a third step of discharging the mixed powder from a discharge port provided on the downstream side of the gap space.
  • the present invention is an apparatus for producing a mixed powder using a plurality of types of powders as raw materials, in which a plurality of raw material powder supply paths provided for each of the powders and the plurality of raw material powder supply paths are connected to each other.
  • An insert having a chamber and a discharge path provided with a discharge port for discharging the mixed powder, the mixing chamber having a container and an outer wall arranged in the container facing the inner wall of the container.
  • a gap space formed between the member, the inner wall of the container and the outer wall of the insertion member, and an opening connected to the plurality of raw material powder supply paths are provided above the gap space.
  • the discharge path is connected to the lower part of the gap space, and the gap space is a mixed powder manufacturing apparatus having a cross-sectional area larger than the total cross-sectional area of the plurality of raw material powder supply paths.
  • the surface roughness of the inner wall of the container is preferably an arithmetic average roughness Ra of 12.5 ⁇ m or less
  • the surface roughness of the outer wall of the interpolating member is preferably an arithmetic average roughness Ra of 12.5 ⁇ m or less.
  • the present invention is an additional production apparatus for additional production using a mixed powder made from a plurality of types of powders, the powder supply apparatus provided for each of the plurality of types of powders, and the plurality of types.
  • the mixed powder manufacturing apparatus for mixing powders to produce a mixed powder and a head portion for irradiating a heat source beam toward a modeling portion are provided, and the powder supply apparatus is provided for each of the powders.
  • the head portion is connected to the raw material powder supply path of the above, and the head portion is connected to the discharge path by the mixed powder supply path for transporting the mixed powder.
  • the present invention comprises a step of pumping a plurality of types of powders to a gap space using a plurality of raw material powder supply paths provided for each of the plurality of types of powders, and a step of pumping the plurality of types of powders by pressure.
  • a step of ejecting and mixing into the void space having a cross-sectional area larger than the total cross-sectional area of the plurality of raw material powder supply paths to obtain a mixed powder, and the mixed powder are provided on the downstream side of the gap space.
  • the additional manufacturing method is characterized by having a step of discharging, melting, and solidifying the mixed powder toward a molding portion.
  • the present invention it is possible to provide a mixed powder manufacturing method and a mixed powder manufacturing apparatus, and an additional manufacturing apparatus and an additional manufacturing method capable of accurately and quickly mixing a plurality of types of powders at a desired mixing ratio.
  • FIG. 1 shows a schematic view of an additional manufacturing apparatus 10 provided with a mixed powder manufacturing apparatus 100.
  • the additional manufacturing device 10 includes a plurality of powder supply devices 11, a mixed powder manufacturing device 100, and a powder supply device 11 provided for each of a plurality of types of raw material powders (hereinafter, also simply referred to as powder 40) 40 as raw materials.
  • the case where the metal deposition method including the head portion 14 is used has been described, but the powder bed method may be used.
  • the mixed powder 41 produced by the mixed powder manufacturing apparatus 100 is deposited in a predetermined range (bed) in advance without discharging the mixed powder 41 using the head portion 14.
  • the heat source beam 15 is irradiated from the head portion 14 to the sedimentary layer to form a solidified layer accompanied by melting and solidification. This operation may be repeated for additional manufacturing.
  • the grade of the powder 40 as a raw material is not particularly limited.
  • the particle size of the powder 40 when the average particle size (D50) is about 0.1 to 100 ⁇ m, the options of the powder supply device 11 that can be selected can be increased.
  • the average particle size (D50) is more preferably 30 to 250 ⁇ m in the integrated distribution curve showing the relationship between the particle size and the volume integration from the small particle size side, which is obtained by the laser diffraction method. Is about 60 ⁇ m to 150 ⁇ m.
  • the powder supply device 11 can be installed according to the number of powders 40 to be mixed, and the powders 40 are stored in each of them. Each powder supply device 11 is connected to the mixed powder production device 100 by a powder supply path 12, and a preset supply amount for each powder 40 is pumped to the mixed powder production device 100.
  • the method for supplying and controlling the powder 40 is not particularly limited, but a disc type can be used.
  • the disc type is a method in which the powder to be supplied is dropped into a groove on a rotating plate (dish) provided below the container containing the powder, and the powder is pumped to the supply path by a pumping fluid (pumping gas).
  • a pumping fluid prumping gas
  • the supply amount of the powder can be changed by changing the speed of the rotating plate, the mixing ratio can be rapidly changed even during the additional production, and the additional production can be performed.
  • a pumping gas 20 such as an inert gas or compressed air is used.
  • a pressure feed fluid replenishment mechanism for replenishing the pressure feed fluid in the path of the powder supply path 12 in order to compensate for the pressure loss in the powder supply path 12.
  • the head portion 14 is connected to the mixed powder manufacturing apparatus 100 by a mixed powder supply path 13 for pumping the mixed powder 41.
  • the head portion 14 is connected to an external control device, and discharges the mixed powder 41 while irradiating the heat source beam 15.
  • the mixed powder production apparatus 100 includes a plurality of powder supply paths 12 provided for each powder 40, a mixing chamber 110 to which the plurality of powder supply paths 12 are connected, and a discharge path 150 for discharging the mixed powder 41. It is composed of.
  • the material of the powder supply path 12 is not particularly limited, but a metal or resin pipeline member can be used. From the viewpoint of pressure resistance and abrasion resistance, for example, stainless steel or engineering plastic can be used.
  • the mixing chamber 110 has a container 120 and an interpolating member 170 having an outer wall facing the inner wall 121 of the container 120, which is arranged in the container 120, and has an inner wall 121 of the container 120 and an outer wall of the interpolating member 170.
  • a gap space 140 is formed between the container and the 171.
  • each opening 130 connected to the plurality of powder supply paths 12 is provided.
  • the discharge path 150 is connected to the discharge port 160.
  • the cross-sectional area of the upper part of the gap space 140 is larger than the total cross-sectional area of the plurality of powder supply paths 12.
  • the cross-sectional area referred to here is a cross-sectional area in a cross section perpendicular to the flow direction of the powder 40, that is, the supply / discharge direction (vertical direction).
  • the powder 40 Since the cross-sectional area of the upper part of the gap space 140 is larger than the total cross-sectional area of the plurality of powder supply paths 12 (total cross-sectional area), the powder 40 is clogged even if there is a difference in the supply amount of each powder 40. Instead, it can be ejected into the gap space 140 and mixed to a desired mixing ratio. Further, when the inside of the gap space 140 is maintained in a negative pressure state with respect to the pressure applied in the powder supply path 12, and the powder 40 is ejected (introduced) from the powder supply path 12 into the gap space 140 through the opening 130. If a flow that draws into the gap space 140 is generated, the powder 40 can be ejected into the gap space 140 without being clogged.
  • the powders 40 do not collide with each other in the traveling direction (opposing direction) or in a direction close to the traveling direction so that the powder 40 can flow smoothly in the gap space 140. It is preferable to eject as follows. Specifically, for example, the gap space 140 has a circular or polygonal annular shape as the approximate shape of the cross section of the gap space 140 when viewed from the direction in which the powder 40 flows, that is, the supply / discharge direction (vertical direction). Can be.
  • FIG. 2 is a diagram showing a schematic view and a partial cross-sectional view of the mixed powder manufacturing apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A is a view of the mixed powder production apparatus 100 when viewed from the direction in which the powder 40 flows in, that is, from the upper surface side
  • FIG. 2B is a view perpendicular to the inflow direction of the powder 40. It is a cross-sectional view at the center position when viewed
  • FIG. 2 (c) is a cross-sectional view when viewed from the AA cross section
  • FIG. 2 (d) is a cross-sectional view when viewed from the BB cross section. It is a cross-sectional view.
  • FIG. 3 is an enlarged perspective view of the upper part of the mixed powder manufacturing apparatus 100, showing a state in which the powder supply path 12, the opening 130 connected to the powder supply path 12, and the gap space 140 are connected.
  • FIG. 4 is a schematic view showing shape examples (a) to (b) of the gap space 140.
  • the mixing chamber 110 includes a container 120, an interpolation member 170 arranged in the container 120 and having an outer wall facing the inner wall 121 of the container 120, and a container.
  • the gap space 140 formed between the inner wall 121 of the 120 and the outer wall 171 of the interpolation member 170, and above the gap space 140, each opening 130 connected to the plurality of powder supply paths 12 and the gap space 140.
  • a discharge port 160 connected to the discharge path 150 is provided at the lower portion of the above.
  • a metal material, a resin material, a fiber reinforced resin material, or the like can be used from the viewpoint of pressure resistance and abrasion resistance.
  • a metal material such as stainless steel can be preferably used.
  • the arithmetic mean roughness Ra is preferably Ra 12.5 ⁇ m or less, more preferably Ra 6.3 ⁇ m or less, and even more preferably Ra 1.6 ⁇ m or less.
  • the shape of the interpolating member 170 will be described later, but as the material, a metal material, a resin material, a fiber reinforced resin material, or the like can be used from the viewpoint of pressure resistance and abrasion resistance. Further, the surface roughness of the inner wall 121 of the container 120 is small so that the powder 40 and the mixed powder 41 flowing in the container 120 are guided without delay so as to be pumped to the discharge port 160 with a smooth flow. Moderately good. Specifically, for example, the arithmetic mean roughness Ra is preferably Ra 12.5 ⁇ m or less, more preferably Ra 6.3 ⁇ m or less, and even more preferably Ra 1.6 ⁇ m or less.
  • the opening 130 is an opening for introducing the powder 40 flowing in the powder supply path 12 into the mixing chamber 110.
  • the opening 130 is connected to the upper part of the container 120, and may be arranged equal to or more than the number of powder supply paths 12.
  • a plurality of openings 130 can be arranged at rotationally symmetrical positions. Further, for the opening 130 in which the pumping gas 20 and the powder 40 are not circulated, the opening 130 may be appropriately sealed.
  • the gap space 140 is a space formed in the container 120 between the inner wall 121 of the container 120 and the outer wall 171 of the interpolation member 170, the upper portion is connected to the opening 130, and the lower portion is the discharge path 150. Is connected with. Further, as shown in FIGS. 2 and 3, the gap space 140 is a space in which a plurality of types of powder 40 are one space through an opening 130 connected to each powder supply path 12 provided for each of the plurality of types of powder 40. It is a place to be introduced in. That is, the gap space 140 can be rephrased as a mixed space.
  • the cross-sectional area of the upper part of the gap space 140 connected to the opening 130 has a cross-sectional area larger than the total cross-sectional area of the powder supply path 12.
  • the cross-sectional area of the lower part connected to the discharge path 150 may be equal to or larger than the total cross-sectional area of the powder supply path 12.
  • the "total cross-sectional area of the powder supply paths 12" as used herein means the sum of the cross-sectional areas of the hollow portions of the powder supply paths. Twice
  • the gap space 140 has the above characteristics, even if there is a difference in the supply amount of each powder 40, the powder 40 can be introduced and mixed in the gap space 140 without being clogged. Therefore, a plurality of types of powder 40 Even if, a mixed powder having a desired mixing ratio can be obtained.
  • the configuration of this embodiment is also suitable for mixing powders having densities of 5 Mg / m 3 or more (1.5 times or more) different from each other. Since the powder 40 is mixed while flowing in a state where the space from the powder supply path 12 to the discharge path 150 via the gap space 140 is communicated, it is possible to stably realize highly uniform mixing.
  • the cross-sectional area of the upper part connected to the opening 130 is the maximum cross-sectional area and the cross-sectional area of the lower part connected to the discharge path 150 is the minimum cross-sectional area.
  • the change in cross-sectional area changes smoothly.
  • the approximate shape of the gap space 140 is an inverted cone or an inverted polygonal pyramid, and the cross-sectional shape of the gap space 140 when viewed perpendicular to the flow direction of the powder 40 is from the upper part to the lower part of the gap space 140. It is preferable that the slope is smooth toward the end.
  • the cross-sectional shape of the gap space 140 viewed from the direction in which the powder 40 flows is annular.
  • the powder 40 or the mixed powder 41 can be pumped to the discharge path 150 without being clogged in the gap space 140.
  • the effect of suppressing the generation of turbulent flow of the pumping gas 20 can be expected.
  • the gap space 140 is composed of an inner wall 121 of the container 120 and an outer wall 171 of the interpolation member 170.
  • 4 (a) to 4 (c) are views showing the shape of the gap space 140.
  • FIGS. 4A to 4C show a case where the shape of the gap space 140 is an inverted cone, and the angle ⁇ when the diameter is expanded from the apex of the central axis of the cone toward the bottom of the cone. Is illustrated by changing.
  • the specific angle may be more than 0 ° to less than 90 °, but is preferably about 15 ° to 60 ° in order to moderate the change in the cross-sectional area. By doing so, the powder 40 can flow toward the discharge port 160 without delay when merging in the gap space 140.
  • FIG. 4B shows that the powder 40 can flow while sliding down in the gap space 140 by making the angle sharper and extending the gap space 140 in the flow direction of the powder 40.
  • the pressure loss of the pumping gas 20 for pumping the powder 40 can be expected to be suppressed by making the angle more obtuse and shortening in the flow direction of the powder 40, and the powder 40 to be mixed can be expected to be suppressed. It is effective when the number is small and it is pumped at low pressure.
  • the mixing chamber 110 can be further miniaturized by the amount that the interpolation member 170 is not inserted.
  • the flow velocity (flow rate) of the pumping gas 20 for pumping the powder 40 may be reduced to prevent the powder 40 from flying up.
  • discharge path One end of the discharge path 150 is connected to the gap space 140, and the other end is provided with a discharge port 160 for discharging the mixed powder 41 pressure-fed from the gap space 140.
  • the discharge port 160 can be connected to the mixed powder supply path 13 and can also be used as a connecting portion when the mixed powder 41 is pumped to a device or the like further downstream.
  • the shape of the discharge path 150 can be, for example, equal to or less than the minimum cross-sectional area of the gap space 140. When the area is equal to or less than the minimum cross-sectional area of the gap space 140, it is preferable not to sharply decrease from the minimum cross-sectional area of the gap space 140.
  • the opening area of the discharge port 160 can be equal to or less than the cross-sectional area of the discharge path 150. Further, at least one discharge port 160 may be provided, and a plurality of discharge ports 150 may be provided by branching.
  • FIGS. 4 (d) to 4 (f) show the gap space 240, which is another form of the gap space 140 composed of the inner wall 121 of the container 120 and the interpolation member 170.
  • the gap space 240 can be composed of an inner wall 221 of the container 220 and an outer wall 271 of the interpolation member 270 having a shape facing the inner wall 221 as shown in FIGS. 4 (d) to 4 (f).
  • the cross section when viewed perpendicular to the flow direction of the powder 40 is such that the inner wall 221 surface of the container 220 is convex toward the outside of the void space as shown in FIG. 4 (d).
  • the inverted conical shape such as those in which the inner wall 221 surface of the container 220 is convex toward the inside of the void space as shown in FIG. 4 (e), and those in which there are a plurality of angular changes as shown in FIG. 4 (f). It may be one.
  • a mixing chamber 310 having a container 320 having a different form from the mixing chamber 110 of the first embodiment will be described.
  • the mixing chamber 310 in the present embodiment is a mixing chamber 310 including a container 320 formed by combining divided blocks.
  • FIG. 5 shows a mixing chamber 310 including a container 320 formed by combining divided blocks.
  • the container 320 is formed into a mixing chamber 310 by joining what is divided into an upper block 321 having an opening 130, a lower block 322 having a discharge port 160, and an intermediate block 323. You can do it. More specifically, for example, the upper block 321 forms a cylindrical hollow portion 331 that forms a part of the powder supply path 12 and penetrates in the thickness direction, and the lower block 322 forms a discharge path 150. A columnar hollow portion 332 that penetrates in the longitudinal direction may be formed.
  • the intermediate block 323 may include a funnel-shaped hollow portion 333 that penetrates in the thickness direction and communicates with the columnar hollow portion 331 of the upper block and the columnar hollow portion 332 of the lower block.
  • the volume of the gap space 140 can be easily changed by inserting a spacer between the upper block 321 provided with the opening 130 and the intermediate block 323. Further, for example, if the position where the inclination of the inner wall 321 of the container 320 changes is divided, the configuration and assembly of the container 320 can be simplified.
  • FIG. 6 shows another mixed powder manufacturing apparatus 400 according to the present embodiment.
  • the mixed powder manufacturing apparatus 400 differs from the mixed powder producing apparatus 100 in that the pressure replenishment mechanism 410 is provided in the discharge path 150.
  • the pressure replenishment mechanism 410 is for controlling the increase in the flow rate of the pressure feed gas 20 for pressure-feeding the mixed powder 41 when the mixed powder 41 flowing from the gap space 140 to the discharge path 150 is pressure-fed to the head portion 14. be.
  • the pressure replenishment mechanism 410 can be arranged between the discharge path 150 and the discharge port 160 and in a direction perpendicular to the discharge path 150.
  • the pressure replenishment mechanism 410 can introduce the pumping gas 20 into the discharge passage 150 by an arbitrary flow rate, and it can be expected that the pressure in the gap space 140 becomes more negative depending on the flow rate of the introduced pumping gas. Further, it can be expected that the mixed powder 41 is pumped to the head portion 14 even more smoothly.
  • the present embodiment is a mixed powder manufacturing method using a plurality of types of powders as raw materials, and the plurality of types of powders are delivered to a gap space by using a plurality of raw material powder supply paths provided for each of the plurality of types of powders.
  • the first step of pumping and the plurality of powders pumped are ejected into the gap space having a cross-sectional area larger than the total cross-sectional area of the plurality of raw material powder supply paths and mixed to obtain a mixed powder.
  • the mixed powder manufacturing method is characterized by having a second step of obtaining the mixed powder and a third step of discharging the mixed powder from a discharge port provided on the downstream side of the gap space. Therefore, as described above, in the mixed powder manufacturing apparatus 100, the relationship is such that the total cross-sectional area of the plurality of powder supply paths 12 (total cross-sectional area) ⁇ the upper cross-sectional area of the gap space 140. ..
  • the powder 40 is opened from the powder supply path 12 to the opening 130 by maintaining a negative pressure state in the gap space 140 with respect to the pressure applied in the powder supply path 12.
  • a flow that draws into the gap space 140 will occur. Due to this drawing flow, even if there is a difference in the supply amount of each powder 40, the powder 40 can be introduced and mixed in the gap space 140 without being clogged. Therefore, even if there are a plurality of types of powder 40, a desired mixing ratio is obtained.
  • the mixed powder of can be obtained accurately and quickly.
  • the configuration of this embodiment is also suitable for mixing powders having densities of 5 Mg / m 3 or more (1.5 times or more) different from each other. Since the powder 40 is mixed while flowing in a state where the space from the powder supply path 12 to the discharge path 150 via the gap space 140 is communicated, it is possible to stably realize highly uniform mixing. Hereinafter, each step will be described.
  • the first step is a step of pumping a plurality of types of powders 40 to be mixed to the gap space 140 using a plurality of powder supply paths 12 provided for each powder 40.
  • the pumping gas 20 can be used as a method of pumping the powder 40.
  • the pumping gas 20 for example, compressed air or an inert gas can be used, but it is preferable to use an inert gas that can be expected to prevent oxidation, specifically, argon gas or nitrogen gas.
  • the flow rate of the pumping gas can be appropriately changed by the powder supply device 11.
  • the second step is a step of mixing the plurality of types of powders 40 ejected into the gap space 140 in the gap space 140.
  • the powder can be ejected into the gap space 140 without being clogged, and a highly uniform mixed powder can be obtained. be able to.
  • the powder 40 is ejected into the interstitial space 140, it is preferable to eject the powder 40 into the interstitial space 140 having a lower atmospheric pressure than the upstream (powder supply path 12) and mix them. In other words, with respect to the pressure applied upstream of the gap space 140 (powder supply path 12), the pressure may be ejected into the gap space 140 having a low pressure, that is, the gap space 140 having a negative pressure region and mixed.
  • the relationship between the total cross-sectional area of the plurality of powder supply paths 12 and the cross-sectional area of the gap space 140 is specifically the ratio of the cross-sectional area S2 of the gap space 140 to the total cross-sectional area S1 of the plurality of powder supply paths 12. It suffices if (S2 / S1) exceeds 1, preferably 2 or more, more preferably 20 or more, and further preferably 50 or more.
  • the ratio (S2 / S3) of the cross-sectional area S2 of the gap space 140 to the area (opening area) S3 of the opening of the discharge port 150 may exceed 1, preferably 2 or more, and more preferably. It is 20 or more, more preferably 50 or more.
  • the ratio (S1 / S3) of the total cross-sectional area S1 of the plurality of powder supply paths 12 to the area S3 of the opening of the discharge port 150 is preferably 0.9 or more, more preferably 1.2 or more. Is.
  • the cross section of the gap space 140 when viewed from the direction in which the powder 40 flows may be annular.
  • the powder 40 can be circulated smoothly in the gap space 140, and the mixed powder 41 can be efficiently produced.
  • a flow 51 that flows while spreading can be formed.
  • the third step is a step of discharging the mixed powder 41 obtained in the second step by the discharge port 160 through the discharge path 150 provided downstream of the gap space 140.
  • the discharge path 150 is provided with an opening 130 serving as a discharge port 160 at one end. Further, at least one discharge port 160 may be provided, and a plurality of discharge ports 150 may be provided by branching.
  • the cross-sectional area of the gap space 140 gradually decreases toward the discharge port 150.
  • the shape of the gap space 140 is an inverted cone or an inverted polygonal pyramid, and the cross-sectional shape of the gap space 140 when viewed perpendicular to the flow direction of the powder 40 is from the upper part to the lower part of the gap space 140.
  • the slope is smooth.
  • the step C in which the powder 41 is discharged from the discharge port 160 provided on the downstream side of the gap space 140 to the mixed powder supply path 13 and the mixed powder 41 discharged from the discharge port 160 are connected to the mixed powder supply path 13.
  • One of the features is that it has a D step of pumping to the head portion 14, and an E step of discharging, melting, and solidifying the mixed powder 41 pumped to the head portion 14 toward the modeling portion 30. Is.
  • additional manufacturing can be performed while accurately and quickly mixing a plurality of types of powders at a desired mixing ratio.
  • the method of additional production is not particularly limited, but for example, a directed energy deposition method such as laser metal deposition, a powder bed method (powder bed fusion bonding method), a plasma powder overlay, or the like can be used.
  • a directed energy deposition method such as laser metal deposition, a powder bed method (powder bed fusion bonding method), a plasma powder overlay, or the like can be used.
  • the heat source beam 15 can be used, and for example, a laser beam, an electron beam, plasma, an arc, or the like can be used.
  • the powder supply device uses four types of raw material powders (powder A, powder B, powder C, powder D) using two TP-Z180111VEFDR manufactured by JEOL Ltd. and two PF2 / 2 manufactured by GTV, for a total of four units. ) Was mixed.
  • the total flow rate of the pumping gas was set to 6.0 L, and the supply amount of the raw material powder and the flow rate of the pumping gas were set for each of the four powder supply devices.
  • the mixed powder manufacturing equipment uses resin tubes with an inner diameter of 2.5 mm and an inner diameter of 4 mm for the powder supply path, and the interpolation member has an inverted conical apex angle of 60 ° and the surface of the outer wall has an arithmetic mean roughness. A member with Ra 1.6 ⁇ m or less was used.
  • the mixing chamber is provided with an inverted conical inner wall facing an inverted conical interpolation member, an upper block with four openings with an inner diameter of 2.0 mm, and a discharge port with a diameter of 6.0 mm. The lower block and the intermediate block connecting the opening to the discharge port were connected to each other. As shown in FIG.
  • the upper block forms a part of the powder supply path and penetrates in the thickness direction
  • the lower block forms a discharge path and penetrates in the thickness direction.
  • a cylindrical hollow portion is formed.
  • the intermediate block includes a funnel-shaped hollow portion penetrating in the thickness direction that communicates with the cylindrical hollow portion of the upper block and the cylindrical hollow portion of the lower block.
  • the material of each block was stainless steel (SUS303), and the arithmetic average roughness of the surface in contact with the raw material powder was Ra 1.6 ⁇ m or less.
  • the upper end of the gap space had the maximum cross-sectional area, and the cross-sectional area S2 was 364 mm 2 .
  • the opening area S3 of the discharge opening could be calculated 28.3 mm 2, and.
  • the ratio (S2 / S1) of the total cross-sectional area S1 of the powder supply path to the cross-sectional area S2 of the gap space is 10, and the area (opening area) S3 of the opening of the discharge port and the cross-sectional area S2 of the gap space. It was confirmed that the ratio with (S2 / S3) was 13.
  • the ratio (S1 / S3) of the opening area S3 of the discharge port 150 to the total cross-sectional area S1 of the plurality of powder supply paths 12 was 1.2.
  • Example 1 The supply amounts of the powders A to D were set by the powder supply device prepared for each of the powders A to D.
  • the supply amount of each was 6.3 g / min for powder A, 1.2 g / min for powder B, 2.4 g / min for powder C, and 6.0 g / min for powder D (total of powders A to D).
  • Supply amount 15.9 g / min).
  • Argon gas was used as the pumping gas.
  • the supply pressure of argon gas is constant at 0.4 MPa (gauge pressure)
  • the flow rate of pumping gas (argon gas) is 2.0 L / min for powders A and B, and 0.3 L / min for powder C and powder D. , Was set to be.
  • Example 2 In addition, as Examples 2 to 4, the case where the supply amount of powders A to D was changed while the type of pumping gas, the supply pressure of the pumping gas and the flow rate of the pumping gas remained the same as in Example 1 was carried out. .. In Example 2, the supply amounts of powders A to D were powder A: 6.3 g / min, powder B: 1.2 g / min, powder C: 1.0 g / min, and powder D: 3.5 g / min. , A total of 12.0 g / min.
  • Example 3 the supply amounts of powders A to D are powder A: 1.3 g / min, powder B: 4.2 g / min, powder C: 4.5 g / min, and powder D: 6.0 g / min.
  • Example 4 the total supply amount of powders A to D was 1.3 g / min for powder A, 4.2 g / min for powder B, and 3.6 g / min for powder C.
  • Powder D 3.5 g / min, totaling 12.6 g / min.
  • the conditions of Examples 1 to 4 are shown in Table 2.
  • the ratio (S2 / S1) of the total cross-sectional area S1 of the powder supply path to the cross-sectional area S2 of the confluence is 0.28
  • the ratio of the opening area S3 of the discharge port to the cross-sectional area S2 of the confluence (S2 /). S3) was set to 0.25.
  • the ratio (S1 / S3) of the opening area S3 of the discharge port 150 to the total cross-sectional area S1 of the plurality of powder supply paths 12 was set to 0.89.
  • the supply amount of powder C was 2.5 g / min
  • the supply amount of powder D was 7.0 g / min
  • the total supply amount was 9.5 g / min.
  • Argon gas is used as the pumping gas
  • the supply pressure is constant at 0.4 MPa (gauge pressure)
  • the flow rate of the argon gas is 5.7 L / min for powder C and 0.3 L / min for powder D.
  • Table 3 shows the conditions of the comparative example.
  • the mixed powder obtained by mixing each powder was discharged from the head portion, and the amount of the mixed powder (hereinafter referred to as the total discharge amount) was measured and evaluated.
  • the powders A to D were supplied to the mixed powder manufacturing apparatus and discharged from the head portion. More specifically, the powders A to D are pumped from the mixed powder supply device to the mixed powder manufacturing device with argon gas, mixed in the mixed powder manufacturing device to form a mixed powder, and the mixed powder is pressure-fed to the head portion. The mixed powder was discharged toward the measuring container provided below the head portion.
  • the total discharge amount was measured by measuring the weight change of the measuring container with a measuring instrument (electronic balance) provided under the measuring container.
  • the measurement cycle was about 0.25 s, and the average value for 100 seconds was measured.
  • the results are shown in Table 2. Further, the measured weight change is differentiated, and the converted value is obtained from this difference value so as to be the supply amount (g / min) per minute, and the vertical axis represents the total discharge amount (g / min).
  • the horizontal axis was evaluated as the elapsed time (s).
  • comparative examples were also measured and evaluated in the same manner.
  • Table 2 shows the measurement results of the total discharge amount for each example, and Table 3 shows the measurement results of Comparative Example 1. Further, FIG. 8 shows the time-dependent change of the total amount of powder ejected in Example 1 for each sampling cycle, and FIG. 9 shows the time-dependent change of the amount of powder ejected in Comparative Example 1 for each sampling period.
  • Example 1 to 4 as shown in Table 2 and FIG. 8, the difference between the average value and the target value during 100 s in the steady state (60 s or later) is 0.6 g at the maximum, so that the accuracy is high. It was confirmed that they could be mixed in. In addition, the change in the supply amount in the steady state (60s or later) was within 10% of the supply amount, and a mixed powder having a desired mixing ratio could be obtained even in the case of long-term operation. ..
  • the average value of the total discharge amount is each. It was confirmed that the mixed powder having a desired mixing ratio can be obtained without being affected by the difference in the properties (specific gravity, etc.) of the powder, that is, being close to the total value (target value) of the supply amount. Specifically, it was confirmed that powders having densities of 5 Mg / m 3 or more (1.5 times or more) different can be mixed stably.
  • Comparative Example 1 As shown in Table 3 and FIG. 9, the total discharge amount was not stable, and the average value of the total discharge amount for 100 s could not be calculated. In addition, the result was that the amount of ejection gradually decreased.
  • Powder supply device 12 Powder supply path 13: Mixed powder supply path 14: Head portion 15: Heat source beam 20: Pressure feed gas 30: Modeling location 40: Powder 41: Mixed powder 50: Flow 51: Flow 100: Mixing powder manufacturing apparatus 110: Mixing chamber 120: Container 121: Inner wall 130: Opening 140: Gap space 150: Discharge path 160: Discharge port 170: Inserting member 171: Outer wall 220: Container 221: Inner wall 240: Gap Space 270: Insertion member 271: Outer wall 310: Mixing chamber 320: Container 321: Upper block 322: Lower block 323: Intermediate block 331: Cylindrical hollow portion 332: Cylindrical hollow portion 333: Lute-shaped hollow portion 400: Mixing Powder production equipment 410: Pressure replenishment mechanism

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Abstract

複数種の粉末を所望の混合比で精確かつ迅速に混合できる、混合粉末製造方法および混合粉末製造装置と、付加製造方法および付加製造装置を提供することを目的とする。　複数種の粉末を原料とする混合粉末の製造方法であって、前記複数種の粉末を、前記複数種の粉末毎に設けられた複数の原料粉末供給路を用いて、間隙空間まで圧送する第１の工程と、圧送された前記複数種の粉末を、前記複数の原料粉末供給路の断面積の総和（総和断面積）よりも大きい断面積を有する前記間隙空間に噴出させて混合し、混合粉末を得る第２の工程と、前記混合粉末を、前記間隙空間の下流側に設けられた吐出口から吐出する第３の工程と、を有する混合粉末製造方法である。

Description

混合粉末の製造方法、混合粉末の製造装置、付加製造方法および付加製造装置
　本発明は、複数種の粉末を混合して混合粉末を製造する、混合粉末製造方法、混合粉末製造装置、付加製造方法および付加製造装置に関する。
　近年、あらかじめ多種の金属粉末を混合して、その混合した金属粉末を用いて造形する付加製造方法や付加製造装置の開発が進んでいる。そこで製造過程の効率化と時間短縮のために、複数種の粉末を所望の混合比で迅速に混合できる混合粉末機能を備えた付加製造装置が求められている。例えば、特許文献１では、粉末の供給量を制御する技術として、粉末を熱源ビーム照射箇所に吐出させるまでの供給路において、圧送されてきた粉末を所望の供給量になるよう分配するため、供給路の途中に分岐弁を備え、その分岐弁の開閉割合によって、粉末の供給量を制御し、かつ分岐により低下した圧送力を補うことが開示されている。
　また、特許文献２では、粉末を混合する混合技術として、底部に開閉するシャッターを備えた材料チャンバーと、その下部に設けられた混合チャンバーとを有し、複数種の材料を材料チャンバーごとに収納し、それら材料が所望の混合比になるよう、底部のシャーターの開閉面積によって供給量を調節し、混合チャンバーにて混合することが開示されている。
特開２０１２－１２５７７２号公報 特開２０１７－５２１２９号公報
　しかしながら、特許文献１には、粉末毎に分岐弁およびその調節、制御機構なるものを設ける必要が生じ、装置が大掛かりになることや、分岐弁の摩耗などにより、開閉割合と実際の供給量にバラつきが生じたり、分岐弁に粉末が付着することで、粉末が供給流路内で詰まるなどして、所望の混合比を持つ混合粉末を供給することが困難であった。
　また、特許文献２の方法においても、材料の混合比を制御する際、シャッターの開閉度で調節していることや、材料を混合チャンバーに落下させて混合する方法であることから、迅速に安定した混合状態を実現することが困難だった。
　そこで本発明は、複数種の粉末を所望の混合比で精確かつ迅速に混合できる、混合粉末製造方法および混合粉末製造装置と、付加製造方法および付加製造装置を提供することを目的とする。
　本発明は、複数種の粉末を原料とする混合粉末の製造方法であって、前記複数種の粉末を、前記複数種の粉末毎に設けられた複数の原料粉末供給路を用いて、間隙空間まで圧送する第１の工程と、圧送された前記複数種の粉末を、前記複数の原料粉末供給路の断面積の総和よりも大きい断面積を有する前記間隙空間に噴出させて混合し、混合粉末を得る第２の工程と、前記混合粉末を、前記間隙空間の下流側に設けられた吐出口から吐出する第３の工程と、を有する混合粉末製造方法である。
　また、本発明は、複数種の粉末を原料とする混合粉末の製造装置であって、前記粉末毎に設けられた複数の原料粉末供給路と、前記複数の原料粉末供給路が接続された混合室と、前記混合粉末を吐出する吐出口を備える吐出路と、を有し、前記混合室は、容器と、前記容器の中に配置された、前記容器の内壁に対向する外壁を有する内挿部材と、前記容器の内壁と前記内挿部材の外壁との間に形成された間隙空間と、前記間隙空間の上部に、前記複数の原料粉末供給路と繋がるそれぞれの開口部と、を備え、前記吐出路は、前記間隙空間の下部に接続され、前記間隙空間は、前記複数の原料粉末供給路の断面積の総和よりも大きい断面積を有することを特徴とする混合粉末製造装置である。
　また、前記容器の内壁の表面粗さは、算術平均粗さＲａ１２．５μｍ以下であり、前記内挿部材の外壁の表面粗さは、算術平均粗さＲａ１２．５μｍ以下であることが好ましい。
　また、本発明は、複数種の粉末を原料とする混合粉末を用いて付加製造するための付加製造装置であって、前記複数種の粉末毎に設けた、粉末供給装置と、前記複数種の粉末を混合して混合粉末を作製する、前記混合粉末製造装置と、熱源ビームを造形箇所に向けて照射する、ヘッド部と、を備え、前記粉末供給装置は、前記粉末毎に設けられた複数の原料粉末供給路に接続され、前記ヘッド部は、前記混合粉末を搬送する混合粉末供給路によって、前記吐出路に接続されていることを特徴とする付加製造装置である。
　また、本発明は、複数種の粉末を、前記複数種の粉末毎に設けられた複数の原料粉末供給路を用いて、間隙空間まで圧送する工程と、圧送された前記複数種の粉末を、前記複数の原料粉末供給路の断面積の総和よりも大きい断面積を有する前記空隙空間に噴出させて混合し、混合粉末を得る工程と、前記混合粉末を、前記間隙空間の下流側に設けられた吐出口から混合粉末供給路に吐出する工程と、前記吐出口から吐出された前記混合粉末を、前記混合粉末供給路に接続された前記ヘッド部まで圧送する工程と、前記ヘッド部まで圧送された前記混合粉末を、造形箇所に向けて吐出し、溶融、凝固させる工程と、を有することを特徴とする付加製造方法である。
　本発明によれば、複数種の粉末を所望の混合比で精確かつ迅速に混合できる、混合粉末製造方法および混合粉末製造装置と、付加製造装置および付加製造方法を提供することができる。
本発明の実施形態における、混合粉末製造装置を備えた付加製造装置の概略図である。 本発明の実施形態における、混合粉末製造装置の模式図および部分断面図である。 本発明の実施形態における、混合粉末製造装置上部を拡大した斜視図である。 本発明の実施形態における、間隙空間の形状例（ａ）～（ｆ）を示す模式図である。 本発明の実施形態における、分割したブロックで構成した混合室の模式図を示す図である。 本発明の実施形態における、圧力補充口の模式図である。 本発明の実施形態における、間隙空間内で混合するまでの粉末の流れの模式図である。 実施例の混合粉末製造装置による合計吐出量の推移である。 比較例の混合粉末製造装置による合計吐出量の推移である。
　以下、本発明に係る付加製造装置と混合粉末製造装置の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。その後、混合粉末製造方法と共に付加製造方法を説明する。但し、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
（第１実施形態）
＜付加製造装置＞
　図１は、混合粉末製造装置１００を備えた付加製造装置１０の概略図を示したものである。
　付加製造装置１０は、原料となる複数種の原料粉末（以下、単に粉末４０ともいう）４０毎に設けられた、複数の粉末供給装置１１と、混合粉末製造装置１００と、粉末供給装置１１と混合粉末製造装置１００を繋ぐ粉末供給路１２と、混合粉末４１を吐出しながら熱源ビーム１５を照射するヘッド部１４と、ヘッド部１４と混合粉末製造装置１００とを繋ぐ混合粉末供給路１３と、で構成されている。なお、本実施形態では、ヘッド部１４を備えたメタルデポジション方式を用いた場合について説明したが、パウダーベット方式を用いても良い。
　パウダーベット方式を用いる場合には、例えば、ヘッド部１４を用いて混合粉末４１を吐出せず、あらかじめ、混合粉末製造装置１００で作製した混合粉末４１を、所定の範囲（ベッド）に堆積した後、ヘッド部１４から熱源ビーム１５を堆積層に照射し、溶融・凝固を伴う凝固層を形成する。この操作を繰り返して付加製造していけばよい。
［粉末］
　原料となる粉末４０について、材種などは特に制限されない。粉末４０の粒径は、平均粒径（Ｄ５０）が０．１～１００μｍ程度であると、選定できる粉末供給装置１１の選択肢を多くすることができる。ここで、メタルデポジッション方式では、レーザー回折法によって求められる、粒子径と小粒子径側からの体積積算との関係を示す積算分布曲線において、平均粒径（Ｄ５０）が３０～２５０μｍ、より好ましくは６０μｍ～１５０μｍ程度である。
［粉末供給装置］
　粉末供給装置１１は、混合したい粉末４０の数に応じて設置することができ、それぞれに粉末４０が収納されている。粉末供給装置１１毎に粉末供給路１２によって混合粉末製造装置１００と接続されており、粉末４０毎に予め設定された供給量を混合粉末製造装置１００まで圧送する装置である。
　粉末４０の供給・制御方法は、特に制限されないが、ディスクタイプを用いることができる。　
　ディスクタイプは、供給する粉末を、その粉末を収納している容器の下方に設けた回転板（皿）上の溝部などに落とし、その粉末を圧送流体（圧送ガス）で供給路に圧送する方式である。このような方式であれば、回転板の回転速度を制御することで、粉末の供給量を安定して制御しやすい。また、回転板の速度を変更すれば、粉末の供給量を変化させることできるため、付加製造中であっても混合比を迅速に変化させて、付加製造できる。圧送に用いる媒体としては、不活性ガスや圧縮空気などの圧送ガス２０を用いる。
　図１への図示は省略するが、粉末供給路１２の圧力損失を補うために、粉末供給路１２の経路中に上記圧送流体を補充する圧送流体補充機構を設けることが好ましい。
［ヘッド部］
　ヘッド部１４は、混合粉末製造装置１００と、混合粉末４１を圧送する混合粉末供給路１３によって繋がれている。ヘッド部１４は、外部の制御装置と接続されており、熱源ビーム１５の照射を行いながら混合粉末４１の吐出を行うものである。
＜混合粉末の製造装置＞
　本発明に係る混合粉末製造装置１００について説明する。図２～図４は混合粉末製造装置の一例を示したものである。ここで、混合粉末製造装置１００は、粉末４０毎に設けられた複数の粉末供給路１２と、複数の粉末供給路１２が接続された混合室１１０と、混合粉末４１を吐出する吐出路１５０とから構成されている。粉末供給路１２は、材質は特に制限しないが、金属製や樹脂製の管路部材を用いることができる。耐圧性、耐摩耗性の観点からいえば、例えば、ステンレス製やエンジニアリングプラスチック製とすることができる。
　混合室１１０は、容器１２０と、容器１２０の中に配置された、容器１２０の内壁１２１に対向する外壁を有する内挿部材１７０とを有し、容器１２０の内壁１２１と内挿部材１７０の外壁１７１との間に間隙空間１４０が形成されている。間隙空間１４０の上部には、複数の粉末供給路１２と繋がるそれぞれの開口部１３０を有する。一方、間隙空間１４０の下部には、間隙空間１４０の最小の断面積以下の断面積である吐出路１５０を有する。吐出路１５０は、吐出口１６０と繋がっている。ここで、本実施形態では、間隙空間１４０の上部の断面積が、複数の粉末供給路１２の断面積の総和よりも大きいことを特徴のひとつとするものである。なお、ここでいう断面積は、粉末４０が流れる方向、すなわち供給・吐出方向（鉛直方向）に垂直な断面における断面積である。
　間隙空間１４０の上部の断面積が、複数の粉末供給路１２の断面積の総和（総和断面積）よりも大きいことで、粉末４０毎の供給量に差があっても、粉末４０が詰まることなく、間隙空間１４０内に噴出し、所望の混合比に混合できる。また、粉末供給路１２内に掛かる圧力に対して、間隙空間１４０内を負圧の状態に維持し、粉末４０を粉末供給路１２から開口部１３０を通じて間隙空間１４０に噴出（導入）するときに間隙空間１４０内に引き込むような流れを生じさせれば、粉末４０が詰まることなく間隙空間１４０内に噴出させることができる。
　このようにすることで、複数種の粉末４０であっても、所望の混合比の混合粉末４１を精確かつ迅速に得ることに寄与している。
　また、混合粉末４１を効率良く混合するためには、粉末４０が間隙空間１４０内を滞りなく流通できるように、粉末４０同士を互いの進行方向（対向方向）または進行方向に近い方向から衝突しないように噴出することが好ましい。具体的には、例えば、粉末４０が流れる方向、すなわち供給・吐出方向（鉛直方向）から見たときの間隙空間１４０の断面の概形が、円形状や多角形状の環状形状である間隙空間１４０とすることができる。
　以下、図２～図４を用いて、本発明に係る第１実施形態の混合粉末製造装置１００の構成について、詳細に説明する。図２は、本発明に係る第１実施形態の混合粉末製造装置１００の模式図および部分断面図を示す図である。図２（ａ）は、混合粉末製造装置１００を、粉末４０が流入する方向、すなわち上面側から見たときの図であり、図２（ｂ）は、粉末４０の流入方向に対して垂直に見たときの中心位置での断面図であり、図２（ｃ）は、Ａ－Ａ断面から見たときの断面図であり、図２（ｄ）は、Ｂ－Ｂ断面から見たときの断面図である。
　図３は、混合粉末製造装置１００の上部を拡大した斜視図であり、粉末供給路１２と、粉末供給路１２と接続する開口部１３０と、間隙空間１４０とが接続された状態を示す図である。図４は、間隙空間１４０の形状例（ａ）～（ｂ）を示す模式図である。
　図２（ａ）および（ｂ）に示すように、混合室１１０は、容器１２０と、容器１２０の中に配置された、容器１２０の内壁１２１に対向する外壁を有する内挿部材１７０と、容器１２０の内壁１２１と内挿部材１７０の外壁１７１との間に形成された間隙空間１４０と、間隙空間１４０の上部には、複数の粉末供給路１２と繋がるそれぞれの開口部１３０と、間隙空間１４０の下部には、吐出路１５０と繋がる吐出口１６０と、を備えている。以下、各構成について説明する。
［容器］
　容器１２０は、耐圧性、耐摩耗性の点から、金属材料、樹脂材料、繊維強化樹脂材料等を用いることができる。このうち、ステンレス等の金属材料を好適に用いることができる。また、後述する間隙空間１４０内を流れる粉末４０が、吐出口１６０までスムーズな流れで圧送されるようにするため、容器１２０の内壁１２１の表面粗さは、小さいほど良い。具体的には、例えば、算術平均粗さＲａが、Ｒａ１２．５μｍ以下が好ましく、Ｒａ６．３μｍ以下がより好ましく、Ｒａ１．６μｍ以下がよりさらに好ましい。
［内挿部材］
　内挿部材１７０の形状については後述するが、材質としては、耐圧性、耐摩耗性の点から、金属材料、樹脂材料、繊維強化樹脂材料等を用いることができる。また、容器１２０内を流通する粉末４０および混合粉末４１が、吐出口１６０までスムーズな流れで圧送されるようにするため遅延なく誘導されるように、容器１２０の内壁１２１の表面粗さが小さいほど良い。具体的には、例えば、算術平均粗さＲａが、Ｒａ１２．５μｍ以下が好ましく、Ｒａ６．３μｍ以下がより好ましく、Ｒａ１．６μｍ以下がよりさらに好ましい。
［開口部］
　開口部１３０は、粉末供給路１２内を流通する粉末４０を混合室１１０内に導入させるための開口部である。開口部１３０は、容器１２０の上部と接続しており、粉末供給路１２の数と同等もしくはそれ以上に配していれば良い。開口部１３０の配置としては、例えば、図２および図３に示すように、複数の開口部１３０を回転対称的な位置に配置することができる。また、圧送ガス２０および粉末４０を流通させない開口部１３０については、開口部１３０を適宜封止すれば良い。
［間隙空間］
　間隙空間１４０は、容器１２０内で容器１２０の内壁１２１と内挿部材１７０の外壁１７１との間に形成された空間であり、上部は、開口部１３０と繋がっており、下部は、吐出路１５０と繋がっている。また、図２および図３に示すように、間隙空間１４０は、複数種の粉末４０毎に設けた粉末供給路１２毎に接続している開口部１３０を通じて、複数種の粉末４０が一つの空間に導入される場所である。すなわち、間隙空間１４０は、混合空間とも言い換えることができる。
　開口部１３０と接続する間隙空間１４０の上部の断面積は、粉末供給路１２の総和断面積よりも大きい断面積を有している。一方、吐出路１５０と接続する下部の断面積は、粉末供給路１２の総和断面積と同等か、それ以上の断面積とすればよい。なお、ここでいう「粉末供給路１２の総和断面積」とは、各粉末供給路の空洞部分の断面積の和を意味する。　
　上記のような特徴を有する間隙空間１４０であれば、粉末４０毎の供給量に差があっても、粉末４０が詰まることなく、間隙空間１４０内に導入、混合できるため、複数種の粉末４０であっても、所望の混合比の混合粉末を得ることができる。
　このとき、圧送ガス２０による圧送で混合が行われるため、回転部材のような機械的な駆動力を必要としない。例えば、本実施形態の構成は、密度が５Ｍｇ／ｍ３以上（１．５倍以上）異なる粉末同士を混合する場合にも好適である。粉末供給路１２から間隙空間１４０を経て吐出路１５０に至る空間が連通した状態で、粉末４０は流動しながら混合されるので、均一性の高い混合を安定して実現することが可能である。
　また、間隙空間１４０は、開口部１３０と接続する上部の断面積を最大の断面積とし、吐出路１５０と接続する下部の断面積が、最小の断面積となることが好ましい。また、その断面積変化が、滑らかに変化することが好ましい。例えば、間隙空間１４０の概形は、逆円錐状や逆多角錐状をなし、粉末４０の流れる方向に対して垂直視したときの間隙空間１４０の断面形状が、間隙空間１４０の上部から下部に向かって、滑らかに傾斜していることが好ましい。
　また、図２（ｃ）および（ｄ）に示すように、粉末４０が流れる方向から見た間隙空間１４０の断面形状が、環状であることが好ましい。こうすることで、例えば、粉末４０の粒径や比重が異なっていても間隙空間１４０内で舞うことを抑制できる。また、粉末４０または混合粉末４１が間隙空間１４０内で詰まることなく吐出路１５０まで圧送できる。また、圧送ガス２０の乱流の発生を抑制できる効果等も期待できる。
　間隙空間１４０は、容器１２０の内壁１２１と内挿部材１７０の外壁１７１とによって構成する。図４（ａ）～（ｃ）は、間隙空間１４０の形状を示した図である。
　図４（ａ）～（ｃ）は、間隙空間１４０の形状が、逆円錐状である場合を示しており、その円錐の中心軸の頂点から円錐の底辺に向かって拡径する際の角度αを変化させたものを例示している。具体的な角度としては、０°超～９０°未満であれば良いが、断面積の変化を緩やかにするためにも、１５°～６０°程度が好ましい。そのようにすることで、粉末４０が間隙空間１４０内で合流する際に遅延なく、吐出口１６０に向かって流通することができる。なお、（ａ）は、頂角が６０°の場合、（ｂ）は頂角が０を超えて、６０°未満（＜６０°）の場合、（ｃ）は頂角が６０°を超えて、９０°未満（６０°＜９０°）の場合をそれぞれ示している。
ここで、図４（ｂ）は、角度をより鋭角化し、かつ間隙空間１４０を粉末４０の流通方向に伸長することで、粉末４０が、間隙空間１４０内を滑り落ちながら流通できる。また、図４（ｃ）は、角度をより鈍角化し、かつ粉末４０の流通方向に短縮することで、粉末４０を圧送する圧送ガス２０の圧力損失を抑えることが期待でき、混合する粉末４０の数が少なく、低圧で圧送する場合に有効である。
　なお、内挿部材１７０を用いない混合室１１０で混合することも可能である。こうすることで、内挿部材１７０を挿入しない分だけ、混合室１１０をさらに小型化できる。内挿部材１７０を用いたい場合、例えば、粉末４０を圧送する圧送ガス２０の流速（流量）を下げるなどして、粉末４０が舞い上がりにくくすればよい。
［吐出路］
　吐出路１５０は、一端は間隙空間１４０に接続され、他端には、間隙空間１４０から圧送された混合粉末４１を吐出する吐出口１６０を備えている。なお、吐出口１６０は、混合粉末供給路１３と接続して、さらに下流に配された装置等に混合粉末４１を圧送する際の接続部としても用いることができる。
　吐出路１５０の形状は、例えば、間隙空間１４０の最小の断面積に対して、等しい、またはそれ以下とすることができる。間隙空間１４０の最小の断面積以下とする場合には、間隙空間１４０の最小の断面積から急激に減少しないようにすることが好ましい。吐出口１６０の開口面積は、吐出路１５０の断面積以下とすることができる。また、吐出口１６０は、少なくとも１つ以上設ければよく、吐出路１５０を分岐させて、複数個設けることもできる。
（第２実施形態）
　図４（ｄ）～（ｆ）は、容器１２０の内壁１２１と、内挿部材１７０とで構成される間隙空間１４０の別の形態である間隙空間２４０を示すものである。間隙空間２４０は、図４（ｄ）～（ｆ）に示すような、容器２２０の内壁２２１と、それに対向した形状を有する内挿部材２７０の外壁２７１とによって構成することができる。
　図４に示すように、粉末４０の流通方向に対して、垂直視したときの断面が、図４（ｄ）に示すように容器２２０の内壁２２１面が空隙空間の外側に向かって凸であるもの、図４（ｅ）に示すように容器２２０の内壁２２１面が空隙空間の内側に向かって凸のもの、図４（ｆ）に示すように角度変化が複数あるもの等、逆円錐形状以外のものであっても良い。
（第３実施形態）
　第１実施形態の混合室１１０と異なる形態の容器３２０を有する混合室３１０について説明する。本実施形態における混合室３１０は、分割したブロックを組み合わせることで構成した容器３２０を備える混合室３１０である。図５に、分割したブロックを組み合わせて構成した容器３２０を備える混合室３１０を示す。
　容器３２０は、開口部１３０を備える上部ブロック３２１と、吐出口１６０とを備える下部ブロック３２２と、中間部ブロック３２３と、に分割されているものを接合するなどして、混合室３１０とすることもができる。より具体的には、例えば、上部ブロック３２１には、粉末供給路１２の一部をなす、厚さ方向に貫通する円柱状中空部３３１、下部ブロック３２２には、吐出路１５０を構成する、厚さ方向に貫通する円柱状中空部３３２を形成すればよい。中間ブロック３２３は、上部ブロックの円柱状中空部３３１および下部ブロックの円柱状中空部３３２と連通する、厚さ方向に貫通する漏斗状中空部３３３を備えていればよい。
　このように、分割させることで、例えば、粉末４０の数や供給量を増加した場合、粉末の衝突や乱流化を避けるために間隙空間１４０の容量を大きくしたい場合がある。このような場合であっても、開口部１３０を備えた上部ブロック３２１と、中間部ブロック３２３と、の間にスペーサーを挿入して、間隙空間１４０の容積を容易に変更することができる。また、例えば、容器３２０の内壁３２１の傾斜が変わる位置を分割する位置とすれば、容器３２０の構成・組立が簡略化できる。
（第４実施形態）
（圧力補充機構）
　図６に、別の本実施形態における混合粉末製造装置４００を示す。混合粉末製造装置４００は、吐出路１５０中に圧力補充機構４１０を備えている点で混合粉末製造装置１００と異なる。
　圧力補充機構４１０は、間隙空間１４０から吐出路１５０に流れてきた混合粉末４１を、ヘッド部１４まで圧送する際に、混合粉末４１を圧送する圧送ガス２０の流量を増量制御するためのものである。
　圧力補充機構４１０は、吐出路１５０と吐出口１６０との間、かつ吐出路１５０に対して垂直な方向に配することができる。圧力補充機構４１０は、圧送ガス２０を任意の流量分だけ吐出路１５０内に導入でき、導入した圧送ガスの流量によっては、間隙空間１４０内をより負圧することが期待できる。また、混合粉末４１をヘッド部１４まで、より一層滞りなく圧送することも期待できる。    
（第５実施形態）
＜混合粉末の製造方法＞
　次に、図７を用いて、複数種の粉末４０を混合して混合粉末４１を得る、混合粉末製造方法の一実施形態について説明する。
　本実施形態は複数種の粉末を原料とする混合粉末製造方法であって、前記複数種の粉末を、前記複数種の粉末毎に設けられた複数の原料粉末供給路を用いて、間隙空間まで圧送する第１の工程と、圧送された前記複数種の粉末を、前記複数の原料粉末供給路の断面積の総和よりも大きい断面積を有する前記間隙空間に噴出させて混合し、混合粉末を得る第２の工程と、前記混合粉末を、前記間隙空間の下流側に設けられた吐出口から吐出する第３の工程と、を有することを特徴の一つとする混合粉末製造方法である。そのため、上述したように、混合粉末製造装置１００においては、複数の粉末供給路１２の断面積の総和（総和断面積）＜間隙空間１４０の上部断面積、の関係になるように構成している。
　本実施形態の混合粉末製造方法であれば、粉末供給路１２内に掛かる圧力に対して、間隙空間１４０内が負圧の状態を維持することによって、粉末４０を粉末供給路１２から開口部１３０を通じて間隙空間１４０に導入するとき、間隙空間１４０内に引き込むような流れが生じることが期待できる。この引き込む流れによって、粉末４０毎の供給量に差があっても、粉末４０が詰まることなく、間隙空間１４０内に導入、混合できるため、複数種の粉末４０であっても、所望の混合比の混合粉末を精確かつ迅速に得ることができる。
　圧送ガス２０による圧送で混合が行われるため、回転部材のような機械的な駆動力を必要としない。例えば、本実施形態の構成は、密度が５Ｍｇ／ｍ３以上（１．５倍以上）異なる粉末同士を混合する場合にも好適である。粉末供給路１２から間隙空間１４０を経て吐出路１５０に至る空間が連通した状態で、粉末４０は流動しながら混合されるので、均一性の高い混合を安定して実現することが可能である。以下、工程ごとに説明する。
（第１の工程）
　第１の工程は、混合させる複数種の粉末４０を、粉末４０毎に設けられた複数の粉末供給路１２を用いて、間隙空間１４０まで圧送する工程である。
　粉末４０を圧送する方法として、圧送ガス２０を用いることができる。圧送ガス２０は、例えば、圧縮空気や不活性ガスなどを用いることができるが、酸化防止が期待できる不活性ガス、具体的にはアルゴンガスや窒素ガスを用いることが好ましい。圧送用ガスの流量は、粉末供給装置１１によって適宜変更できる。
（第２の工程）
　第２の工程は、間隙空間１４０に噴出した複数種の粉末４０を、間隙空間１４０内で混合する工程である。このとき、複数の粉末供給路１２の断面積の総和よりも大きい断面積を有する間隙空間１４０に噴出させることで、粉末が詰まることなく間隙空間１４０に噴出でき、均一性の高い混合粉末を得ることができる。粉末４０を間隙空間１４０に噴出するとき、上流（粉末供給路１２）よりも雰囲気圧力が低い間隙空間１４０に噴出させて混合することが好ましい。言い換えれば、間隙空間１４０の上流（粉末供給路１２）に掛かる圧力に対して、圧力が低い間隙空間１４０、すなわち負圧領域を有する間隙空間１４０に噴出させて混合するなどしてもよい。
　複数の粉末供給路１２の断面積の総和と間隙空間１４０の断面積との関係は、具体的には、複数の粉末供給路１２の断面積の総和Ｓ１に対する間隙空間１４０の断面積Ｓ２の比（Ｓ２／Ｓ１）が１を超えていれば良く、好ましく２以上であり、より好ましくは２０以上であり、さらに好ましくは５０以上である。
　また、吐出口１５０の開口部の面積（開口面積）Ｓ３に対する間隙空間１４０の断面積Ｓ２の比（Ｓ２／Ｓ３）は、１を超えていれば良く、好ましくは２以上であり、より好ましくは２０以上であり、さらに好ましくは５０以上である。また、複数の粉末供給路１２の断面積の総和Ｓ１と吐出口１５０の開口部の面積Ｓ３との比（Ｓ１／Ｓ３）は、好ましくは０．９以上であり、より好ましくは１．２以上である。
　また、粉末４０が流れる方向から見たときの間隙空間１４０の断面が、環状であっても良い。間隙空間１４０が環状であると、間隙空間１４０内に噴出した粉末４０の舞いあがりを抑制する効果、複数種の粉末４０を、互いの進行方向（対向方向）または進行方向に近い方向からの衝突を抑制し、徐々に混ざり合うようにする効果が期待される。これによって、粉末４０が、間隙空間１４０内を滞りなく、流通することでき、効率良く混合粉末４１を製造できる。例えば、図７に示すように、粉末４０が間隙空間１４０内を吐出路１５０に向かって間隙空間１４０の形状に沿って流れる流れ５０や、粉末４０が間隙空間１４０内を吐出路１５０に向かって、広がりながら流れる流れ５１を形成できる。
（第３の工程）
　第３の工程は、第２の工程で得た混合粉末４１を、間隙空間１４０の下流に設けた、吐出路１５０を通じて、吐出口１６０により吐出する工程である。吐出路１５０は、一端に吐出口１６０となる開口部１３０を備えている。また、吐出口１６０は、少なくとも１つ以上設ければよく、吐出路１５０を分岐させて、複数個設けることができる。
　また、間隙空間１４０の断面積は、吐出口１５０に向かうにつれて徐々に減少してくことが好ましい。例えば、間隙空間１４０の形状が逆円錐状や逆多角錐状をなし、粉末４０の流れる方向に対して垂直視したときの間隙空間１４０の断面形状が、間隙空間１４０の上部から下部に向かって、滑らかに傾斜していることが好ましい。
（第７実施形態）
＜付加製造方法＞
　次に、本実施形態の付加製造装置を用いて付加製造する付加製造方法を説明する。
　本実施形態の付加製造装置を用いた付加製造方法は、複数種の粉末４０を、複数種の粉末４０毎に設けられた複数の粉末供給路１２を用いて、間隙空間１４０まで圧送する工程Ａと、圧送された複数種の粉末４０を、複数の粉末供給路１２の断面積の総和よりも大きい断面積を有する空隙空間１４０に噴出させて混合し、混合粉末４１を得る工程Ｂと、混合粉末４１を、間隙空間１４０の下流側に設けられた吐出口１６０から混合粉末供給路１３に吐出する工程Ｃと、吐出口１６０から吐出された混合粉末４１を、混合粉末供給路１３に接続されたヘッド部１４まで圧送するＤ工程と、ヘッド部１４まで圧送された混合粉末４１を、造形箇所３０に向けて吐出し、溶融、凝固させるＥ工程と、を有することを特徴の一つとするものである。
　そして、本実施形態の付加製造装置を用いて付加製造する付加製造方法であれば、複数種の粉末を所望の混合比で精確かつ迅速に混合しながら、付加製造することができる。
　付加製造の方式は、特に限定されないが、例えば、レーザーメタルデポジションなどの指向性エネルギー堆積方式、パウダーベット方式（粉末床溶融結合方式）、プラズマ粉体肉盛等を用いることができる。また、混合粉末４１を溶融させるための熱源は、熱源ビーム１５を用いることができ、例えば、レーザービーム、電子ビーム、プラズマおよびアーク等を用いることができる。
（実施例）
　以下に、実施例を詳細に説明する。本実施例では、混合粉末製造装置１００として以下を用いた。粉末供給装置は、日本電子社製ＴＰ－Ｚ１８０１１１ＶＥＦＤＲを２基、ＧＴＶ社製ＰＦ２／２を２基、合計４基を使用して４種類の原料粉末（粉末Ａ、粉末Ｂ、粉末Ｃ、粉末Ｄ）を混合するようにした。圧送ガスの総流量は、６．０Ｌとなるようにし、４基の粉末供給装置毎に、原料粉末の供給量、圧送ガスの流量を設定した。
　混合粉末製造装置は、粉末供給路には、内径２．５ｍｍと内径４ｍｍの樹脂製チューブを用い、内挿部材には、逆円錐形の頂角が６０°、外壁の表面が算術平均粗さＲａ１．６μｍ以下の部材を用いた。
　混合室は、逆円錐状の内挿部材に対向する逆円錐状の内壁を備えており、内径２．０ｍｍの開口部を４か所備えた上部ブロックと、直径６．０ｍｍの吐出口を備えた下部ブロックと、上記開口部から上記吐出口までを繋ぐ中間ブロックと、を連結して構成した。図５に示したように、上部ブロックには、粉末供給路の一部をなす、厚さ方向に貫通する円柱状中空部、下部ブロックには、吐出路を構成する、厚さ方向に貫通する円柱状中空部が形成されている。中間ブロックは、上部ブロックの円柱状中空部および下部ブロックの円柱状中空部と連通する、厚さ方向に貫通する漏斗状中空部を備える。なお、各ブロックともに、材質をステンレス（ＳＵＳ３０３）、原料粉末が接する面の算術平均粗さＲａ１．６μｍ以下とした。
　本実施例に用いた、容器の内壁と内挿部材の外壁とで形成した間隙空間について、間隙空間の上端が最大の断面積を有し、その断面積Ｓ２は３６４ｍｍ２であった。一方、粉末供給路の断面積の総和（総和断面積）Ｓ１は、（２．５／２）２×π×２（口数）＋（４／２）２×π×２（口数）＝３５．０ｍｍ２、吐出口の開口面積Ｓ３は２８．３ｍｍ２、と算出できた。すなわち、粉末供給路の断面積の総和Ｓ１と間隙空間の断面積Ｓ２との比（Ｓ２／Ｓ１）は、１０となり、吐出口の開口部の面積（開口面積）Ｓ３と間隙空間の断面積Ｓ２との比（Ｓ２／Ｓ３）は、１３であることを確認した。また、吐出口１５０の開口面積Ｓ３と複数の粉末供給路１２の断面積の総和Ｓ１との比（Ｓ１／Ｓ３）は、１．２であった。
（原料粉末とその供給条件）
　本実施例では、表１に示す４種類の原料粉末（以下、粉末Ａ～Ｄ）を用意した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
（実施例１）
　粉末Ａ～Ｄ毎に用意した粉末供給装置にて、粉末Ａ～Ｄの供給量をそれぞれ設定した。それぞれの供給量は、粉末Ａを６．３ｇ／ｍｉｎ、粉末Ｂを１．２ｇ／ｍｉｎ、粉末Ｃを２．４ｇ／ｍｉｎ、粉末Ｄを６．０ｇ／ｍｉｎとした（粉末Ａ～Ｄの合計供給量：１５．９ｇ／ｍｉｎ）。圧送ガスには、アルゴンガスを使用した。アルゴンガスの供給圧は０．４ＭＰａ（ゲージ圧）一定とし、圧送ガス（アルゴンガス）の流量は、粉末ＡおよびＢが、２．０Ｌ／ｍｉｎとし、粉末Ｃおよび粉末Ｄが０．３Ｌ／ｍｉｎ、となるよう設定した。
（実施例２～４）
　加えて実施例２～４として、圧送ガスの種類、圧送ガスの供給圧および圧送ガスの流量を、実施例１と同一条件のままとして、粉末Ａ～Ｄの供給量を変更した場合を実施した。実施例２は、粉末Ａ～Ｄの供給量を、粉末Ａ：６．３ｇ／ｍｉｎ、粉末Ｂ：１．２ｇ／ｍｉｎ、粉末Ｃ：１．０ｇ／ｍｉｎ、粉末Ｄ：３．５ｇ／ｍｉｎとし、合計１２．０ｇ／ｍｉｎとした。実施例３は、粉末Ａ～Ｄの供給量を、粉末Ａ：１．３ｇ／ｍｉｎ、粉末Ｂ：４．２ｇ／ｍｉｎ、粉末Ｃ：４．５ｇ／ｍｉｎ、粉末Ｄ：６．０ｇ／ｍｉｎとし、合計１６．０ｇ／ｍｉｎとした実施例４は、粉末Ａ～Ｄの供給量を、粉末Ａ：１．３ｇ／ｍｉｎ、粉末Ｂ：４．２ｇ／ｍｉｎ、粉末Ｃ：３．６ｇ／ｍｉｎ、粉末Ｄ：３．５ｇ／ｍｉｎとし、合計１２．６ｇ／ｍｉｎとした。以上、実施例１～４の条件を表２に示す。
（比較例１）
　また、比較例として、ＳＭＣ社製ワンタッチ管継手ＫＱ２シリーズ異径ダブルユニオンワイ（型式：ＫＱ２Ｕ０４－０６Ａ）を用いて、２種類の粉末Ｃと粉末Ｄを混合した。このときの断面積の関係は、粉末供給路の総和の断面積Ｓ１が４π（ｍｍ２）×２（口）＝２５．１ｍｍ２、合流部の断面積Ｓ２が７．１ｍｍ２とし、吐出口の開口部の面積（開口面積）Ｓ３が２８．３ｍｍ２であるものとした。すなわち、粉末供給路の総和の断面積Ｓ１と合流部の断面積Ｓ２との比（Ｓ２／Ｓ１）は０．２８、吐出口の開口面積Ｓ３と合流部の断面積Ｓ２との比（Ｓ２／Ｓ３）は０．２５とした。また、吐出口１５０の開口面積Ｓ３と複数の粉末供給路１２の断面積の総和Ｓ１との比（Ｓ１／Ｓ３）は、０．８９とした。
　粉末Ｃの供給量は、２．５ｇ／ｍｉｎ、粉末Ｄの供給量は７．０ｇ／ｍｉｎとし、合計供給量を９．５ｇ／ｍｉｎとした。圧送ガスには、アルゴンガスを使用し、供給圧は０．４ＭＰａ（ゲージ圧）一定とし、アルゴンガスの流量は、粉末Ｃを５．７Ｌ／ｍｉｎとし、粉末Ｄを０．３Ｌ／ｍｉｎとなるよう設定した。以上、比較例の条件を表３に示す。
（吐出量の評価方法）
本実施例では、各粉末を混合して得た混合粉末をヘッド部から吐出し、その混合粉末の量（以下、合計吐出量）を測定、評価した。実施例１～４について、具体的には、粉末Ａ～Ｄを、混合粉末製造装置に供給し、ヘッド部から吐出した。より具体的には、粉末Ａ～Ｄを混合粉末供給装置から混合粉末製造装置までアルゴンガスで圧送後、混合粉末製造装置内で混合して混合粉末とし、その混合粉末をヘッド部まで圧送し、ヘッド部の下方に設けた、計測用容器に向けて混合粉末を吐出した。
　合計吐出量は、計測用容器下に設けた計測機（電子天秤）にて、計測用容器の重量変化を計測した。計測周期は、約０．２５ｓとし、１００秒間の平均値を計測した。結果を表２に示す。また、さらに、その計測した重量変化を差分し、この差分した値から１分間あたりの供給量（ｇ／ｍｉｎ）になるように換算値を求め、縦軸に合計吐出量（ｇ／ｍｉｎ）、横軸を経過時間（ｓ）として評価した。また、比較例についても同様に測定し評価した。
（結果）
表２に、実施例ごとの合計吐出量の測定結果を示し、表３に比較例１の測定結果を示す。また、図８に、実施例１における各粉末の合計噴出量のサンプリング周期毎の経時変化を示し、図９に、比較例１における粉末の噴出量のサンプリング周期毎の経時変化を示す。
実施例１～４では、表２および図８に示すように、定常状態（６０ｓ以降）の１００ｓ間の平均値と狙い値との差は、最大でも０．６ｇであることからも、高い精度で混合できていることが確認できた。また、定常状態（６０ｓ以降）での供給量の変化も供給量の１０％以内に収まっており、長期的に稼働させる場合においても、所望の混合比を持つ、混合粉末を得ることができた。
　また、粉末毎のアルゴンガスの流量を実施例１と同一条件としたまま、粉末Ａ～Ｄの混合比を変化させた実施例２～４の場合においても、合計吐出量の平均値は、各供給量の合計値（狙い値）の近傍であること、すなわち、粉末の性質（比重など）の違いによる影響も受けず、所望の混合比を持つ、混合粉末を得られることが確認できた。具体的には、密度が５Ｍｇ／ｍ３以上（１．５倍以上）異なる粉末を安定に混合できる点が確認できた。
　一方、比較例１では、表３および図９に示すように、合計吐出量が安定することはなく、合計吐出量の１００ｓ間の平均値は、算出できなかった。また、徐々に噴出量が減少する結果を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
１０：付加製造装置
１１：粉末供給装置
１２：粉末供給路
１３：混合粉末供給路
１４：ヘッド部
１５：熱源ビーム
２０：圧送ガス
３０：造形箇所
４０：粉末
４１：混合粉末
５０：流れ
５１：流れ
１００：混合粉末の製造装置
１１０：混合室
１２０：容器
１２１：内壁
　１３０：開口部
　１４０：間隙空間
　１５０：吐出路
　１６０：吐出口
　１７０：内挿部材
　１７１：外壁
　２２０：容器
　２２１：内壁
　２４０：間隙空間
　２７０：内挿部材
　２７１：外壁
３１０：混合室
３２０：容器
３２１：上部ブロック
３２２：下部ブロック
　３２３：中間部ブロック
　３３１：円柱状中空部
　３３２：円柱状中空部
　３３３：漏斗状中空部
　４００：混合粉末製造装置
　４１０：圧力補充機構

 

Claims (5)

  1. 　複数種の粉末を原料とする混合粉末の製造方法であって、
    前記複数種の粉末を、前記複数種の粉末毎に設けられた複数の原料粉末供給路を用いて、間隙空間まで圧送する第１の工程と、
    圧送された前記複数種の粉末を、前記複数の原料粉末供給路の断面積の総和よりも大きい断面積を有する前記間隙空間に噴出させて混合し、混合粉末を得る第２の工程と、
    　前記混合粉末を、前記間隙空間の下流側に設けられた吐出口から吐出する第３の工程と、を有する混合粉末の製造方法。
  2. 　複数種の粉末を原料とする混合粉末の製造装置であって、
    前記粉末毎に設けられた複数の原料粉末供給路と、前記複数の原料粉末供給路が接続された混合室と、前記混合粉末を吐出する吐出口を備える吐出路と、を有し、
    　前記混合室は、
    容器と、
    前記容器の中に配置された、前記容器の内壁に対向する外壁を有する内挿部材と、
    前記容器の内壁と前記内挿部材の外壁との間に形成された間隙空間と、
    前記間隙空間の上部に、前記複数の原料粉末供給路と繋がるそれぞれの開口部と、を備え、
    　前記吐出路は、前記間隙空間の下部に接続され、
    　前記間隙空間は、前記開口部と接続する、前記間隙空間の断面積が、前記複数の原料粉末供給路の断面積の総和よりも大きい
    ことを特徴とする混合粉末の製造装置。
  3. 　前記容器の内壁の表面粗さは、算術平均粗さＲａ１２．５μｍ以下であり、
    　前記内挿部材の外壁の表面粗さは、算術平均粗さＲａ１２．５μｍ以下である
    ことを特徴とする請求項２に記載の混合粉末の製造装置。
  4. 　複数種の粉末を原料とする混合粉末を用いて付加製造するための付加製造装置であって、
    前記複数種の粉末毎に設けた、粉末供給装置と、
    前記複数種の粉末を混合して混合粉末を作製する、請求項２に記載の混合粉末の製造装置と、熱源ビームを造形箇所に向けて照射する、ヘッド部と、を備え、
    　前記粉末供給装置は、前記粉末毎に設けられた複数の原料粉末供給路に接続され、
    　前記ヘッド部は、前記混合粉末を搬送する混合粉末供給路によって、前記吐出路に接続されている
    ことを特徴とする付加製造装置。
  5. 　複数種の粉末を、前記複数種の粉末毎に設けられた複数の原料粉末供給路を用いて、間隙空間まで圧送する工程と、
    　圧送された前記複数種の粉末を、前記複数の原料粉末供給路の断面積の総和よりも大きい断面積を有する前記空隙空間に噴出させて混合し、混合粉末を得る工程と、
    　前記混合粉末を、前記間隙空間の下流側に設けられた吐出口から混合粉末供給路に吐出する工程と、
    　前記吐出口から吐出された前記混合粉末を、前記混合粉末供給路に接続された前記ヘッド部まで圧送する工程と、
    　前記ヘッド部まで圧送された前記混合粉末を、造形箇所に向けて吐出し、溶融、凝固させる工程と、
    を有することを特徴とする付加製造方法。

     
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6270536A (ja) * 1985-09-25 1987-04-01 Canon Inc 複合材料の製造方法
JP2005105414A (ja) * 2003-09-11 2005-04-21 Shunji Murano ライン状均一吐出装置、霧化装置、薄膜形成装置、パターン形成装置、三次元造形装置および洗浄装置。
JP2012125772A (ja) 2010-12-13 2012-07-05 Hitachi Ltd レーザ加工ヘッド及び肉盛溶接方法
WO2014188778A1 (ja) * 2013-05-24 2014-11-27 株式会社シマブンコーポレーション ３次元造形物の製造方法
JP2017052129A (ja) 2015-09-08 2017-03-16 日本電気株式会社 ノズルと積層造形装置およびノズル動作方法と積層造形方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT413197B (de) * 2002-08-12 2005-12-15 Arc Seibersdorf Res Gmbh Düsenkopf für das aufbringen von in pulverform zugeführten materialien auf substrate
CN105478768B (zh) * 2016-01-06 2018-02-23 福建工程学院 3d打印模具激光熔覆设备及渐层工艺
JP6729461B2 (ja) * 2017-03-22 2020-07-22 トヨタ自動車株式会社 肉盛層の製造方法及びその製造装置
CN110548873A (zh) * 2019-10-14 2019-12-10 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 一种基于增材制造的梯度功能零件成形装置与方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6270536A (ja) * 1985-09-25 1987-04-01 Canon Inc 複合材料の製造方法
JP2005105414A (ja) * 2003-09-11 2005-04-21 Shunji Murano ライン状均一吐出装置、霧化装置、薄膜形成装置、パターン形成装置、三次元造形装置および洗浄装置。
JP2012125772A (ja) 2010-12-13 2012-07-05 Hitachi Ltd レーザ加工ヘッド及び肉盛溶接方法
WO2014188778A1 (ja) * 2013-05-24 2014-11-27 株式会社シマブンコーポレーション ３次元造形物の製造方法
JP2017052129A (ja) 2015-09-08 2017-03-16 日本電気株式会社 ノズルと積層造形装置およびノズル動作方法と積層造形方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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