JP2009006509A - 三次元形状造形物の製造方法及び製造装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】金属光造形加工機1は、金属粉末2の粉末層21が敷かれる造形用プレート3と、造形用プレート3を保持し、上下に昇降する造形用テーブル31と、粉末層21を形成する粉末層形成部4と、粉末層21に複数の光ビームを照射する照射部5と造形の進捗状況を撮影するカメラ6と、金属光造形加工機1を制御する制御部と、を備える。粉末層21の層毎の造形エリアに対し、複数の光ビームLそれぞれが造形する造形エリアを予め決めておき、照射部5に、それぞれの造形エリアに対応する走査データを同時に順次実行させ、並列動作によって三次元形状造形物を造形する。このように、複数の光ビームを並列動作によって照射するので、効率良く三次元形状造形物を造形することができる。
【選択図】図1
Description
本発明の第1の実施形態に係る三次元形状造形物の製造方法について図面を参照して説明する。図1及び図2は、同製造方法に用いられる金属光造形加工機の構成を示す。金属光造形加工機1は、金属粉末2の粉末層21が敷かれる造形用プレート3と、造形用プレート3を保持し、上下に昇降する造形用テーブル31と、粉末層21を形成する粉末層形成部4と、粉末層21に光ビームを照射する照射部5と造形の進捗状況を撮影するカメラ6と、金属光造形加工機1各部の動作を制御する制御部71と、を備える。
本発明の第2の実施形態に係る三次元形状造形物の製造方法について図15を参照して説明する。本実施形態においては、第1の実施形態の製造方法に加えて、更に光ビームの照射位置と切削削除位置の原点補正を行う。図15(a)は、本実施形態に用いる金属光造形加工機の構成を示す。金属光造形加工機1は、ミーリングヘッド73を備え、ミーリングヘッド73の横に撮像カメラ75と照明部76を有している。原点補正は、造形前に造形用テーブル31の上にターゲット板77を設置し、ターゲット板77にミーリングヘッド73による切削や光ビームLによって印を付け、その印の位置に撮像カメラ75と照明部76をXY駆動機構74によって移動させて、その印の座標を測定することにより行う。原点補正を造形途中に行う場合には、造形を停止し、ターゲット板77を造形物の上に設置し、そのターゲット板77を用いて上述したのと同一の方法によって行う。
本発明の第3の実施形態に係る三次元形状造形物の製造方法について図16を参照して説明する。本実施形態においては、第1の実施形態に更に加えて光ビームのパワーの制御を行う。
21 粉末層
22 焼結硬化層
4 粉末層形成部(粉末層形成手段)
5 照射部(照射手段)
52a ハーフミラー
52e 回転軸
52f 回転ミラー
52g 移動ミラー
55 スキャナ(光ビーム走査手段)
L 光ビーム
Claims (14)
- 無機質又は有機質の粉末材料を供給して粉末層を形成する粉末層形成工程と、前記粉末層に光ビームを照射して該粉末層を溶融させ焼結硬化層を形成する照射工程とを備え、前記粉末層形成工程と照射工程とを繰り返すことにより下層の焼結硬化層と一体になった新たな焼結硬化層を積層して三次元形状造形物を造形する三次元形状造形物の製造方法において、
前記光ビームを走査する複数の光ビーム走査手段を有し、
前記光ビームを前記粉末層の複数の箇所に照射すると共に、一つの層の造形エリアに対し、複数の光ビームが行う造形エリアを予め決めておき、
前記光ビーム走査手段に、同時に、それぞれの造形エリアに対応する異なる走査データを順次実行させ、並列動作によって三次元形状造形物を造形することを特徴とする三次元形状造形物の製造方法。 - 一つの光ビームが担当する造形エリアを単位面積当たりの領域に小分割し、分割した領域毎に造形終了を検出することを特徴とする請求項1に記載の三次元形状造形物の製造方法。
- 一つの光ビームが担当する造形エリアの造形を終了すると、他の光ビームの造形エリアの造形を行なうことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の三次元形状造形物の製造方法。
- それぞれの光ビームが担当する各層の造形エリアの面積が等しくなるように、造形エリア全体が分割されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の三次元形状造形物の製造方法。
- それぞれの光ビームが担当する造形エリアが、該光ビームを走査するそれぞれの光ビーム走査手段から近くになるように造形エリア全体が分割されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の三次元形状造形物の製造方法。
- 異なる焼結密度からなる三次元形状造形物の造形において、照射する光ビームが焼結密度毎に異なることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の三次元形状造形物の製造方法。
- 造形前及び任意の造形途中のいずれか一方又は両方において、それぞれの光ビームの照射位置の原点補正を行なうことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の三次元形状造形物の製造方法。
- 前記焼結硬化層の形成後に、それまでに積層して得られた三次元形状造形物の表面部及び不要部分のいずれか一方又は両方の切削除去を行なう切削工程を更に備え、造形前及び任意の造形途中のいずれか一方又は両方において、それぞれの光ビームの照射位置及び切削削除位置の原点補正を行なうことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の三次元形状造形物の製造方法。
- 光ビームを分岐して複数の光ビームを形成することを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載の三次元形状造形物の製造方法。
- 前記光ビームの分岐はハーフミラーによって行なわれることを特徴とする請求項9に記載の三次元形状造形物の製造方法。
- 光ビームの光軸上に設置され該光軸と垂直な回転軸を有し、前記回転軸によって前記光軸との角度を変化させる回転ミラーにより、光ビームを前記回転ミラーによって反射される光ビームと前記回転ミラーの端部の外側を通過する光ビームとに分けることにより前記光ビームを分岐し、前記回転ミラーによる反射光を、該反射光の照射位置に移動する移動ミラーによって受光して照射方向へ反射し、前記回転ミラーと前記光軸との角度を変えることにより、光ビームの分岐量を変えることを特徴とする請求項9に記載の三次元形状造形物の製造方法。
- 前記光ビームは、パワーを制御されることを特徴とする請求項9乃至請求項11のいずれか一項に記載の三次元形状造形物の製造方法。
- 前記光ビームのパワー制御は、前記光ビームを該光ビームの光軸上に設けられた径の異なる穴に通過させ、該光ビームの一部を制限することにより行なうことを特徴とする請求項12に記載の三次元形状造形物の製造方法。
- 無機質又は有機質の粉末材料を供給して粉末層を形成する粉末層形成手段と、前記粉末層に光ビームを照射して該粉末層を溶融させ焼結硬化層を形成する照射手段と、を備え、前記粉末層の形成と前記焼結硬化層の形成とを繰り返すことにより下層の焼結硬化層と一体になった新たな焼結硬化層を積層して三次元形状造形物を造形する三次元形状造形物の製造装置において、
前記照射手段は光ビームを走査する複数の光ビーム走査手段を有し、複数の光ビームを前記粉末層の複数の箇所にそれぞれ照射し、一つの層の造形エリアに対し、複数の光ビームの各々が行う造形エリアを予め決めておき、
前記光ビーム走査手段に、同時に、それぞれの造形エリアに対応する異なる走査データを順次実行させて並列動作によって三次元形状造形物を造形すると共に、
一つの光ビームが担当する造形エリアを単位面積当たりの領域に小分割し、分割した領域毎に造形終了を検出することを特徴とする三次元形状造形物の製造装置。
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