JP2020001075A - Lamination molding plan design method of laminate molded article, production method, production device and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、積層造形物の積層造形計画設計方法、製造方法、及び製造装置、並びにプログラムに関する。 The present invention relates to a method for designing and designing a layered product of a layered product, a manufacturing method, a manufacturing apparatus, and a program.
近年、生産手段として3Dプリンタを用いた造形のニーズが高まっており、金属材料を用いた造形の実用化に向けて研究開発が進められている。金属材料を造形する3Dプリンタは、レーザや電子ビーム、更にはアーク等の熱源を用いて、金属粉体や金属ワイヤを溶融させ、溶融金属を積層させることで積層造形物を作製する。
また、板状部材同士を溶接する際に、接合に関する所定のパラメータから反り量を予測し、そり量を制御して所望の形状の接合体とする技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
In recent years, there is a growing need for modeling using a 3D printer as a production means, and research and development are proceeding toward the practical use of modeling using a metal material. A 3D printer that forms a metal material uses a heat source such as a laser, an electron beam, and an arc to melt a metal powder or a metal wire, and laminate the molten metal to produce a layered product.
In addition, when welding plate-like members, a technology is disclosed in which a warpage amount is predicted from a predetermined parameter relating to bonding, and the warpage amount is controlled to form a bonded body having a desired shape (for example, Patent Document 1). reference).
ところで、溶融金属を積層させて積層造形物を製造する積層造形方法では、母材に溶着ビードからなる溶着ビード層を積層することで、任意の形状を直接的に造形していく。このとき、溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードからなる溶着ビード層には、熱収縮を伴う変形が生じて造形精度が低下するおそれがある。このため、この熱収縮に伴う変形を極力抑えて積層造形することが望まれている。 By the way, in a lamination molding method of manufacturing a lamination molded article by laminating a molten metal, an arbitrary shape is directly molded by laminating a welding bead layer composed of a welding bead on a base material. At this time, there is a possibility that deformation accompanied by heat shrinkage occurs in the weld bead layer made of the weld bead obtained by melting and solidifying the filler material, thereby lowering the modeling accuracy. For this reason, it is desired to perform the additive manufacturing while minimizing the deformation due to the heat shrinkage.
本発明の目的は、積層造形時の熱収縮に伴う変形を極力抑えて造形精度を高めることが可能な積層造形物の積層造形計画設計方法、製造方法、及び製造装置、並びにプログラムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method, a manufacturing method, and a manufacturing apparatus, and a program, for designing and manufacturing an additive manufacturing object capable of increasing deformation accuracy by minimizing deformation due to thermal shrinkage during additive manufacturing. It is in.
本発明は下記構成からなる。
(1) 母材に、溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードからなる溶着ビード層を複数積層して造形する積層造形物の積層造形計画設計方法であって、
造形する前記積層造形物の3次元形状データを用いて、前記溶着ビード層の積層方向を設定する積層方向設定工程と、
前記母材に前記積層方向に沿って前記溶着ビード層を形成する際に、前記溶着ビードの熱による前記積層造形物全体の熱収縮が最小となる中立位置を割り出し、この中立位置を、前記積層造形物を前記積層方向に関して複数の領域に分割する分割位置に設定する分割位置設定工程と、
前記分割位置を含む大きさ及び形状の前記母材を選択する母材選択工程と、
を含む、積層造形物の積層造形計画設計方法。
(2) (1)〜(4)のいずれか一つに記載の積層造形計画設計方法によって決定された積層造形手順に応じて、前記母材に前記溶着ビード層を積層して前記積層造形物を造形する積層造形物の製造方法。
(3) (1)〜(4)のいずれか一つに記載の積層造形計画設計方法に応じて、積層造形手順を決定する制御部と、
決定された前記積層造形手順に応じて駆動され、前記母材に前記溶着ビード層を積層して前記積層造形物を造形する造形部と、
を備える積層造形物の製造装置。
(4) 母材に、溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードからなる溶着ビード層を複数積層して造形する積層造形物の積層造形計画を決定する手順を、コンピュータに実行させるプログラムであって、
前記コンピュータに、
造形する前記積層造形物の3次元形状データを用いて、前記溶着ビード層の積層方向を設定する手順と、
前記母材に前記積層方向に沿って前記溶着ビード層を形成する際に、前記溶着ビードの熱による前記積層造形物全体の熱収縮が最小となる中立位置を割り出し、この中立位置を、前記積層造形物を前記積層方向に関して複数の領域に分割する分割位置に設定する手順と、
前記分割位置を含む大きさ及び形状の前記母材を選択する手順と、
を実行させるプログラム。
The present invention has the following configuration.
(1) A method of planning and designing a layered product by laminating a plurality of weld bead layers each formed of a weld bead obtained by melting and solidifying a filler material on a base material, and
A lamination direction setting step of setting a lamination direction of the weld bead layer using three-dimensional shape data of the lamination object to be molded;
When forming the weld bead layer on the base material along the laminating direction, a neutral position at which thermal shrinkage of the entire laminate modeled object due to heat of the weld bead is minimized is determined, and the neutral position is determined by the lamination. A division position setting step of setting a molded object at a division position at which the model is divided into a plurality of regions with respect to the stacking direction,
A base material selecting step of selecting the base material having a size and a shape including the division position;
And an additive manufacturing plan design method for the additive manufacturing.
(2) According to the additive manufacturing procedure determined by the additive manufacturing planning method according to any one of (1) to (4), the welded bead layer is stacked on the base material to form the additive manufacturing article. A method of manufacturing a layered object for forming a sheet.
(3) a control unit that determines an additive manufacturing procedure in accordance with the additive manufacturing planning design method described in any one of (1) to (4);
Driven in accordance with the determined additive manufacturing procedure, a molding unit that laminates the weld bead layer on the base material to form the additive molded article,
An apparatus for manufacturing a layered object, comprising:
(4) A program for causing a computer to execute a procedure for determining a lamination molding plan of a lamination molding in which a plurality of weld bead layers each formed of a fusion bead obtained by melting and solidifying a filler material are laminated on a base material. hand,
To the computer,
Using a three-dimensional shape data of the layered object to be formed, a procedure of setting a layering direction of the weld bead layer;
When forming the weld bead layer on the base material along the laminating direction, a neutral position at which thermal shrinkage of the entire laminate modeled object due to heat of the weld bead is minimized is determined, and the neutral position is determined by the lamination. A step of setting the modeled object at a division position at which the object is divided into a plurality of regions with respect to the stacking direction,
A step of selecting the base material having a size and a shape including the division position,
A program that executes
本発明によれば、積層造形時の熱収縮に伴う変形を極力抑えて造形精度を高めることが可能な積層造形物の積層造形計画設計方法、製造方法、及び製造装置、並びにプログラムを提供できる。 Advantageous Effects of Invention According to the present invention, it is possible to provide a method, a manufacturing method, a manufacturing apparatus, and a program of a lamination modeling plan of a lamination molded article capable of minimizing deformation due to heat shrinkage during lamination molding and improving molding accuracy.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図1は本発明の積層造形物を製造する製造装置の概略構成図である。
本構成の積層造形物の製造装置100は、積層造型装置である造形部11と、造形部11を統括制御する造形コントローラ13と、電源装置15と、を備える。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a manufacturing apparatus for manufacturing a layered object according to the present invention.
The
造形部11は、先端軸にトーチ17が設けられたトーチ移動機構としての溶接ロボット19と、トーチ17に溶加材(溶接ワイヤ)Fmを供給する溶加材供給部21とを有する。溶接ロボット19は、例えば6軸の自由度を有する多関節ロボットであり、ロボットアームの先端軸に取り付けたトーチ17には、溶加材Fmが連続供給可能に支持される。トーチ17の位置や姿勢は、ロボットアームの自由度の範囲で3次元的に任意に設定可能となっている。
The
トーチ17は、溶加材Fmを保持しつつ、シールドガス雰囲気で溶加材Fmの先端からアークを発生する。トーチ17は、不図示のシールドノズルを有し、シールドノズルからシールドガスが供給されるようになっている。アーク溶接法としては、被覆アーク溶接や炭酸ガスアーク溶接等の消耗電極式、TIG溶接やプラズマアーク溶接等の非消耗電極式のいずれであってもよく、作製する積層造形物に応じて適宜選定される。例えば、消耗電極式の場合、シールドノズルの内部にはコンタクトチップが配置され、溶融電流が給電される溶加材Fmがコンタクトチップに保持される。
The
溶加材Fmは、あらゆる市販の溶接ワイヤを用いることができる。例えば、軟鋼,高張力鋼及び低温用鋼用のマグ溶接及びミグ溶接ソリッドワイヤ(JIS Z 3312)、軟鋼,高張力鋼及び低温用鋼用アーク溶接フラックス入りワイヤ(JIS Z 3313)等で規定されるワイヤを用いることができる。 As the filler material Fm, any commercially available welding wire can be used. For example, it is specified by MAG welding and MIG welding solid wire for mild steel, high tensile steel and low temperature steel (JIS Z 3312), arc welding flux cored wire for mild steel, high tensile steel and low temperature steel (JIS Z 3313), and the like. Wire can be used.
溶加材Fmは、ロボットアーム等に取り付けた不図示の繰り出し機構により、溶加材供給部21からトーチ17に送給される。そして、造形コントローラ13からの指令により、溶接ロボット19はトーチ17を移動しつつ、連続送給される溶加材Fmを溶融及び凝固させる。これにより、溶加材Fmの溶融凝固体である溶着ビードが形成される。そして、この溶着ビードからなる溶着ビード層を積層させることで積層造形物Wを製造する。
The filler material Fm is fed from the filler
溶加材Fmを溶融させる熱源としては、上記したアークに限らない。例えば、アークとレーザとを併用した加熱方式、プラズマを用いる加熱方式、電子ビームやレーザを用いる加熱方式等、他の方式による熱源を採用してもよい。アークを用いる場合は、シールド性を確保しつつ、素材、構造によらずに簡単にビードを形成できる。電子ビームやレーザにより加熱する場合は、加熱量を更に細かく制御でき、溶着ビードの状態をより適正に維持して、積層造形物の更なる品質向上に寄与できる。 The heat source for melting the filler material Fm is not limited to the arc described above. For example, a heat source using another method such as a heating method using an arc and a laser in combination, a heating method using a plasma, and a heating method using an electron beam or a laser may be adopted. When an arc is used, a bead can be easily formed irrespective of the material and the structure while securing the shielding property. When heating with an electron beam or a laser, the amount of heating can be controlled more finely, and the state of the weld bead can be maintained more appropriately, which can contribute to further improvement in the quality of the layered product.
造形コントローラ13は、ビードマップ生成部31と、プログラム生成部33と、記憶部35と、これらが接続される制御部37と、を有する。制御部37には、作製しようとする積層造形物の形状を表す3次元モデルデータ(CADデータ等)や、各種の指示情報が入力部39から入力される。
The
ビードマップ生成部31は、入力された積層造形物の3次元モデルデータを用いて、ビードを形成する位置情報を含むビードマップを生成する。生成されたビードマップは、記憶部35に記憶される。
The bead
プログラム生成部33は、造形部11を駆動して積層造形物Wの造形手順を設定し、この手順をコンピュータに実行させるプログラムを、上記のビードマップを用いて生成する。生成されたプログラムは、記憶部35に記憶される。
The
記憶部35には、造形部11が有する各種の駆動部や可動範囲等の仕様情報も記憶され、プログラム生成部33でプログラム生成する際や、プログラムを実行する際に適宜情報が参照される。この記憶部35は、メモリやハードディスク等の記憶媒体からなり、各種情報の入出力が可能となっている。
The
制御部37を含む造形コントローラ13は、CPU、メモリ、I/Oインターフェース等を備えるコンピュータ装置であって、記憶部35に記憶されたデータやプログラムを読み込み、データの処理やプログラムを実行する機能、及び造形部11の各部を駆動制御する機能を有する。制御部37は、入力部39からの操作や通信等による指示によって、記憶部35からプログラムを読み込み、実行する。
The
制御部37がプログラムを実行すると、溶接ロボット19や電源装置15等がプログラムされた所定の手順に従って駆動される。溶接ロボット19は、造形コントローラ13からの指令により、プログラムされた軌道軌跡に沿ってトーチ17を移動させるとともに、溶加材Fmを所定のタイミングでアークにより溶融させて、所望の位置に溶着ビードを形成する。
When the
ビードマップ生成部31やプログラム生成部33は、造形コントローラ13に設けられるがこれに限らない。図示はしないが、例えば積層造形物の製造装置100とは別体に、ネットワーク等の通信手段や記憶媒体を介して離間して配置されたサーバや端末等の外部コンピュータに、ビードマップ生成部31やプログラム生成部33が設けられてもよい。外部コンピュータにビードマップ生成部31やプログラム生成部33が接続されることで、積層造形物の製造装置100を要せずにビードマップやプログラムを生成でき、プログラム生成作業が繁雑にならない。また、生成したビードマップやプログラムを、造形コントローラ13の記憶部35に転送することで、造形コントローラ13で生成した場合と同様に動作させることができる。
The bead
次に、上記の製造装置100によって、積層造形物の積層造形計画を設計して積層造形物を製造する基本的な製造手順を工程毎に説明する。
Next, a basic manufacturing procedure for manufacturing a layered object by designing a layered manufacturing plan of the layered object by the
(形状データ入力工程)
まず、入力部39から制御部37に積層造形物Wの形状を表す3次元形状データを入力する。3次元形状データには、積層造形物Wの外表面の座標等の寸法情報の他、必要に応じて参照される材料の種類や最終仕上げ等の情報も含まれる。
(Shape data input process)
First, three-dimensional shape data representing the shape of the layered object W is input from the
(積層方向設定工程)
造形する積層造形物Wの3次元形状データを用いて、溶着ビード層の積層方向を設定する。図2Aは一例に係る積層造形物Wを示している。図2Aに示すように、一例として示す積層造形物Wは、直方体形状の造形物である。積層方向設定工程では、図2Aに示す形状の積層造形物Wの3次元形状データが制御部37に入力されることで、この積層造形物Wの3次元形状データを用いて、積層造形物Wを形成する溶着ビード層の積層方向を設定する。ここでは、図2Bに示すように、積層造形物Wを形成する溶着ビード層Bの積層方向Aを上下方向に設定した場合を例示している。
(Lamination direction setting process)
The lamination direction of the weld bead layer is set using the three-dimensional shape data of the lamination object W to be molded. FIG. 2A shows a layered object W according to an example. As shown in FIG. 2A, the layered object W shown as an example is a rectangular parallelepiped object. In the stacking direction setting step, the three-dimensional shape data of the layered object W having the shape shown in FIG. 2A is input to the
(分割位置設定工程)
積層造形物Wを積層方向Aに関して複数の領域に分割する分割位置を設定する。この分割位置は、母材に積層方向Aに沿って溶着ビード層Bを形成する際に、溶着ビードの熱による積層造形物W全体の熱収縮が最小となる中立位置である。図2Cに示すように、積層方向Aを上下方向に設定した積層造形物Wでは、母材を配置して、母材の複数の領域に対向する各対向面に、積層方向Aに沿って溶着ビード層Bをそれぞれ形成する際に、溶着ビードの熱による積層造形物W全体の熱収縮が最小となる中立位置Tは、上下方向の中央位置となる。したがって、この積層造形物Wでは、積層方向Aである上下方向の面状の中央位置からなる中立位置Tを分割位置Sに設定する。
(Division position setting process)
A division position for dividing the layered object W into a plurality of regions in the stacking direction A is set. This division position is a neutral position where when the weld bead layer B is formed on the base material along the lamination direction A, the heat of the weld bead minimizes the heat shrinkage of the entire laminate modeled product W. As shown in FIG. 2C, in a layered product W in which the stacking direction A is set in the up-down direction, the base material is arranged, and the base material is welded along the stacking direction A to each opposing surface facing a plurality of regions of the base material. When forming each of the bead layers B, the neutral position T where the heat shrinkage of the whole of the layered product W due to the heat of the weld bead is minimized is the central position in the vertical direction. Therefore, in the layered product W, the neutral position T, which is a vertical central position in the vertical direction that is the layering direction A, is set as the division position S.
(母材選択工程)
積層造形物Wにおける分割位置Sを設定したら、この分割位置Sを含む大きさ及び形状の母材を選択する。この母材としては、コストを抑えるべく単純形状のものを選択するのが好ましく、例えば、平板、丸棒材、角棒材、ブロック材などを選択する。図2Dに示すように、積層造形物Wでは、例えば、面状の中立位置Tからなる分割位置Sを含む平板からなる母材Mを選択する。
(Base material selection process)
After the division position S in the layered object W is set, a base material having a size and a shape including the division position S is selected. As the base material, it is preferable to select a material having a simple shape in order to reduce costs. For example, a flat plate, a round bar, a square bar, a block, and the like are selected. As shown in FIG. 2D, for the layered object W, for example, a base material M formed of a flat plate including a division position S including a planar neutral position T is selected.
(積層造形工程)
上記のようにして、積層方向Aの決定、分割位置Sの設定及び母材Mの選択を行ったら、その積層造形計画の手順に応じて、母材Mに溶着ビード層Bを積層して積層造形物Wを造形する。図2Eに示すように、製造装置100にセットした平板状の母材Mに対して、設定された層形状データから生成されるトーチ17の移動軌跡に沿って、その表裏面に溶着ビードからなる溶着ビード層Bを積層させる。具体的には、母材Mの表裏面に対して、造形部11のトーチ17を溶接ロボット19の駆動により移動させながら、溶加材Fmを溶融させ、溶融した溶加材Fmを母材Mに供給する。これにより、母材Mの表裏面に対して複数の溶着ビード層Bを積層させる。これにより、図2Fに示すように、母材Mの表裏面に複数の溶着ビード層Bを積層したブロック部53,55が形成された積層造形物Wを製造する。
(Lamination molding process)
After the determination of the lamination direction A, the setting of the division position S, and the selection of the base material M are performed as described above, the weld bead layer B is stacked on the base material M according to the procedure of the lamination modeling plan. The model W is formed. As shown in FIG. 2E, the flat base material M set in the
ここで、参考例について説明する。
図3Aに示すように、参考例では、積層方向Aの一端側に板状の母材Mを設置し、この母材Mの一方の面に溶着ビード層Bを積層して積層造形物Wを製造している。この参考例では、図3Bに示すように、一方向に連続して溶着ビード層Bを積層していくことで、熱収縮が一方向側に累積し、目標形状(図3B中点線で示す形状)に対して積層造形物Wが偏って変形して造形精度が低下してしまう。
Here, a reference example will be described.
As shown in FIG. 3A, in the reference example, a plate-shaped base material M is provided on one end side in the stacking direction A, and a weld bead layer B is stacked on one surface of the base material M to form a layered product W. Manufacturing. In this reference example, as shown in FIG. 3B, by continuously depositing the weld bead layers B in one direction, heat shrinkage is accumulated in one direction, and the target shape (shape indicated by a dotted line in FIG. 3B) is obtained. ), The layered object W is deformed in an uneven manner, and the molding accuracy is reduced.
これに対して、本例によれば、図4に示すように、母材Mに積層方向Aに沿って溶着ビード層Bを形成する際に、溶着ビードの熱による積層造形物W全体の熱収縮が最小となる中立位置Tを割り出し、この中立位置Tを、積層造形物Wを積層方向Aに関して複数の領域に分割する分割位置Sに設定し、この分割位置Sを含む大きさ及び形状の母材Mを選択する。したがって、選択した母材Mに溶着ビード層Bを積層させて積層造形物Wを製造した際に、熱収縮が母材Mの表裏の両側の領域にバランスよく分散されるので、溶着ビードの熱による熱収縮の影響を極力抑えることができる。これにより、熱収縮による変形及び熱収縮の偏りを抑え、高い造形精度で積層造形物Wを製造することができる。 On the other hand, according to the present example, as shown in FIG. A neutral position T at which the shrinkage is minimized is determined, and the neutral position T is set to a division position S at which the layered object W is divided into a plurality of regions in the stacking direction A, and a size and a shape including the division position S are set. Select the base material M. Therefore, when the welded bead layer B is laminated on the selected base material M to produce the laminated structure W, the heat shrinkage is well-balanced in the regions on both the front and back surfaces of the base material M, so that the heat of the weld bead is reduced. The effect of heat shrinkage can be minimized. Thereby, deformation due to heat shrinkage and unevenness of heat shrinkage can be suppressed, and the layered object W can be manufactured with high modeling accuracy.
次に、各種の変形例について説明する。
(変形例1)
図5の(a)〜図5の(d)に示すように、変形例1に係る積層造形物W1は、板状の母材Mの表裏に、異なる外形の角筒部63,65を有しており、これらの角筒部63,65は、溶着ビード層Bを積層することで造形される。この積層造形物W1では、積層方向をAとすると、角筒部63,65の境界部分が面状の中立位置Tである。したがって、この積層造形物W1を製造する場合は、中立位置Tを積層方向Aに関して二つの領域に分割する分割位置Sに設定する(分割位置設定工程)。そして、面状の中立位置Tからなる分割位置Sを含む平板状の母材Mを選択し(母材選択工程)、この母材Mの表裏面に溶着ビード層Bを積層する。これにより、平板状の母材Mの表裏に、異なる外形の角筒部63,65が形成された積層造形物W1を造形する(積層造形工程)。
Next, various modifications will be described.
(Modification 1)
As shown in FIG. 5A to FIG. 5D, the laminated object W1 according to
この変形例1の場合も、選択した母材Mに溶着ビード層Bを積層させて積層造形物W1を製造した際に、熱収縮が母材Mの表裏の両側の領域にバランスよく分散されるので、溶着ビードの熱による熱収縮の影響を極力抑えることができる。 Also in the case of Modification Example 1, when the welded bead layer B is laminated on the selected base material M to manufacture the laminated model W1, the heat shrinkage is well-balanced in the regions on both the front and back surfaces of the base material M. Therefore, the influence of heat shrinkage due to the heat of the weld bead can be minimized.
(変形例2)
図6の(a)及び図6の(b)に示すように、変形例2に係る積層造形物W2は、板状の母材Mの表裏面に、異なる外形のブロック部73,75を有しており、これらのブロック部73,75は、溶着ビード層Bを積層することで造形される。この積層造形物W2は、積層方向をAとすると、ブロック部73,75の境界部分が面状の中立位置Tとなる。したがって、この積層造形物W2を製造する場合は、中立位置Tを積層方向Aに関して二つの領域に分割する分割位置Sに設定する(分割位置設定工程)。そして、面状の中立位置Tからなる分割位置Sを含む平板状の母材Mを選択し(母材選択工程)、この母材Mの表裏に溶着ビード層Bを積層する。これにより、平板状の母材Mの表裏面に、異なる外形のブロック部73,75が形成された積層造形物W2を造形する(積層造形工程)。
(Modification 2)
As shown in FIG. 6A and FIG. 6B, the layered object W2 according to
この変形例2に係る積層造形物W2を製造する場合、例えば、図7の(a)に示すように、母材Mに対して一方の領域側のブロック部73を造形すると、このブロック部73を造形した時点で、ブロック部73の熱収縮の影響で曲げ応力F1が付与される。その後、他方の領域側のブロック部75を造形すると、図7の(b)に示すように、他方のブロック部75の熱収縮の影響で、ブロック部73の造形時と逆方向の曲げ応力F2が付与される。これにより、積層造形物W2には、各領域毎に大きな熱収縮が偏って付与されることで歪みが生じるおそれがある。
When manufacturing the layered object W2 according to the second modification, for example, as shown in FIG. 7A, when the
このため、積層造形物W2を造形する際には、熱収縮による歪みを抑制すべく、次のように溶着ビード層Bを積層する。 For this reason, when modeling the layered product W2, the weld bead layer B is laminated as described below in order to suppress distortion due to heat shrinkage.
母材Mに対して一方の領域に溶着ビード層Bを形成する。すると、図8の(a)に示すように、形成した溶着ビード層Bの熱収縮の影響により、分割位置Sに対して造形途中の積層造形物の中立位置T0が溶着ビード層Bを形成した一方の領域側に変位する。 A weld bead layer B is formed on one area of the base material M. Then, as shown in FIG. 8A, the weld bead layer B was formed at the neutral position T0 of the layered product in the middle of the formation with respect to the division position S due to the thermal shrinkage of the formed weld bead layer B. Displaced to one side.
この状態から、分割位置Sに対して、中立位置T0と反対側の他方の領域に溶着ビード層Bを形成する。すると、図8の(b)に示すように、形成した溶着ビード層Bの熱収縮の影響により中立位置T0が溶着ビード層Bを形成した他方の領域側に変位する。 From this state, the weld bead layer B is formed in the other area on the side opposite to the neutral position T0 with respect to the division position S. Then, as shown in FIG. 8B, the neutral position T0 is displaced to the other region side where the weld bead layer B is formed due to the thermal shrinkage of the formed weld bead layer B.
この状態から、分割位置Sに対して、中立位置T0と反対側の一方の領域に溶着ビード層Bを形成する。すると、図8の(c)に示すように、形成した溶着ビード層Bの熱収縮の影響により中立位置T0が溶着ビード層Bを形成した一方の領域側に変位する。 From this state, the weld bead layer B is formed in one region on the side opposite to the neutral position T0 with respect to the division position S. Then, as shown in FIG. 8C, the neutral position T0 is displaced to one side of the region where the weld bead layer B is formed due to the thermal contraction of the formed weld bead layer B.
同様に、分割位置Sに対して、中立位置T0と反対側の他方の領域に溶着ビード層Bを形成する。すると、図8の(d)に示すように、形成した溶着ビード層Bの熱収縮の影響により中立位置T0が溶着ビード層Bを形成した他方の領域側に変位する。 Similarly, a weld bead layer B is formed in the other area opposite to the neutral position T0 with respect to the division position S. Then, as shown in FIG. 8D, the neutral position T0 is displaced to the other region side where the weld bead layer B is formed due to the thermal shrinkage of the formed weld bead layer B.
このように、母材Mに溶着ビード層Bを積層する際に、分割位置Sに対して、造形途中の積層造形物の中立位置T0と反対側に溶着ビード層Bを積層させる。これにより、造形途中の積層造形物の中立位置T0を分割位置Sに近付けながら造形することができ、熱収縮による変形及び熱収縮の偏りを、よりバランスよく抑えることができる。 As described above, when the weld bead layer B is laminated on the base material M, the weld bead layer B is laminated on the side opposite to the neutral position T0 with respect to the division position S while the molding is being formed. Accordingly, the modeling can be performed while the neutral position T0 of the layered product in the middle of the modeling is close to the division position S, and the deformation due to the heat shrinkage and the bias of the heat shrinkage can be suppressed in a more balanced manner.
(変形例3)
図9に示すように、変形例3に係る積層造形物W3では、溶着ビード層Bの積層方向Aと直交する特定方向Cに沿って中立位置Tが変化している。このように、中立位置Tが特定方向Cに沿って変化する積層造形物W3において、分割位置Sを設定する場合について説明する。
(Modification 3)
As shown in FIG. 9, in the layered structure W3 according to the third modification, the neutral position T changes along a specific direction C orthogonal to the layering direction A of the weld bead layer B. The case where the division position S is set in the layered object W3 in which the neutral position T changes along the specific direction C will be described.
まず、図10の(a)に示すように、積層造形物W3を、積層方向Aと直交する特定方向Cに関して中立位置Tが連続する領域毎に分割する。次に、分割した複数の分割体W3a,W3b,W3c,W3dから、体積が最大となる分割体を選択する。積層造形物W3では、体積が最大となる分割体はW3bであるので、この分割体W3bを選択する。そして、図10の(b)に示すように、選択した分割体W3bの中立位置Tを分割位置Sに設定する。その後、この分割位置Sを含む平板状の母材Mを選択し(母材選択工程)、この母材Mの表裏面に溶着ビード層Bを積層して積層造形物W3を造形する(積層造形工程)。 First, as shown in FIG. 10A, the layered object W3 is divided into regions where the neutral position T is continuous in a specific direction C orthogonal to the layering direction A. Next, a divided body having the largest volume is selected from the plurality of divided bodies W3a, W3b, W3c, W3d. In the layered object W3, since the divided body having the largest volume is W3b, the divided body W3b is selected. Then, as shown in FIG. 10B, the neutral position T of the selected divided body W3b is set to the divided position S. Thereafter, a flat base material M including the division position S is selected (base material selection step), and a weld bead layer B is stacked on the front and back surfaces of the base material M to form a layered product W3 (layered molding). Process).
次に、溶着ビード層Bの積層方向Aと直交する特定方向Cに沿って中立位置Tが変化する変形例3に係る積層造形物W3の分割位置Sの他の設定の仕方について説明する。 Next, another method of setting the division position S of the laminated structure W3 according to the third modification in which the neutral position T changes along the specific direction C orthogonal to the lamination direction A of the weld bead layer B will be described.
まず、図11の(a)に示すように、積層造形物W3を、積層方向Aに沿って体積が等分となる位置で分割する。そして、図11の(b)に示すように、体積が等分となる位置で分割した分割体W3e,W3fの分割位置を、母材Mの選択基準とする分割位置Sに設定する。その後、この分割位置Sを含む平板状の母材Mを選択し(母材選択工程)、この母材Mの表裏面に溶着ビード層Bを積層して積層造形物W3を造形する(積層造形工程)。 First, as shown in FIG. 11A, the layered object W3 is divided along the stacking direction A at a position where the volume is equally divided. Then, as shown in FIG. 11B, the division positions of the divided bodies W3e and W3f divided at positions where the volumes are equally divided are set as division positions S which are used as selection criteria for the base material M. Thereafter, a flat base material M including the division position S is selected (base material selection step), and a weld bead layer B is stacked on the front and back surfaces of the base material M to form a layered product W3 (layered molding). Process).
このように、変形例3によれば、積層方向Aと直交する特定方向Cに形状が変化する複雑形状の積層造形物W3を製造する際の熱収縮による変形及び熱収縮の偏りをバランスよく抑えることができる。 As described above, according to the third modification, the deformation due to the heat shrinkage and the bias of the heat shrinkage when manufacturing the complex shaped object W3 having a complicated shape whose shape changes in the specific direction C orthogonal to the stacking direction A are suppressed in a well-balanced manner. be able to.
(変形例4)
図12の(a)及び図12の(b)に示すように、変形例4に係る積層造形物W4は、異なる外形の4つのブロック部93,95,97,99を有している。ブロック部93,95及びブロック部97,99は、それぞれ互いに対向方向に延在されている。
(Modification 4)
As shown in FIGS. 12A and 12B, the layered product W4 according to Modification 4 has four
このような積層造形物W4では、例えば、造形する積層造形物W4の3次元形状データを用いて、ブロック部93,95に沿う積層方向A1及びブロック部97,99に沿う積層方向A2を設定する(積層方向設定工程)。
In such a layered object W4, for example, a stacking direction A1 along the
次に、積層造形物W4の分割位置を設定する。具体的には、設定した積層方向A1,A2に関して、溶着ビードの熱による積層造形物W4全体の熱収縮が最小となるそれぞれの中立位置Tを割り出す。そして、これらの中立位置Tを分割位置S1,S2に設定する(分割位置設定工程)。 Next, the division position of the layered object W4 is set. Specifically, the neutral positions T at which the heat shrinkage of the entire layered product W4 due to the heat of the weld bead is minimized are determined for the set lamination directions A1 and A2. Then, these neutral positions T are set to the division positions S1 and S2 (division position setting step).
積層造形物W4における分割位置S1,S2を設定したら、これらの分割位置S1,S2の交差部S0を含む大きさ及び形状の母材Mを選択する(母材選択工程)。例えば、母材Mとしては、極力コストを抑えることが可能な単純形状の棒材を選択する。ここでは、丸棒材からなる棒材を用いている。なお、母材Mとしては、丸棒材に限らず角棒材であってもよい。 After the division positions S1 and S2 in the layered object W4 are set, a base material M having a size and a shape including the intersection S0 of these division positions S1 and S2 is selected (base material selection step). For example, as the base material M, a bar having a simple shape that can minimize the cost is selected. Here, a bar made of a round bar is used. The base material M is not limited to a round bar material, but may be a square bar material.
積層方向A1,A2の決定、分割位置S1,S2の設定及び母材Mの選択を行ったら、丸棒材からなる母材Mに対して溶着ビード層Bを積層方向A1,A2に積層させ、ブロック部93,95,97,99を造形する(積層造形工程)。このとき、図13の(a)に示すように、まず、母材Mに対して積層方向A1に沿う互いに対向したブロック部93,95を造形する。そして、ブロック部93,95の造形後、図13の(b)に示すように、母材Mに対して積層方向A2に沿う互いに対向したブロック部97,99を造形する。
After determining the stacking directions A1 and A2, setting the division positions S1 and S2, and selecting the base material M, the weld bead layers B are stacked in the stacking directions A1 and A2 on the base material M made of a round bar. The
このように、変形例4では、複数の積層方向A1,A2を設定することで割り出される複数の中立位置Tからなる分割位置S1,S2を設定し、これらの分割位置S1,S2の交差部S0を含む大きさ及び形状の母材Mを選択する。したがって、棒材からなる母材Mに対して直交する方向に溶着ビード層Bが積層された積層造形物W4を、熱収縮による変形及び熱収縮の偏りをより細かく抑えつつ高い造形精度で製造することができる。 As described above, in the fourth modification, the division positions S1 and S2 including the plurality of neutral positions T determined by setting the plurality of stacking directions A1 and A2 are set, and the intersection of the division positions S1 and S2 is set. A base material M having a size and shape including S0 is selected. Therefore, the laminated molded article W4 in which the weld bead layers B are laminated in a direction orthogonal to the base material M made of a bar is manufactured with high molding precision while suppressing deformation due to heat shrinkage and unevenness of heat shrinkage more finely. be able to.
(変形例5)
図14に示すように、変形例5に係る積層造形物W5は、3つのブロック部103,105,107を有している。これらのブロック部103,105,107は、放射状に延在されている。
(Modification 5)
As illustrated in FIG. 14, the layered product W5 according to Modification Example 5 has three
このような積層造形物W5では、図15に示すように、例えば、造形する積層造形物W5の3次元形状データを用いて、ブロック部103に沿う積層方向A1、ブロック部105に沿う積層方向A2及びブロック部107に沿う積層方向A3を設定する(積層方向設定工程)。
As shown in FIG. 15, in such a layered object W5, for example, using the three-dimensional shape data of the layered object W5 to be formed, a stacking direction A1 along the
次に、積層造形物W5の分割位置を設定する。具体的には、設定した積層方向A1,A2,A3に関して、溶着ビードの熱による積層造形物W5全体の熱収縮が最小となるそれぞれの中立位置Tを割り出し、これらの中立位置Tを分割位置S1,S2,S3に設定する(分割位置設定工程)。 Next, the division position of the layered object W5 is set. Specifically, with respect to the set lamination directions A1, A2, and A3, the neutral positions T at which the heat shrinkage of the entire laminate model W5 due to the heat of the weld bead is minimized are determined, and these neutral positions T are divided into the division positions S1. , S2, S3 (division position setting step).
積層造形物W5における分割位置S1,S2,S3を設定したら、これらの分割位置S1,S2,S3の交差部S0を含む大きさ及び形状の母材Mを選択する(母材選択工程)。例えば、母材Mとしては、極力コストを抑えることが可能な単純形状の丸棒材を選択する。 After the division positions S1, S2, and S3 in the layered object W5 are set, a base material M having a size and shape including an intersection S0 of the division positions S1, S2, and S3 is selected (base material selection step). For example, as the base material M, a round bar having a simple shape capable of minimizing cost is selected.
積層方向A1,A2,A3の決定、分割位置S1,S2,S3の設定及び母材Mの選択を行ったら、丸棒材からなる母材Mに対して溶着ビード層Bを積層方向A1,A2,A3に積層させ、ブロック部103,105,107を造形する(積層造形工程)。母材Mに対して溶着ビード層Bを積層させる場合、熱収縮の付与の偏りを抑えながら積層方向A1,A2,A3へ溶着ビード層Bを積層させる。具体的には、母材Mに溶着ビード層Bを積層する際には、造形途中の積層造形物の各積層方向A1,A2,A3に沿う中立位置の交差部T0が分割位置S1,S2,S3の交差部S0から極力外れないようにする。
After the determination of the lamination directions A1, A2, A3, the setting of the division positions S1, S2, S3 and the selection of the base material M, the welding bead layers B are stacked on the base material M made of a round bar in the stacking directions A1, A2. , A3 to form the
ここで、図16は、丸棒材からなる母材Mに対して積層方向A1,A2,A3へ順に溶着ビード層Bを積層させた場合の造形途中の積層造形物の中立位置の交差部T0の変動を示している。 Here, FIG. 16 is a cross-section T0 of the neutral position of the layered product in the middle of modeling when the weld bead layer B is laminated in the laminating direction A1, A2, A3 on the base material M made of a round bar material in this order. Shows the fluctuation of
図16の(a)に示すように、母材Mに対して積層方向A1へ溶着ビード層Bを形成する。すると、溶着ビード層Bの熱収縮の影響により、造形途中の積層造形物の中立位置の交差部T0が積層方向A1に沿って溶着ビード層Bを積層した領域側に変位する。 As shown in FIG. 16A, a weld bead layer B is formed on the base material M in the stacking direction A1. Then, due to the effect of thermal contraction of the weld bead layer B, the intersection T0 at the neutral position of the layered product in the middle of modeling is displaced along the stacking direction A1 toward the region where the weld bead layer B is stacked.
この状態から、図16の(b)に示すように、母材Mに対して積層方向A2へ溶着ビード層Bを形成する。すると、溶着ビード層Bの熱収縮の影響により、造形途中の積層造形物の中立位置の交差部T0が積層方向A1,A2に沿って溶着ビード層Bを積層した領域側に変位する。 From this state, as shown in FIG. 16B, a weld bead layer B is formed on the base material M in the laminating direction A2. Then, due to the influence of thermal contraction of the weld bead layer B, the intersection T0 at the neutral position of the layered product in the course of modeling is displaced along the stacking directions A1 and A2 toward the region where the weld bead layer B is stacked.
さらに、この状態から、図16の(c)に示すように、母材Mに対して積層方向A3へ溶着ビード層Bを形成する。すると、母材Mに対して溶着ビード層Bの熱収縮が均等に付与されることで、造形途中の積層造形物の中立位置の交差部T0が、分割位置S1,S2,S3の交差部S0に一致される。 Further, from this state, as shown in FIG. 16C, a weld bead layer B is formed on the base material M in the laminating direction A3. Then, the heat shrinkage of the weld bead layer B is evenly applied to the base material M, so that the intersection T0 of the neutral position of the layered product in the middle of modeling is changed to the intersection S0 of the division positions S1, S2, and S3. Is matched to
この状態から、図16の(d)に示すように、母材Mに対して積層方向A3へ溶着ビード層Bを形成する。すると、溶着ビード層Bの熱収縮の影響により、造形途中の積層造形物の中立位置の交差部T0が積層方向A3に沿って溶着ビード層Bを積層した領域側に変位する。 From this state, as shown in FIG. 16D, a weld bead layer B is formed on the base material M in the laminating direction A3. Then, due to the effect of thermal contraction of the weld bead layer B, the intersection T0 at the neutral position of the laminated molded article in the course of modeling is displaced along the lamination direction A3 toward the region where the weld bead layer B is laminated.
この状態から、図16の(e)に示すように、母材Mに対して積層方向A1へ溶着ビード層Bを形成する。すると、溶着ビード層Bの熱収縮の影響により、造形途中の積層造形物の中立位置の交差部T0が積層方向A1,A3に沿って溶着ビード層Bを積層した領域側に変位する。 From this state, as shown in FIG. 16E, a weld bead layer B is formed on the base material M in the stacking direction A1. Then, due to the thermal shrinkage of the weld bead layer B, the intersection T0 at the neutral position of the layered product in the course of modeling is displaced along the stacking directions A1 and A3 toward the region where the weld bead layer B is stacked.
さらに、この状態から、図16の(f)に示すように、母材Mに対して積層方向A2へ溶着ビード層Bを形成する。すると、母材Mに対して溶着ビード層Bの熱収縮が均等に付与されることで、造形途中の積層造形物の中立位置の交差部T0が、分割位置S1,S2,S3の交差部S0に一致される。 Further, from this state, a weld bead layer B is formed on the base material M in the laminating direction A2 as shown in FIG. Then, the heat shrinkage of the weld bead layer B is evenly applied to the base material M, so that the intersection T0 of the neutral position of the layered product in the middle of modeling is changed to the intersection S0 of the division positions S1, S2, and S3. Is matched to
このように、母材Mに溶着ビード層Bを積層する際に、造形途中の積層造形物の中立位置の交差部T0が分割位置S1,S2,S3の交差部S0から極力外れないようにすることで、製造した積層造形物W5の全体の歪みを抑制することができる。 In this way, when laminating the weld bead layer B on the base material M, the intersection T0 at the neutral position of the layered object in the middle of modeling is prevented from deviating from the intersection S0 of the division positions S1, S2, S3 as much as possible. Thereby, it is possible to suppress the entire distortion of the manufactured layered product W5.
このように、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。 As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and a person skilled in the art can change and apply the configuration based on the combination of the components of the embodiment with each other, the description in the specification, and the well-known technology. The present invention is also intended to be included in the scope for which protection is sought.
以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
(1) 母材に、溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードからなる溶着ビード層を複数積層して造形する積層造形物の積層造形計画設計方法であって、
造形する前記積層造形物の3次元形状データを用いて、前記溶着ビード層の積層方向を設定する積層方向設定工程と、
前記母材に前記積層方向に沿って前記溶着ビード層を形成する際に、前記溶着ビードの熱による前記積層造形物全体の熱収縮が最小となる中立位置を割り出し、この中立位置を、前記積層造形物を前記積層方向に関して複数の領域に分割する分割位置に設定する分割位置設定工程と、
前記分割位置を含む大きさ及び形状の前記母材を選択する母材選択工程と、
を含む、積層造形物の積層造形計画設計方法。
この積層造形計画設計方法によれば、母材に積層方向に沿って溶着ビード層を形成する際に、溶着ビードの熱による積層造形物全体の熱収縮が最小となる中立位置を割り出し、この中立位置を、積層造形物を積層方向に関して複数の領域に分割する分割位置に設定し、この分割位置を含む大きさ及び形状の母材を選択する。したがって、選択した母材に溶着ビード層を積層させて積層造形物を製造した際に、溶着ビードの熱による熱収縮の影響を極力抑えることができる。これにより、熱収縮による変形及び熱収縮の偏りを抑え、高い造形精度で積層造形物を製造することができる。
As described above, the following items are disclosed in this specification.
(1) A method of planning and designing a layered product by laminating a plurality of weld bead layers each formed of a weld bead obtained by melting and solidifying a filler material on a base material, and
A lamination direction setting step of setting a lamination direction of the weld bead layer using three-dimensional shape data of the lamination object to be molded;
When forming the weld bead layer on the base material along the laminating direction, a neutral position at which the heat shrinkage of the entire laminate modeled product due to the heat of the weld bead is minimized is determined. A division position setting step of setting a molded object at a division position at which the model is divided into a plurality of regions with respect to the stacking direction,
A base material selecting step of selecting the base material having a size and a shape including the division position;
And an additive manufacturing plan design method for the additive manufacturing.
According to this additive manufacturing planning design method, when a weld bead layer is formed on the base material along the stacking direction, a neutral position at which the heat shrinkage of the entire additive manufacturing product due to the heat of the weld bead is minimized is determined. The position is set to a division position at which the layered object is divided into a plurality of regions in the stacking direction, and a base material having a size and a shape including the division position is selected. Therefore, when a welded bead layer is laminated on the selected base material to produce a laminated molded article, the influence of heat shrinkage due to the heat of the weld bead can be minimized. Thereby, it is possible to suppress the deformation due to the heat shrinkage and the bias of the heat shrinkage, and to manufacture a layered object with high modeling accuracy.
(2) 前記積層方向設定工程において、前記積層方向を複数設定し、
前記分割位置設定工程において、それぞれの前記積層方向に関して前記中立位置を割り出して前記分割位置に設定し、
前記母材選択工程において、複数の前記分割位置の交差部を含む大きさ及び形状の前記母材を選択する(1)に記載の積層造形物の積層造形計画設計方法。
この積層造形計画設計方法によれば、積層方向を複数設定することで割り出される複数の中立位置からなる分割位置を設定し、分割位置の交差部を含む大きさ及び形状の母材を選択する。したがって、熱収縮による変形及び熱収縮の偏りをより細かく抑えることができ、さらに高い造形精度で積層造形物を製造することができる。
(2) In the stacking direction setting step, a plurality of stacking directions are set,
In the dividing position setting step, the neutral position is determined for each of the lamination directions and set as the dividing position,
The method according to (1), wherein in the base material selecting step, the base material having a size and a shape including an intersection of the plurality of division positions is selected.
According to this additive manufacturing planning design method, a dividing position composed of a plurality of neutral positions determined by setting a plurality of laminating directions is set, and a base material having a size and a shape including an intersection of the dividing positions is selected. . Therefore, the deformation due to the heat shrinkage and the bias of the heat shrinkage can be suppressed more minutely, and the layered object can be manufactured with higher modeling accuracy.
(3) 前記分割位置設定工程において、前記積層造形物を、前記積層方向と直交する特定方向に関して前記中立位置が連続する領域毎に分割し、
分割された複数の分割体から、体積が最大となる分割体の前記中立位置を前記分割位置に設定する(1)または(2)に記載の積層造形物の積層造形計画設計方法。
この積層造形計画設計方法によれば、積層方向と直交する特定方向に形状が変化する複雑形状の積層造形物を製造する際の熱収縮による変形及び熱収縮の偏りをバランスよく抑えることができる。
(3) In the division position setting step, the layered product is divided into regions where the neutral position is continuous in a specific direction orthogonal to the lamination direction,
The method according to (1) or (2), wherein the neutral position of the divided body having the largest volume is set to the divided position from the plurality of divided bodies.
According to this additive manufacturing planning design method, it is possible to suppress deformation due to heat shrinkage and uneven thermal shrinkage when manufacturing a complex shaped object having a complicated shape whose shape changes in a specific direction orthogonal to the stacking direction in a well-balanced manner.
(4) 前記分割位置設定工程において、前記積層造形物を、前記積層方向に沿って体積が等分となる位置で分割し、当該分割位置を前記分割位置に設定する(1)または(2)に記載の積層造形物の積層造形計画設計方法。
この積層造形計画設計方法によれば、積層方向と直交する特定方向に形状が変化する複雑形状の積層造形物を製造する際の熱収縮による変形及び熱収縮の偏りをバランスよく抑えることができる。
(4) In the division position setting step, the layered object is divided at a position where the volume is equally divided along the lamination direction, and the division position is set as the division position (1) or (2). 3. The method of planning and designing a layered product of the layered product according to 1.).
According to this additive manufacturing planning design method, it is possible to suppress deformation due to heat shrinkage and uneven thermal shrinkage when manufacturing a complex shaped object having a complicated shape whose shape changes in a specific direction orthogonal to the stacking direction in a well-balanced manner.
(5) (1)〜(4)のいずれか一つに記載の積層造形計画設計方法によって決定された積層造形手順に応じて、前記母材に前記溶着ビード層を積層して前記積層造形物を造形する積層造形物の製造方法。
この積層造形物の製造方法によれば、溶着ビードの熱で生じる熱収縮による変形及び熱収縮の偏りが抑えられた高い造形精度の積層造形物を製造することができる。
(5) According to the additive manufacturing procedure determined by the additive manufacturing planning method according to any one of (1) to (4), the welded bead layer is stacked on the base material to form the additive manufacturing article. A method of manufacturing a layered object for forming a sheet.
According to the method for manufacturing a layered object, it is possible to manufacture a layered object with high modeling accuracy in which deformation due to heat shrinkage generated by the heat of the weld bead and unevenness of the heat shrinkage are suppressed.
(6) 前記母材選択工程において、板材からなる前記母材を選択し、当該板材からなる前記母材の表裏面に、前記積層方向に沿って前記溶着ビード層を積層する(5)に記載の積層造形物の製造方法。
この積層造形物の製造方法によれば、板材からなる母材の表裏に溶着ビード層が積層された積層造形物を高い造形精度で製造することができる。
(6) In the base material selecting step, the base material made of a plate material is selected, and the weld bead layers are stacked on the front and back surfaces of the base material made of the plate material along the stacking direction. Method for manufacturing a layered object.
According to this method of manufacturing a layered object, a layered object in which a weld bead layer is laminated on the front and back surfaces of a base material made of a plate material can be manufactured with high modeling accuracy.
(7) 前記母材選択工程において、棒材からなる前記母材を選択し、当該棒材からなる前記母材に対して、互いに直交する前記積層方向に沿って前記溶着ビード層を積層する(5)に記載の積層造形物の製造方法。
この積層造形物の製造方法によれば、棒材からなる母材に対して直交する方向に溶着ビード層が積層された積層造形物を高い造形精度で製造することができる。
(7) In the base material selection step, the base material made of a bar is selected, and the weld bead layers are stacked on the base material made of the bar along the lamination directions orthogonal to each other ( 5) The method for producing a layered object according to 5).
According to the method for manufacturing a layered object, a layered object in which a weld bead layer is stacked in a direction orthogonal to a base material made of a bar can be manufactured with high modeling accuracy.
(8) 前記母材選択工程において、丸棒材からなる前記母材を選択し、当該丸棒材からなる前記母材の周面に、前記積層方向に沿って前記溶着ビード層を放射状に積層する(5)に記載の積層造形物の製造方法。
この積層造形物の製造方法によれば、丸棒材からなる母材の周面に溶着ビード層が放射状に積層された積層造形物を高い造形精度で製造することができる。
(8) In the base material selection step, the base material made of a round bar is selected, and the weld bead layers are radially stacked on the peripheral surface of the base material made of the round bar along the stacking direction. (5) The method for producing a layered object according to (5).
According to this method of manufacturing a layered object, a layered object in which a weld bead layer is radially stacked on a peripheral surface of a base material made of a round bar can be manufactured with high modeling accuracy.
(9) (1)〜(4)のいずれか一つに記載の積層造形計画設計方法に応じて、積層造形手順を決定する制御部と、
決定された前記積層造形手順に応じて駆動され、前記母材に前記溶着ビード層を積層して前記積層造形物を造形する造形部と、
を備える積層造形物の製造装置。
この積層造形物の製造装置によれば、溶着ビードの熱で生じる熱収縮による変形及び熱収縮の偏りが抑えられた高い造形精度の積層造形物を製造することができる。
(9) A control unit that determines an additive manufacturing procedure in accordance with the additive manufacturing planning design method described in any one of (1) to (4),
A modeling unit that is driven according to the determined additive manufacturing procedure, and that laminates the weld bead layer on the base material to form the additive manufacturing article,
An apparatus for manufacturing a layered object, comprising:
According to the apparatus for manufacturing a layered object, it is possible to manufacture a layered object with high modeling accuracy in which deformation due to heat shrinkage caused by the heat of the weld bead and unevenness of the heat shrinkage are suppressed.
(10) 母材に、溶加材を溶融及び凝固させた溶着ビードからなる溶着ビード層を複数積層して造形する積層造形物の積層造形計画を決定する手順を、コンピュータに実行させるプログラムであって、
前記コンピュータに、
造形する前記積層造形物の3次元形状データを用いて、前記溶着ビード層の積層方向を設定する手順と、
前記母材に前記積層方向に沿って前記溶着ビード層を形成する際に、前記溶着ビードの熱による前記積層造形物全体の熱収縮が最小となる中立位置を割り出し、この中立位置を、前記積層造形物を前記積層方向に関して複数の領域に分割する分割位置に設定する手順と、
前記分割位置を含む大きさ及び形状の前記母材を選択する手順と、
を実行させるプログラム。
このプログラムによれば、選択した母材に溶着ビード層を積層させて積層造形物を製造した際に、溶着ビードの熱による熱収縮の影響が極力抑えられる。これにより、熱収縮による変形及び熱収縮の偏りを抑え、高い造形精度で積層造形物を製造することができる。
(10) A program for causing a computer to execute a procedure for determining an additive manufacturing plan of an additive manufacturing product in which a plurality of weld bead layers each formed of a weld bead obtained by melting and solidifying a filler material are stacked on a base material and formed. hand,
To the computer,
Using a three-dimensional shape data of the layered object to be formed, a procedure of setting a layering direction of the weld bead layer;
When forming the weld bead layer on the base material along the laminating direction, a neutral position at which the heat shrinkage of the entire laminate modeled product due to the heat of the weld bead is minimized is determined. A step of setting the modeled object at a division position at which the object is divided into a plurality of regions with respect to the stacking direction,
A step of selecting the base material having a size and a shape including the division position,
A program that executes
According to this program, the effect of heat shrinkage due to the heat of the weld bead is minimized when a welded bead layer is stacked on the selected base material to produce a laminated structure. Thereby, it is possible to suppress the deformation due to the heat shrinkage and the bias of the heat shrinkage, and to manufacture a layered object with high modeling accuracy.
11 造形部
37 制御部
100 積層造形物の製造装置
A,A1,A2,A3 積層方向
B 溶着ビード層
C 特定方向
Fm 溶加材
M 母材
S 分割位置
T 中立位置
W,W1〜W5 積層造形物
W3a〜W3f 分割体
11
Claims (10)
造形する前記積層造形物の3次元形状データを用いて、前記溶着ビード層の積層方向を設定する積層方向設定工程と、
前記母材に前記積層方向に沿って前記溶着ビード層を形成する際に、前記溶着ビードの熱による前記積層造形物全体の熱収縮が最小となる中立位置を割り出し、この中立位置を、前記積層造形物を前記積層方向に関して複数の領域に分割する分割位置に設定する分割位置設定工程と、
前記分割位置を含む大きさ及び形状の前記母材を選択する母材選択工程と、
を含む、積層造形物の積層造形計画設計方法。 A lamination modeling plan design method of a lamination molding in which a base material is formed by laminating a plurality of welding bead layers each formed of a welding bead obtained by melting and solidifying a filler material,
A lamination direction setting step of setting a lamination direction of the weld bead layer using three-dimensional shape data of the lamination object to be molded;
When forming the weld bead layer on the base material along the laminating direction, a neutral position at which the heat shrinkage of the entire laminate modeled product due to the heat of the weld bead is minimized is determined. A division position setting step of setting a molded object at a division position at which the model is divided into a plurality of regions with respect to the stacking direction,
A base material selecting step of selecting the base material having a size and a shape including the division position;
And an additive manufacturing plan design method for the additive manufacturing.
前記分割位置設定工程において、それぞれの前記積層方向に関して前記中立位置を割り出して前記分割位置に設定し、
前記母材選択工程において、複数の前記分割位置の交差部を含む大きさ及び形状の前記母材を選択する
請求項1に記載の積層造形物の積層造形計画設計方法。 In the stacking direction setting step, a plurality of stacking directions are set,
In the dividing position setting step, the neutral position is determined for each of the lamination directions and set as the dividing position,
2. The method of planning and designing a layered object according to claim 1, wherein in the step of selecting a substrate, the base material having a size and a shape including an intersection of the plurality of division positions is selected. 3.
分割された複数の分割体から、体積が最大となる分割体の前記中立位置を前記分割位置に設定する
請求項1または請求項2に記載の積層造形物の積層造形計画設計方法。 In the division position setting step, the laminated object is divided into regions where the neutral position is continuous with respect to a specific direction orthogonal to the lamination direction,
The method according to claim 1, wherein the neutral position of the divided body having the largest volume is set to the divided position from the plurality of divided bodies.
請求項1または請求項2に記載の積層造形物の積層造形計画設計方法。 The said division | segmentation position setting process WHEREIN: The said layered molded article is divided | segmented at the position where a volume becomes equal along the said lamination direction, and the said division | segmentation position is set to the said division | segmentation position. An additive manufacturing plan design method for additive manufacturing.
請求項5に記載の積層造形物の製造方法。 6. The additive manufacturing according to claim 5, wherein in the base material selecting step, the base material made of a plate material is selected, and the weld bead layers are stacked on the front and back surfaces of the base material made of the plate material along the stacking direction. 7. Method of manufacturing a product.
請求項5に記載の積層造形物の製造方法。 The said base material selection process WHEREIN: The said base material consisting of a bar is selected, and the said welding bead layer is laminated | stacked on the said base material consisting of the said bar along the lamination direction orthogonal to each other. A method for producing a layered product according to the above.
請求項5に記載の積層造形物の製造方法。 The said base material selection process WHEREIN: The said base material which consists of a round bar material is selected, and the said welding bead layer is laminated | stacked radially along the said lamination direction on the peripheral surface of the said base material consisting of the said round bar material. 6. The method for producing a layered object according to item 5.
決定された前記積層造形手順に応じて駆動され、前記母材に前記溶着ビード層を積層して前記積層造形物を造形する造形部と、
を備える積層造形物の製造装置。 A control unit that determines an additive manufacturing procedure according to the additive manufacturing planning design method according to any one of claims 1 to 4,
A modeling unit that is driven according to the determined additive manufacturing procedure, and that laminates the weld bead layer on the base material to form the additive manufacturing article,
An apparatus for manufacturing a layered object, comprising:
前記コンピュータに、
造形する前記積層造形物の3次元形状データを用いて、前記溶着ビード層の積層方向を設定する手順と、
前記母材に前記積層方向に沿って前記溶着ビード層を形成する際に、前記溶着ビードの熱による前記積層造形物全体の熱収縮が最小となる中立位置を割り出し、この中立位置を、前記積層造形物を前記積層方向に関して複数の領域に分割する分割位置に設定する手順と、
前記分割位置を含む大きさ及び形状の前記母材を選択する手順と、
を実行させるプログラム。 A program for causing a computer to execute a procedure for determining a layered molding plan of a layered object to be formed by laminating a plurality of weld bead layers formed of a weld bead obtained by melting and solidifying a filler material on a base material,
To the computer,
Using a three-dimensional shape data of the layered object to be formed, a procedure of setting a layering direction of the weld bead layer;
When forming the weld bead layer on the base material along the laminating direction, a neutral position at which the heat shrinkage of the entire laminate modeled product due to the heat of the weld bead is minimized is determined. A step of setting the modeled object at a division position at which the object is divided into a plurality of regions with respect to the stacking direction,
A step of selecting the base material having a size and a shape including the division position,
A program that executes
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