JP5863652B2 - 固体自由形状製造による溶接可能材料の物体の製造のための反応器 - Google Patents
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Description
積層造形法を、複数片の構造材料の堆積を含むように拡張することができ、すなわち、物体の仮想モデルの各構造層が、並んで置かれるとその層を形成する一組の部片に分割される。これにより、ワイヤを、物体の仮想積層モデルに従って各層を形成する連続したストライプで基材の上に溶接し、物理的物体全体が形成されるまで各層に対してプロセスを繰り返すことにより、金属物体を形成することができる。溶接技法の精度は、通常、許容可能な寸法で物体を直接形成することができないほど粗く、したがって、形成される物体は、通常、許容可能な寸法精度まで機械加工する必要がある未加工物体または予備成形品とみなされる。
− 形成されるべき物体の仮想3次元モデルを作成するステップと、
− 仮想3次元モデルを一組の仮想平行層に分割し、その後、各層を一組の仮想準1次元部片に分割し、物体の仮想ベクトル化積層モデルを形成するステップと、
− 物体のベクトル化積層モデルを、支持基材、高エネルギープラズマトランスファーアーク溶接トーチ、および閉鎖反応器容器内に配置されたワイヤ供給システムの位置および起動を調節することができる溶接制御システムにロードするステップと、
− 閉鎖反応器容器内部の雰囲気を、約105Paの圧力でありかつ最大50ppmの酸素を含む不活性雰囲気で置き換えるステップと、
− 制御システムに対し、溶接可能材料の一連の準1次元部片を、物体の仮想ベクトル化積層モデルの第1層に従うパターンで、支持基材上に溶接させるステップと、
− 溶接可能材料の一連の準1次元部片を、物体の仮想ベクトル化積層モデルの第2層に従うパターンで先の堆積した層の上に溶接することにより、物体の第2層を形成するステップと、
− 物体全体が形成されるまで、物体の仮想ベクトル化積層モデルの連続した各層に対して層毎に溶接プロセスを繰り返すステップと、
を含む方法に関する。
− 周囲雰囲気に対して閉鎖されている反応器チャンバ(1)と、
− 反応器チャンバの内部に配置された支持基材(3)の位置および移動を制御するアクチュエータ(2)と、
− ワイヤ供給器を備える高エネルギープラズマトランスファーアーク溶接トーチ(5)の位置および移動を制御するアクチュエータ(4)と、
− 形成されるべき物体の仮想3次元ベクトル化積層モデルを読み出し、仮想モデルを使用して、アクチュエータ(2、4)の位置および移動、溶接トーチ(5)およびワイヤ供給部の動作を制御し、それにより、物理的物体が、溶接可能材料の準1次元部片の積層構造体を、形成されるべき物体の仮想3次元ベクトル化積層モデルに従って支持基材上に溶接することにより構築されるようにすることができる制御システムと、
を備え、
− 反応器チャンバの壁の隣接するすべての壁要素(6)が鈍角(90°を上回る)で接合され、
− アクチュエータ(2)が、反応器チャンバの下方から延在し、反応器チャンバ壁の開口部(7)を通って反応器チャンバ内に突出し、反応器チャンバの内部で支持基材(3)を保持し、
− 開口部(7)が、開口部(7)において反応器壁に、かつアクチュエータ(2)に気密取付けされる少なくとも1つの弾性のあるガス不透過性の膜(8)によって封止され、
− アクチュエータ(4)が、反応器チャンバの外部から延在し、反応器チャンバの壁の開口部(9)を通して反応器チャンバ内に突出し、反応器チャンバ内部で、溶接可能材料のワイヤ供給器を備えた高エネルギープラズマトランスファーアーク溶接トーチ(5)を保持し、
− 開口部(9)が、開口部(9)において反応器壁に、かつアクチュエータ(4)に気密取付けされる少なくとも1つの弾性のあるガス不透過性の膜(10)によって封止され、
− 反応器に、反応器チャンバの下方部分に位置する少なくとも1つの閉鎖可能ガス入口(11)と、反応器チャンバの上方部分に位置する少なくとも1つの閉鎖可能ガス出口(12)とが備えられることを特徴とする反応器に関する。
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Claims (10)
- 固体自由形状製造による溶接可能材料の物体の製造のための反応器であって、
− 周囲雰囲気に対して閉鎖され、不活性ガスとしてアルゴンが充填される反応器チャンバ(1)と、
− 前記反応器チャンバの内部に配置された支持基材(3)の位置および移動を制御するアクチュエータ(2)と、
− ワイヤ供給器を備える高エネルギープラズマトランスファーアーク溶接トーチ(5)の位置および移動を制御するアクチュエータ(4)と、
− 形成されるべき前記物体の仮想3次元ベクトル化積層モデルを読み出し、前記仮想モデルを使用して、前記アクチュエータ(2、4)の位置および移動、前記溶接トーチ(5)および前記ワイヤ供給部の動作を制御し、それにより、物理的物体が、前記溶接可能材料の準1次元部片の積層構造体を、形成されるべき前記物体の前記仮想3次元ベクトル化積層モデルに従って前記支持基材上に溶接することにより構築されるようにすることができる制御システムと、
を具備し、
− 前記反応器チャンバの壁の隣接するすべての壁要素(6)が鈍角(90°を上回る)で接合され、
− 前記アクチュエータ(2)が、前記反応器チャンバの下方から延在し、前記反応器チャンバ壁の第1の開口部(7)を通って前記反応器チャンバ内に突出し、前記反応器チャンバの内部で前記支持基材(3)を保持し、
− 前記開口部(7)が、前記開口部(7)において前記反応器壁に、かつ前記アクチュエータ(2)に気密取付けされる少なくとも1つの弾性のあるガス不透過性の膜(8)によって封止され、
− 前記アクチュエータ(4)が、前記反応器チャンバの外部から延在し、前記反応器チャンバの壁の第2の開口部(9)を通して前記反応器チャンバ内に突出し、前記反応器チャンバ内部で、前記溶接可能材料のワイヤ供給器を備えた前記高エネルギープラズマトランスファーアーク溶接トーチ(5)を保持し、
− 前記開口部(9)が、前記開口部(9)において前記反応器壁に、かつ前記アクチュエータ(4)に気密取付けされる少なくとも1つの弾性のあるガス不透過性の膜(10)によって封止され、
− 前記反応器に、前記反応器チャンバの下方部分に位置する少なくとも1つの閉鎖可能ガス入口(11)と、前記反応器チャンバの上方部分に位置する少なくとも1つの閉鎖可能ガス出口(12)とが備えられ、
前記ガス入口(11)には、前記アルゴンの圧力を前記周囲雰囲気の圧力を100Pa上回るように調節する手段が備えられ、
前記反応器チャンバ内部の前記不活性雰囲気の酸素含有量を測定する手段と、
前記酸素濃度が事前設定される最大値を超えて上昇した場合に、新鮮な不活性ガスによる前記反応器チャンバのフラッシングに関与する手段と
を備えることを特徴とする反応器。 - 前記開口部(7、9)が、前記反応器壁に取り付けられている締付枠(109)と、前記反応器チャンバにおける前記開口部を通って突出している前記アクチュエータアーム(2、4)に取り付けられた締付リングとを用いることによって取り付けられる、2層の気密弾性ゴム(8、10)を使用することによって閉鎖される、請求項1に記載の反応器。
- 前記酸素濃度の前記事前設定される最大値が、20ppmに設定される、請求項1または2に記載の反応器。
- 前記反応器チャンバ内の前記不活性ガスを冷却するために、不活性ガス出口(102)、熱交換器(101)および不活性ガス入口(103)を含む閉冷却回路を備える、請求項1〜3のいずれか一項に記載の反応器。
- 前記反応器チャンバの内壁を構成する任意の隣接する壁要素(6)間の前記鈍角が、95°と130°との間である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の反応器。
- 前記反応器チャンバの内壁を構成する任意の隣接する壁要素(6)間の前記鈍角が、100°と120°との間である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の反応器。
- 前記溶接可能材料が、溶接可能金属、溶接可能合金金属またはポリマー材料である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の反応器。
- 前記溶接可能材料がチタンまたはチタン合金である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の反応器。
- 固体自由形状製造による溶接可能材料の物体の製造のための反応器であって、
− 周囲雰囲気に対して閉鎖されている反応器チャンバ(1)と、
− 前記反応器チャンバの内部に配置された支持基材(3)の位置および移動を制御するアクチュエータ(2)と、
− ワイヤ供給器を備える高エネルギープラズマトランスファーアーク溶接トーチ(5)の位置および移動を制御するアクチュエータ(4)と、
− 形成されるべき前記物体の仮想3次元ベクトル化積層モデルを読み出し、前記仮想モデルを使用して、前記アクチュエータ(2、4)の位置および移動、前記溶接トーチ(5)および前記ワイヤ供給部の動作を制御し、それにより、物理的物体が、前記溶接可能材料の準1次元部片の積層構造体を、形成されるべき前記物体の前記仮想3次元ベクトル化積層モデルに従って前記支持基材上に溶接することにより構築されるようにすることができる制御システムと、
を具備し、
− 前記反応器チャンバの壁の隣接するすべての壁要素(6)が鈍角(90°を上回る)で接合され、
− 前記アクチュエータ(2)が、前記反応器チャンバの下方から延在し、前記反応器チャンバ壁の第1の開口部(7)を通って前記反応器チャンバ内に突出し、前記反応器チャンバの内部で前記支持基材(3)を保持し、− 前記開口部(7)が、前記開口部(7)において前記反応器壁に、かつ前記アクチュエータ(2)に気密取付けされる少なくとも1つの弾性のあるガス不透過性の膜(8)によって封止され、
− 前記アクチュエータ(4)が、前記反応器チャンバの外部から延在し、前記反応器チャンバの壁の第2の開口部(9)を通して前記反応器チャンバ内に突出し、前記反応器チャンバ内部で、前記溶接可能材料のワイヤ供給器を備えた前記高エネルギープラズマトランスファーアーク溶接トーチ(5)を保持し、
− 前記開口部(9)が、前記開口部(9)において前記反応器壁に、かつ前記アクチュエータ(4)に気密取付けされる少なくとも1つの弾性のあるガス不透過性の膜(10)によって封止され、
− 前記反応器に、前記反応器チャンバの下方部分に位置する少なくとも1つの閉鎖可能ガス入口(11)と、前記反応器チャンバの上方部分に位置する少なくとも1つの閉鎖可能ガス出口(12)とが備えられ、
前記第1の開口部(7)及び第2の開口部(7)9)が、前記反応器壁に取り付けられている締付枠(109)と、前記反応器チャンバにおける前記開口部を通って突出している前記アクチュエータアーム(2、4)に取り付けられた締付リングとを用いることによって取り付けられる、2層の気密弾性ゴム(8、10)を使用することによって閉鎖され
ことを特徴とする反応器。 - 固体自由形状製造による溶接可能材料の物体の製造のための反応器であって、
− 周囲雰囲気に対して閉鎖されている反応器チャンバ(1)と、
− 前記反応器チャンバの内部に配置された支持基材(3)の位置および移動を制御するアクチュエータ(2)と、
− ワイヤ供給器を備える高エネルギープラズマトランスファーアーク溶接トーチ(5)の位置および移動を制御するアクチュエータ(4)と、
− 形成されるべき前記物体の仮想3次元ベクトル化積層モデルを読み出し、前記仮想モデルを使用して、前記アクチュエータ(2、4)の位置および移動、前記溶接トーチ(5)および前記ワイヤ供給部の動作を制御し、それにより、物理的物体が、前記溶接可能材料の準1次元部片の積層構造体を、形成されるべき前記物体の前記仮想3次元ベクトル化積層モデルに従って前記支持基材上に溶接することにより構築されるようにすることができる制御システムと、
を具備し、
− 前記反応器チャンバの壁の隣接するすべての壁要素(6)が鈍角(90°を上回る)で接合され、
− 前記アクチュエータ(2)が、前記反応器チャンバの下方から延在し、前記反応器チャンバ壁の第1の開口部(7)を通って前記反応器チャンバ内に突出し、前記反応器チャンバの内部で前記支持基材(3)を保持し、− 前記開口部(7)が、前記開口部(7)において前記反応器壁に、かつ前記アクチュエータ(2)に気密取付けされる少なくとも1つの弾性のあるガス不透過性の膜(8)によって封止され、
− 前記アクチュエータ(4)が、前記反応器チャンバの外部から延在し、前記反応器チャンバの壁の第2の開口部(9)を通して前記反応器チャンバ内に突出し、前記反応器チャンバ内部で、前記溶接可能材料のワイヤ供給器を備えた前記高エネルギープラズマトランスファーアーク溶接トーチ(5)を保持し、
− 前記開口部(9)が、前記開口部(9)において前記反応器壁に、かつ前記アクチュエータ(4)に気密取付けされる少なくとも1つの弾性のあるガス不透過性の膜(10)によって封止され、
− 前記反応器に、前記反応器チャンバの下方部分に位置する少なくとも1つの閉鎖可能ガス入口(11)と、前記反応器チャンバの上方部分に位置する少なくとも1つの閉鎖可能ガス出口(12)とが備えられ、
前記反応器チャンバ内の前記不活性ガスを冷却するために、不活性ガス出口(102)、熱交換器(101)および不活性ガス入口(103)を含む閉冷却回路を備えることを特徴とする反応器。
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