JP6123538B2

JP6123538B2 - Laminated modeling apparatus and manufacturing method of modeled object

Info

Publication number: JP6123538B2
Application number: JP2013149456A
Authority: JP
Inventors: 勝二原尻; 喜之三矢; 青木　功; 功青木; 寛太釣部
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-07-18
Filing date: 2013-07-18
Publication date: 2017-05-10
Anticipated expiration: 2033-07-18
Also published as: JP2015020328A

Description

本発明は、積層造形装置及び造形物の製造方法に関する。 The present invention relates to an additive manufacturing apparatus and a manufacturing method of a model.

近年、無機材料もしくは有機材料からなる粉末に光ビームを照射し、焼結または溶融固化させることにより、三次元形状の積層造形物を製造する積層造形装置が、脚光を浴びている。具体的には、定盤上に粉末を敷き詰め、粉末層を形成する工程と、この粉末層の所定領域に光ビ−ムを照射し、焼結または溶融固化させることにより硬化層を形成する工程とを繰り返す。これにより、多数の硬化層を積層一体化して三次元形状の造形物を製造することができる。 In recent years, a layered modeling apparatus that produces a three-dimensional layered object by irradiating a powder made of an inorganic material or an organic material with a light beam and sintering or melting and solidifying has been attracting attention. Specifically, a process of forming a powder layer by spreading powder on a surface plate, and a process of forming a hardened layer by irradiating a predetermined region of the powder layer with a light beam and sintering or melting and solidifying it. And repeat. Thereby, many hardened layers can be laminated and integrated to produce a three-dimensional shaped object.

特許文献１の図５（ｂ）には、ベース１１を横切るようにスライド可能なスライドプレート１８内に上下方向を軸として回転自在な回転プレート１９０を備える積層造形装置が開示されている。回転プレート１９０に設けられた粉末供給口１９に粉末を投入し、スライドプレート１８をスライドさせると、粉末供給口１９がスキージとして機能し、ベース１１上に粉末層が形成される。通常、スキージは、その長手方向に対して垂直な方向にスライドされる。しかしながら、特許文献１の構成では、スキージ（粉末供給口１９）が回転プレート１９０に形成されているため、スキージを傾斜させながらスライドさせることができる。 FIG. 5B of Patent Document 1 discloses an additive manufacturing apparatus including a rotating plate 190 that is rotatable about an up-down direction in a slide plate 18 that can slide across a base 11. When powder is put into the powder supply port 19 provided in the rotating plate 190 and the slide plate 18 is slid, the powder supply port 19 functions as a squeegee and a powder layer is formed on the base 11. Usually, the squeegee is slid in a direction perpendicular to its longitudinal direction. However, in the configuration of Patent Document 1, since the squeegee (powder supply port 19) is formed in the rotating plate 190, the squeegee can be slid while being inclined.

特開２００９−００７６６９号公報JP 2009-007669 A

発明者は以下の課題を見出した。
特許文献１に開示された構成では、粉末供給口１９を３６０°回転させることができる回転プレート１９０を用いている。そのため、スライドプレート１８のスライド方向に余分なスペースが必要となる問題があった。 The inventor has found the following problems.
In the configuration disclosed in Patent Document 1, a rotating plate 190 capable of rotating the powder supply port 19 by 360 ° is used. Therefore, there is a problem that an extra space is required in the sliding direction of the slide plate 18.

本発明は、上記を鑑みなされたものであって、スキージを傾斜させながらスライド可能であって、コンパクトな積層造形装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a compact additive manufacturing apparatus that can slide while tilting a squeegee.

本発明の一態様に係る積層造形装置は、
第１の軸を中心として回転可能な第１のスキージと、
前記第１のスキージを第１の方向にスライドさせる第１の駆動部と、
第２の軸を中心として回転可能であるとともに、前記第１のスキージとスライド可能に連結された第２のスキージと、
前記第２のスキージを前記第１の方向にスライドさせる第２の駆動部と、
対向配置された前記第１及び第２のスキージの間に粉末を供給する粉末供給部と、
前記第１及び第２のスキージが前記第１の方向にスライドすることにより形成された粉末層に光ビームを照射する光照射部と、を備えたものである。
このような構成により、スキージを傾斜させながらスライド可能であって、コンパクトな積層造形装置を提供することができる。 The additive manufacturing apparatus according to one aspect of the present invention is
A first squeegee rotatable about a first axis;
A first drive unit that slides the first squeegee in a first direction;
A second squeegee that is rotatable about a second axis and is slidably coupled to the first squeegee;
A second drive unit that slides the second squeegee in the first direction;
A powder supply unit for supplying powder between the first and second squeegees arranged to face each other;
A light irradiating unit configured to irradiate the powder layer formed by sliding the first and second squeegees in the first direction with a light beam.
With such a configuration, it is possible to provide a compact additive manufacturing apparatus that can slide while the squeegee is inclined.

前記第１及び第２のスキージが前記第１の方向にスライドする際、前記第１及び第２のスキージの長手方向が、スライド面において前記第１の方向に垂直な方向から傾斜していることが好ましい。特に、前記第１の方向に垂直な方向からの前記長手方向の傾斜角θ１が、０°＜θ１＜２０°を満たすことが好ましい。さらに、対向配置された前記第１及び第２のスキージにより、前記粉末を供給するための枠体が構成されることが好ましい。 When the first and second squeegees slide in the first direction, the longitudinal directions of the first and second squeegees are inclined from the direction perpendicular to the first direction on the slide surface. Is preferred. In particular, the inclination angle θ1 in the longitudinal direction from the direction perpendicular to the first direction preferably satisfies 0 ° <θ1 <20 °. Furthermore, it is preferable that a frame for supplying the powder is constituted by the first and second squeegees arranged to face each other.

前記第１及び第２のスキージは、外側面の下端が切刃状に形成されていることが好ましい。この場合、前記第１及び第２のスキージは、超硬合金から構成されていることが好ましい。
また、前記第１及び第２のスキージが前記第１の方向にスライドする際のスライド面に対して、前記第１及び第２のスキージの下端部の内側面が垂直でないことが好ましい。特に、前記スライド面と前記内側面とのなす角θ２が７０°＜θ２＜９０°もしくは９０°＜θ２＜１１０°を満たすことが好ましい。 In the first and second squeegees, the lower end of the outer surface is preferably formed in a cutting edge shape. In this case, it is preferable that the first and second squeegees are made of cemented carbide.
Moreover, it is preferable that the inner surface of the lower end part of the said 1st and 2nd squeegee is not perpendicular | vertical with respect to the sliding surface at the time of the said 1st and 2nd squeegee sliding in the said 1st direction. In particular, it is preferable that an angle θ2 formed by the slide surface and the inner surface satisfies 70 ° <θ2 <90 ° or 90 ° <θ2 <110 °.

本発明の一態様に係る造形物の製造方法は、
第１の軸を中心として回転可能な第１のスキージと、
第２の軸を中心として回転可能であるとともに、前記第１のスキージとスライド可能に連結された第２のスキージと、を備えた積層造形装置を用いた造形物の製造方法であって、
対向配置された前記第１及び第２のスキージの間に粉末を供給するステップと、
前記第１及び第２のスキージを第１の方向にスライドさせ、第１の粉末層を形成するステップと、
前記第１の粉末層に光ビームを照射して第１の硬化層を形成するステップと、を備え、
前記第１の粉末層を形成するステップにおいて、
前記第１及び第２のスキージの長手方向を、スライド面において前記第１の方向に垂直な方向から傾斜させるものである。
このような構成により、スキージを傾斜させながらスライド可能な積層造形装置をコンパクトにすることができる。 The method for manufacturing a shaped article according to one aspect of the present invention includes:
A first squeegee rotatable about a first axis;
A method of manufacturing a model using a layered modeling apparatus that is rotatable about a second axis and includes a second squeegee slidably connected to the first squeegee,
Supplying powder between the first and second squeegees arranged opposite to each other;
Sliding the first and second squeegees in a first direction to form a first powder layer;
Irradiating the first powder layer with a light beam to form a first hardened layer, and
In the step of forming the first powder layer,
The longitudinal direction of the first and second squeegees is inclined from a direction perpendicular to the first direction on the slide surface.
With such a configuration, the additive manufacturing apparatus that can slide while tilting the squeegee can be made compact.

前記第１の方向に垂直な方向からの前記長手方向の傾斜角θ１が、０°＜θ１＜２０°を満たすことが好ましい。
また、前記第１及び第２のスキージを対向配置させることにより、前記粉末を供給するための枠体を構成することが好ましい。
さらに、粉末を供給するステップにおいて、前記第１及び第２のスキージの長手方向を、スライド面において前記第１の方向に垂直な方向に一致させることが好ましい。 The inclination angle θ1 in the longitudinal direction from the direction perpendicular to the first direction preferably satisfies 0 ° <θ1 <20 °.
Moreover, it is preferable to constitute a frame for supplying the powder by arranging the first and second squeegees to face each other.
Furthermore, in the step of supplying powder, it is preferable that the longitudinal directions of the first and second squeegees coincide with a direction perpendicular to the first direction on the slide surface.

前記第１及び第２のスキージを第１の方向と反対方向にスライドさせ、第２の粉末層を形成するステップと、前記第２の粉末層に光ビームを照射して第２の硬化層を形成するステップと、を更に備え、粉末を供給するステップにおいて、前記第１及び第２の粉末層を形成するための前記粉末を供給することが好ましい。 Sliding the first and second squeegees in a direction opposite to the first direction to form a second powder layer; and irradiating the second powder layer with a light beam to form a second hardened layer. And forming the first and second powder layers in the step of supplying the powder.

さらに、前記第１及び第２のスキージの外側面の下端を切刃状に形成することが好ましい。この場合、前記第１及び第２のスキージを超硬合金から構成することが好ましい。 Furthermore, it is preferable to form the lower end of the outer surface of the first and second squeegees in a cutting edge shape. In this case, it is preferable that the first and second squeegees are made of cemented carbide.

本発明により、スキージを傾斜させながらスライド可能であって、コンパクトな積層造形装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a compact additive manufacturing apparatus that can slide while tilting a squeegee.

実施の形態１に係る積層造形装置の概要を示す模式的断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing an overview of an additive manufacturing apparatus according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態１に係る第１のスキージ１１ａの上面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。It is the top view (a) and side view (b) of the 1st squeegee 11a which concern on Embodiment 1. FIG. 実施の形態１に係る第２のスキージ１１ｂの上面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。It is the top view (a) and side view (b) of the 2nd squeegee 11b which concern on Embodiment 1. FIG. 実施の形態１に係るスキージ１１の上面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。It is the top view (a) and side view (b) of the squeegee 11 which concern on Embodiment 1. FIG. 実施の形態１に係るスキージ１１の駆動機構を説明するための積層造形装置の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the additive manufacturing apparatus for demonstrating the drive mechanism of the squeegee 11 which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態１に係るスキージ１１の駆動方法を説明するための上面図である。FIG. 3 is a top view for explaining a method for driving the squeegee 11 according to the first embodiment. 実施の形態１に係る粉末供給部１４の断面図である。3 is a cross-sectional view of a powder supply unit 14 according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態２に係るスキージ１１の断面図である。6 is a cross-sectional view of a squeegee 11 according to Embodiment 2. FIG.

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施の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。 Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiment. In addition, for clarity of explanation, the following description and drawings are simplified as appropriate.

（実施の形態１）
まず、図１を参照して、実施の形態１に係る積層造形装置について説明する。図１は、実施の形態１に係る積層造形装置の概要を示す模式的断面図である。
図１に示すように、実施の形態１に係る積層造形装置は、ベース１、定盤２、造形槽３、造形槽支持部４、造形槽駆動部５、支柱６、支持部７、レーザスキャナ８、光ファイバ９、レーザ発振器１０、スキージ１１、樋１２、粉末分配器１３、粉末供給部１４を備えている。 (Embodiment 1)
First, the layered manufacturing apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an overview of the additive manufacturing apparatus according to the first embodiment.
As shown in FIG. 1, the additive manufacturing apparatus according to the first embodiment includes a base 1, a surface plate 2, a modeling tank 3, a modeling tank support unit 4, a modeling tank drive unit 5, a support column 6, a support unit 7, and a laser scanner. 8, an optical fiber 9, a laser oscillator 10, a squeegee 11, a basket 12, a powder distributor 13, and a powder supply unit 14.

ベース１は、定盤２及び支柱６を固定するための台である。ベース１は、定盤２が載置される上面が水平になるように、床面に設置される。 The base 1 is a table for fixing the surface plate 2 and the column 6. The base 1 is installed on the floor so that the upper surface on which the surface plate 2 is placed is horizontal.

定盤２は、ベース１の水平な上面に載置、固定されている。定盤２の上面も水平であって、この定盤２の上面に粉末が敷き詰められ、造形物５０が形成されていく。図１の例では、定盤２は、四角柱状の部材である。図１に示すように、定盤２の上面の周縁全体に、水平方向に張り出したフランジ状の凸部２ａが形成されている。この凸部２ａの外周面が全体に亘り造形槽３の内側面と接触しているため、定盤２の上面及び造形槽３の内側面に囲われた空間に積層粉末５１を保持することができる。ここで、造形槽３の内側面と接触している凸部２ａの外周面に、例えばフェルトからなるシール部材（不図示）を設けることにより、積層粉末５１の保持力を高めることができる。 The surface plate 2 is placed and fixed on the horizontal upper surface of the base 1. The upper surface of the surface plate 2 is also horizontal, and powder is spread on the upper surface of the surface plate 2 to form a modeled object 50. In the example of FIG. 1, the surface plate 2 is a quadrangular columnar member. As shown in FIG. 1, a flange-like convex portion 2 a that protrudes in the horizontal direction is formed on the entire periphery of the upper surface of the surface plate 2. Since the outer peripheral surface of the convex portion 2 a is in contact with the inner surface of the modeling tank 3 throughout, the laminated powder 51 can be held in the space surrounded by the upper surface of the surface plate 2 and the inner surface of the modeling tank 3. it can. Here, by providing a seal member (not shown) made of felt, for example, on the outer peripheral surface of the convex portion 2 a that is in contact with the inner side surface of the modeling tank 3, the holding power of the laminated powder 51 can be increased.

造形槽３は、この定盤２の上面に敷き詰められた粉末を側面から保持する筒状の部材である。図１の例では、定盤２が四角柱状であるため、造形槽３は、上端にフランジ部３ａを備えた角パイプである。造形槽３は、例えば厚さ１〜６ｍｍ程度（好適には３〜５ｍｍ程度）のステンレス鋼鈑から構成され、軽量である。造形槽３の上部開口端３ｂに粉末層を形成し、この粉末層にレーザビームＬＢを照射することにより硬化層を形成する。上部開口端３ｂの形状は、例えば６００ｍｍ×６００ｍｍである。 The modeling tank 3 is a cylindrical member that holds the powder spread on the upper surface of the surface plate 2 from the side surface. In the example of FIG. 1, since the surface plate 2 has a quadrangular prism shape, the modeling tank 3 is a square pipe having a flange portion 3a at the upper end. The modeling tank 3 is made of, for example, a stainless steel plate having a thickness of about 1 to 6 mm (preferably about 3 to 5 mm) and is lightweight. A powder layer is formed on the upper opening end 3b of the modeling tank 3, and a hardened layer is formed by irradiating the powder layer with a laser beam LB. The shape of the upper opening end 3b is, for example, 600 mm × 600 mm.

また、造形槽３は、上下方向（ｚ軸方向）に移動可能に設置されている。詳細には後述するように、硬化層を形成する度に造形槽３を定盤２に対して一定量ずつ上昇させ、造形物５０を形成していく。ここで、実施の形態１に係る積層造形装置では、一定重量かつ軽量な造形槽３のみを上昇させればよい。そのため、毎回精度良く粉末層を形成することができる。その結果、精度良く造形物５０を形成することができる。 The modeling tank 3 is installed so as to be movable in the vertical direction (z-axis direction). As will be described in detail later, each time a hardened layer is formed, the modeling tank 3 is raised by a certain amount with respect to the surface plate 2 to form a modeled object 50. Here, in the additive manufacturing apparatus according to the first embodiment, only the constant-weight and lightweight modeling tank 3 may be raised. Therefore, the powder layer can be formed with high accuracy every time. As a result, the molded article 50 can be formed with high accuracy.

造形槽支持部４は、造形槽３のフランジ部３ａの上面が水平となるように、フランジ部３ａの下面を３点で支持している支持部材である。
造形槽支持部４は、造形槽３を上下方向（ｚ軸方向）に移動させる造形槽駆動部５の連結部５ｃに連結されている。 The modeling tank support part 4 is a support member that supports the lower surface of the flange part 3a at three points so that the upper surface of the flange part 3a of the modeling tank 3 is horizontal.
The modeling tank support part 4 is connected to a connecting part 5c of a modeling tank drive unit 5 that moves the modeling tank 3 in the vertical direction (z-axis direction).

造形槽駆動部５は、造形槽３を上下方向（ｚ軸方向）に移動させるための駆動機構である。造形槽駆動部５は、モータ５ａ、ボールねじ５ｂ、連結部５ｃを備えている。モータ５ａが駆動すると、ｚ軸方向に延設されたボールねじ５ｂが回転する。そして、ボールねじ５ｂが回転すると、ボールねじ５ｂに沿って、連結部５ｃが上下方向（ｚ軸方向）に移動する。上述の通り、造形槽３を支持する造形槽支持部４が連結部５ｃに連結されているため、造形槽駆動部５により造形槽３が上下方向（ｚ軸方向）に移動可能となる。なお、造形槽駆動部５の駆動源は、モータに限らず、油圧シリンダなどを用いてもよい。 The modeling tank drive unit 5 is a drive mechanism for moving the modeling tank 3 in the vertical direction (z-axis direction). The modeling tank driving unit 5 includes a motor 5a, a ball screw 5b, and a connecting portion 5c. When the motor 5a is driven, the ball screw 5b extending in the z-axis direction rotates. When the ball screw 5b rotates, the connecting portion 5c moves in the vertical direction (z-axis direction) along the ball screw 5b. Since the modeling tank support part 4 which supports the modeling tank 3 is connected with the connection part 5c as above-mentioned, the modeling tank 3 becomes movable by the modeling tank drive part 5 to an up-down direction (z-axis direction). The drive source of the modeling tank drive unit 5 is not limited to a motor, and a hydraulic cylinder or the like may be used.

ここで、造形槽駆動部５は、ベース１から略垂直に（すなわち鉛直方向に）立設された支柱６の上部に固定されている。このように、本実施の形態に係る積層造形装置では、造形槽駆動部５が、造形槽３の外部に設置されているため、メンテナンス性に優れている。 Here, the modeling tank drive unit 5 is fixed to an upper portion of a support column 6 that is erected substantially vertically (that is, in a vertical direction) from the base 1. As described above, in the additive manufacturing apparatus according to the present embodiment, the modeling tank driving unit 5 is installed outside the modeling tank 3, and thus has excellent maintainability.

レーザスキャナ８は、造形槽３の上部開口端３ｂに形成された粉末層に対して、レーザビームＬＢを照射する。レーザスキャナ８は、図示されないレンズ及びミラーを有している。そのため、図１に示すように、レーザスキャナ８は、粉末層における水平面（ｘｙ平面）上の位置に関わらず、粉末層にレーザビームＬＢの焦点を合わせることができる。
ここで、レーザビームＬＢは、レーザ発振器１０において生成され、光ファイバ９を介して、レーザスキャナ８に導入される。 The laser scanner 8 irradiates the powder layer formed on the upper opening end 3 b of the modeling tank 3 with the laser beam LB. The laser scanner 8 has a lens and a mirror (not shown). Therefore, as shown in FIG. 1, the laser scanner 8 can focus the laser beam LB on the powder layer regardless of the position on the horizontal plane (xy plane) in the powder layer.
Here, the laser beam LB is generated in the laser oscillator 10 and introduced into the laser scanner 8 via the optical fiber 9.

また、レーザスキャナ８は、支持部７を介して、造形槽３のフランジ部３ａに固定されている。そのため、レーザスキャナ８とレーザビームＬＢの照射対象である粉末層との距離を一定に保つことができる。従って、実施の形態１に係る積層造形装置は、精度良く造形物５０を製造することができる。 The laser scanner 8 is fixed to the flange portion 3 a of the modeling tank 3 through the support portion 7. Therefore, the distance between the laser scanner 8 and the powder layer that is the irradiation target of the laser beam LB can be kept constant. Therefore, the additive manufacturing apparatus according to the first embodiment can manufacture the modeled object 50 with high accuracy.

スキージ１１は、第１のスキージ１１ａ及び第２のスキージ１１ｂから構成されている。第１のスキージ１１ａ及び第２のスキージ１１ｂは、いずれもｙ軸方向に延設されている。また、スキージ１１は、造形槽３の上部開口端３ｂを介して、一方のフランジ部３ａから対向するフランジ部３ａまでｘ軸方向にスライドすることができる。 The squeegee 11 includes a first squeegee 11a and a second squeegee 11b. Both the first squeegee 11a and the second squeegee 11b extend in the y-axis direction. Further, the squeegee 11 can slide in the x-axis direction from the one flange portion 3 a to the opposite flange portion 3 a via the upper opening end 3 b of the modeling tank 3.

図１に示すように、第１のスキージ１１ａ及び第２のスキージ１１ｂが、ｘ軸マイナス側のフランジ部３ａ上に設置された状態で、両者の間に粉末が供給される。ここで、２回分の粉末層を形成するための粉末が供給される。すなわち、スキージ１１がｘ軸マイナス側のフランジ部３ａからｘ軸プラス側のフランジ部３ａまでスライドすることにより、１回分の粉末層が造形槽３の上部開口端３ｂに形成される。図１に破線で示したように、この粉末層に対してレーザビームＬＢを照射し、硬化層を形成している間、スキージ１１はｘ軸プラス側のフランジ部３ａ上で待機している。そして、スキージ１１がｘ軸プラス側のフランジ部３ａからｘ軸マイナス側のフランジ部３ａまでスライドすることにより、もう１回分の粉末層が造形槽３の上部開口端３ｂに形成される。 As shown in FIG. 1, the powder is supplied between the first squeegee 11a and the second squeegee 11b on the flange 3a on the negative side of the x-axis. Here, the powder for forming the powder layer for 2 times is supplied. That is, the squeegee 11 slides from the x-axis minus side flange portion 3 a to the x-axis plus side flange portion 3 a, so that one powder layer is formed at the upper opening end 3 b of the modeling tank 3. As indicated by a broken line in FIG. 1, while the powder layer is irradiated with the laser beam LB and the hardened layer is formed, the squeegee 11 stands by on the flange 3a on the x-axis plus side. Then, the squeegee 11 slides from the x-axis plus side flange portion 3 a to the x-axis minus side flange portion 3 a, whereby another powder layer is formed on the upper opening end 3 b of the modeling tank 3.

なお、例えば硬化層の形成領域が狭い場合には、スキージ１１をｘ軸マイナス側のフランジ部３ａからｘ軸プラス側のフランジ部３ａまで最大限スライドさせずに、硬化層の形成領域はカバーした上で、途中でスライドを止めてもよい。粉末層を形成するための粉末量を節約できるとともに時間を短縮することができる。
また、スキージ１１（第１のスキージ１１ａ及び第２のスキージ１１ｂ）の構成の詳細については後述する。 For example, when the formation region of the hardened layer is narrow, the hardened layer formation region is covered without sliding the squeegee 11 from the x-axis minus side flange portion 3a to the x-axis plus side flange portion 3a as much as possible. Above, you may stop the slide in the middle. The amount of powder for forming the powder layer can be saved and the time can be shortened.
Details of the configuration of the squeegee 11 (the first squeegee 11a and the second squeegee 11b) will be described later.

樋１２及び粉末分配器１３は、粉末供給部１４から投下された粉末をスキージ１１の長手方向に均一に分配するためのものである。
樋１２の下面には、第１のスキージ１１ａ及び第２のスキージ１１ｂの間隔（ｘ軸方向）より狭く、スキージ１１の粉末投入領域（後述する図４（ａ）参照）と同程度の長さ（ｙ軸方向）を有する開口部が形成されている。但し、樋１２において開口部が形成されていない端部に、粉末供給部１４から粉末が投下される。 The basket 12 and the powder distributor 13 are for uniformly distributing the powder dropped from the powder supply unit 14 in the longitudinal direction of the squeegee 11.
The lower surface of the heel 12 is narrower than the distance (in the x-axis direction) between the first squeegee 11a and the second squeegee 11b, and is approximately the same length as the powder input region of the squeegee 11 (see FIG. 4A described later). An opening having (y-axis direction) is formed. However, the powder is dropped from the powder supply unit 14 to the end of the ridge 12 where no opening is formed.

粉末分配器１３は、樋１２の溝の断面形状と同形状の板状部材である。粉末分配器１３は、図示しない駆動機構によりｙ軸方向にスライドすることができる。ここで、図１では、分かり易くするため、粉末分配器１３を樋１２から離して描いている。しかし、実際には、粉末分配器１３は樋１２の溝の両側面と隙間なく接触しながらスライドする。粉末分配器１３が、樋１２において粉末が投下された一端から他端までスライドすることにより、粉末が樋１２の開口部を介して、スキージ１１の長手方向に均一に分配される。 The powder distributor 13 is a plate-like member having the same shape as the cross-sectional shape of the groove of the ridge 12. The powder distributor 13 can be slid in the y-axis direction by a drive mechanism (not shown). Here, in FIG. 1, the powder distributor 13 is drawn away from the basket 12 for easy understanding. However, in practice, the powder distributor 13 slides in contact with both sides of the groove of the ridge 12 without any gap. When the powder distributor 13 slides from one end to the other end where the powder is dropped in the basket 12, the powder is uniformly distributed in the longitudinal direction of the squeegee 11 through the opening of the basket 12.

なお、例えば硬化層の形成領域が狭い場合には、粉末分配器１３を樋１２の一端から他端まで最大限スライドさせずに、硬化層の形成領域はカバーした上で、途中でスライドを止めてもよい。粉末層を形成するための粉末量を節約できるとともに時間を短縮することができる。 For example, when the formation area of the hardened layer is narrow, the powder distributor 13 is not slid from one end to the other end of the basket 12 as much as possible. May be. The amount of powder for forming the powder layer can be saved and the time can be shortened.

粉末供給部１４は、粉末が蓄えられた小型タンクである。粉末供給部１４の詳細については後述する。なお、粉末は、無機材料（金属やセラミック）もしくは有機材料（プラスチック）からなる。好適には、平均粒径２０μｍ程度の鉄粉が用いられる。 The powder supply unit 14 is a small tank in which powder is stored. Details of the powder supply unit 14 will be described later. The powder is made of an inorganic material (metal or ceramic) or an organic material (plastic). Preferably, iron powder having an average particle size of about 20 μm is used.

次に、図２〜６を参照して、スキージ１１（第１のスキージ１１ａ及び第２のスキージ１１ｂ）の構成の詳細について説明する。
まず、図２を参照して、第１のスキージ１１ａの構成の詳細について説明する。図２（ａ）は、実施の形態１に係る第１のスキージ１１ａの上面図（ｚ軸方向プラス側から見た図）である。また、図２（ｂ）は、実施の形態１に係る第１のスキージ１１ａの側面図（ｘ軸方向プラス側から見た図）である。 Next, with reference to FIGS. 2-6, the detail of a structure of the squeegee 11 (1st squeegee 11a and 2nd squeegee 11b) is demonstrated.
First, the details of the configuration of the first squeegee 11a will be described with reference to FIG. 2A is a top view of the first squeegee 11a according to Embodiment 1 (viewed from the z-axis direction plus side). FIG. 2B is a side view of the first squeegee 11a according to Embodiment 1 (viewed from the plus side in the x-axis direction).

図２に示すように、第１のスキージ１１ａは、本体部、スライド部、回転部を備えている。本体部は、第１のスキージ１１ａの長手方向（ｙ軸方向）の中央部に位置し、スキージとしての機能を有する部位である。図２（ａ）に示すように、本体部は、ｚ軸方向プラス側から見て、Ｌ字形状を有している。換言すると、水平面（ｘｙ平面）で切断した断面形状が、Ｌ字形状を有している。さらに、換言すると、本体部はｙｚ平面に平行な幅Ｗ１（ｘ軸方向）×高さＨ（ｚ軸方向）×長さＬ（ｙ軸方向）の板状部材である。本体部の長手方向（ｙ軸方向）の一端には、内側（ｘ軸方向プラス側）に突出した第１の凸部１１１ａが形成されている。 As shown in FIG. 2, the 1st squeegee 11a is provided with the main-body part, the slide part, and the rotation part. The main body is a part that functions as a squeegee and is located in the center in the longitudinal direction (y-axis direction) of the first squeegee 11a. As shown in FIG. 2A, the main body has an L shape when viewed from the z-axis direction plus side. In other words, the cross-sectional shape cut along the horizontal plane (xy plane) has an L shape. Furthermore, in other words, the main body is a plate-like member having a width W1 (x-axis direction) × height H (z-axis direction) × length L (y-axis direction) parallel to the yz plane. At one end in the longitudinal direction (y-axis direction) of the main body portion, a first convex portion 111a protruding inward (x-axis direction plus side) is formed.

本体部の第１の凸部１１１ａ側（ｙ軸方向マイナス側）の端面（ｘｚ平面に平行な面）の上側（ｚ軸方向プラス側）からスライド部が延設されている。スライド部はｘｙ平面に平行な板状部材である。本体部に接続された側（ｙ軸方向プラス側）は本体部と同じ幅Ｗ１（ｘ軸方向）を有している。その反対側（ｙ軸方向マイナス側）である第１のスキージ１１ａの端部はより大きい幅Ｗ２（ｘ軸方向）を有している。換言すると、ｘｙ平面に平行な板状部材であるスライド部は、ｘ軸プラス側かつｙ軸プラス側の領域に矩形状の第１の切欠部１１２ａを備えている。そして、幅Ｗ２を有するｙ軸方向マイナス側端部の下面には第1のガイドＧａが形成されている。第1のガイドＧａの幅方向（ｘ軸方向）中央部には、第１のスキージ１１ａの長手方向（ｙ軸方向）に延設された溝が形成されている。 The slide portion extends from the upper side (z-axis direction plus side) of the end surface (surface parallel to the xz plane) on the first convex portion 111a side (y-axis direction minus side) of the main body portion. The slide part is a plate-like member parallel to the xy plane. The side (y-axis direction plus side) connected to the main body has the same width W1 (x-axis direction) as the main body. The end of the first squeegee 11a on the opposite side (minus side in the y-axis direction) has a larger width W2 (x-axis direction). In other words, the slide portion, which is a plate-like member parallel to the xy plane, includes the rectangular first cutout portion 112a in the region on the x-axis plus side and the y-axis plus side. And the 1st guide Ga is formed in the lower surface of the y-axis direction minus side edge part which has width W2. A groove extending in the longitudinal direction (y-axis direction) of the first squeegee 11a is formed in the central portion of the first guide Ga in the width direction (x-axis direction).

本体部の反対側（ｙ軸方向プラス側）の端面（ｘｚ平面に平行な面）の下側（ｚ軸方向マイナス側）から回転部が延設されている。回転部もｘｙ平面に平行な板状部材である。全体に亘り本体部の幅Ｗ１（ｘ軸方向）より大きい幅Ｗ２（ｘ軸方向）を有している。そして、回転部の上面の幅方向（ｘ軸方向）中央部には、断面矩形状の第1のレールＬａが第１のスキージ１１ａの長手方向（ｙ軸方向）に延設されている。他方、回転部の下面の幅方向（ｘ軸方向）中央部には、ｚ軸に平行な軸を有する第1のシャフトＳａが形成されている。 A rotating portion extends from the lower side (z-axis direction minus side) of the end surface (surface parallel to the xz plane) on the opposite side (y-axis direction plus side) of the main body. The rotating part is also a plate-like member parallel to the xy plane. The entire body has a width W2 (x-axis direction) larger than the width W1 (x-axis direction) of the main body. A first rail La having a rectangular cross section is extended in the longitudinal direction (y-axis direction) of the first squeegee 11a at the center in the width direction (x-axis direction) of the upper surface of the rotating part. On the other hand, a first shaft Sa having an axis parallel to the z-axis is formed at the center in the width direction (x-axis direction) of the lower surface of the rotating part.

次に、図３を参照して、第２のスキージ１１ｂの構成の詳細について説明する。図３（ａ）は、実施の形態１に係る第２のスキージ１１ｂの上面図（ｚ軸方向プラス側から見た図）である。また、図３（ｂ）は、実施の形態１に係る第２のスキージ１１ｂの側面図（ｘ軸方向プラス側から見た図）である。 Next, with reference to FIG. 3, the detail of a structure of the 2nd squeegee 11b is demonstrated. FIG. 3A is a top view of the second squeegee 11b according to Embodiment 1 (viewed from the z-axis direction plus side). FIG. 3B is a side view of the second squeegee 11b according to Embodiment 1 (viewed from the plus side in the x-axis direction).

図３に示すように、第２のスキージ１１ｂは、図２に示した第１のスキージ１１ａとｚ軸を回転軸とした回転対称な位置関係を有している。つまり、第２のスキージ１１ｂは、第１のスキージ１１ａと同一の構成を有しているため、詳細な説明は省略する。ここで、第２のスキージ１１ｂの本体部は、第１のスキージ１１ａの第１の凸部１１１ａに対応する第２の凸部１１１ｂを備えている。第２のスキージ１１ｂのスライド部は、第１のスキージ１１ａの第１の切欠部１１２ａ、第１のガイドＧａにそれぞれ対応する第２の切欠部１１２ｂ、第２のガイドＧｂを備えている。回転部は、第１のスキージ１１ａの第１のレールＬａ、第１のシャフトＳａにそれぞれ対応する第２のレールＬｂ、第２のシャフトＳｂを備えている。 As shown in FIG. 3, the second squeegee 11b has a rotationally symmetric positional relationship with the first squeegee 11a shown in FIG. That is, since the second squeegee 11b has the same configuration as the first squeegee 11a, detailed description thereof is omitted. Here, the main body of the second squeegee 11b includes a second convex portion 111b corresponding to the first convex portion 111a of the first squeegee 11a. The slide portion of the second squeegee 11b includes a first notch 112a of the first squeegee 11a, a second notch 112b corresponding to the first guide Ga, and a second guide Gb. The rotating part includes a second rail Lb and a second shaft Sb corresponding to the first rail La and the first shaft Sa of the first squeegee 11a, respectively.

次に、図４を参照して、第１のスキージ１１ａと第２のスキージ１１ｂとを連結してなるスキージ１１の構成の詳細について説明する。図４（ａ）は、実施の形態１に係るスキージ１１の上面図（ｚ軸方向プラス側から見た図）である。また、図４（ｂ）は、実施の形態１に係るスキージ１１の側面図（ｘ軸方向プラス側から見た図）である。分かり易くするため、第１のスキージ１１ａにハッチングを付している。 Next, with reference to FIG. 4, the detail of the structure of the squeegee 11 formed by connecting the first squeegee 11a and the second squeegee 11b will be described. 4A is a top view of the squeegee 11 according to Embodiment 1 (viewed from the z-axis direction plus side). FIG. 4B is a side view of the squeegee 11 according to Embodiment 1 (viewed from the x-axis direction plus side). For easy understanding, the first squeegee 11a is hatched.

図４に示すように、第１のレールＬａ上に第２のガイドＧｂが載置されるとともに、第２のレールＬｂ上に第１のガイドＧａが載置され、第１のスキージ１１ａと第２のスキージ１１ｂとが、スライド可能に連結される。詳細には、第２のガイドＧｂは第１のレールＬａ上をスライドすることができ、第１のガイドＧａは第２のレールＬｂ上をスライドすることができる。これにより、第１のスキージ１１ａの本体部と第２のスキージ１１ｂの本体部とが対向配置され、粉末が投入される枠体が構成される。この枠体に囲まれた領域が粉末投入領域となる。第１のスキージ１１ａと第２のスキージ１１ｂとから枠体が構成されることにより、粉末を無駄なく敷き詰めることができる。 As shown in FIG. 4, the second guide Gb is placed on the first rail La and the first guide Ga is placed on the second rail Lb. Two squeegees 11b are slidably connected. Specifically, the second guide Gb can slide on the first rail La, and the first guide Ga can slide on the second rail Lb. Thereby, the main body portion of the first squeegee 11a and the main body portion of the second squeegee 11b are arranged to face each other, and a frame body into which powder is charged is configured. A region surrounded by the frame body is a powder charging region. By configuring the frame body from the first squeegee 11a and the second squeegee 11b, the powder can be spread without waste.

次に、図５を参照して、スキージ１１の駆動機構について説明する。図５は、スキージ１１の駆動機構を説明するための実施の形態１に係る積層造形装置の部分断面図である。ここで、第１のスキージ１１ａ及び第２のスキージ１１ｂについては、図４（ｂ）の側面図と同様に示している。分かり易くするため、第１のスキージ１１ａにハッチングを付している。 Next, the drive mechanism of the squeegee 11 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a partial cross-sectional view of the additive manufacturing apparatus according to the first embodiment for explaining the drive mechanism of the squeegee 11. Here, the first squeegee 11a and the second squeegee 11b are shown as in the side view of FIG. For easy understanding, the first squeegee 11a is hatched.

図５に示すように、第１のスキージ１１ａの下面に固定された第１のシャフトＳａは、第１のベアリング２１ａに嵌合されている。第１のベアリング２１ａは第１のベアリング支持部２２ａに支持されている。第１のベアリング支持部２２ａは、第１のボールねじガイド２３ａに固定されている。第１のボールねじガイド２３ａは、ｘ軸方向に延設された第１のボールねじ２４ａ及び第１のガイドレール２５ａに沿って、ｘ軸方向にスライドすることができる。第１のガイドレール２５ａは、造形槽３のｙ軸方向プラス側の外側面（ｘｚ平面に平行な面）に固定されている。また、第１のボールねじ２４ａは、第１のモータＭａ（図５では不図示、図６参照）により回転駆動される。このような構成により、第１のスキージ１１ａは、第１のシャフトＳａを軸として回転可能に、ｘ軸方向にスライドすることができる。 As shown in FIG. 5, the first shaft Sa fixed to the lower surface of the first squeegee 11a is fitted to the first bearing 21a. The first bearing 21a is supported by the first bearing support portion 22a. The first bearing support portion 22a is fixed to the first ball screw guide 23a. The first ball screw guide 23a can slide in the x-axis direction along the first ball screw 24a and the first guide rail 25a extending in the x-axis direction. The first guide rail 25a is fixed to the outer side surface (a surface parallel to the xz plane) of the modeling tank 3 on the positive side in the y-axis direction. The first ball screw 24a is rotationally driven by a first motor Ma (not shown in FIG. 5, see FIG. 6). With such a configuration, the first squeegee 11a can slide in the x-axis direction so as to be rotatable about the first shaft Sa.

同様に、第２のスキージ１１ｂの下面に固定された第２のシャフトＳｂは、第２のベアリング２１ｂに嵌合されている。第２のベアリング２１ｂは第２のベアリング支持部２２ｂに支持されている。第２のベアリング支持部２２ｂは、第２のボールねじガイド２３ｂに固定されている。第２のボールねじガイド２３ｂは、ｘ軸方向に延設された第２のボールねじ２４ｂ及び第２のガイドレール２５ｂに沿って、ｘ軸方向にスライドすることができる。第２のガイドレール２５ｂは、造形槽３のｙ軸方向マイナス側の外側面（ｘｚ平面に平行な面）に固定されている。また、第２のボールねじ２４ｂは、第２のモータＭｂ（図５では不図示、図６参照）により回転駆動される。このような構成により、第２のスキージ１１ｂは、第２のシャフトＳｂを軸として回転可能に、ｘ軸方向にスライドすることができる。 Similarly, the second shaft Sb fixed to the lower surface of the second squeegee 11b is fitted to the second bearing 21b. The second bearing 21b is supported by the second bearing support portion 22b. The second bearing support portion 22b is fixed to the second ball screw guide 23b. The second ball screw guide 23b can slide in the x-axis direction along the second ball screw 24b and the second guide rail 25b extending in the x-axis direction. The second guide rail 25b is fixed to the outer side surface (a surface parallel to the xz plane) of the modeling tank 3 on the negative side in the y-axis direction. The second ball screw 24b is rotationally driven by a second motor Mb (not shown in FIG. 5, see FIG. 6). With such a configuration, the second squeegee 11b can slide in the x-axis direction so as to be rotatable about the second shaft Sb.

次に、図６を参照して、スキージ１１の駆動方法について説明する。図６は、スキージ１１の駆動方法を説明するための上面図である。図６には、スキージ１１が造形槽３のｘ軸方向マイナス側のフランジ部３ａ（図１参照）上で停止している状態と、スキージ１１が造形槽３の上部開口端３ｂを横切っている状態と、スキージ１１が造形槽３のｘ軸方向プラス側のフランジ部３ａ（図１参照）上で停止している状態と、が同時に描かれている。ここで、分かり易くするため、第１のスキージ１１ａにハッチングを付している。 Next, a method for driving the squeegee 11 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a top view for explaining a method of driving the squeegee 11. In FIG. 6, the squeegee 11 is stopped on the flange 3 a (see FIG. 1) on the minus side in the x-axis direction of the modeling tank 3, and the squeegee 11 crosses the upper opening end 3 b of the modeling tank 3. The state and the state in which the squeegee 11 is stopped on the flange portion 3a on the plus side in the x-axis direction of the modeling tank 3 (see FIG. 1) are drawn simultaneously. Here, for easy understanding, the first squeegee 11a is hatched.

図６に示すように、まず第２のモータＭｂ（第２の駆動部）のみを駆動する。これにより、第１のスキージ１１ａの第１のシャフトＳａは停止したまま第２のスキージ１１ｂの第２のシャフトＳｂのみがｘ軸方向にスライドする。ここで、第２のスキージ１１ｂが第２のシャフトＳｂを軸として回転可能であり、第２のスキージ１１ｂの第２のガイドＧｂが第１のスキージ１１ａの第１のレールＬａ上にスライド可能に載置されている。他方、第１のスキージ１１ａが第１のシャフトＳａを軸として回転可能であり、第１のスキージ１１ａの第１のガイドＧａが第２のスキージ１１ｂの第２のレールＬｂ上にスライド可能に載置されている。 As shown in FIG. 6, only the second motor Mb (second drive unit) is first driven. As a result, only the second shaft Sb of the second squeegee 11b slides in the x-axis direction while the first shaft Sa of the first squeegee 11a is stopped. Here, the second squeegee 11b can rotate about the second shaft Sb, and the second guide Gb of the second squeegee 11b can slide on the first rail La of the first squeegee 11a. It is placed. On the other hand, the first squeegee 11a is rotatable about the first shaft Sa, and the first guide Ga of the first squeegee 11a is slidably mounted on the second rail Lb of the second squeegee 11b. Is placed.

そのため、第２のスキージ１１ｂは第２のシャフトＳｂを軸として、ｚ軸方向プラス側から見て左回りに回転する。他方、第１のスキージ１１ａは第１のシャフトＳａを軸として、ｚ軸方向プラス側から見て左回りに回転する。この際、第１のシャフトＳａと第２のシャフトＳｂとの間の距離が大きくなる。そのため、第２のスキージ１１ｂの第２のガイドＧｂが第１のスキージ１１ａの第１のレールＬａ上をｙ軸方向マイナス側にスライドする。他方、第１のスキージ１１ａの第１のガイドＧａが第２のスキージ１１ｂの第２のレールＬｂ上をｙ軸方向プラス側にスライドする。 Therefore, the second squeegee 11b rotates about the second shaft Sb counterclockwise as viewed from the z-axis direction plus side. On the other hand, the first squeegee 11a rotates about the first shaft Sa in the counterclockwise direction when viewed from the z-axis direction plus side. At this time, the distance between the first shaft Sa and the second shaft Sb increases. Therefore, the second guide Gb of the second squeegee 11b slides on the first rail La of the first squeegee 11a to the negative side in the y-axis direction. On the other hand, the first guide Ga of the first squeegee 11a slides on the second rail Lb of the second squeegee 11b to the plus side in the y-axis direction.

このように、第２のモータＭｂのみを駆動することにより、スライド方向（ｘ軸方向）に余分なスペースを必要とせずに、スキージ１１の長手方向をｙ軸方向（スライド面においてスライド方向に対して垂直な方向）から傾斜させることができる。この傾斜角θ１については、０°＜θ１＜２０°であることが好ましい。 In this way, by driving only the second motor Mb, the longitudinal direction of the squeegee 11 is set to the y-axis direction (with respect to the slide direction on the slide surface) without requiring extra space in the slide direction (x-axis direction). In a vertical direction). The inclination angle θ1 is preferably 0 ° <θ1 <20 °.

次に、図６に示すように、第１のモータＭａ（第１の駆動部）及び第２のモータＭｂを駆動する。これにより、スキージ１１を傾斜させたままｘ軸方向にスライドさせることができる。このように、スキージ１１を傾斜させながらスライドさせると、従来よりも粉末投入領域内の粉末の流動性が向上し、より均一な粉末層が得られる。また、スキージ１１は、硬化層の表面に形成された突起物（バリ）を除去する役割も担っている。このように、スキージ１１を傾斜させながらスライドさせると、突起物を切断する効果も向上する。 Next, as shown in FIG. 6, the first motor Ma (first driving unit) and the second motor Mb are driven. Thereby, the squeegee 11 can be slid in the x-axis direction while being inclined. Thus, when the squeegee 11 is slid while being tilted, the fluidity of the powder in the powder charging region is improved as compared with the conventional case, and a more uniform powder layer is obtained. The squeegee 11 also has a role of removing protrusions (burrs) formed on the surface of the hardened layer. As described above, when the squeegee 11 is slid while being inclined, the effect of cutting the protrusions is also improved.

次に、第２のスキージ１１ｂの第２のシャフトＳｂが終端に到着したら、第２のモータＭｂは停止し、第１のモータＭａのみを駆動する。これにより、第２のスキージ１１ｂの第２のシャフトＳｂは停止したまま第１のスキージ１１ａの第１のシャフトＳａのみがｘ軸方向にスライドする。 Next, when the second shaft Sb of the second squeegee 11b arrives at the end, the second motor Mb stops and only the first motor Ma is driven. As a result, only the first shaft Sa of the first squeegee 11a slides in the x-axis direction while the second shaft Sb of the second squeegee 11b is stopped.

ここで、第２のスキージ１１ｂは第２のシャフトＳｂを軸として、ｚ軸方向プラス側から見て右回りに回転する。他方、第１のスキージ１１ａは第１のシャフトＳａを軸として、ｚ軸方向プラス側から見て右回りに回転する。この際、第１のシャフトＳａと第２のシャフトＳｂとの間の距離が小さくなる。そのため、第２のスキージ１１ｂの第２のガイドＧｂが第１のスキージ１１ａの第１のレールＬａ上をｙ軸方向プラス側にスライドする。他方、第１のスキージ１１ａの第１のガイドＧａが第２のスキージ１１ｂの第２のレールＬｂ上をｙ軸方向マイナス側にスライドする。 Here, the second squeegee 11b rotates clockwise about the second shaft Sb as seen from the z-axis direction plus side. On the other hand, the first squeegee 11a rotates clockwise about the first shaft Sa as viewed from the z-axis direction plus side. At this time, the distance between the first shaft Sa and the second shaft Sb is reduced. Therefore, the second guide Gb of the second squeegee 11b slides on the first rail La of the first squeegee 11a to the plus side in the y-axis direction. On the other hand, the first guide Ga of the first squeegee 11a slides on the second rail Lb of the second squeegee 11b to the minus side in the y-axis direction.

このように、第１のモータＭａのみを駆動することにより、スライド方向（ｘ軸方向）に余分なスペースを必要とせずに、傾斜していたスキージ１１の長手方向を再びｙ軸方向とすることができる。 In this way, by driving only the first motor Ma, the longitudinal direction of the squeegee 11 that has been tilted is made the y-axis direction again without requiring extra space in the sliding direction (x-axis direction). Can do.

ここで、図６の中央部に示しめしたスキージ１１が傾斜した状態では、図６の左右両側に示したスキージ１１が傾斜していない状態に比べ、粉末投入領域の長さが短くなることに注意を要する。すなわち、図６に示したように、スキージ１１が傾斜した状態において、粉末投入領域が造形槽３の上部開口端３ｂのｙ軸方向の幅をカバーする必要がある。 Here, in the state in which the squeegee 11 shown in the center of FIG. 6 is inclined, the length of the powder injection region is shorter than in the state in which the squeegee 11 shown on the left and right sides in FIG. 6 is not inclined. Need attention. That is, as shown in FIG. 6, in the state where the squeegee 11 is inclined, the powder injection region needs to cover the width in the y-axis direction of the upper opening end 3 b of the modeling tank 3.

以上に説明したように、実施の形態１に係る積層造形装置では、それぞれ回転可能な第１のスキージ１１ａ及び第２のスキージ１１ｂを互いにスライド可能に連結した上で、それぞれ別々の駆動部によりスライドさせる。そのため、スライド方向に余分なスペースを必要とせずに、スキージを傾斜させながらスライドさせることができる。従って、コンパクトな積層造形装置とすることができる。 As described above, in the additive manufacturing apparatus according to the first embodiment, the rotatable first squeegee 11a and the second squeegee 11b are slidably connected to each other and then slid by separate drive units. Let Therefore, the squeegee can be slid while being inclined without requiring an extra space in the sliding direction. Therefore, a compact additive manufacturing apparatus can be obtained.

次に、図１を参照して、造形物５０の製造方法について説明する。
最初に、スキージ１１がｘ軸マイナス側のフランジ部３ａ上に設置された状態で、スキージ１１の粉末投入領域に粉末が供給される。ここで、１度に２回分の粉末層を形成するための粉末が供給される。
次に、定盤２の上面と造形槽３のフランジ部３ａの上面とが完全にフラットな状態から、造形槽３のみを上方に例えば３０μｍ移動させる。
次に、スキージ１１をｘ軸マイナス側のフランジ部３ａからｘ軸プラス側のフランジ部３ａまでスライドさせる（往路）。これにより、定盤２の上面と造形槽３の内側面とに囲まれた空間に粉末が敷き詰められ、厚さ３０μｍの第１の粉末層（不図示）が形成される。
次に、この第１の粉末層の所定領域に光ビ−ムを照射し、焼結または溶融固化させることにより第１の硬化層（不図示）を形成する。この間、スキージ１１はｘ軸プラス側のフランジ部３ａ上で待機している。 Next, with reference to FIG. 1, the manufacturing method of the molded article 50 is demonstrated.
First, powder is supplied to the powder input region of the squeegee 11 in a state where the squeegee 11 is installed on the flange 3a on the minus side of the x axis. Here, the powder for forming the powder layer for 2 times at a time is supplied.
Next, only the modeling tank 3 is moved upward by, for example, 30 μm from a state in which the upper surface of the surface plate 2 and the upper surface of the flange portion 3a of the modeling tank 3 are completely flat.
Next, the squeegee 11 is slid from the flange 3a on the minus side of the x axis to the flange 3a on the plus side of the x axis (forward path). Thereby, the powder is spread in the space surrounded by the upper surface of the surface plate 2 and the inner side surface of the modeling tank 3, and a first powder layer (not shown) having a thickness of 30 μm is formed.
Next, a first hardened layer (not shown) is formed by irradiating a predetermined region of the first powder layer with a light beam and sintering or melting and solidifying it. During this time, the squeegee 11 stands by on the flange portion 3a on the x-axis plus side.

また、粉末層に光ビ−ムを照射し、焼結または溶融固化させると、ヒュームが発生する。実施の形態１に係る積層造形装置では、粉末層全体の３０〜５０ｍｍ上方（ｚ軸方向プラス側）において、ｙ軸方向に窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガスを流している。そのため、粉末層に向けてガスを吹き付けることなく、発生したヒュームを速やかに除去することができる。 Further, when the powder layer is irradiated with a light beam and sintered or melted and solidified, fumes are generated. In the additive manufacturing apparatus according to Embodiment 1, an inert gas such as nitrogen gas or argon gas is allowed to flow in the y-axis direction 30 to 50 mm above the entire powder layer (the z-axis direction plus side). Therefore, the generated fumes can be quickly removed without blowing gas toward the powder layer.

次に、再度、造形槽３のみを上方に例えば３０μｍ移動させる。
次に、スキージ１１をｘ軸プラス側のフランジ部３ａからｘ軸マイナス側のフランジ部３ａまでスライドさせる（復路）。これにより、第１の粉末層及び第１の硬化層と造形槽３の内側面とに囲まれた空間に粉末が敷き詰められ、厚さ３０μｍの第２の粉末層（不図示）が形成される。
次に、この第２の粉末層の所定領域に光ビ−ムを照射し、焼結または溶融固化させることにより第２の硬化層（不図示）を形成する。ここで、第２の硬化層は第１の硬化層と一体化して形成される。
そして、スキージ１１がｘ軸マイナス側のフランジ部３ａ上に設置された状態で、再度スキージ１１の粉末投入領域に粉末が供給される。 Next, only the modeling tank 3 is again moved upward, for example, 30 μm.
Next, the squeegee 11 is slid from the x-axis plus side flange portion 3a to the x-axis minus side flange portion 3a (return path). As a result, the powder is spread in a space surrounded by the first powder layer and the first hardened layer and the inner surface of the modeling tank 3, and a second powder layer (not shown) having a thickness of 30 μm is formed. .
Next, a predetermined region of the second powder layer is irradiated with a light beam to be sintered or melted and solidified to form a second hardened layer (not shown). Here, the second hardened layer is formed integrally with the first hardened layer.
Then, with the squeegee 11 installed on the flange 3a on the minus side of the x axis, the powder is supplied again to the powder input region of the squeegee 11.

このように、スキージ１１への粉末の供給、造形槽３の上方への移動、スキージ１１のスライドによる粉末層の形成（往路）、硬化層の形成、造形槽３の上方への移動、スキージ１１のスライドによる粉末層の形成（復路）、及び硬化層の形成が繰り返される。これにより、多数の硬化層が積層一体化された三次元形状の造形物５０が得られる。なお、造形槽３内に残留した積層粉末５１は、回収され、再利用される。 Thus, the supply of powder to the squeegee 11, the upward movement of the modeling tank 3, the formation of the powder layer by the slide of the squeegee 11 (outward path), the formation of the hardened layer, the upward movement of the modeling tank 3, the squeegee 11 The formation of the powder layer (return path) and the formation of the hardened layer are repeated by sliding. As a result, a three-dimensional shaped object 50 in which a large number of hardened layers are laminated and integrated is obtained. The laminated powder 51 remaining in the modeling tank 3 is collected and reused.

次に、図７を参照して、粉末供給部１４の詳細な構成について説明する。図７は、実施の形態１に係る粉末供給部１４の断面図である。
図７に示すように、粉末供給部１４は、本体部１４１、ピストン部１４２、ピストン駆動部１４３を備えている。本体部１４１は、貯蓄部１４１ａ、シリンダ部１４１ｂ、投入口１４１ｃを備えている。 Next, a detailed configuration of the powder supply unit 14 will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view of the powder supply unit 14 according to the first embodiment.
As shown in FIG. 7, the powder supply unit 14 includes a main body unit 141, a piston unit 142, and a piston drive unit 143. The main body portion 141 includes a saving portion 141a, a cylinder portion 141b, and a charging port 141c.

貯蓄部１４１ａは、筒状の容器である。貯蓄部１４１ａは、外部の大型タンクから補給された粉末が貯蓄される。
貯蓄部１４１ａは、リミットスイッチＬＳ１、ＬＳ２を備えている。貯蓄部１４１ａにおける粉末の貯蓄量が下限値を下回るとリミットスイッチＬＳ２が動作し、大型タンクから粉末の補給が開始される。一方、貯蓄部１４１ａにおける粉末の貯蓄量が上限値を上回るとリミットスイッチＬＳ１が動作し、大型タンクから粉末の補給が停止される。このような構成により、貯蓄部１４１ａ内に蓄積される粉末量が規定範囲内に維持される。 The saving part 141a is a cylindrical container. The storage unit 141a stores powder replenished from an external large tank.
The saving unit 141a includes limit switches LS1 and LS2. When the amount of stored powder in the storage unit 141a falls below the lower limit value, the limit switch LS2 operates to start supplying powder from the large tank. On the other hand, when the amount of stored powder in the storage unit 141a exceeds the upper limit value, the limit switch LS1 operates to stop the replenishment of powder from the large tank. With such a configuration, the amount of powder accumulated in the storage unit 141a is maintained within a specified range.

シリンダ部１４１ｂは、ピストン部１４２が挿抜される筒状の部位である。シリンダ部１４１ｂは、上部で貯蓄部１４１ａに接続され、下部で投入口１４１ｃに接続されている。 The cylinder part 141b is a cylindrical part in which the piston part 142 is inserted and removed. The cylinder part 141b is connected to the storage part 141a at the upper part and is connected to the charging port 141c at the lower part.

ピストン部１４２は、貫通孔１４２ａを備えている。空の貫通孔１４２ａを貯蓄部１４１ａの下に位置させた場合、貫通孔１４２ａ内に所定量の粉末が充填される。そして、ピストン部１４２をシリンダ部１４１ｂの内部に押し込み、貫通孔１４２ａを投入口１４１ｃの上に位置させた場合、貫通孔１４２ａ内に充填された粉末が投入口１４１ｃを介して樋１２に投入される。このような動作の繰り返しにより、毎回所定量の粉末を樋１２に投入することができる。上述のように、貯蓄部１４１ａ内に蓄積される粉末量を規定範囲内に維持しているため、所定量の粉末を精度良く貫通孔１４２ａ内に充填し、樋１２に投入することができる。ピストン部１４２としては、例えば断面３０ｍｍ×３０ｍｍ程度の角材が用いられる。この場合、貫通孔１４２ａは２０ｍｍφ程度とする。 The piston part 142 includes a through hole 142a. When the empty through hole 142a is positioned below the storage portion 141a, a predetermined amount of powder is filled in the through hole 142a. Then, when the piston part 142 is pushed into the cylinder part 141b and the through hole 142a is positioned on the charging port 141c, the powder filled in the through hole 142a is charged into the basket 12 through the charging port 141c. The By repeating such an operation, a predetermined amount of powder can be put into the basket 12 each time. As described above, since the amount of powder accumulated in the storage unit 141a is maintained within the specified range, a predetermined amount of powder can be filled into the through-hole 142a with high accuracy and put into the basket 12. As the piston part 142, for example, a square member having a cross section of about 30 mm × 30 mm is used. In this case, the through hole 142a is about 20 mmφ.

ピストン駆動部１４３は、ピストン部１４２をシリンダ部１４１ｂに対して挿抜させるための駆動源である。ピストン駆動部１４３は、ロッド１４３ａによりピストン部１４２に連結されている。ピストン駆動部１４３としては、例えば油圧シリンダやエアシリンダなどが好適である。 The piston drive part 143 is a drive source for inserting and extracting the piston part 142 with respect to the cylinder part 141b. The piston driving part 143 is connected to the piston part 142 by a rod 143a. As the piston drive unit 143, for example, a hydraulic cylinder or an air cylinder is suitable.

（実施の形態２）
図８を参照して、実施の形態２に係る第１のスキージ１１ａ及び第２のスキージ１１ｂについて説明する。
実施の形態２に係る第１のスキージ１１ａ及び第２のスキージ１１ｂは、外側面の下端に先端が鋭角的な突起が形成されている。換言すると、第１のスキージ１１ａ及び第２のスキージ１１ｂの外側面の下端が切刃状に形成されている。そのため、硬化層の表面に形成された突起物（バリ）を効果的に除去することができる。また、進行方向の前方に位置するスキージによって突起物を確実に除去することができ、除去された突起物が粉末に混入する恐れがない。ここで、第１のスキージ１１ａ及び第２のスキージ１１ｂは、超硬合金からなることが好ましい。なお、第１のスキージ１１ａ及び第２のスキージ１１ｂのいずれか一方のみに、上記突起を形成してもよい。 (Embodiment 2)
With reference to FIG. 8, the 1st squeegee 11a and the 2nd squeegee 11b which concern on Embodiment 2 are demonstrated.
In the first squeegee 11a and the second squeegee 11b according to the second embodiment, a protrusion having an acute tip is formed at the lower end of the outer surface. In other words, the lower ends of the outer surfaces of the first squeegee 11a and the second squeegee 11b are formed in a cutting edge shape. Therefore, protrusions (burrs) formed on the surface of the cured layer can be effectively removed. Further, the protrusion can be reliably removed by the squeegee located in front of the traveling direction, and there is no possibility that the removed protrusion is mixed into the powder. Here, the first squeegee 11a and the second squeegee 11b are preferably made of cemented carbide. The protrusions may be formed only on one of the first squeegee 11a and the second squeegee 11b.

また、第１のスキージ１１ａ及び第２のスキージ１１ｂの下端部における内側面が、スライド面（ｘｙ平面と平行な面）に対して垂直ではない。具体的には、スライド面と下端部における内側面とのなす角θ２については、７０°＜θ２＜９０°もしくは９０°＜θ２＜１１０°であることが好ましい。つまり、第１のスキージ１１ａ及び第２のスキージ１１ｂの下端部における内側面をスライド面に対して垂直な方向から±２０°の範囲で傾斜させる。これにより、第１のスキージ１１ａ及び第２のスキージ１１ｂの間に保持された粉末が、スライド時に流動し易くなり、より均一な粉末層が得られる。なお、第１のスキージ１１ａ及び第２のスキージ１１ｂのいずれか一方のみにおいて、下端部における内側面を傾斜させてもよい。 Further, the inner side surfaces at the lower ends of the first squeegee 11a and the second squeegee 11b are not perpendicular to the slide surface (a surface parallel to the xy plane). Specifically, the angle θ2 formed between the slide surface and the inner surface at the lower end is preferably 70 ° <θ2 <90 ° or 90 ° <θ2 <110 °. That is, the inner side surfaces at the lower ends of the first squeegee 11a and the second squeegee 11b are inclined within a range of ± 20 ° from the direction perpendicular to the slide surface. As a result, the powder held between the first squeegee 11a and the second squeegee 11b easily flows during sliding, and a more uniform powder layer is obtained. Note that the inner surface of the lower end may be inclined only in one of the first squeegee 11a and the second squeegee 11b.

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.

１ベース
２定盤
２ａ凸部
３造形槽
３ａフランジ部
３ｂ上部開口端
４造形槽支持部
５造形槽駆動部
５ａモータ
５ｃ連結部
６支柱
７支持部
８レーザスキャナ
９光ファイバ
１０レーザ発振器
１１スキージ
１１ａ第１のスキージ
１１ｂ第２のスキージ
１２樋
１３粉末分配器
１４粉末供給部
２１ａ第１のベアリング
２１ｂ第２のベアリング
２２ａ第１のベアリング支持部
２２ｂ第２のベアリング支持部
２３ａ第１のガイド
２３ｂ第２のガイド
２５ａ第１のガイドレール
２５ｂ第２のガイドレール
５０造形物
５１積層粉末
１１１ａ第１の凸部
１１１ｂ第２の凸部
１１２ａ第１の切欠部
１１２ｂ第２の切欠部
１４１本体部
１４１ａ貯蓄部
１４１ｂシリンダ部
１４１ｃ投入口
１４２ピストン部
１４２ａ貫通孔
１４３ピストン駆動部
１４３ａロッド
Ｇａ第１のガイド
Ｇｂ第２のガイド
Ｌａ第１のレール
Ｌｂ第２のレール
ＬＢレーザビーム
ＬＳ１、ＬＳ２リミットスイッチ
Ｍａ第１のモータ
Ｍｂ第２のモータ
Ｓａ第１のシャフト
Ｓｂ第２のシャフト DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base 2 Surface plate 2a Convex part 3 Modeling tank 3a Flange part 3b Upper opening end 4 Modeling tank support part 5 Modeling tank drive part 5a Motor 5c Connection part 6 Support | pillar 7 Support part 8 Laser scanner 9 Optical fiber 10 Laser oscillator 11 Squeegee 11a 1st squeegee 11b 2nd squeegee 12 樋 13 Powder distributor 14 Powder supply part 21a 1st bearing 21b 2nd bearing 22a 1st bearing support part 22b 2nd bearing support part 23a 1st guide 23b 1st 2nd guide 25a 1st guide rail 25b 2nd guide rail 50 Modeling object 51 Laminate powder 111a 1st convex part 111b 2nd convex part 112a 1st notch part 112b 2nd notch part 141 Main part 141a Saving Part 141b cylinder part 141c inlet 142 piston part 142a through hole 143 piston drive 143a rod Ga first guide Gb second guide La first rail Lb second rail LB laser beam LS1, LS2 limit switch Ma first motor Mb second motor Sa first shaft Sb second shaft

Claims

第１の軸を中心として回転可能な第１のスキージと、
前記第１のスキージを第１の方向にスライドさせる第１の駆動部と、
第２の軸を中心として回転可能であるとともに、前記第１のスキージとスライド可能に連結された第２のスキージと、
前記第２のスキージを前記第１の方向にスライドさせる第２の駆動部と、
対向配置された前記第１及び第２のスキージの間に粉末を供給する粉末供給部と、
前記第１及び第２のスキージが前記第１の方向にスライドすることにより形成された粉末層に光ビームを照射する光照射部と、を備え、
前記第１及び第２のスキージが前記第１の方向にスライドする際、
前記第１及び第２のスキージの長手方向が、スライド面において前記第１の方向に垂直な方向から傾斜している、積層造形装置。 A first squeegee rotatable about a first axis;
A first drive unit that slides the first squeegee in a first direction;
A second squeegee that is rotatable about a second axis and is slidably coupled to the first squeegee;
A second drive unit that slides the second squeegee in the first direction;
A powder supply unit for supplying powder between the first and second squeegees arranged to face each other;
A light irradiation unit that irradiates the powder layer formed by sliding the first and second squeegees in the first direction with a light beam ;
When the first and second squeegees slide in the first direction,
The additive manufacturing apparatus , wherein a longitudinal direction of the first and second squeegees is inclined from a direction perpendicular to the first direction on the slide surface .

前記第１の方向に垂直な方向からの前記長手方向の傾斜角θ１が、０°＜θ１＜２０°を満たす、
請求項１に記載の積層造形装置。 An inclination angle θ1 in the longitudinal direction from a direction perpendicular to the first direction satisfies 0 ° <θ1 <20 °,
The additive manufacturing apparatus according to claim 1 .

対向配置された前記第１及び第２のスキージにより、前記粉末を供給するための枠体が構成される、
請求項１又は２に記載の積層造形装置。 A frame for supplying the powder is constituted by the first and second squeegees arranged to face each other.
The additive manufacturing apparatus according to claim 1 or 2 .

前記第１及び第２のスキージは、外側面の下端が切刃状に形成されている、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の積層造形装置。 In the first and second squeegees, the lower end of the outer surface is formed in a cutting edge shape,
The additive manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 3 .

前記第１及び第２のスキージは、超硬合金から構成されている、
請求項４に記載の積層造形装置。 The first and second squeegees are made of cemented carbide,
The additive manufacturing apparatus according to claim 4 .

前記第１及び第２のスキージが前記第１の方向にスライドする際のスライド面に対して、前記第１及び第２のスキージの下端部における内側面が垂直でない、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の積層造形装置。 The inner surface at the lower end of the first and second squeegees is not perpendicular to the sliding surface when the first and second squeegees slide in the first direction.
The additive manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 5 .

前記スライド面と前記内側面とのなす角θ２が７０°＜θ２＜９０°もしくは９０°＜θ２＜１１０°を満たす、
請求項６に記載の積層造形装置。 An angle θ2 formed by the slide surface and the inner surface satisfies 70 ° <θ2 <90 ° or 90 ° <θ2 <110 °.
The additive manufacturing apparatus according to claim 6 .

第１の軸を中心として回転可能な第１のスキージと、
第２の軸を中心として回転可能であるとともに、前記第１のスキージとスライド可能に連結された第２のスキージと、を備えた積層造形装置を用いた造形物の製造方法であって、
対向配置された前記第１及び第２のスキージの間に粉末を供給するステップと、
前記第１及び第２のスキージを第１の方向にスライドさせ、第１の粉末層を形成するステップと、
前記第１の粉末層に光ビームを照射して第１の硬化層を形成するステップと、を備え、
前記第１の粉末層を形成するステップにおいて、
前記第１及び第２のスキージの長手方向を、スライド面において前記第１の方向に垂直な方向から傾斜させる、造形物の製造方法。 A first squeegee rotatable about a first axis;
A method of manufacturing a model using a layered modeling apparatus that is rotatable about a second axis and includes a second squeegee slidably connected to the first squeegee,
Supplying powder between the first and second squeegees arranged opposite to each other;
Sliding the first and second squeegees in a first direction to form a first powder layer;
Irradiating the first powder layer with a light beam to form a first hardened layer, and
In the step of forming the first powder layer,
A method for manufacturing a shaped article, wherein the longitudinal direction of the first and second squeegees is inclined from a direction perpendicular to the first direction on the slide surface.

前記第１の方向に垂直な方向からの前記長手方向の傾斜角θ１が、０°＜θ１＜２０°を満たす、
請求項８に記載の造形物の製造方法。 An inclination angle θ1 in the longitudinal direction from a direction perpendicular to the first direction satisfies 0 ° <θ1 <20 °,
The manufacturing method of the molded article of Claim 8 .

前記第１及び第２のスキージを対向配置させることにより、前記粉末を供給するための枠体を構成する、
請求項８又は９に記載の造形物の製造方法。 By arranging the first and second squeegees to face each other, a frame for supplying the powder is formed.
The manufacturing method of the molded article of Claim 8 or 9 .

粉末を供給するステップにおいて、
前記第１及び第２のスキージの長手方向を、スライド面において前記第１の方向に垂直な方向に一致させる、
請求項８〜１０のいずれか一項に記載の造形物の製造方法。 In the step of supplying powder,
Making the longitudinal direction of the first and second squeegees coincide with the direction perpendicular to the first direction on the slide surface;
The manufacturing method of the molded article as described in any one of Claims 8-10 .

前記第１及び第２のスキージを第１の方向と反対方向にスライドさせ、第２の粉末層を形成するステップと、
前記第２の粉末層に光ビームを照射して第２の硬化層を形成するステップと、を更に備え、
粉末を供給するステップにおいて、
前記第１及び第２の粉末層を形成するための前記粉末を供給する、
請求項８〜１１のいずれか一項に記載の造形物の製造方法。 Sliding the first and second squeegees in a direction opposite to the first direction to form a second powder layer;
Irradiating the second powder layer with a light beam to form a second hardened layer, and
In the step of supplying powder,
Supplying the powder to form the first and second powder layers;
The manufacturing method of the molded article as described in any one of Claims 8-11 .

前記第１及び第２のスキージの外側面の下端を切刃状に形成する、
請求項８〜１２のいずれか一項に記載の造形物の製造方法。 Forming the lower end of the outer surface of the first and second squeegees into a cutting edge shape;
The manufacturing method of the molded article as described in any one of Claims 8-12 .

前記第１及び第２のスキージを、超硬合金から構成する、
請求項１３に記載の造形物の製造方法。 The first and second squeegees are made of cemented carbide.
The manufacturing method of the molded article of Claim 13 .