JP6477428B2 - Control method of additive manufacturing apparatus - Google Patents

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    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor

Description

本発明は積層造形装置に関する。   The present invention relates to an additive manufacturing apparatus.

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には、小さい造形物を形成する場合に、粉末材料をレーザビームで焼結して支持壁を形成することにより、最大作業領域より小さな作業領域とすることが記載されている。   Patent Document 1 describes that when forming a small shaped object, a powder material is sintered with a laser beam to form a support wall, thereby forming a work area smaller than the maximum work area.

特開２０１１−２５１５２９号公報JP 2011-251529 A

しかしながら、特許文献１の造形方法では、スキージにより粉末を整え、造形物を積層し、積層する高さに合わせて支持壁も積層することを繰り返して、複数回の積層により造形するので、造形毎に支持壁を形成しなおす必要がある。したがって、引用文献１の造形方法は、支持壁を形成する粉末の消費量及び造形時間が増大するという問題がある。   However, in the modeling method of Patent Document 1, the powder is prepared with a squeegee, the modeled objects are stacked, and the support wall is also stacked in accordance with the stacking height. It is necessary to re-form the support wall. Therefore, the modeling method of the cited document 1 has the problem that the consumption of the powder which forms a support wall, and modeling time increase.

また、支持壁を板で形成する場合、粉末の積層に合わせて板の高さを変える必要があるが、ワーク土台も粉末の積層を行うので、造形部と同じ条件でワーク土台を積層し、支持壁の高さを変えると、造形時間が増大してしまう問題がある。   Also, when forming the support wall with a plate, it is necessary to change the height of the plate according to the lamination of the powder, but since the workpiece foundation also laminates the powder, the workpiece foundation is laminated under the same conditions as the modeling part, If the height of the support wall is changed, there is a problem that the molding time increases.

以上を鑑み、本発明は、造形時間を短縮することができる積層造形装置を提供することを目的としている。   In view of the above, an object of the present invention is to provide an additive manufacturing apparatus that can reduce modeling time.

本発明の積層造形装置は、造形槽内に粉末を供給及び積層し、積層された粉末層を所望の領域で固体化して、所望の形状の造形部と、前記造形部の土台となるワーク土台とを形成する積層造形装置であって、粉末の積層と共に壁の高さを上昇させ、積層した粉末の崩落を防止する崩落防止壁を前記造形槽内に備え、前記崩落防止壁の前記ワーク土台の上端の高さまでの上昇速度が、前記造形部の高さでの上昇速度より速くした。   The additive manufacturing apparatus of the present invention supplies and laminates powder in a modeling tank, solidifies the laminated powder layer in a desired region, and forms a desired shape and a workpiece base that serves as the foundation of the modeling portion. And forming a collapsing prevention wall in the modeling tank, which raises the height of the wall together with the lamination of powder and prevents the collapsing of the laminated powder, and the work base of the collapsing prevention wall The rising speed up to the height of the upper end of the was made faster than the rising speed at the height of the modeling part.

本発明の積層造形装置によれば、崩落防止壁の上昇にかかる時間を短縮することができる、造形時間を短縮することができる。   According to the additive manufacturing apparatus of the present invention, it is possible to reduce the time required for raising the collapsing prevention wall.

本実施の形態に係る積層造形装置の概要を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the outline | summary of the additive manufacturing apparatus which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係る積層造形装置内の崩落防止壁の配置を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows arrangement | positioning of the collapsing prevention wall in the additive manufacturing apparatus which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係る積層造形装置の概要を示す模式的上面図である。It is a typical top view which shows the outline | summary of the additive manufacturing apparatus which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係る積層造形装置の動作の概略を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the outline of operation | movement of the additive manufacturing apparatus which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係る積層造形装置のワーク土台充填工程を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the workpiece base filling process of the additive manufacturing apparatus which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係る積層造形装置の造形部を積層する工程を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the process of laminating | stacking the modeling part of the additive manufacturing apparatus which concerns on this Embodiment.

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.

本実施の形態では、最初に積層造形装置全体の構成について説明し、次に、崩落防止壁を設ける部位について説明し、その後、本実施の形態の特徴である崩落防止壁の構成について説明する。   In the present embodiment, the overall configuration of the additive manufacturing apparatus will be described first, then the part where the collapse prevention wall is provided will be described, and then the configuration of the collapse prevention wall, which is a feature of the present embodiment, will be described.

（本実施の形態）
まず、図１を参照して、本実施の形態に係る積層造形装置について説明する。図１は、本実施の形態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、本実施の形態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、崩落防止壁２０１及び２０２、崩落防止壁駆動装置２０３を備えている。 (This embodiment)
First, the layered manufacturing apparatus according to the present 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 present embodiment.
As shown in FIG. 1, the additive manufacturing apparatus according to the present 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, a powder supply unit 14, fall prevention walls 201 and 202, and a fall prevention wall driving device 203.

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 shaped 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。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、本実施の形態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). Each time a hardened layer is formed, the modeling tank 3 is raised by a certain amount relative to the surface plate 2 to form a modeled object 50. Here, in the additive manufacturing apparatus according to the present 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、本実施の形態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 present 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。   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.

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.
An opening having a length (y-axis direction) that is narrower than the distance (x-axis direction) between the first squeegee 11 a and the second squeegee 11 b (x-axis direction) and is approximately the same as the powder injection region of the squeegee 11 is formed on the lower surface of the flange 12. 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。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. 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.

崩落防止壁２０１及び２０２は、粉末の積層と共に上昇して、積層した粉末が崩落すること防ぐ壁である。
崩落防止壁駆動装置２０３は、定盤２内または上に設けられ、崩落防止壁２０１及び２０２の水平面での位置（Ｘ−Ｙ位置）を制御し、移動させる装置である。 The collapsing prevention walls 201 and 202 are walls that rise with the lamination of powders and prevent the laminated powders from collapsing.
The collapsing prevention wall driving device 203 is a device that is provided in or on the surface plate 2 and controls and moves the collapsing preventing walls 201 and 202 on the horizontal plane (XY position).

次に、崩落防止壁を設ける部位について説明する。図２は、本実施の形態に係る積層造形装置内の崩落防止壁の配置を示す模式的断面図である。図２に示すように、本実施の形態では、積層造形装置の定盤２及び造形槽３で規定される領域内に、崩落防止壁を設ける。また、図３は、本実施の形態に係る積層造形装置の概要を示す模式的上面図である。   Next, the site | part which provides a collapsing prevention wall is demonstrated. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the arrangement of the collapse prevention walls in the additive manufacturing apparatus according to the present embodiment. As shown in FIG. 2, in the present embodiment, a collapse prevention wall is provided in an area defined by the surface plate 2 and the modeling tank 3 of the layered modeling apparatus. FIG. 3 is a schematic top view showing an outline of the additive manufacturing apparatus according to the present embodiment.

図３に示すように、積層造形装置は、定盤２及び造形槽３で規定される領域内（すなわち上部開口端３ｂで示される領域）に崩落防止壁２０１及び２０２を設ける。   As shown in FIG. 3, the additive manufacturing apparatus is provided with collapse prevention walls 201 and 202 in an area defined by the surface plate 2 and the modeling tank 3 (that is, an area indicated by the upper opening end 3 b).

この崩落防止壁２０１及び２０２は、定盤２及び造形槽３で規定される領域内を水平方向に移動可能である。具体的には、崩落防止壁２０１はＸ方向に移動可能であり、崩落防止壁２０２は、Ｙ方向に移動可能である。そして、定盤２、造形槽３、及び崩落防止壁２０１及び２０２により、最大作業領域より小さな作業領域を規定することができる。この崩落防止壁２０１及び２０２は、定盤２に内蔵される油圧制御装置によりＸＹＺの３軸方向に移動することができる。崩落防止壁２０１及び２０２のＺ軸方向（垂直方向）の移動については後述する。   The collapsing prevention walls 201 and 202 can move in the horizontal direction within an area defined by the surface plate 2 and the modeling tank 3. Specifically, the collapsing prevention wall 201 is movable in the X direction, and the collapsing prevention wall 202 is movable in the Y direction. A work area smaller than the maximum work area can be defined by the surface plate 2, the modeling tank 3, and the collapsing prevention walls 201 and 202. The collapsing prevention walls 201 and 202 can be moved in the XYZ triaxial directions by a hydraulic control device built in the surface plate 2. The movement of the collapsing prevention walls 201 and 202 in the Z-axis direction (vertical direction) will be described later.

次に、本実施の形態にかかる積層造形装置の動作について図４〜６を用いて説明する。まず図４を用いて全体の動作を説明し、次に、図５を用いて、ワーク土台を充填する工程の詳細を説明し、その後、図６を用いて、造形部の領域を積層する工程の詳細を説明する。
図４は、本実施の形態にかかる積層造形装置の動作の概略を示すフローチャートである。 Next, the operation of the additive manufacturing apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. First, the overall operation will be described with reference to FIG. 4, then the details of the step of filling the workpiece base will be described with reference to FIG. 5, and then the region of the modeling part will be stacked with reference to FIG. 6. Details will be described.
FIG. 4 is a flowchart showing an outline of the operation of the additive manufacturing apparatus according to the present embodiment.

まず、ステップＳ４０１において、積層造形装置は、スキージ１１ａ及び１１ｂの開口部制御の情報（すなわち図３の粉末材料供給領域の情報）の情報を取得し、ステップＳ４０２に進む。
ステップＳ４０２において、積層造形装置は、取得した粉末材料供給領域の情報に基づいて、崩落防止壁２０１及び２０２の水平面での位置（Ｘ−Ｙ位置）を決定し、ステップＳ４０３に進む。具体的には、ステップＳ４０２において、図２に示すように、粉末材料供給領域にスキージマージンを加えた位置を崩落防止壁２０１及び２０２の位置とする。 First, in step S401, the additive manufacturing apparatus acquires information on the opening control of the squeegees 11a and 11b (that is, information on the powder material supply area in FIG. 3), and proceeds to step S402.
In step S402, the additive manufacturing apparatus determines positions (XY positions) of the collapsing prevention walls 201 and 202 on the horizontal plane based on the acquired information on the powder material supply region, and the process proceeds to step S403. Specifically, in step S402, as shown in FIG. 2, the position where the squeegee margin is added to the powder material supply region is set as the positions of the collapse prevention walls 201 and 202.

ステップＳ４０３において、積層造形装置は、後述する（ステップＳ４０４の）積層造形工程より速い速度で崩落防止壁２０１及び２０２を上昇させる。そして、崩落防止壁２０１及び２０２を上昇（及びワーク土台の領域の充填）が完了した後にステップＳ４０４に進む。
ステップＳ４０４において、造形部の領域に粉末を充填すると共に前述のステップＳ４０３のワーク土台充填工程より遅い速度で崩落防止壁２０１及び２０２を上昇させる。すなわち、造形部の積層においては、崩落防止壁２０１及び２０２の上昇に伴い、崩落防止壁２０１及び２０２と粉末材料とが摺動するが、摺動抵抗に起因して、積層の厚さの寸法において、精度が悪化することを抑制する必要がある。したがって、積層造形工程では、ワーク土台充填工程より遅い速度で崩落防止壁２０１及び２０２を上昇させることになる。そして、ステップＳ４０４において、造形部の積層が完了することにより一連の処理を終了する。 In step S403, the additive manufacturing apparatus raises the collapsing prevention walls 201 and 202 at a faster speed than the additive manufacturing process described later (in step S404). Then, after the collapsing prevention walls 201 and 202 are completed (and the work base area is filled), the process proceeds to step S404.
In step S404, the region of the modeling part is filled with powder, and the collapsing prevention walls 201 and 202 are raised at a slower speed than the work base filling process in step S403 described above. That is, in the stacking of the modeling parts, the collapsing prevention walls 201 and 202 slide with the powder material as the collapsing prevention walls 201 and 202 rise. Therefore, it is necessary to suppress the deterioration of accuracy. Therefore, in the additive manufacturing process, the collapsing prevention walls 201 and 202 are raised at a slower speed than the work base filling process. And in step S404, a series of processings are ended by completing the lamination of the modeling parts.

次に、ワーク土台を充填する工程の詳細について説明する。図５は、本実施の形態に係る積層造形装置のワーク土台充填工程を説明するフローチャートである。
まず、ステップＳ５０１において、粉末材料を充填する工程を開始するか否か判断する。そして、粉末材料を充填する工程を開始する場合、ステップＳ５０２に進み、粉末材料を充填する工程を開始しない場合、ステップＳ５０１を繰り返す。具体的には、粉末材料を充填する工程の開始に関連する信号を検出した場合、粉末材料を充填する工程を開始し、ステップＳ５０２に進む。粉末材料を充填する工程の開始に関連する信号を検出していない場合、粉末材料を充填する工程を開始せず、ステップＳ５０１を繰り返す。 Next, details of the process of filling the workpiece base will be described. FIG. 5 is a flowchart for explaining a work base filling process of the additive manufacturing apparatus according to the present embodiment.
First, in step S501, it is determined whether or not to start the process of filling the powder material. And when starting the process of filling a powder material, it progresses to step S502, and when not starting the process of filling a powder material, step S501 is repeated. Specifically, when a signal related to the start of the process of filling the powder material is detected, the process of filling the powder material is started, and the process proceeds to step S502. If the signal related to the start of the process of filling the powder material is not detected, the process of filling the powder material is not started and step S501 is repeated.

粉末材料を充填する工程の開始に関連する信号としては、以下のいずれでもよい。
（１）図１の粉末供給部１４の作動（または作動準備）信号。
（２）作業者が粉末材料を投入する場合には、（図示しない）作業着手スイッチをＯＮにすることによる信号。
（３）スキージではなく、まとまった量（または所定の量）の粉末を供給できる「（図示しない）別の粉末材料供給手段」を使用する場合には、別の粉末材料供給手段の作動（または作動準備）信号。 The signal relating to the start of the process of filling the powder material may be any of the following.
(1) An operation (or operation preparation) signal of the powder supply unit 14 in FIG.
(2) A signal generated by turning on a work start switch (not shown) when an operator inputs powder material.
(3) When using “another powder material supply means (not shown)” that can supply a mass (or a predetermined amount) of powder instead of a squeegee, the operation of another powder material supply means (or Ready for operation) signal.

ステップＳ５０２において、積層造形工程における上昇速度より速い速度で、崩落防止壁２０１及び２０２を上昇させ、ステップＳ５０３に進む。具体的には、積層造形工程における上昇速度は、上昇速度≧２層分の高さ／スキージの復路移動時間となる条件式を満たす。ステップＳ５０２では、この条件式を満たす積層造形工程における上昇速度より速い速度で、崩落防止壁２０１及び２０２を上昇させる。   In step S502, the collapsing prevention walls 201 and 202 are raised at a speed faster than the rising speed in the additive manufacturing process, and the process proceeds to step S503. Specifically, the ascending speed in the layered manufacturing process satisfies the conditional expression of the ascending speed ≧ the height of two layers / the squeegee return path moving time. In step S502, the collapsing prevention walls 201 and 202 are raised at a speed faster than the rising speed in the additive manufacturing process that satisfies this conditional expression.

ステップＳ５０３において、崩落防止壁２０１及び２０２の高さが、ワーク土台の上端の高さに達しているか否か判断する。そして、崩落防止壁２０１及び２０２の高さが、ワーク土台の上端の高さに達している場合、ステップＳ５０４に進む。また、崩落防止壁２０１及び２０２の高さが、ワーク土台の上端の高さに達していない場合、ステップＳ５０２に戻る。   In step S503, it is determined whether or not the heights of the collapse prevention walls 201 and 202 have reached the height of the upper end of the workpiece base. If the heights of the collapsing prevention walls 201 and 202 have reached the height of the upper end of the workpiece base, the process proceeds to step S504. If the heights of the collapsing prevention walls 201 and 202 have not reached the height of the upper end of the workpiece base, the process returns to step S502.

ステップＳ５０４において、崩落防止壁２０１及び２０２の上昇を停止し、崩落防止壁２０１及び２０２の上昇速度の設定を通常の上昇速度（すなわち積層造形工程において造形部を積層するときの上昇速度）に戻し、ステップＳ５０５に進む。
ステップＳ５０５において、ワーク土台領域に粉末材料が充填され、ステップＳ５０６に進む。 In step S504, the rising of the collapsing prevention walls 201 and 202 is stopped, and the setting of the climbing speed of the collapsing prevention walls 201 and 202 is returned to the normal climbing speed (that is, the climbing speed when stacking the modeling parts in the layered modeling process). The process proceeds to step S505.
In step S505, the work base region is filled with the powder material, and the process proceeds to step S506.

ステップＳ５０６において、ワーク土台領域に粉末材料の充填が完了したか否か判断する。具体的には、以下の信号に基づきワーク土台領域に粉末材料の充填が完了したか否かを判断する。
（１）「ワーク土台」上端までの形状データと累積積層高さとの比較、または積層回数などに基づく信号
（２）作業者による（図示しない）作業完了スイッチをＯＮにすることによる信号。
（３）別の粉末材料供給手段の停止信号。
（４）造形槽に設けられた光学センサーの信号。
そして、ワーク土台領域に粉末材料の充填が完了していない場合、ステップＳ５０５に戻る。また、ワーク土台領域に粉末材料の充填が完了した場合、ワーク土台充填工程（図４のステップ６０３）を終了する。 In step S506, it is determined whether or not filling of the powder material into the work base region is completed. Specifically, it is determined whether or not the filling of the powder material in the work base region is completed based on the following signals.
(1) A signal based on comparison between the shape data up to the upper end of the “work base” and the accumulated stacking height, or the number of stacking, etc. (2) A signal generated by turning on a work completion switch (not shown) by an operator.
(3) Stop signal of another powder material supply means.
(4) A signal from an optical sensor provided in the modeling tank.
If the work base area is not completely filled with the powder material, the process returns to step S505. When the filling of the powder material into the work base region is completed, the work base filling process (step 603 in FIG. 4) is terminated.

次に、造形部の領域を積層する工程の詳細について説明する。図６は、本実施の形態に係る積層造形装置の造形部を積層する工程を説明するフローチャートである。
まず、ステップＳ６０１において、スキージが反転した（復路の積層になったこと）か否かを判断する。スキージが反転していない場合、ステップＳ６０１を繰り返す。また、スキージが反転した場合、ステップＳ６０２に進む。 Next, the detail of the process of laminating | stacking the area | region of a modeling part is demonstrated. FIG. 6 is a flowchart for explaining a process of laminating the modeling parts of the additive manufacturing apparatus according to the present embodiment.
First, in step S601, it is determined whether or not the squeegee has been reversed (the return path has been stacked). If the squeegee is not reversed, step S601 is repeated. If the squeegee is reversed, the process proceeds to step S602.

ステップＳ６０２において、２層分（すなわち往復の積層分）の高さだけ、崩落防止壁２０１及び２０２を上昇させ、ステップＳ６０３に進む。
ステップＳ６０３において、造形品の形状データと累積積層高さとの比較、または積層回数などから、積層上限高さ（例えば、ワークの高さ）に到達したかを検出する。積層上限高さに到達していない場合、ステップＳ６０１に戻る。また、積層上限高さに到達している場合、積層造形工程（図４のステップ６０４）を終了する。 In step S602, the collapsing prevention walls 201 and 202 are raised by the height of two layers (that is, a reciprocating stacked portion), and the process proceeds to step S603.
In step S <b> 603, it is detected whether the stacking upper limit height (for example, the workpiece height) has been reached from the comparison between the shape data of the modeled product and the cumulative stacking height, or the number of stacking times. If the stacking upper limit height has not been reached, the process returns to step S601. Moreover, when the lamination | stacking upper limit height is reached | attained, a lamination modeling process (step 604 of FIG. 4) is complete | finished.

以上の動作により、本実施の形態の積層造形装置は、ワーク土台に材料粉末を充填するときに、崩落防止壁２０１及び２０２の上昇速度を速くし、積層造形工程では、積層の精度を保つことができる速度で崩落防止壁２０１及び２０２を上昇させる。   With the above operation, the additive manufacturing apparatus according to the present embodiment increases the rising speed of the collapsing prevention walls 201 and 202 when the workpiece base is filled with the material powder, and maintains the precision of the additive manufacturing in the additive manufacturing process. The collapsing prevention walls 201 and 202 are raised at a speed capable of being

このように、本実施の形態の積層造形装置によれば、造形部の高さでの上昇速度より速い上昇速度で、崩落防止壁をワーク土台の上端の高さまで上昇させることにより、崩落防止壁の上昇にかかる時間を短縮することができる、造形時間を短縮することができる。   Thus, according to the additive manufacturing apparatus of the present embodiment, the collapsing prevention wall is raised to the height of the upper end of the work base at a rising speed faster than the climbing speed at the height of the modeling part. It is possible to reduce the time required for the increase in the modeling time.

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。例えば、ワーク土台充填工程において、積層造形工程より速い速度で崩落防止壁２０１及び２０２を上昇させることは、以下の場合に適用してもよい。
（１）ワーク土台の上端までは、積層の厚さ寸法の精度よりスピードを重視し、スキージの動作（積層）速度を速くする。
（２）スキージではなく、作業者が粉末材料を投入する。
（３）まとまった量の材料を投入できる別の粉末供給手段を用いる。 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. For example, in the work base filling process, raising the collapsing prevention walls 201 and 202 at a faster speed than the additive manufacturing process may be applied to the following cases.
(1) Up to the upper end of the workpiece base, the speed is more important than the accuracy of the thickness of the stack, and the operation (stacking) speed of the squeegee is increased.
(2) Instead of a squeegee, an operator inputs a powder material.
(3) Another powder supply means capable of feeding a mass of material is used.

２ 定盤
３ 造形槽
３ｂ 上部開口端
２０１、２０２ 崩落防止壁
２０３ 崩落防止壁駆動装置 2 Surface plate 3 Modeling tank 3b Upper open end 201, 202 Collapse prevention wall 203 Collapse prevention wall drive device

Claims (1)

造形槽内に粉末を供給及び積層し、積層された粉末層を所望の領域で固体化して、所望の形状の造形部と、前記造形部の土台となるワーク土台とを形成する積層造形装置の制御方法であって、
前記積層造形装置は、粉末の積層と共に壁の高さを上昇させ、積層した粉末の崩落を防止する崩落防止壁を前記造形槽内に備え、
前記崩落防止壁の前記ワーク土台の上端の高さまでの上昇速度が、前記造形部の高さでの上昇速度より速い積層造形装置の制御方法。 Shaping the powder was fed and stacked in the vessel, a stacked layer of powder solidified in a desired region, and shaping part of the desired shape, the lamination modeling apparatus for forming a workpiece foundation as a foundation of the shaped portion A control method ,
The additive manufacturing apparatus includes a collapse prevention wall in the modeling tank that increases the height of the wall together with the lamination of powder, and prevents the collapse of the laminated powder.
The method for controlling an additive manufacturing apparatus, wherein the rising speed of the collapsing prevention wall to the height of the upper end of the workpiece base is faster than the rising speed at the height of the modeling part.
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