KR101945113B1

KR101945113B1 - 3차원 물체 조형 방법

Info

Publication number: KR101945113B1
Application number: KR1020170097040A
Authority: KR
Inventors: 고우이치 아마야; 고우스케 이시모토
Original assignee: 가부시키가이샤 마쓰우라 기카이 세이사쿠쇼
Priority date: 2017-07-31
Filing date: 2017-07-31
Publication date: 2019-02-01

Abstract

3차원 물체 조형 방법에 있어서, 스퀴지의 슬라이딩 속도의 개선에 의해서 효율적인 분말층의 형성을 실현하는 것을 과제로 하고 있고, 상기 과제를 달성할 수 있는 조형실로의 분말의 공급 공정, 및 상기 공급에 관한 분말에 대한 스퀴지의 슬라이딩에 수반하는 평활화에 기초하는 분말층 형성 공정, 광 빔 또는 전자 빔의 상기 분말층에 대한 조사 및 상기 조사의 위치를 이동시키는 것에 의한 소결 공정을 순차 반복하는 것에 의해서, 상기 소결층을 적층하는 3차원 물체 조형 방법으로서, 각 적층 단위마다에 있어서의, 소결 예정 영역을 포함하는 내측 영역(1)과 그 나머지의 외측 영역(2)으로 구분하거나, 또는 복수개의 적층 단위로 구분한 후에, 상기 각 복수개의 적층 단위마다, 스퀴지에 의한 슬라이딩 영역을, 상기 복수개의 적층 단위에 있어서의 최대 소결 영역(3)을 포함하는 내측 영역(1)과 그 나머지의 외측 영역(2)을 구분한 후에, 스퀴지의 슬라이딩 속도를, 내측 영역(1)의 슬라이딩 속도보다 큰 상태로 설정하는 것에 의해서 상기 과제를 달성하고 있는 3차원 물체 조형 방법.

Description

3차원 물체 조형 방법{THREE-DIMENSIONAL OBJECT SHAPING METHOD}

본 발명은, 분말층의 형성과 광 빔 또는 전자 빔의 조사에 의한 소결층의 형성을 순차 반복하는 것에 의해서 소결층을 적층하는 것에 의한 3차원 물체 조형(造形) 방법에 관한 것이다.

상기 분말층의 형성 공정에 있어서는, 조형실 내에 공급된 분말에 대한 스퀴지의 슬라이딩, 즉 스퀴징에 의한 평활화를 불가결로 하고 있다.

그런데, 종래 기술에 있어서는, 높이 방향을 따르는 전체 적층 영역에 있어서 스퀴지의 슬라이딩 속도를 일률적으로 일정하게 하고 있었다.

실제로, 특허문헌 1에 있어서는, 분말 공급 장치(40)에 의해서 공급된 분말에 대해, 조형 테이블(10)에 있어서의 스퀴지의 슬라이딩을 개시하고 있는데(도 1 및 단락[0031]), 상기 슬라이딩 속도를 특별히 변화시키고 있는 것은 아니다.

마찬가지로, 특허문헌 2에 있어서도, 스퀴지의 슬라이딩을 불가결의 공정으로서 설명하고 있지만(요약 부분), 스퀴지의 슬라이딩 속도를 특별히 변화시키는 것에 대하여는, 전혀 언급하고 있지 않다.

상기 특허문헌 1, 2와 같은 종래 기술의 경우에는, 소결 예정 영역을 포함하는 내측 영역과 포함하지 않은 외측 영역은, 일률적으로 동일한 슬라이딩 속도로 설정되어 있는데, 소결을 예정하고 있지 않는 외측 영역에 대해서는, 소결 예정 영역을 포함하는 영역과 동일 정도의 슬라이딩 속도를 설정할 필요는 없다.

따라서, 상기 종래 기술의 경우에는, 소결 예정 영역을 포함하지 않는 외측 영역에 대해서는, 불필요한 저속도로 설정되어 있는 결과, 극히 비효율적인 스퀴징을 하고 있었다.

이러한 비효율성을 극복하기 위해서, 스퀴지의 슬라이딩을 행하는 영역을, 전체 높이 방향을 따라서 일률적으로 소결 예정 영역을 포함하는 사각형 형상의 내측 영역과 그 외측 영역으로 구분하고, 외측 영역에 있어서의 스퀴지의 슬라이딩 속도를, 내측 영역에 있어서의 슬라이딩 속도보다 크게 설정하는 개량 기술을 상정할 수 있다.

그렇지만, 소결 영역은, 각 적층 단위에 의해 높이 방향에 입각하여, 순차 변화되는 경우가 많은 이상, 상기 개량 기술의 경우에도, 소결 예정 영역에 해당하지 않는 광범위한 사각형 형상의 내측 영역에 있어서 스퀴지의 슬라이딩 속도를 작게 설정하는 것에 의해서, 비효율적인 스퀴지의 슬라이딩이 행해진다고 하는 비효율성을 면할 수 없다.

일본 공개특허공보 2015-199197호 일본 재공표공보 2012-160811호

본 발명은, 3차원 물체 조형 방법에 있어서, 스퀴지의 슬라이딩 속도의 개선에 의해서 효율적인 분말층의 형성을 실현하는 것을 과제로 하고 있다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 기본 구성은,

조형실로의 분말의 공급 및 상기 공급에 관한 분말에 대한 스퀴지의 슬라이딩에 수반하는 평활화에 기초하는 분말층 형성 공정, 광 빔 또는 전자 빔의 상기 분말층에 대한 조사(照射) 및 상기 조사의 위치를 이동시키는 것에 의한 소결 공정을 순차 반복하는 것에 의해서, 소결층을 적층하는 3차원 물체 조형 방법으로서, 조형 영역을 높이 방향을 따라서 복수개의 적층 단위로 구분한 후에, 상기 복수개의 적층 단위의 각 적층에 있어서 예정하고 있는 소결 영역의 전부를 중첩하는 것에 의해서 형성된 최대 소결 예정 영역을 기준으로 하여, 상기 각 복수개의 적층 단위마다, 상기 최대 소결 예정 영역을 포함하는 내측 영역과, 상기 최대 소결 예정 영역을 포함하지 않은 외측 영역으로 구분하고, 상기 외측의 영역에 있어서의 스퀴지의 슬라이딩 속도를, 상기 내측 영역의 슬라이딩 속도보다 큰 상태로 설정하고 있는 3차원 물체 조형 방법으로 이루어진다.

상기 기본 구성에 있어서는, 높이 방향을 따라서 구분된 각 복수개의 적층 단위에 있어서 각 적층 단위의 소결 영역을 중첩하는 것에 의해서 형성되는 최대 소결 예정 영역을 포함하는 내측 영역과, 상기 각 소결 예정 영역을 포함하지 않은 외측 영역을 구분한 결과, 높이 방향에 대응하여, 상기 내측 영역 및 외측 영역을 순차 변화시키는 것에 의해서, 광범위한 외측 영역을 설정하고, 또한 내측 영역에 있어서는, 정확한 평탄 형상을 실현하기 위해서 필요한 저속도로 스퀴지를 슬라이딩시키고, 외측 영역에 있어서는, 러프한 평탄 상태로 하기 때문에, 상당한 고속도로 스퀴지를 슬라이딩시킬 수 있다.

그 결과, 효율적인 스퀴지의 슬라이딩, 즉 스퀴징을 실현할 수 있다.

도 1은 상기 기본 구성에 입각하고 있는 실시예 1의 특징점을 나타내는 평면도이다. 또한, O는, 소결 영역 또는 최대 소결 영역의 중심 위치를 나타낸다.
도 2는 상기 기본 구성에 입각하고 있는 실시예 2의 특징점을 나타내는 평면도이다. 또한, O는, 소결 영역 또는 최대 소결 영역의 중심 위치를 나타낸다.
도 3은 상기 기본 구성의 프로세스를 나타내는 플로우차트이다.

상기 기본 구성은, 도 3의 플로우차트에 나타내는 바와 같이, 프로그램에 의해서, 미리 높이 방향을 따라서 복수개의 적층 단위에 의한 구분을 행하고, 또한 상기 구분에 기초하는 복수개의 적층 단위에 있어서의 각 적층 단위에 있어서 예정하고 있는 소결 영역(3)의 전부를 중첩하는 것에 의해서 형성되고, 최대 소결 예정 영역을 기준으로 하여, 상기 각 복수개의 적층 단위마다, 상기 최대 소결 예정 영역을 포함하는 내측 영역(1)과 상기 최대 소결 예정 영역을 포함하지 않는 외측 영역(2)으로 구분한 후에, 분말의 공급, 스퀴지의 슬라이딩, 각 소결을 순차 반복하는 것에 의해서 3차원 조형에 필요한 적층을 실현하고, 이 때, 스퀴지의 슬라이딩 속도에 대해, 상기 외측 영역(2)의 속도를, 상기 내측 영역(1)의 경우보다 크게 설정하고 있다.

이와 같이, 상기 기본 구성에 있어서는, 상기 내측 영역(1)과 상기 외측 영역(2)의 구분, 나아가서는, 다른 속도의 설정에 의해서, 상기와 같은 발명의 효과를 발휘할 수 있다.

상기 기본 구성에 있어서의 내측 영역(1)의 형상은 특정하고 있는 것은 아니다.

따라서, 종래 기술의 경우와 마찬가지로, 사각형을 채용하는 것이 가능하고, 원형도 채용 가능하다.

사각형 영역의 경우에는, 스퀴지의 왕복에 기초하는 슬라이딩의 범위가 획일적이며, 구분이 심플하다고 하는 메리트가 존재한다.

이것에 비해, 원형의 경우에는, 내측 영역(1)을 사각형으로 하는 경우에 비해 컴팩트하게 설정하는 것에 의해서, 외측 영역(2)을 보다 광범위로 할 수 있고, 더 효율적인 스퀴징을 가능하게 한다고 하는 메리트가 존재한다.

이하, 실시예에 입각하여 설명한다.

[실시예 1]

실시예 1은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 상기 기본 구성에 있어서, 내측 영역(1)과 외측 영역(2)과의 경계의 각 위치가, 최대 소결 예정 영역의 외측 주위의 각 위치에 대해, 상기 최대 소결 예정 영역의 중심 위치와 상기 외측 주위의 각 위치를 연결하는 라인의 방향을 따라서, 소정의 거리(a)만큼 긴 상태에 있는 것을 특징으로 하고 있다.

이러한 실시예 1의 경우에는, 상기 각 중심 위치로부터 상기 각 라인의 방향을 따라서, 내측 영역(1)을, 상기 외측 주위의 각 위치보다 소정폭(a)만큼 소결 영역(3)보다 긴 거리를 설정하는 것에 의해서, 상기 원형의 내측 영역(1)의 경우에 비해, 더 컴팩트한 내측 영역(1)을 설정하는 것이 가능해지고, 보다 더 효율적인 스퀴징을 실현할 수 있다.

또한, 도 1에 나타내는, a만큼 긴 거리에 대해서는, 미리 CAD에 의해서 소결 영역(3)의 외측 주위의 위치를 설정한 다음, CAM에 의해서 산정할 수 있다.

[실시예 2]

실시예 2는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 상기 기본 구성에 있어서, 각 복수개의 적층 단위마다, 최대 소결 예정 영역과 내측 영역(1)이 일치하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

이와 같이, 소결 영역 또는 상기 최대 소결 영역(3)과 내측 영역(1)이 일치하고 있는 실시예 2에 있어서는, 소결 영역(3) 이외의 영역이 전부 외측 영역(2)인 것으로부터, 실시예 1보다 더 효율적인 스퀴징을 실현할 수 있다.

단, 실제의 3차원 물체의 형상은, 소결 영역(3)보다 외측으로부터의 절삭을 필요로 하고 있는 것으로부터, 구분된 각 복수개의 적층 단위에 있어서의 최대 소결 영역(3)에 대해서는, 본래의 조형의 영역보다, 소정의 넓은 영역으로 설정하는 것을 필요로 하고 있다.

[산업상 이용가능성]

이와 같이, 본 발명은 효율적인 스퀴징을 실현하고, 나아가서는, 효율적인 3차원 물체의 조형을 확보할 수 있는 것으로부터, 3차원 조형의 기술 분야에 있어서 광범위한 이용에 이바지할 수 있다.

1: 내측 영역
2: 외측 영역
3: 소결 영역 또는 최대 소결 영역

Claims

조형실로의 분말의 공급 및 상기 공급에 관한 분말에 대한 스퀴지의 슬라이딩에 수반하는 평활화에 기초하는 분말층 형성 공정, 광 빔 또는 전자 빔의 상기 분말층에 대한 조사(照射) 및 상기 조사의 위치를 이동시키는 것에 의한 소결 공정을 순차 반복하는 것에 의해서, 소결층을 적층하는 3차원 물체 조형 방법으로서, 조형 영역을 높이 방향을 따라서 복수개의 적층 단위로 구분한 후에, 상기 복수개의 적층 단위의 각 적층에 있어서 예정하고 있는 소결 영역의 전부를 중첩하는 것에 의해서 형성된 최대 소결 예정 영역을 기준으로 하여, 상기 각 복수개의 적층 단위마다, 상기 최대 소결 예정 영역을 포함하는 내측 영역과, 상기 최대 소결 예정 영역을 포함하지 않은 외측 영역으로 구분하고, 상기 외측의 영역에 있어서의 스퀴지의 슬라이딩 속도를, 상기 내측 영역의 슬라이딩 속도보다 큰 상태로 설정하고 있는 3차원 물체 조형 방법.
제 1 항에 있어서,
내측 영역과 외측 영역의 경계의 각 위치가, 최대 소결 예정 영역의 외측 주위의 각 위치에 대해, 상기 최대 소결 예정 영역의 중심 위치와, 상기 외측 주위의 각 위치를 연결하는 라인의 방향을 따라서, 소정의 거리만큼 긴 상태에 있는 것을 특징으로 하는 3차원 물체 조형 방법.
제 1 항에 있어서,
각 복수개의 적층 단위마다, 최대 소결 예정 영역과 내측 영역이 일치하고 있는 것을 특징으로 하는 3차원 물체 조형 방법.