WO2019124115A1 - ３次元造形装置 - Google Patents

３次元造形装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2019124115A1
WO2019124115A1 PCT/JP2018/045050 JP2018045050W WO2019124115A1 WO 2019124115 A1 WO2019124115 A1 WO 2019124115A1 JP 2018045050 W JP2018045050 W JP 2018045050W WO 2019124115 A1 WO2019124115 A1 WO 2019124115A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
shroud
end opening
inner space
space
dimensional
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/045050
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
章雄 下田
高橋　啓介
和紀 河井
越後　隆治
Original Assignee
本田技研工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 本田技研工業株式会社 filed Critical 本田技研工業株式会社
Priority to CN201880080763.8A priority Critical patent/CN111479642B/zh
Priority to JP2019560967A priority patent/JP6945011B2/ja
Priority to US16/766,930 priority patent/US11504909B2/en
Publication of WO2019124115A1 publication Critical patent/WO2019124115A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/264—Arrangements for irradiation
    • B29C64/268—Arrangements for irradiation using laser beams; using electron beams [EB]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/141—Processes of additive manufacturing using only solid materials
    • B29C64/153—Processes of additive manufacturing using only solid materials using layers of powder being selectively joined, e.g. by selective laser sintering or melting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/30—Process control
    • B22F10/32—Process control of the atmosphere, e.g. composition or pressure in a building chamber
    • B22F10/322—Process control of the atmosphere, e.g. composition or pressure in a building chamber of the gas flow, e.g. rate or direction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/1003—Use of special medium during sintering, e.g. sintering aid
    • B22F3/1007—Atmosphere
    • B22F3/101—Changing atmosphere
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/105—Sintering only by using electric current other than for infrared radiant energy, laser radiation or plasma ; by ultrasonic bonding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12—Both compacting and sintering
    • B22F3/16—Both compacting and sintering in successive or repeated steps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/25—Housings, e.g. machine housings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/264—Arrangements for irradiation
    • B29C64/286—Optical filters, e.g. masks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/364—Conditioning of environment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/364—Conditioning of environment
    • B29C64/371—Conditioning of environment using an environment other than air, e.g. inert gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/70—Recycling
    • B22F10/77—Recycling of gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the present invention relates to a three-dimensional shaping apparatus.
  • the material powder is uniformly spread on the shaping table to form the material powder layer P, and the predetermined position of the material powder layer P is By repeating the process of forming the sintered layer S by irradiating and sintering a laser beam (see the broken line), a shaped article having a desired shape made of a laminate of a plurality of sintered layers S is produced (for example, refer to Patent Document 1).
  • a cover unit C opening toward the shaping area discharges the inert gas (see solid arrow) from the discharge port to the shaping area, and an inert gas containing fume (dotted-dotted arrow) And a fume suction cover C2 for suctioning from the suction port. Then, among the position of the holder H supporting the cover unit C and the direction of the cover unit C according to the irradiation path of the laser light so that the laser light passes through the inside of the inert gas supply cover C1 and is irradiated to the shaping area. At least one is controlled.
  • an object of this invention is to provide the three-dimensional modeling apparatus which can avoid the fall of the irradiation efficiency of the laser beam by a fume etc., avoiding the fall of the quality of a modeling thing.
  • a laser irradiation unit having an optical system, a shroud having an inner space extending from one end opening to the other end opening, and disposed at one end opening of the shroud and emitted from the laser irradiation unit
  • a protective member for transmitting laser light to the inner space of the shroud and passing it to the outer space of the shroud through the other end opening, and shielding the laser irradiation unit from the inner space of the shroud;
  • the laser beam emitted from the laser irradiation unit is irradiated through the inner space of the shroud while changing the irradiation position by the drive mechanism, and the powder constituting the powder layer is formed.
  • the shroud defines the inner space, and an air supply port for supplying air to the inner space is one end opening of the shroud than the other end opening of the shroud.
  • the inner partition wall provided at a position close to the portion and the other end opening of the shroud outside the inner space, the position being closer to the one end opening than the other end opening of the shroud And defining an outer space closed together with the inner partition, and an outer partition provided with an exhaust port for exhausting air from the outer space; It is characterized in that the ventilation area is larger than the ventilation area of the inner space in the upstream portion closer to the one end opening than the other end opening.
  • the laser beam emitted from the laser radiation unit irradiates the powder layer formed in the modeling area through the inner space of the shroud while changing the radiation position by the drive mechanism.
  • the process of sintering or melting and solidifying the powder constituting the powder layer is repeated. Thereby, a three-dimensional shaped object having a desired shape is obtained.
  • the shroud is defined by the inner partition, and is defined by the “inner space” communicating from one end opening to the other end opening, the inner partition and the outer partition, and the other end opening of the shroud It has a double structure in the sense that it has an "outer space" which is open at the other end closed at a position closer to the one end opening than the other end opening of the shroud. Therefore, in the process, the inert gas is introduced into the inner space from the air supply port provided in the inner partition, and the inert gas containing fumes is swept away from the inner space to the outer space at the other end opening of the shroud. And an exhaust port provided in the outer partition wall is led out to an outer space of the shroud.
  • the protection member for blocking the inner space of the laser irradiation unit and the shroud is contaminated by the fumes, and the reduction of the transmittance of the laser light and the reduction of the irradiation intensity of the laser light in the protection member are prevented.
  • Ventilated area means, for example, an area of a two-dimensional area surrounded by an inner partition in a plane in which the extending direction of the inner space is a perpendicular direction. For this reason, the flow velocity of the inert gas flowing in the inner space is reduced at the other end opening of the shroud than at the upstream portion of the shroud, and the powder constituting the powder layer is prevented from being wound up or scattered by that amount. Be done.
  • the ventilation area of the inner space intermittently or continuously increases from the upstream portion to the other end opening.
  • the flow velocity of the inert gas flowing in the inner space is intermittently or continuously reduced from the upstream portion of the shroud to the other end opening of the shroud, Winding up or scattering of the powder constituting the body layer is prevented.
  • a situation such as a defect occurring in a shaped object is avoided, which in turn prevents the deterioration of the quality of the shaped object.
  • the ventilation area of the inner space intermittently or continuously increases from the portion where the air supply port is provided as the upstream portion to the other end opening.
  • the three-dimensional shaping apparatus of the configuration intermittent or continuous flow rate of the inert gas flowing in the inner space from the portion provided with the air supply port as the upstream portion of the shroud to the other end opening of the shroud In this case, the rolling up or scattering of the powder constituting the powder layer is prevented. As a result, a situation such as a defect occurring in a shaped object is avoided, which in turn prevents the deterioration of the quality of the shaped object.
  • the end of the outer partition at the other end opening of the shroud is located farther than the end of the inner partition at the other end opening of the shroud Is preferred.
  • the inert gas containing fumes flowing from the inner space to the outer side through the end of the inner partition and the gap of the powder layer is reliably transferred to the outer space by the end of the outer partition. You will be guided. For this reason, the inert gas containing fumes immediately flows out of the inner space to the outer space of the shroud through the end of the inner partition and the gap of the powder layer, and thereby the powder constituting the surrounding powder layer Scattering of the body is suppressed.
  • the air supply port provided in the inner partition wall be configured to introduce an inert gas into the inner space toward a path of laser light.
  • the fumes present in the inner space are excluded from the path of the laser beam, and the reduction of the irradiation intensity of the powder layer of the laser beam can be further prevented. It is preferable that the exhaust port provided in the outer partition wall be provided at a position closer to one end opening than the other end opening of the shroud.
  • the inertness including fume at the other end opening of the shroud is compared with the case where the exhaust port is provided in the outer partition wall at a position near the other end opening of the shroud. Turbulence of the gas is avoided, and the scattering of the powder constituting the powder layer is reliably avoided.
  • Explanatory drawing regarding the structure of the three-dimensional shaping apparatus as 1st Embodiment of this invention.
  • Explanatory drawing regarding one Example of an air supply port Explanatory drawing regarding the other Example of an air supply port.
  • Explanatory drawing regarding the modification Example of an air supply port Explanatory drawing regarding the modification Example of an air supply port.
  • Explanatory drawing regarding the modification Example of an air supply port Explanatory drawing regarding the structure of the three-dimensional modeling apparatus as 2nd Embodiment of this invention.
  • the three-dimensional modeling apparatus includes a laser irradiation unit 10, a protection member 14, a shroud 20, and a drive mechanism 30.
  • the laser irradiation unit 10 includes, for example, a galvano scanner, and includes an optical system 12 including a galvano mirror, a condenser lens, and the like.
  • the laser irradiation unit 10 is configured to irradiate the laser light oscillated by the laser oscillator 410 whose operation is controlled by the control device 40 to the outside through the optical system 12.
  • the shroud 20 has an upper end wall open at a central portion, and a side wall formed in a substantially hollow cylindrical shape having a double structure.
  • shroud 20 includes a substantially cylindrical inner partition wall 21 defining an inner space S 1, a substantially cylindrical outer defining an inner space S 1 in the outside of the inner space S 1 together with the inner partition walls 21 And a partition 22.
  • the inner space S 1 extends from the one end opening 202 (upper end opening) of the shroud 20 to the other end opening 206 (lower end opening).
  • Outer space S 2 while the opening at the other end opening 206 of the shroud 20 (the lower end) is closed at a position close to one end opening 202 than the other end opening 206 of the shroud 20 (upper portion).
  • an end portion 226 (lower end portion) of the outer partition portion 22 at the other end opening 206 of the shroud 20 is located farther (that is, below) than the end 216 (lower end) of the inner partition 21 at 206.
  • the end 226 of the outer partition 22 may be at the same height as the end 216 of the inner partition 21.
  • the inner partition portion 21 has a substantially cylindrical inner partition upper portion 212 and a substantially cylindrical inner partition lower portion 214 having an opening area larger than the inner partition upper portion 212 protruding outward from the lower end portion of the inner partition upper portion 212 It has a shape coaxially connected via a substantially flange-like portion. Therefore, the inner space in the inner barrier ribs 212, which is the other end vent area of the inner space S 1 at the opening 206 (the cross-sectional area) is, the upstream portion close to one end opening 202 than the other end opening 206 of the shroud 20 S greater than one gas permeable area (cross-sectional area). That is, the ventilation area of the inner space S 1 from the upstream portion toward the other end opening 206 of the shroud 20 is increased intermittently.
  • An air inlet 210 is provided in the inner partition upper portion 212 of the inner partition 21.
  • the air supply port 210 is connected to a supply source 421 of an inert gas such as N 2 gas.
  • an inert gas such as N 2 gas.
  • the operation of the flow rate adjustment valve (not shown) constituting the inert gas supply source 421 is controlled by the control device 40 so that the air supply port 210 provided in the inner partition portion 21 from the inert gas supply source 421.
  • the inner space S 1 of the shroud 20 inert gas (see the white arrows) is introduced through.
  • the substantially rectangular cylindrical inner partition upper portion 212 has a plurality of air supply openings 210 penetrating the inner partition upper portion 212 in a direction perpendicular to each of the four sides of the rectangular. May be provided.
  • the substantially rectangular cylindrical inner partition upper portion 212 is provided with a plurality of air supply openings 210 penetrating the inner partition upper portion 212 in a direction inclined with respect to each of the four sides of the rectangular. It may be done.
  • FIG. 2A the substantially rectangular cylindrical inner partition upper portion 212 has a plurality of air supply openings 210 penetrating the inner partition upper portion 212 in a direction perpendicular to each of the four sides of the rectangular. It may be done.
  • FIG. 2A the substantially rectangular cylindrical inner partition upper portion 212 has a plurality of air supply openings 210 penetrating the inner partition upper portion 212 in a direction perpendicular to each of the four sides of the rectangular. May be provided.
  • FIG. 2B the substantially rectangular cylindrical inner partition upper portion 212 is
  • the air inlets 210 may be provided in the inner partition upper portion 212 so as to extend horizontally and obliquely instead of being parallel to the horizontal direction.
  • the air supply port 210 may be provided at a position closer to the one end opening 202 than the other end opening 206 of the shroud 20.
  • the inner partition upper portion 212 may have a cylindrical shape, a parallelogram cylindrical shape, or a polygonal cylindrical shape (such as a regular hexagonal shape) in addition to a substantially rectangular shape.
  • the groove portion 2102 is formed over the entire circumference on the inner peripheral wall of the inner barrier ribs 212, inner barrier ribs so as to further separate the inner space S 1 of the groove portion 2102 and the shroud 20
  • a breathable member 2104 made of mesh may be provided around the entire circumference of the inner circumferential wall 212.
  • the recessed groove portion 2102 communicates with the air supply port 210.
  • inert gas is supplied to the inner space S 1 of the shroud 20 through the air supply port 210, the recessed groove portion 2102 and the air permeable member 2104.
  • the air permeable member 2104 prevents the fume from contaminating the recessed groove portion 2102 and hence the air supply port 210.
  • An exhaust port 220 is provided in the outer partition wall 22.
  • An intake device 422 configured of an intake pump or the like is connected to the exhaust port 220.
  • inert gas through the exhaust port 220 provided outside the partition wall portion 22 containing the fumes from the outer space S 2 of the shroud 20 (see black arrows) It is derived outside the shroud 20.
  • the position, posture (extension mode) and number of the exhaust ports 220 are variously designed.
  • the exhaust port 220 may be provided closer to the one end opening 202 than the other end opening 206 of the shroud 20.
  • the protective member 14 is disposed at one end opening 202 of the shroud 20 so as to shield the laser irradiation unit 10 from the inner space S 1 of the shroud 20.
  • the protective member 14 is formed of a material having transparency to the laser light L, such as quartz glass. Therefore, the protection member 14 may be passed through the outer space of the shroud 20 through the other end opening 206 by transmitting a laser beam L emitted from the laser irradiation unit 10 in the interior space S 1 of the shroud 20 .
  • the drive mechanism 30 is a mechanism for changing the irradiation position of the laser light L emitted from the laser irradiation unit 10 with respect to the powder layer P formed in the modeling area.
  • the drive mechanism 30 is configured of, for example, an XY gantry that supports the laser irradiation unit 10 and supports the shroud 20 below the laser irradiation unit 10 via the support member 32.
  • the XY gantry moves the laser irradiation unit 10 and the shroud 20 in two parallel directions (X direction and Y direction) parallel to the horizontal direction without changing the relative position and posture.
  • the drive mechanism 30 may be configured by a drive mechanism that adjusts the angle of the gantry mirror that constitutes the optical system 12 of the laser irradiation unit 10.
  • the drive mechanism 30 may have an elevation drive mechanism that displaces the laser irradiation unit 10 and the shroud 20 in the Z direction.
  • the three-dimensional shaping apparatus comprises a powder feeding device for supplying powder to a shaping area, a powder leveling device for leveling powder to form a powder layer P (see, for example, Japanese Patent No. 6167195), and control A part or all of the device 40, the laser oscillator 410, the inert gas supply device 421 and the suction device 422 may be provided as a component. (Action effect)
  • the laser beam L emitted from the laser radiation unit 10 is irradiated by the driving mechanism 30. while changing, is irradiated through the inner space S 1 of the shroud 20, the step of the powder constituting the powder layer P is sintered or melted and solidified are repeated. Thereby, a three-dimensional shaped object having a desired shape is obtained.
  • the shroud 20 has a double structure in the sense that it has the inner space S 1 and the outer space S 2 , in the process, the inert gas is inside from the air supply port 220 provided in the inner partition 21. It is introduced into the space S 1 (see FIG. 1 / white arrow). The inert gas containing fumes is swept from the inner space S 1 to the outer space S 2 at the other end opening 206 of the shroud 20 and led out to the outer space of the shroud 20 from the exhaust port 220 provided in the outer partition 22. (See Figure 1 / black arrow).
  • the protection member 14 for blocking the interior space S 1 of the laser irradiation unit 10 and the shroud 20 is contaminated by fumes, decrease of the transmittance of the laser beam L in the protecting member 14, the powder layer P of thus laser light L The reduction of the irradiation intensity to
  • the inner space S 1 in the upstream portion (inner partition upper portion 212) of the inner space S 1 at the other end opening 206 of the shroud 20 is closer to the one end opening 202 than the other end opening 206 of the shroud 20.
  • the powder in the other end opening 206 of the shroud 20 of the upstream portion of the shroud 20 is being reduced, constituting the powder layer P by the amount Is prevented from rolling up or scattering.
  • a situation such as a defect occurring in a shaped object is avoided, which in turn prevents the deterioration of the quality of the shaped object.
  • the lower end 226 of the outer partition 22 is located below the lower end 216 of the inner partition 21. Therefore, the inert gas containing fumes flowing from the inner space S 1 to the outside through the gap between the lower end portion 216 and the powder layer P of the inner partition wall 21, ensures the lower end 226 of the outer partition wall portion 22 outside the space S 2 (See Fig. 1 / black arrow). Therefore, the inert gas containing fumes from the interior space S 1 through the gap of the lower end portion 216 and the powder layer P of the inner partition wall 21 immediately flows out to the external space of the shroud 20, further thereby located around flour Scattering of the powder constituting the body layer P is suppressed.
  • the three-dimensional modeling apparatus according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. 3 is the three-dimensional modeling apparatus according to the first embodiment of the present invention except for the shroud 20 (FIGS. 1 and 2A to FIG. 2 C)). For this reason, while using the same code
  • the inner partition portion 21 has a shape in which a substantially cylindrical inner partition upper portion 212 and a substantially cylindrical inner partition lower portion 214 whose opening area gradually increases from the upper end portion to the lower end portion are coaxially connected. . Therefore, the ventilation area of the inner space S 1 is being increased rather than intermittently "continuously" from the upstream side portion of the shroud 20 toward the other end opening 206.
  • the outer partition wall portion 22 is formed in a substantially cylindrical shape whose opening area gradually increases from the upper end portion to the lower end portion corresponding to the shape of the inner partition wall lower portion 214. (Action effect)
  • the ventilation area of the inner space S 1 upstream portion from the (inner barrier ribs 212) toward the other end opening 206 of the shroud 20 increases continuously. Therefore, at the other end opening 206 of the shroud 20 of the upstream portion of the shroud 20, a continuous reduction of the flow velocity of the inert gas flowing through the inner space S 1 it is being reduced, constituting the powder layer P by the amount Powder is prevented from rolling up or scattering.
  • a situation such as a defect occurring in a modeled object is avoided, which in turn prevents deterioration of the quality of the modeled object.
  • cross-section interior space S 1 by a single outer space S 2 ring is surrounded over the entire circumference
  • a plurality of outer space S 2 is the inner space S 1
  • the inner partition 21 and the outer partition 22 may be configured to be disposed intermittently on the outer side.
  • one or more outer spaces may be formed by one or more substantially rib-shaped outer partition wall portions whose upper end portions are closed while the lower end portions are open and the inner partition wall portions.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

造形物の品質の低下を回避しながら、ヒュームなどによるレーザー光の照射効率の低下を回避しうる３次元造形装置を提供する。 シュラウド２０が、その一端開口部２０２から他端開口部２０６まで延在する内側空間Ｓ1を画定する内側隔壁部２１と、内側空間Ｓ1の外側において、シュラウド２１の他端開口部２０６において開口する一方、シュラウドの他端開口部２０６よりも一端開口部２０２に近い位置で閉じている外側空間Ｓ2を内側隔壁部２１とともに画定する外側隔壁部２２と、を備えている。シュラウド２０の他端開口部２０６における内側空間Ｓ1の通気面積が、他端開口部２０６よりも一端開口部２０２に近い上流側部分における内側空間Ｓ1の通気面積よりも大きい。

Description

３次元造形装置
　本発明は、３次元造形装置に関する。
　３次元造形装置によれば、例えば図４に示されているように、造形テーブル上に材料粉体を均一に撒布して材料粉体層Ｐを形成し、材料粉体層Ｐの所定箇所に、レーザー光（破線参照）を照射して焼結させることによって焼結層Ｓを形成する工程を繰り返すことによって、複数の焼結層Ｓの積層体からなる所望形状の造形物が作製される（例えば、特許文献１参照）。
　焼結層Ｓの形成時に造形エリアにおいて発生したヒュームによりレーザー光の照射効率が低下することを防止する必要がある。そこで、造形エリアに向けて開口しているカバーユニットＣが、不活性ガス（実線矢印参照）を吐出口から造形エリアに吐出する不活性ガス供給カバーと、ヒュームを含む不活性ガス（一点鎖線矢印参照）を吸引口から吸引するヒューム吸引カバーＣ２とを有している。そして、レーザー光が不活性ガス供給カバーＣ１の内部を通過し造形エリアに照射されるようにレーザー光の照射経路に合わせてカバーユニットＣを支持するホルダＨの位置およびカバーユニットＣの向きのうち少なくともいずれか一方が制御される。
特開２０１７－２０３１９９号公報
　しかし、不活性ガス供給カバーＣ１の吐出口から造形エリアに向けて吐出された不活性ガスが、造形エリアに存在する粉体層Ｐの粉体の一部を巻き上げてしまうと、当該粉体の焼結層Ｓが積層されてなる造形物に欠陥が形成されるなど、造形物の品質が低下する可能性がある。特に、図４に示されているように、不活性ガス供給カバーＣ１が吐出口に向けて徐々に細くなるよう形成されている場合はこの問題が顕著になる。
　そこで、本発明は、造形物の品質の低下を回避しながら、ヒュームなどによるレーザー光の照射効率の低下を回避しうる３次元造形装置を提供することを目的とする。
　本発明は、光学系を有するレーザー照射ユニットと、一端開口部から他端開口部まで延在する内側空間を有するシュラウドと、前記シュラウドの一端開口部に配置され、前記レーザー照射ユニットから発せられたレーザー光を前記シュラウドの内側空間に透過させて他端開口部を通じて前記シュラウドの外部空間に通過させる一方、前記レーザー照射ユニットを前記シュラウドの内側空間から遮断する保護部材と、を備え、造形エリアに形成された粉体層に対して、前記レーザー照射ユニットから発せられるレーザー光を、駆動機構により照射位置を変化させながら、前記シュラウドの内側空間を通じて照射し、前記粉体層を構成する粉体を焼結または溶融固化させる工程を繰り返すことにより３次元の造形物を作製する３次元造形装置に関する。
　本発明の３次元造形装置は、前記シュラウドが、前記内側空間を画定し、かつ、当該内側空間に給気するための給気口が、前記シュラウドの他端開口部よりも前記シュラウドの一端開口部に対して近い位置に設けられている内側隔壁部と、前記内側空間の外側において、前記シュラウドの他端開口部において開口する一方、前記シュラウドの他端開口部よりも一端開口部に近い位置で閉じている外側空間を前記内側隔壁部とともに画定し、かつ、当該外側空間から排気するための排気口が設けられている外側隔壁部と、を備え、前記他端開口部における前記内側空間の通気面積が、前記他端開口部よりも前記一端開口部に近い上流側部分における前記内側空間の通気面積よりも大きいことを特徴とする。
　当該構成の３次元造形装置によれば、造形エリアに形成された粉体層に対して、レーザー照射ユニットから発せられるレーザー光が、駆動機構により照射位置を変化させながら、シュラウドの内側空間を通じて照射され、粉体層を構成する粉体を焼結または溶融固化させる工程が繰り返される。これにより、３次元の所望形状の造形物が得られる。
　ここで、シュラウドが内側隔壁部により画定され、かつ、一端開口部から他端開口部まで連通する「内側空間」と、内側隔壁部および外側隔壁部により画定され、かつ、シュラウドの他端開口部において開口する一方でシュラウドの他端開口部よりも一端開口部に近い位置で閉じている「外側空間」とを有する意味で二重構造になっている。このため、当該工程において、内側隔壁部に設けられた給気口から不活性ガスが内側空間に導入され、シュラウドの他端開口部においてヒュームを含む不活性ガスが内側空間から外側空間に押し流され、外側隔壁部に設けられた排気口からシュラウドの外部空間に導出される。これにより、レーザー照射ユニットおよびシュラウドの内側空間を遮断する保護部材がヒュームによって汚染され、当該保護部材におけるレーザー光の透過率の低下、ひいてはレーザー光の照射強度の低下が防止される。
　また、シュラウドの他端開口部における内側空間の通気面積が、シュラウドの他端開口部よりも一端開口部に近い上流側部分における内側空間の通気面積よりも大きい。「通気面積」は、例えば、内側空間の延在方向を垂線方向とする平面において、内側隔壁部により囲まれている２次元領域の面積を意味する。このため、シュラウドの上流側部分よりもシュラウドの他端開口部において、内側空間を流れる不活性ガスの流速の低下が図られ、その分だけ粉体層を構成する粉体の巻き上げまたは飛散が防止される。これにより、造形物に欠陥が生じるなどの事態が回避され、ひいては当該造形物の品質の低下が防止される。
　前記上流側部分から前記他端開口部にかけて前記内側空間の通気面積が断続的または連続的に増加することが好ましい。
　当該構成の３次元造形装置によれば、シュラウドの上流側部分からシュラウドの他端開口部にかけて、内側空間を流れる不活性ガスの流速の断続的または連続的な低下が図られ、その分だけ粉体層を構成する粉体の巻き上げまたは飛散が防止される。これにより、造形物に欠陥が生じるなどの事態が回避され、ひいては当該造形物の品質の低下が防止される。
　前記上流側部分としての前記給気口が設けられた部分から前記他端開口部にかけて前記内側空間の通気面積が断続的または連続的に増加することが好ましい。
　当該構成の３次元造形装置によれば、シュラウドの上流側部分としての給気口が設けられた部分からシュラウドの他端開口部にかけて、内側空間を流れる不活性ガスの流速の断続的または連続的な低下が図られ、その分だけ粉体層を構成する粉体の巻き上げまたは飛散が防止される。これにより、造形物に欠陥が生じるなどの事態が回避され、ひいては当該造形物の品質の低下が防止される。
　前記シュラウドの内側空間の延在方向について、前記シュラウドの他端開口部における前記外側隔壁部の端部が、前記シュラウドの他端開口部における前記内側隔壁部の端部よりも遠くに位置していることが好ましい。
　当該構成の３次元造形装置によれば、内側隔壁部の端部および粉体層の間隙を通じて内側空間から外側に流れるヒュームを含む不活性ガスが、外側隔壁部の端部により確実に外側空間に案内される。このため、内側隔壁部の端部および粉体層の間隙を通じて内側空間からヒュームを含む不活性ガスがシュラウドの外部空間にただちに流出すること、さらにはこれにより周囲にある粉体層を構成する粉体を飛散させることが抑制される。
　前記内側隔壁部に設けられた前記給気口が、不活性ガスをレーザー光の経路に向けて前記内側空間に導入するように構成されていることが好ましい。
　当該構成の３次元造形装置によれば、内側空間に存在するヒュームをレーザー光の経路から排除し、当該レーザー光の粉体層における照射強度の低下のさらなる防止が図られる。
　前記外側隔壁部に設けられた前記排気口が、前記シュラウドの他端開口部よりも一端開口部に近い位置に設けられていることが好ましい。
　当該構成の３次元造形装置によれば、シュラウドの他端開口部に近い位置において外側隔壁部に排気口が設けられている場合と比較して、シュラウドの他端開口部におけるヒュームを含む不活性ガスの乱流が生じて粉末層を構成する粉末の飛散を誘発する事態が確実に回避される。
本発明の第１実施形態としての３次元造形装置の構成に関する説明図。 給気口の一の実施例に関する説明図。 給気口の他の実施例に関する説明図。 給気口の変形実施例に関する説明図。 給気口の変形実施例に関する説明図。 給気口の変形実施例に関する説明図。 本発明の第２実施形態としての３次元造形装置の構成に関する説明図。 従来技術における３次元造形装置の構成に関する説明図。
　（第１実施形態）
　（構成）
　図１に示されている本発明の第１実施形態としての３次元造形装置は、レーザー照射ユニット１０と、保護部材１４と、シュラウド２０と、駆動機構３０と、を備えている。
　レーザー照射ユニット１０は、例えばガルバノスキャナにより構成され、ガルバノミラーおよび集光レンズなどにより構成されている光学系１２を有する。レーザー照射ユニット１０は、制御装置４０により動作が制御されるレーザー発振器４１０により発振されたレーザー光を、光学系１２を介して外部に照射するように構成されている。
　シュラウド２０は、上端壁が中央部分で開口し、かつ、側壁が二重構造を有する略有天筒状に形成されている。具体的には、シュラウド２０は、内側空間Ｓ1を画定する略筒状の内側隔壁部２１と、内側空間Ｓ1の外側において内側隔壁部２１とともに内側空間Ｓ1を画定する略筒状の外側隔壁部２２と、を有する。内側空間Ｓ1は、シュラウド２０の一端開口部２０２（上端開口部）から他端開口部２０６（下端開口部）まで延在している。外側空間Ｓ2は、シュラウド２０の他端開口部２０６（下端部）において開口する一方、シュラウド２０の他端開口部２０６よりも一端開口部２０２に近い位置（上端部）で閉じている。
　シュラウド２０の内側空間Ｓ1の延在方向（Ｚ方向または上下方向）について、シュラウド２０の他端開口部２０６における外側隔壁部２２の端部２２６（下端部）が、シュラウド２０の他端開口部２０６における内側隔壁部２１の端部２１６（下端部）よりも遠くに（すなわち下方に）位置している。外側隔壁部２２の端部２２６が、内側隔壁部２１の端部２１６と同じ高さであってもよい。
　内側隔壁部２１は、略筒状の内側隔壁上部２１２と、内側隔壁上部２１２よりも開口面積が大きい略筒状の内側隔壁下部２１４とが、内側隔壁上部２１２の下端部より外側に張り出している略フランジ状の部分を介して同軸に連結された形状を有している。このため、シュラウド２０の他端開口部２０６における内側空間Ｓ1の通気面積（横断面積）が、他端開口部２０６よりも一端開口部２０２に近い上流側部分である内側隔壁上部２１２における内側空間Ｓ1の通気面積（横断面積）よりも大きい。すなわち、シュラウド２０の上流側部分から他端開口部２０６にかけて内側空間Ｓ1の通気面積が断続的に増加している。
　内側隔壁部２１のうち内側隔壁上部２１２には給気口２１０が設けられている。給気口２１０には、Ｎ2ガスなどの不活性ガスの供給源４２１が接続されている。例えば、不活性ガス供給源４２１を構成する流量調整弁（図示略）の動作が制御装置４０により制御されることにより、不活性ガス供給源４２１から内側隔壁部２１に設けられた給気口２１０を通じてシュラウド２０の内側空間Ｓ1に不活性ガス（白矢印参照）が導入される。
　給気口２１０の位置、姿勢（延在態様）および数はさまざまに設計される。例えば、図２Ａに示されているように、略矩形筒状の内側隔壁上部２１２には、当該矩形の四辺のそれぞれに対して垂直な方向に内側隔壁上部２１２を貫通する複数の給気口２１０が設けられていてもよい。図２Ｂに示されているように、略矩形筒状の内側隔壁上部２１２には、当該矩形の四辺のそれぞれに対して傾斜した方向に内側隔壁上部２１２を貫通する複数の給気口２１０が設けられていてもよい。図２Ｃに示されているように、給気口２１０が水平方向に平行ではなく、水平方向に傾斜して延在するように内側隔壁上部２１２に設けられていてもよい。内側隔壁下部２１４において、シュラウド２０の他端開口部２０６よりも一端開口部２０２に対して近い位置に給気口２１０が設けられていてもよい。いずれの場合も、不活性ガスがレーザー光Ｌの経路に向かって内部空間Ｓ1に導入されるように、給気口２１０の延在態様が設計されていることが好ましい。
　内側隔壁上部２１２は略矩形筒状のほか、円筒状、平行四辺形筒状、または多角形筒状（正六角形筒状など）であってもよい。
　図２Ｄおよび図２Ｅに示されているように、内側隔壁上部２１２の内周壁に全周にわたって凹溝部２１０２が形成され、さらに凹溝部２１０２およびシュラウド２０の内側空間Ｓ1を隔てるように内側隔壁上部２１２の内周壁に全周にわたってメッシュからなる通気性部材２１０４が設けられていてもよい。凹溝部２１０２は給気口２１０に連通している。この場合、給気口２１０、凹溝部２１０２および通気性部材２１０４を通じて不活性ガスがシュラウド２０の内側空間Ｓ1に対して供給される。通気性部材２１０４により、ヒュームが凹溝部２１０２、ひいては給気口２１０を汚染する事態が防止される。
　外側隔壁部２２には、排気口２２０が設けられている。排気口２２０には、吸気ポンプ等により構成される吸気装置４２２が接続されている。例えば、吸気装置４２２の動作が制御装置４０により制御されることにより、外側隔壁部２２に設けられた排気口２２０を通じてシュラウド２０の外側空間Ｓ2からヒュームを含む不活性ガス（黒矢印参照）がシュラウド２０の外部に導出される。
　排気口２２０の位置、姿勢（延在態様）および数はさまざまに設計される。例えば、排気口２２０が、シュラウド２０の他端開口部２０６よりも一端開口部２０２に近い位置に設けられていてもよい。
　保護部材１４は、レーザー照射ユニット１０をシュラウド２０の内側空間Ｓ1から遮断するように、シュラウド２０の一端開口部２０２に配置されている。保護部材１４は、石英ガラスなど、レーザー光Ｌに対して透過性を有する素材により形成されている。このため、保護部材１４は、レーザー照射ユニット１０から発せられたレーザー光Ｌをシュラウド２０の内側空間Ｓ1に透過させて他端開口部２０６を通じてシュラウド２０の外部空間に通過させることが可能である。
　駆動機構３０は、造形エリアに形成された粉体層Ｐに対する、レーザー照射ユニット１０から発せられるレーザー光Ｌの照射位置を変化させるための機構である。駆動機構３０は、例えばレーザー照射ユニット１０を支持し、かつ、支持部材３２を介してレーザー照射ユニット１０の下方でシュラウド２０を支持するＸＹガントリにより構成されている。ＸＹガントリにより、レーザー照射ユニット１０およびシュラウド２０が、相対的な位置および姿勢が変化することなく、水平方向に平行な直行する２方向（Ｘ方向およびＹ方向）に動かされる。駆動機構３０は、レーザー照射ユニット１０の光学系１２を構成するガントリミラーの角度を調節する駆動機構により構成されていてもよい。駆動機構３０は、レーザー照射ユニット１０およびシュラウド２０をＺ方向に変位させる昇降駆動機構を有していてもよい。
　３次元造形装置は、造形エリアに粉体を供給する粉体供給装置および粉体を均して粉体層Ｐを形成する粉体均し装置（例えば、特許第６１６７１９５号公報参照）、ならびに制御装置４０、レーザー発振器４１０、不活性ガス供給装置４２１および吸気装置４２２のうち一部または全部を構成要素として備えていてもよい。
　（作用効果）
　本発明の第１実施形態としての３次元造形装置によれば、造形エリアに形成された粉体層Ｐに対して、レーザー照射ユニット１０から発せられるレーザー光Ｌが、駆動機構３０により照射位置を変化させながら、シュラウド２０の内側空間Ｓ1を通じて照射され、粉体層Ｐを構成する粉体を焼結または溶融固化させる工程が繰り返される。これにより、３次元の所望形状の造形物が得られる。
　ここで、シュラウド２０が内側空間Ｓ1および外側空間Ｓ2を有する意味で二重構造になっているため、当該工程において、内側隔壁部２１に設けられた給気口２２０から不活性ガスが内側空間Ｓ1に導入される（図１／白矢印参照）。シュラウド２０の他端開口部２０６においてヒュームを含む不活性ガスが内側空間Ｓ1から外側空間Ｓ2に押し流され、外側隔壁部２２に設けられた排気口２２０からシュラウド２０の外部空間に導出される（図１／黒矢印参照）。これにより、レーザー照射ユニット１０およびシュラウド２０の内側空間Ｓ1を遮断する保護部材１４がヒュームによって汚染され、当該保護部材１４におけるレーザー光Ｌの透過率の低下、ひいてはレーザー光Ｌの粉体層Ｐに対する照射強度の低下が防止される。
　また、シュラウド２０の他端開口部２０６における内側空間Ｓ1の通気面積が、シュラウド２０の他端開口部２０６よりも一端開口部２０２に近い上流側部分（内側隔壁上部２１２）における内側空間Ｓ1の通気面積よりも大きい。このため、シュラウド２０の上流側部分よりもシュラウド２０の他端開口部２０６において、内側空間Ｓ1を流れる不活性ガスの流速の低下が図られ、その分だけ粉体層Ｐを構成する粉体の巻き上げまたは飛散が防止される。これにより、造形物に欠陥が生じるなどの事態が回避され、ひいては当該造形物の品質の低下が防止される。
　さらに、外側隔壁部２２の下端部２２６が内側隔壁部２１の下端部２１６よりも下方に位置している。このため、内側隔壁部２１の下端部２１６および粉体層Ｐの間隙を通じて内側空間Ｓ1から外側に流れるヒュームを含む不活性ガスが、外側隔壁部２２の下端部２２６により確実に外側空間Ｓ2に案内される（図１／黒矢印参照）。このため、内側隔壁部２１の下端部２１６および粉体層Ｐの間隙を通じて内側空間Ｓ1からヒュームを含む不活性ガスがシュラウド２０の外部空間にただちに流出すること、さらにはこれにより周囲にある粉体層Ｐを構成する粉体を飛散させることが抑制される。
　（第２実施形態）
　（構成）
　図３に示されている本発明の第２実施形態としての３次元造形装置は、シュラウド２０を除いては、本発明の第１実施形態としての３次元造形装置（図１および図２Ａ～図２Ｃ参照）と同様の構成である。このため、当該同様の構成については同じ符号を用いるとともに説明を省略する。
　内側隔壁部２１は、略筒状の内側隔壁上部２１２と、上端部から下端部にかけて開口面積が徐々に大きくなる略筒状の内側隔壁下部２１４とが同軸に連結された形状を有している。このため、シュラウド２０の上流側部分から他端開口部２０６にかけて内側空間Ｓ1の通気面積が断続的にではなく「連続的に」増加している。
　外側隔壁部２２は、内側隔壁下部２１４の形状に対応して上端部から下端部にかけて開口面積が徐々に大きくなる略筒状に形成されている。
　（作用効果）
　本発明の第２実施形態としての３次元造形装置によれば、シュラウド２０の上流側部分（内側隔壁上部２１２）から他端開口部２０６にかけて内側空間Ｓ1の通気面積が連続的に増加する。このため、シュラウド２０の上流側部分よりもシュラウド２０の他端開口部２０６において、内側空間Ｓ1を流れる不活性ガスの流速の連続的な低下が図られ、その分だけ粉体層Ｐを構成する粉体の巻き上げまたは飛散が防止される。これにより、本発明の第１実施形態としての３次元造形装置と同様に、造形物に欠陥が生じるなどの事態が回避され、ひいては当該造形物の品質の低下が防止される。
　（本発明の他の実施形態）
　前記実施形態では、横断面が環状の単一の外側空間Ｓ2によって内側空間Ｓ1が全周にわたり囲まれていたが、他の実施形態として、複数の外側空間Ｓ2が内側空間Ｓ1の外側に断続的に配置されるように内側隔壁部２１および外側隔壁部２２が構成されていてもよい。例えば、下端部が開口する一方で上端部が閉じた略樋状の一または複数の外側隔壁部と、内側隔壁部とによって一または複数の外側空間が形成されていてもよい。
１０‥レーザー照射ユニット、１２‥光学系、１４‥保護部材、２０‥シュラウド、２１‥内側隔壁部、２２‥外側隔壁部、３０‥駆動機構、４０‥制御装置、２０２‥一端開口部、２０６‥他端開口部、２１０‥給気口、２２０‥排気口、４１０‥レーザー発振器、４２１‥不活性ガス供給装置、４２２‥吸引装置、Ｓ1‥内側空間、Ｓ2‥外側空間。

Claims (6)

  1. 　光学系を有するレーザー照射ユニットと、
    　一端開口部から他端開口部まで延在する内側空間を有するシュラウドと、
    　前記シュラウドの一端開口部に配置され、前記レーザー照射ユニットから発せられたレーザー光を前記シュラウドの内側空間に透過させて他端開口部を通じて前記シュラウドの外部空間に通過させる一方、前記レーザー照射ユニットを前記シュラウドの内側空間から遮断する保護部材と、を備え、
    　造形エリアに形成された粉体層に対して、前記レーザー照射ユニットから発せられるレーザー光を、駆動機構により照射位置を変化させながら、前記シュラウドの内側空間を通じて照射し、前記粉体層を構成する粉体を焼結または溶融固化させる工程を繰り返すことにより３次元の造形物を作製する３次元造形装置であって、
    　前記シュラウドが、
    　前記内側空間を画定し、かつ、当該内側空間に給気するための給気口が、前記シュラウドの他端開口部よりも前記シュラウドの一端開口部に対して近い位置に設けられている内側隔壁部と、
    　前記内側空間の外側において、前記シュラウドの他端開口部において開口する一方、前記シュラウドの他端開口部よりも一端開口部に近い位置で閉じている外側空間を前記内側隔壁部とともに画定し、かつ、当該外側空間から排気するための排気口が設けられている外側隔壁部と、を備え、
    　前記他端開口部における前記内側空間の通気面積が、前記他端開口部よりも前記一端開口部に近い上流側部分における前記内側空間の通気面積よりも大きいことを特徴とする３次元造形装置。
  2. 　請求項１記載の３次元造形装置において、
    　前記上流側部分から前記他端開口部にかけて前記内側空間の通気面積が断続的または連続的に増加することを特徴とする３次元造形装置。
  3. 　請求項１記載の３次元造形装置において、
    　前記上流側部分としての前記給気口が設けられた部分から前記他端開口部にかけて前記内側空間の通気面積が断続的または連続的に増加することを特徴とする３次元造形装置。
  4. 　請求項１記載の３次元造形装置において、
    　前記シュラウドの内側空間の延在方向について、前記シュラウドの他端開口部における前記外側隔壁部の端部が、前記シュラウドの他端開口部における前記内側隔壁部の端部よりも遠くに位置していることを特徴とする３次元造形装置。
  5. 　請求項１～４記載の３次元造形装置において、
    　前記内側隔壁部に設けられた前記給気口が、不活性ガスをレーザー光の経路に向けて前記内側空間に導入するように構成されていることを特徴とする３次元造形装置。
  6. 　請求項１記載の３次元造形装置において、
    　前記外側隔壁部に設けられた前記排気口が、前記シュラウドの他端開口部よりも一端開口部に近い位置に設けられていることを特徴とする３次元造形装置。
PCT/JP2018/045050 2017-12-18 2018-12-07 ３次元造形装置 WO2019124115A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201880080763.8A CN111479642B (zh) 2017-12-18 2018-12-07 三维造型装置
JP2019560967A JP6945011B2 (ja) 2017-12-18 2018-12-07 ３次元造形装置
US16/766,930 US11504909B2 (en) 2017-12-18 2018-12-07 3-dimensional object-forming apparatus

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017241982 2017-12-18
JP2017-241982 2017-12-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019124115A1 true WO2019124115A1 (ja) 2019-06-27

Family

ID=66993470

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2018/045050 WO2019124115A1 (ja) 2017-12-18 2018-12-07 ３次元造形装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11504909B2 (ja)
JP (1) JP6945011B2 (ja)
CN (1) CN111479642B (ja)
WO (1) WO2019124115A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021020322A (ja) * 2019-07-24 2021-02-18 株式会社リコー 立体造形装置及び立体造形方法
WO2021136930A1 (en) * 2019-12-30 2021-07-08 Xaar 3D Limited Gas flow delivery structure for apparatus for the layer-by-layer formation of three-dimensional objects
EP4155009A4 (en) * 2020-05-20 2024-02-21 Ebara Corp AM DEVICE AND AM PROCESS

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE1027248B1 (nl) * 2019-05-02 2020-12-01 Common Sense Eng And Consult Bvba Werkwijze en inrichting voor het creëren van een gasstroom bij het additief vervaardigen van een product in een poederbed
JP2021137856A (ja) * 2020-03-06 2021-09-16 三菱重工業株式会社 レーザ加工装置
US20220332049A1 (en) * 2021-04-16 2022-10-20 General Electric Company Additive manufacturing build units with process gas inertization systems
US11938539B2 (en) 2021-04-16 2024-03-26 General Electric Company Additive manufacturing build units with process gas inertization systems

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006124732A (ja) * 2004-10-26 2006-05-18 Matsushita Electric Works Ltd 三次元形状造形物の製造装置
JP2017177557A (ja) * 2016-03-30 2017-10-05 キヤノン株式会社 ３次元造形装置
JP2017206744A (ja) * 2016-05-19 2017-11-24 株式会社ソディック 積層造形装置

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4642445A (en) * 1985-06-28 1987-02-10 Westinghouse Electric Corp. Shielding apparatus for metal processing operations
WO1992008592A1 (en) * 1990-11-09 1992-05-29 Dtm Corporation Controlled gas flow for selective laser sintering
JP5364439B2 (ja) * 2009-05-15 2013-12-11 パナソニック株式会社 三次元形状造形物の製造方法
WO2011049143A1 (ja) * 2009-10-21 2011-04-28 パナソニック電工株式会社 三次元形状造形物の製造方法およびその製造装置
DE102010052206B4 (de) * 2010-11-10 2015-06-18 Cl Schutzrechtsverwaltungs Gmbh Vorrichtung zum Herstellen von dreidimensionalen Objekten
JP5764751B2 (ja) * 2011-04-20 2015-08-19 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 三次元形状造形物の製造方法およびその製造装置
CN108515182B (zh) * 2013-02-14 2021-05-25 瑞尼斯豪公司 选择性激光固化设备及方法
US9669583B2 (en) * 2013-03-15 2017-06-06 Renishaw Plc Selective laser solidification apparatus and method
EP2862651B1 (en) * 2013-10-15 2019-07-17 SLM Solutions Group AG Method and apparatus for producing a large three-dimensional work piece
JP5721886B1 (ja) * 2014-06-20 2015-05-20 株式会社ソディック 積層造形装置
JP5721887B1 (ja) * 2014-06-20 2015-05-20 株式会社ソディック 積層造形装置
DE102014212100A1 (de) * 2014-06-24 2015-12-24 MTU Aero Engines AG Generatives Herstellungsverfahren und Vorrichtung hierzu mit entgegengesetzt gerichteten Schutzgasströmen
TWI529055B (zh) * 2014-10-27 2016-04-11 財團法人工業技術研究院 積層製造系統以及積層製造方法
CN118080891A (zh) * 2015-07-23 2024-05-28 瑞尼斯豪公司 增材制造设备和用于此类设备的气体流动装置
EP3147047B1 (en) * 2015-09-25 2023-08-02 SLM Solutions Group AG Apparatus for producing a three-dimensional workpiece with improved gas flow and manufacturing method of a three-dimensional workpiece
US10549346B2 (en) * 2016-03-30 2020-02-04 Canon Kabushiki Kaisha Three-dimensional modeling apparatus, three-dimensional model body manufacturing method, and three-dimensional modeling data
JP6356177B2 (ja) 2016-05-13 2018-07-11 株式会社ソディック 積層造形装置
US20180126462A1 (en) * 2016-11-07 2018-05-10 Velo3D, Inc. Gas flow in three-dimensional printing
DE102016121490A1 (de) * 2016-11-10 2018-05-17 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Homogene absaugung bei der generativen fertigung
EP3833192B1 (en) * 2018-08-06 2024-04-03 Vulcanforms Inc. Additive manufacturing system with gas flow head

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006124732A (ja) * 2004-10-26 2006-05-18 Matsushita Electric Works Ltd 三次元形状造形物の製造装置
JP2017177557A (ja) * 2016-03-30 2017-10-05 キヤノン株式会社 ３次元造形装置
JP2017206744A (ja) * 2016-05-19 2017-11-24 株式会社ソディック 積層造形装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021020322A (ja) * 2019-07-24 2021-02-18 株式会社リコー 立体造形装置及び立体造形方法
WO2021136930A1 (en) * 2019-12-30 2021-07-08 Xaar 3D Limited Gas flow delivery structure for apparatus for the layer-by-layer formation of three-dimensional objects
GB2590714B (en) * 2019-12-30 2022-07-27 Stratasys Powder Production Ltd Gas flow delivery structure for apparatus for the layer-by-layer formation of three-dimensional objects
EP4155009A4 (en) * 2020-05-20 2024-02-21 Ebara Corp AM DEVICE AND AM PROCESS

Also Published As

Publication number Publication date
US11504909B2 (en) 2022-11-22
JP6945011B2 (ja) 2021-10-06
US20210023788A1 (en) 2021-01-28
CN111479642B (zh) 2023-05-30
JPWO2019124115A1 (ja) 2020-11-19
CN111479642A (zh) 2020-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2019124115A1 (ja) ３次元造形装置
US10682701B2 (en) Apparatus for producing a three-dimensional work piece with improved gas flow
US11278965B2 (en) Apparatus for producing a three-dimensional work piece with improved gas flow
US9592636B2 (en) Three dimensional printer
EP2862651B1 (en) Method and apparatus for producing a large three-dimensional work piece
JP6405028B1 (ja) 積層造形装置
US11110518B2 (en) Method and apparatus for manufacturing a three-dimensional object
WO2004076102A1 (ja) 三次元形状造形物の製造装置及び製造方法
JP6262275B2 (ja) 積層造形装置
JP2016006214A (ja) 積層造形装置
JP6356177B2 (ja) 積層造形装置
EA037826B1 (ru) Многокамерное устройство нанесения для изготовления твердых тел произвольной формы
CN112334294B (zh) 用于生成式制造三维物体的设备和方法
JP6890688B2 (ja) ３次元造形装置
WO2017154489A1 (ja) 三次元形状造形物の製造装置
JP6915145B1 (ja) 積層造形装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18891072

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019560967

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18891072

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1