制造三维形状物品的方法和装置及三维形状物品的制作方法

专利名称：制造三维形状物品的方法和装置及三维形状物品的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种制造三维形状物品的方法，制造该物品的装置以及三维 形状物品。更具体地，本发明涉及一种制t维皿物品的方法，戶，物品具有
多个上下层叠的固化层，阮逸固化层^M;重复这样的步骤，即在粉末层的特定 部分上照射光束而形成，本发明还涉及制造三维皿物品的装置以及由此得到的 三维靴物品。
背景技术：
传鄉也，存在一种已知的M;在粉^^料上照谢光束来制3tH维靴物品的 方法，该方法通織称为"选择性激光烧结鹏七"。利用该方法，舰重复下述 两个步翻t维开沐物品，(i)在粉末层的特定部分照谢光束以烧结鹏七粉末 层成为固化层，和(ii)在戶，固化层上放置新的粉末层并用光束照谢, 末层的
特定部分以形成另一固化层(见，日本平开No.Hl-502890和2000-73108)。在使
用金属粉末作为戶腐粉^t才料时，得至啲戶;f^维微物品能够用作模制塑料物 品的模具。在使用树s^^末作为所述粉^^料时，得到的戶;MH维m^物品被用 作塑料物品。这种制造方溜射驻短时间内倉,帝隨t^微的三维微物品。
为了避^^WH维皿物品的氧化，在被^m寺定惰性气体的腔室内执行所 述帝隨。^Bf ^腔室内安装粉末层形^^元、娜工作台等，粉末层和/或固化层 方燈在成形工作台上。光束照射单元安装在戶;Ms空室内。从光束照射单元发出的
光束穿过戶腿腔室的光传送窗口照射在粉末层的特定部分上。比如，如图1和13 所示，腔室50设有光传送窗口52， ffiJlS个窗口，光束L被照射进腔室50内。
当光束貌照射到粉末层上烧结離化粉末时，被光照谢过的部分产生被称为 烟60的烟l^t物质(比如金属蒸汽,脂蒸汽)，如图1所示。所述烟向iJg动 粘附到光传送窗口或者发生燃烧，这就斷氐光传送窗口的透光率。透光率的降低 使得不可能获得所需的固化层，也不可能产生预定皿的物品。在OT金属粉末 层作为所述粉末层的情况下，降低后的透光率导致不能稳定地烧结或者不能增加 烧结密度。逸^生如下问题，即三维^1^物品的纟驢斷氐。
4另外，戶脱烟可倉喧接影响照朝a5/M腔室内的光束。更具体地，戶;M烟可 能向上运动并且有时会中断光束路径，于是降低光束的照射量(即，照射在粉末 层上的光束的量)。换句话说，令人担心的是，由于，路径被向上运动的烟所中 断，输邀^^末层的光束的會糧可能小 定的值。

发明内容
鉴于，问题，本发明皿一种制itH维皿物品的方法，该方法能够尽可 魁也抑制烟的影响。
按照本发明的一方面，樹共一种制3tH维^^物品的方法，包括以下步骤
(i) ffl31^^g于j^工作台上的粉末层特定部分上照J^光束(比如，象激
光束等的直接倉遣束)，烧结^f七特定部分，形成固化层；
通过在获得的固化层上放置新的粉末层并且在f ^末层的特定部分上照 射光束，烧结^fA新粉末层的特定部分，形成另一固化层，和 (iii)重复步骤(ii)，审iJitH维皿的物品， 其中，当^^脱腔室内执行戶脱步骤(i)至(iii)时，腔室内的至少一部分
环境气体m娜罐的气体M/A^M腔室排出。
在本发明的帝隨方法中，雌的是，M成形工作台的气体鹏排出戶诚环 境气体，而且吸走并除掉来自戶皿腔室的至少1分烟。
本发明的制造方法的特征在于，戶;M烟^^腿腔室内被除掉而没有允许这些
烟向上向高^big动。换句话说，本发明的制造方法的特征之一在于，在烟产生点 之下存在的环境气術皮排出。此处i顿的术语"烟"指从被照Jt光束的粉末层和/ 或固化层上产生的烟^^物质(比如，源自金属粉^t才料的金属蒸汽或源自柳旨 粉糊料的树脂蒸汽)。
此处ira的术语"，罐"实质上意^其中审隨戶;M，物品的器皿，并
指比如,的容器，包括 工作台20和用来围绕 工作台20的 27，如 图5所示。
此处^ffi的术语"气体ilil"实质指戶皿环境气体(具体地，环境气体包含 烟)會辦从中M的ffll^各(比如，开口部分)。此处tOT的术语实厨旨允 许液体或气体舰的连接状态。
此处使用的术语"粉末层"指比如金属粉末层或者树月l^末层。术语"粉末 层的特定部分"实质指描绘要制造的三维皿物品的区域。如果使光束照射在位
5于特定部分的粉末上，戶;M粉末要烧结^)^七称三维皿物品。术语"固化层" 在戶脱粉末层为金属粉末层时实质指烧结层，在戶腿粉末层为树月謝末层时指硬 化层。
在一个,实施方式中，所^^粉末层和/或固化层形i^^g于，工作台上
的基片，环境气体的至少一部^HM:基片的气体ffi3l被排出(比如，抽吸并除掉)。 换句话说，戶;f^:lWaj^工作台的气体iKi以^S基片的气1^il3t被抽吸并除掉， 两个鹏彼此舰。
戶;M环境气体可以M在戶脱固化层中形成的气体通道被排出。换句话说， 所述烟通过固化层的气体通道以及i^工作台的气体fflit和基片的气体M被抽 吸并除掉，所有的通道都彼此、 。通，制扫描在粉末层上的光束，能够形成 臓固化层的气体鹏。
M^制光束戶腿固化层可包括多 L部分，这时环境气体m固化层的多孔
部分被排出。换句话说，戶腿烟M固化层的多孑L部分以及成形工作台的气体通 道和基片的气体通道被抽吸并除掉，多孔部分以及所有的通道 此流通。通过 控制照射在粉末层上的光束能量，倉辦形j^腐固化层的多孑L部 分。这时，固化 层的多孑L部分可以形成为关闭基片的气体通道。换句话说，至少位于基片的气体 M上方的部分区域而且不是全部区域内的固化层的部分可以制成多孔的。
在一个,实施方式中，在基片内形成至少两^体 ，气体aa其中一 竹体ffiit被供^A戶腿腔室内，同时M另一个il3t排出至少一部分环境气 体(mt也，环境气体含有烟)。这时，在跡工作台上也形艇少两^体M， 这些鹏与基片的气体鹏柑紙
在本发明的制造方法中，被排出的戶;M环境气体(具体地，环境气体包含烟) 可以接受灰尘收集处理，然后返回至iJ戶脱腔室内。换句话说，其中的烟被除掉后 的气体可以重新用作选择性激光烧结^M:的环境气体。
本发明还提供由前述制造方法获得的三维形状的物品。三维形状的物品倉, 用作模具，其特征在于，在固化层中形成的至少一部^体通道用作模具的7衬卩 齐iJM (比如，作为模具的、M控制7jcit)。换句淑兑，在固化层中形成的气体通 道在制造成形物品的过程中用作烟道，在制造^t/品之后用作)t4,JMit。
按照本发明的另一方面，^f共一种制^H维皿物品的，，该，用于执 行前面提出的制造方法。戶;Mffl来制3iH维^^物品的，包括用来形繊末层的粉末层形成单元；
光束照射单元，用于将光束照谢到粉末层的特定部分上以形成固化层； 工作台，在其上面形^^M粉末层称或固化层；和 用于容纳粉末层形鹏元和娜工作台的腔室，
其中，皿成形工作台设有至少一^体ilit， ail0Mffi道^0M腔室排
出环境气体或向戶脱腔室供应环境气体，戶;M气体通itM:管纖接气糊吸单
元或气体供应单元。
在一个雌实施方式中，在戶脱it^工作台上布置基片，戶;ftE基片设有至少
一^hn体鹏，miMi!M^M腔室排出环境气体或向戶細空室供应环境气体。
成形工作台的气体通道和基片的气体通道保持彼此、m。换句话说，存在于戶;m
腔室内的环境气体iiil基片的气体鹏及跡工作台的气体鹏被排出腔室内。
利用本发明，M光束的照射产生的烟被有效地从腔室内排出。这使得有可 能防jh^W腔室的光传送窗口变得不透光。换句话说，有可能防ib照射进腔室内 的光束透光率的降低，这使得有可能获得所需的固化层。更具体地，有可能避免 这样的故障，即当粉末层是金属粉末层、固化层是烧结层时可能发生的不能稳定 烧结或不能增加烧结部分的密度。这可保持三维^^物品的3艘的基本均匀性。
利用本发明，所述烟被抽吸并从烟产生点的附近被向下排出。这抑制了烟向 上移动。因此，光束路径1娜中断以及照谢在粉末层上的光束的照體发生^1> 都是不可能的。换句话说，有可能防止光束f遣的减少，而光束能量的减少是由 烟的向上运动引起的。另外，烟一产A就^A腔室内排出。因此就防止源自烟的 灰尘粘附到腔室的内壁。逸就具有了这样的有利效果，即戶脱腔室的可维护性得 到舰。


图1是描述腔室内由光束的照谢产生烟的示意透视图。 图2 ^意^^用于执纟m择性激光晓结^m的复合光学i^机的结构的 透视图。
图3是描述戶;M复合光学j^机的操作的流程图。
图4A和4B録意itt^复合光学娜机的操作的截面视图。 图5是 性 示本发明的特征的示意图。
图6録意标一个实施例的截面视图，其中在娜工作台中形成气体ilit。图7歸意标一个实施例的截面视图，其中在鹏工作台和基片中形成气
图8是示意^^一个实施例的截面视图，其中在娜工作台、基片和烧结层 中形成气体鹏。
图9a是示意标一个实施例的截面视图，其中气体Mit^fi成形物品的表 面被关闭，图犯标意表示一个实施例的截面视图，其中娜物品的气体fflit被 用作模具的^4卩剂ilit。
图ioa是示意标一个实施例的截面视亂其中气体aa烧结层的多孔部分
被排出，图10b是示意标一个实施例的截面视图，其中局部形成固化层的多孔 部分以在基片的气体to内^f共塞子。
图11a至11c是示意标不同实施例的截面视图，其中气体iiii烧结层的多 孔部分被排出。
图12a和12b是示意标一个实施例的截面视图，其中气itt^结层P^fi被 供i^A腔室内。
图13是表示按照本发明的希U^g的，结构的示意图。
具体实施例方式
下面将参照附图详细地描述本发明的^ii实施例。 鹏性激光烧结鹏七)
首5W作为本发明制造方法的基础的选择性激光烧结^^wa行描述。图2
表示用于执^1择性激光烧结^^七的复合光学 机1的结构。复合光学， 机1主要包^^末层形成单元2、 工作台20 (见图4a和4b)、光束照射单元 3和切割单元4，其中粉末层形鹏元2用于mi[布比如金属粉^M月謝末的 粉末达特定厚^^形^^末层， 工作台20 Mil，箱29内的汽缸的操作可 垂直移动，戶;M汽缸的外围fM27环绕，光束照谢单元3用于在任意^g照谢光 束l，切割单元4用于切割娜物品的外围部分。如图4a和4b所示，粉末层形 成单元2主要包 Sm末台25、基片21和挤压叶片23，戶;f^粉末台25 ii31粉^T才 料箱28内的汽缸的操作可以垂直移动，戶;M汽缸的外围丰爐26环绕，基片21布 置在j^工作台20并充当，物品的基础，戶皿挤压叶片23用于在基片21上形 ^^末层22。再参照图2，光束照谢单元3主要包 舌用于产生光束l (比如，如激 光束等的直接會讀束)的光束振荡器30,和用于在粉末层22上扫描光束l的电镜
831 (或扫描光学系统)。如果必要的话，，照射单元3还可包括用于校正光束点的皿的光束皿^JE单元(即，包括比如一对圆 和旋转驱动器的单元，
戶;M旋转驱动器用于驱使3tli^光束l的轴线旋转)和份iti竟。戶皿切割单元4主要包括铣头4o和xY驱动单元41，戶;f^铣头用于切割娜物品的外围部分，所
述XY驱动单元用于驱动铣头40至腿切害ij^g。
现在参照图3、 4A和4B详细地描述复合光学鹏机1的操作。图3描述了复合光学鹏机1的操作流程,图4A和4B示意iW^复合光学j^^机1的操作。
复合光学成形机1的操作主要包括用于形成粉末层22的粉末层形成步骤(Sl )，用于fflil将光束L照谢在粉末层22的特定部分上形成固化层24的固化层形成步骤(S2)，和用于切割，物品的表面的切割步骤(S3)。在粉末层形成步骤(Sl)中，j^工作台20首先被斷氐Atl (Sll)。然后，粉末台25被升高Atl。之后，如图4A戶标，挤压叶片23^f^头A所指的方向移动，从而^g在粉末台25上的粉末(比如，具有平均粒径5拜到lOOnm的铁粉棘者平均粒径为30拜到100nm的尼龙粉末、聚丙Mj、棘者ABS树月謝末)被转移到基片21: (S12)并被夷平形成预定厚度Atl的粉末层22 (S13)。接着，操作、^iitA固化层形成步骤(S2)，其中从光束振荡器30产生光束L (比如二氧化碳激棘或紫外线棘)
(S21)，并ii^顿电镜31将棘扫描至嫩末层22的任意健(S22)。因此，粉末l^j七并固化，形成与基片21—体的固化层24 (S23)。
重复粉末层形成步骤(Sl)和固化层形成步骤(S2)直到上下层叠的固化层24的厚度达到比如从铣头40的工具长度计算出的目标厚度(见图4B)。，结和熔固工艺中新层叠的固化层与前面形成的下部固化层 在一体。
如果l娠叠的固化层24的厚度^^等于目标厚度(S24)，操作MfSSA切割步骤(S3)，其中铣头40被驱动(S31)。在铣头40的铣刀(球头立铣刀)的直径为lmm、有效刀片长度为3mm的情况下，铣头40會^l份罙度为3mm的切割工作。假设Atl是0.05mm,在己形成60个固化层时驱动铣头40。舰XY驱动单元41 ^W头X和Y J际的方向驱动铣头40，于是铣头40切割由层叠固化层24形成的^t/品的表面(S32)。如^H维^^物品的制itX艺还没有完成(S33)，则操作流禾誕回至嫩末层形成步骤(Sl)。之后，重复S1至S3的步骤，实5腊叠另外的固化层24，从而完j^H维^^物品的制造。
在固化层形成步骤(S2)中的光束L的照射路线和切割步骤(S3)中的切割路线都基于三维CAD娜进^f页设。这时，M^用轮廓作^5确定工艺路线。在固化层形成步骤(S2)中，比如4OTM:等间距(例如，如果Atl是0.05mm，则间距是0.05mm)切片所获得的^h橫截面的轮廓^W，使用源自三维CAD模型的STL繊。
(本发明的制造方法)
从前縱择性激光烧结^^1中腔室的排空已经构想了本发明的制造方法。换句话说，本发明的特征在于，存在于腔室50内的环境气懒,1所示被排出。环境气体的例，括比如氮气等等惰性气体。
在本发明的制造方法中，存在于戶脱腔室内的至少一部分环境气体ilil成形工作台向下排出，如图5戶标。烟与被排出的环境气体一起被排方妙脏势卜。作为特定 例，可以考虑在 工作台中围皿片21的区域内形成气体Mii 20a(比如开口部分)，如图6所示。这时，产生的烟倉辦M:粉末层19向下排出到腔室外。
当环境气体MJl^方式的气体iiit被排出时，有可能〗顿与气体通道相对应的抽吸单元，比如抽吸泵(更具体地，管道内的抽吸泵被连接至忾体鹏)。可选择地，当保持腔室内的压力大于腔對卜压力(比如，大气压)时，环境气体可利用压力差从气体鹏排出。
M^M腔室排出的环境气体的^I取决于产生的烟的量，可以是如大约5至100SLM (此处SLM指一个单位，在标准气微态下一射中内排出的气体量依照升进行标的单位)。雌的是，为了尽可能完射也排出烟，环境气懒皮连续地排出。然而，如果必要，排气可以执《滩定的时间。换句话说，环境气体的排气可以间歇鹏行。这时，雌的是，环境气体的排气根据产生的烟的量来执行。比如，雌的是，M31相机获取照谢目标P1 (见图l)的图像，检测烟的量和浓度。通过相机获得的参数，比如照射目标的亮度等，随着环境气体内烟的浓度升高而发生改变。f顿这些参数，有可能确定执行环境气体的S汽所需的定时。
尽管气体ilit的尺寸取决于戶，腔室的尺寸、烟的量、^物品的尺寸等等，但是^h^体M均可以具有大约1—30mm的孑L直径Da (见图6)。气体M的数量也取决于戶腿腔室的尺寸、烟的量、) 物品的尺鸦等，而且可以是比如1-20个。这也适用于基片和固化层的气体鹏以及固化层的多孔部分，这些鹏和多孔部分将在后面进行描述。^h^体通道的横截面形状(更具体地，沿着水平方向截取的^^体通道的横截面形状)可以是但是不限于圆形、椭圆形、多边形或其它微。
可以在实施本发明之前fflii适当的方法比如钻孔或激光处理形成，工作台的气体通道。这也适用于后面要描述的基片的气体通道。仅仅允许气^;质通过但防止固 质通过的单元(比如过滤器)可以设置在气体通道内，于是包含在成形箱内的粉末(即，非烧结金属粉末层或非固化树月識、末层)不^M:气体通道发生掉落或娜吸。
在乡Si^收集处理之后，因此被排出的环境气体(具体地，含有烟的环境气体)可再返回至ij戶腿腔室内。这使得有可倉链续执行供应环境气体到腔室内以及将环境气体从腔室内排出的操作。在以这种方式执《瑰续操作时，要j顿灰尘收集體和安驗循环鹏内的泵。
可以考虑采用许多其它的实施方式，其中环境气体的至少一部分 : 箱被向下排出。这些其它的实施方式将在下面进行描述。下面要介绍的是^顿金属粉末作为粉末(即，金属粉末层被作为粉末层)以及固化层，结层的情形。
(舰基片的气体aiiiS行排出)
图7标其中 ;基片的气体鹏执行排出的实 式。如图戶际，除了在
鹏工作台20内形成的气体M3t20a夕卜，在基片21内形成气体31il21a (比如，开口部分)。在该实施方式中，J^工作台20的气体M20a和基片21的气体通道21a彼此^M。这意赠，鹏工作台20的气体M 20a基本形鹏鹏工作台20上方M有基片21的区域。在该实施方式中在光束L的照射点产生的烟60通过金属粉末层19、基片21的气体鹏21a和成形工作台20的气体鹏20a被排出腔對卜。逸就具有这样的优点，即环境气体f,i)U:面布置有基片21的区嫩皮排出，从而使得有可能在靠近烟产生点的位置抽吸湘咄烟。艮P，烟倉,以有效的方式MI空室内排出。
(舰基片和烧结层的气体Mit^行排出)
图8 ^其中ilil基片和烧结层的气体iiit执行排出的，方式。如图所示，除了在 工作台20和基片21内形成的气体M 20a和21a夕卜，在烧结层24中即在 物品的区 成气体 24a (比如开口部分)。在该实施方式中， 工作台20的气体M3t 20a、基片21的气体313t 21a和烧结层24的气体l[3t 24a彼此 。这意卩 成形工作台20的气体iiit 20a形j^j^工作台20内上面
ii方燈基片21的区域，烧结层24的气体鹏24a形成为与娜工作台20的气体通道20a及基片21的气体TO 21a对齐。烧结层24的气体Sif 24a會激il^制照射在金属粉末层上的光束来形成。例如，iiil将光束不照谢对应气体鹏24a的粉末层区域，而是照射在剩余区域并烧结金属粉末后形成气体M24a。在图8所示的实施方式中，烟60通过烧结层24的气体鹏24a、基片21的气体鹏21a和鹏工作台20的气体通道20a被向下排出腔對卜。这具有雜的优点，即环境气体能够从金属粉末层纖结层的表面被排出，于是使得有可能以有效的方式将烟排出腔室内。具体地，正好从靠近烟产生点的区域排出环境气体，这使得有可倉巨在它们向上扩散之前鹏排出烟。
这种情况下，只允许气^/质Mii但防止固^t/质M:的过滤器201 ^g在气体鹏20a内，于是非烧结粉末不^M31气体鹏20a发生掉落或,及。
雌的是，烧结层24的气体通道24a最终被关闭，如图9A戶标，从而它们不会出现在娜物品的表面24c上。这使f贿可倉驢当地将鹏物品24'作为模具f顿。在气体ilit 24a Mffi作接收KO销，模销的孔的情况，不需要封闭气体通道24a。换句话说，气体Mit24a可以出现在，物品的表面24c上。
如图9B所示，j^tl品24'的气体鹏24a可!細作7賴口剂鹏(比如，模具的^J^制水管)。换句话说，烧结层的气体通道可以ICT作在制造^物品过程中环境气体(烟)的通道以及作为成形物品制3t^后的冷却齐lJ鹏。这使得有可能在制造 物品的过程中以及在制造，物品之后获得所需的效果。(通过烧结层的多孔部分的排出)
这里要描^S样的实施方式，如图10A戶^，存在于S空室内的环境气体Mil烧结层24的多孔部分24b被排出。如图所示，烧结层24的多 L部分24b与成形工作台20的气体Mil 20a及基片21的气体通道21a皿流通。烧结层24的多孔部分24b (即粗糙的烧结部分)倉镞iM^制光束L的照谢割牛来形成。比如，具有低输出能的光束號照谢到对应多 L部分24b的粉末层区域，以在该区域^1^烧结密度(比如M^、至大约40%至大约90%)。将具有特定纟踱的光束照』t在剩余区棘形 结部分。多孑L部分24b不fMM51 (a)降低棘的输出倉^*形成，而且3S1过(b)增加光束的扫描速度、(c)扩宽光束的扫描间距或(d)增加光束的集束直f辣形成。所述(a)到(d)的方法可以单独实施或者组合实施。在(a)方法中，ilil照J寸其^M密度为约2到3J/mm2的光束，^顿结密度等于约
1270%至80%。在其中形赚结层的多孔部分的实施方式中，烟60通过烧结层24的多孑L部分24b、基片21的气体鹏21a和娜工作台20的气体鹏20a!翻咄腔室内。这具有这样的优点，即环境气体f^齢属粉末层纖结层(多 L部分)的表面被排出，从而有可能以有效的方式将烟排出腔室外。具体地，环境气体能够从正好誕烟产生点的区域决速排出，这使f贿可能在烟向上扩散之前排出。另一个优点在于，烧结层24的多 L部分用于防止非烧结粉末的掉落。在图IOA所示烧结层24的多孔部分存在于 物品内的情况，获得的物品倉,利地用很莫具。更具体地，典型的是，如果当将熔融树腊湖进模具时，存在于型腔内的空气和型腔内产生的气体没有鹏，则发生树脂±真充不充分。另外，受压的空气和气^l皮不正常地加热，因此^ii烧树脂浇铸的物品。在图10A所示的j^物品被用作模具的情况下，烧结层24的多孔部分24b充当气体Ji^^线。这使fW可能获得所需的树腊浇铸的物品。
从防ih^属粉末掉落的立场出发，烧结层24的多 L部分24b可以形成为图IOB所示的皿。换句话说，烧结层24的多 L部分24b可以局部地形成，以在基片21的气体通道21a内ilf共塞子。这使得有可能可割也防止供应到多孔部分上方的金属粉末的掉落。
可以考虑采用许多其它的实施方式，其中通过烧结层24的多 L部分执行排出。比如，可以想到的是，使用图11A至11C戶^的实施方式。图11A^S样的方式，其中位T^烧结层24的多 L部分24b下方的基片21的气体MJt 21a形成为弯曲微。^^f示的实施方式中，弯曲微的气体鹏21a會辦可彰也防lh^属粉末向下掉落。图llB和llCte^样的实施方式，其中与烧结层的多 L部分24b傲寺、M的基片21的气体鹏21a鄉爐接，以鹏单一的鹏。因此，导向成形工作台20的基片的气体M 2la會辦被合并成单一的 ，不论烧结层24的多孔部分24b的M和健。换句话说，仅iXM31改变基片的气体鹏的微，多孑L部分24b的数量和/或隨會^ft意自由地设定。在图11B所示的方式中，基片21的气体通道21a和 工作台20的气体M 20a M管道53进行互连。环境气体,A^工作台20中上面没有方爐基片21的区嫩細吸湘咄。在图11C所示的方式中，环境气体从 工作台20中上面OT有基片21的区^l皮抽吸和排出。(如图所示，舰向基片21的气体鹏21a掛共比如塞子件54，改变排出路线)。如图11B和11C所示，根据基片的气体鹏的类型，从需要的点排出环境(组仏体供应的排出)
图12A和12B^S样的实航式，其中在烧结层的Pf^l行向腔室内的气 体供应，于是将烟60可靠地引导到气体TO。如图所示，执行气体供应以保M ，短的可離巨离将烟60导向气体通置。这使f贿可能在尽可旨她抑制烟的向上
运动的同时将烟从腔室内排出。在图12A戶际的方式中，M:在HiJ形成的气体
Jlil20a、 21a和24a供应环境气体，而JJlil在另一侧形成的气体TO20a'、 21a' 和24a'抽吸和排出含有烟的环境气体。如果以这种方式^^t也执行气体的供应和 抽吸排出，惰性气條金属粉末层和/繊结层的表面附近一直发生流动。这就产 生了所谓的惰性微。结果，有可能有效地防雌结层的氧化，由此具有舰成 形物品质量的安 。
(本发明的制3t^g) 接下来，描舰于执行本发明帝'腊方法的體。 (将^^f^g的一个实施例 的基础上进行描述，其中在戶皿装置中使用金属粉末作为粉末，固化层作为烧结 层。)
如图1、 2和13戶^，本发明的，包括用于形M属粉末层的粉末层形成 单元2，用于在金属粉末层22的特定部分照谢光束L以形皿结层的，照谢单 元3，其上形^^属粉末层和/或固化层的; 工作台20，以及用于容纳粉末层形 成单元2和成形工作台20的腔室50。 j^工作台20设有气体TO 20a， M该 鹏/雄室50排出环境气体和向腔室50供应环境气体。戶/M气体鹏20a M: 管路55连接到抽吸泵57或输送泵58。在该制it^g中，娜工作台20的气体通 道20a被连接到抽吸泵57 (比如S糊)，如图13戶标。因此，存在于腔室50内 的至少1分环境气体能够 : 工作台20向下排出。因为己经结，择性激 光烧结^^七描述了粉末层形成单元2、 工作台20、，照射单元3和腔室 50以及本发明帝iM^g的操作，为了避鄉幅冗长就不再对这些方面进行描述。
在基片21 ^g在，工作台20上的 方式中，气体通道21a形皿基片 21内，M31该气体TO从腔室50排出环境气体并向腔室50供应环境气体。在这 种瞎况下，娜工作台20的气体M 20a和基片21的气体M 21a t&fc傲寺、M (见比如图7和13)。
地， 接 工作台20的气体M 20a的管路55内设置^^ 装置70 (见图13)。这使f贿可能招糊咄的环境气体经历姓麟处理后返回到 腔室50内。iM^行气体净化比如M收集等，有可會^i^卖执行气体的供应和排 出操作，并且有可會链续il^AI空室内排出肌姓收集體70可以包括比如用于
防止烟(和散落并被排出的金属粉末)m的过滤器。任何类型的过滤器都可使
用，只要它能够捕捉烟和金属粉末。比如，可以f顿迷宫型过滤器。可iii也，可 以通过iOT离心力执行姓收集(换句话说，有可能^顿离心力灰尘收驟，比 如旋风分离器等)。在粉末为鍋粉末盼瞎况，烟可含有金属蒸汽。在这种情况下， 可舰比如磁铁等的姓收鮮元执行姓收集。
尽管前面描述了本发明的一些实施方式，但是它们都只是^本发明的范围 内的典型实施方式的说明。因此，本发明将不限于前述实施方式。对于本领域的 技术人员而言，明显的是，没有脱离本发明的范围可以作出许多变化或,。
比如，尽管前面的描Mi對旨向一种布置，即气体fflit形皿i^工作台20 内(见图6)，但是本发明将不限于这种布置。作为备选 方式，^^箱的壁部 分(参考图6由序号"27" J际的部分)可以设有气体通置，Mil该iM从腔室 内排出环境气体。
尽管前述说明主要指向这样的实施方式，即粉末层是金属粉末层，固化层是 烧结层，但是本领域的技术人员可以很容易地理解，即使粉末层是树脂层、固化 层是硬化层，也获得同样的特征和鄉。
通a^雅iBtH维皿物品的本发明的方法倉辦得到各种物品。比如，在粉 末层为金属粉末层以及固化层为烧结层盼瞎况，获得的三维形状物品會,用作模 具，比如塑料舰成型的模具、模压成型的模具、压铸成型的模具、铸造成型的 模具、锻造成型的模具等。在粉末层为树B識、末层以及固化层为硬化层的情况， 获得的三维^^物品倉^用作树脂，物品。
权利要求
1、一种用于制造三维形状物品的方法，包括以下步骤(i)通过将光束照射在成形工作台上放置的粉末层的特定部分，烧结或熔化所述特定部分，形成固化层；(ii)通过在获得的固化层上放置新的粉末层并将光束照射在新的粉末层的特定部分，烧结或熔化新的粉末层的特定部分，形成另一固化层；和(iii)重复步骤(ii)，以制造三维形状物品，其中，当在腔室内执行步骤(i)至(iii)时，所述腔室内的至少一部分环境气体通过成形箱的气体通道从腔室内排出。
2、 如权利要求i戶腿的方法，其中，Mii环境气体的排出，由棘的照射产生的至少一部分烟m成形箱的气体iTO/^^s空室排出。
3、 如权利要求1或2戶脱的方法，其中至少1分环境气体 工作台 ，湖缠排出。
4、 如权利要求3戶腿的方法，其中，粉末层和/或固化层形鹏设于鹏工 作台上的基片上，至少一部分环境气体通过成形工作台的气体Mit和成形箱的气 体鹏M^湖空室排出。
5、 如权利要求3戶腐的方法，其中至少i分环境气体iM:戶;M固化层的气体鹏、娜工作台的气体fflit和鹏箱的气体m^舰腔室排出。
6、 如权利要求3所述的方法，其中所述固化层包括多孔烧结部分，至少1 分环境气体舰固化层的多 L烧结部分、成形工作台的气体fflit和成形箱的气体 鹏从臓空室排出。
7、 如权利要求6戶服的方法，其中戶脱固化层的多孔烧结部分用作基片的气 体鹏内的塞子。
8、 如权利要求4至7任一项戶满的方法，其中戶;f^基片的气体iiit的M是 两个或两个以上，气体M31戶，气体通ii^一被供应到0M腔室内，而至少一部 分环境气体舰其它鹏被排出。
9、 如权利要求1或2戶脱的方法，其中戶腿被排出的环境气体经过姓收集处理后再返回到腔室内。
10、 一种M^利要求5戶脱的方》嫌得的三维皿物品，其中戶; ^H维形状物品MM乍模具，所述固化层的气体通道的至少一部分ICT作模具的7衬,通 道。
11、 一种用于制itH维开^t物品的^g，包括 用于形^^末层的粉末层形，元；用于将光束照谢到戶皿粉末层的特定部分上以形成固化层的皿照射单元； 在其上形戯脱粉末层和/或固化层的娜工作台；和用于容纳戶;^粉末层，单元和 工作台的腔室，其中所述成形工作台设有至少一^体通道，通过戶;M气体TO/A^M腔室 内排出环境气体或向腔室内供应环境气体，戶;M气体通難接气糊吸单元或气 体供应单元。
12、 如权利要求ii所述的装置，其中基片设置在j^工作台上，戶;M基片设有至少一^体通道，3i3l戶;M气体Myy^M腔室内排出环境气体或向腔室内 供应环境气体，戶;M基片的气体M与基片的气体Mitm。
全文摘要
一种用于制造三维形状物品的方法，包括以下步骤(i)通过将光束照射在成形工作台上放置的粉末层的特定部分，烧结或熔化所述特定部分，形成固化层；(ii)通过在获得的固化层上放置新的粉末层并将光束照射在新的粉末层的特定部分，烧结或熔化新粉末层的特定部分，形成另一固化层；和(iii)重复步骤(ii)，以制造三维形状物品。当在腔室内执行步骤(i)至(iii)时，所述腔室内的至少一部分环境气体通过成形箱的气体通道从腔室内排出。
文档编号B22F3/105GK101653827SQ200910163489
公开日2010年2月24日 申请日期2009年8月21日 优先权日2008年8月22日
发明者不破勋, 东喜万, 吉田德雄, 武南正孝, 阿部谕 申请人:松下电工株式会社