三维形成装置以及三维形成方法_3

文档序号:9738225阅读:来源:国知局
从包括在激光控制器150中的第一激光控制器151向激光振荡器130发送使第一激光LI振荡的信号,而且,在检流镜控制器160中开始用于检流装置140的驱动控制的信号生成,并从激光振荡器130射出第一激光LI。而且,如图2的(b-Ι)、图2的(b-2)所示,为了使第一激光LI照射到规定区域,通过检流镜141画出照射路径Rl、R2,并照射第一激光LI。
[0073]第一激光LI作为具有能够使构成生片300的金属粉末以及粘结剂蒸散的输出的第一能量,沿着部分造形物2001的造形预定区域的外周缘2001a,形成部分除去生片300的部分除去部2001b。然后沿着内周缘2001c还形成部分除去了生片300的部分除去部2001do由如此形成的部分除去部2001b、部分除去部2001d围住的部分成为形成于部分造形物2001的造形原料2001e,包括造形原料2001e,成为除去部分除去部2001b、2001d的状态的生片300a。
[0074]然后,照射第一激光LI后,根据控制单元400的指令,从包括在激光控制器150中的第二激光控制器152向激光振荡器130发送使第二激光L2振荡的信号,而且,在检流镜控制器160中开始用于检流装置140的驱动控制的信号生成,并从激光振荡器130射出第二激光L2。而且,如图2的(c-1)、图2的(c-2)所示,为了使第二激光L2向造形原料2001e照射,通过检流镜141画出照射路径R3,并照射第二激光L2。
[0075]第二激光L2成为第二能量,照射到造形原料2001e,第二能量具有能够从构成生片300的金属粉末以及粘结剂混揉的状态使粘结剂蒸散、使金属粉末彼此结合的输出,SP具有基于烧结的金属造形物的成形可能的输出。而且,通过烧结造形原料2001e,形成部分造形物2001。
[0076]如上所述,向生片300照射第一激光LI,然后,照射第二激光L2,形成部分除去部2001b、2001d,而且,一旦形成部分造形物2001,不向生片300照射激光L1、L2中的任一个,从而留下未烧结的区域300b。以下将该区域称为生片300中的未烧结部300b。
[0077]如上所述,通过部分除去部2001b、2001d,形成准确的形状的造形原料2001e,通过烧结该部分,形成准确形状的部分造形物2001。而且,此时照射的第二激光L2即第二能量的热由于部分除去部2001b、2001d成为遮断部而没有传播至未烧结部300d,因此,不存在在未烧结部300b形成部分烧结区域的担心。因此,能够容易地进行最后被除去的未烧结部300b的除去作业,而且,能够抑制将被除去的未烧结部300b再次作为原料混揉时的原料的损失。
[0078]如上所述,在本实施方式涉及的三维形成装置1000中,由于具有作为能够至少供给不同的输出的能量的加热机构的激光振荡器130以及使从激光振荡器130照射的激光朝向放置于试料盘121上的生片300照射到规定的照射位置的检流装置140,因此,通过一台三维形成装置1000,就能够高效地进行不同的加工即基于蒸散的材料除去加工、烧结加工的复合加工。
[0079]上述的第一激光LI以及第二激光L2,是调整激光振荡器130的输出,通过检流装置140而朝向激光L1、L2分别应照射的区域进行照射的构成。但是,并不限于此。例如,也可以是如下的构成,将照射第一激光LI的激光振荡器和照射第二激光L2的激光振荡器的多个激光振荡器安装在双臂机械手的臂,通过对臂进行驱动而向规定的区域照射希望的激光 L1、L2。
[0080]在上述第一实施方式涉及的三维形成装置1000中,以在加热机构中使用激光为例进行了说明,但是,并不限于此。例如,能够通过用热风代替激光,向生片300吹热风,由此形成三维形状造形物2000。此时,作为吹出不同温度的热风的机构,也可以包括与第一能量对应的温度的热风吐出机构以及与第二能量对应的温度的热风吐出机构,或者,也可以是,从一个热风吐出机构吐出不同温度的热风。
[0081](第二实施方式)
[0082]图3是是出第二实施方式涉及的三维形成装置1100的概略构成图。而且,本实施方式涉及三维形成装置1100是相对于第一实施方式涉及的三维形成装置1000而言,材料供给装置200的形态不同,烧结装置100相同的装置构成,因此,对于相同构成要素标记相同符号,并省略说明。
[0083]图3所示的三维形成装置1100中包括的材料供给装置500包括供给基台510以及供给台520,其中,通过供给基台510中包括的驱动机构,在图示的沿重力方向的Z轴方向和接近及离开烧结装置100的方向能够驱动供给台520。在供给台520上具备能够旋转地保持将作为三维形状造形物的原料的金属粉末和粘结剂混揉、把连续的片形成为辊状的供给材料辊600的辊保持部530、向烧结装置100送出由供给材料辊600放出的连续片600a的保持台521以及使连续片600a在保持台521上移动的放出辊540。
[0084]向烧结装置100的材料供给,是由控制单元400向载物台控制器410发送控制信号,并驱动供给台520。供给台520通过未图示的驱动装置在Z轴方向、以及在图3所示的方式中接近烧结装置100的载物台120的方向的X轴方向,移动至把连续片600a放出至层叠在烧结装置100的生片300的最上层之上的位置,并被保持在用双点划线表示的图示B位置。
[0085]根据基于从控制单元400发送的控制信号通过材料供给装置控制器550生成的驱动信号驱动放出辊540,将连续片600a放出至层叠在烧结装置100上的生片300的最上层。此时,辊保持部530也可以是与由放出辊540放出的连续片600a的放出对应自如旋转的构成,具有驱动机构,其中,驱动机构通过未图示的检测装置检测放出的连续片600a的放出量,适用于连续片600a的放出量,使供给材料辊600旋转。
[0086]当连续片600a被放出到层叠于烧结装置100上的生片300的最上层规定量时,从第一激光控制器151向激光振荡器130指示第一激光LI振荡,在检流装置140反射由激光振荡器130射出的第一激光LI,作为将连续片600a切断成相当于规定的生片300的大小的切断激光Lll被照射到连续片600a,并切断。
[0087]在本实施方式涉及的三维形成装置1100中,对于作为供给烧结装置100的供给材料的生片300,能够根据三维形状造形物的形状,以必要的最小限的大小将生片300供给至烧结装置100。因此,能够减少材料的浪费,形成提高材料效率的造形物即制品。
[0088](第三实施方式)
[0089]作为第三实施方式,利用第一实施方式涉及的三维形成装置1000,说明形成三维形状造形物的三维形成方法。图4是示出第三实施方式涉及的三维形成方法的流程图,图5是形成生片300的生片成形装置的概略构成图,图6、图7以及图8是用于说明本实施方式涉及的三维形成方法的外观立体图、在外观立体图中示出的C-C’部的截面图。而且,在本实施方式中,为了简化说明,通过对于一张生片300形成圆环状的造形物,并将其进行层叠,从而形成圆筒状的三维形状造形物2000的方法进行说明。
[0090](三维造形用数据获取步骤)
[0091]如图4所示,对于本实施方式涉及的三维形成方法,执行三维形状造形用数据获取步骤(SI),即将三维形状造形物2000的三维造形用数据由没有图示的例如个人计算机等取入到控制单元400 (参照图1)。在三维造形用数据获取步骤(SI)中获取的三维造形用数据的控制数据由控制单元400发送到载物台控制器410、材料供给装置控制器240以及激光控制器150,并移到材料准备步骤。
[0092](材料准备步骤)
[0093]在材料准备步骤(S2)中,将规定张数的生片300放置于包括在材料供给装置200中的供给台220。生片300由图5示出概略构成的生片300的生片成形装置3000等形成。
[0094]如图5所示,生片成形装置3000包括供给原料M的原料供给部3100、接收并输送由原料供给部3100排出的原料M的输送带3200。原料M使用混揉形成为30 μ m以下的金属粉末、粘结剂、成为浆料状的混合物。作为金属粉末,可以用例如钴系合金、马氏体钢、不锈钢、钛系合金、镍系合金、镁合金、或铜系合金等合金、或者铁、钛、镍、铜等金属。作为粘结剂,可以使用热可塑性树脂或者水溶性热可塑性树脂。作为热可塑性树脂,可以使用例如聚乳酸(PLA)、聚丙烯(PP)、聚苯硫醚(PPS)、聚酰胺(PA)、ABS、聚醚醚酮(PEEK)等,作为水溶性热可塑性树脂,可以使用例如聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)等。
[0095]加入上述的金属粉末和粘结剂以及作为
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