三維形成裝置以及三維形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及三維形成裝置以及三維形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，作為利用金屬材料等簡單形成三維形狀的制造方法已經(jīng)在專利文獻(xiàn)I中被公開。在專利文獻(xiàn)I中公開了如下方法，作為形成金屬與陶瓷的復(fù)合造形體的方法，在使陶瓷微粉體形成帶狀的陶瓷帶上重疊使金屬微粉體形成帶狀的金屬帶，從其上照射激光，以便形成復(fù)合造形體的橫截面形狀，溶融金屬帶，使陶瓷分散在金屬中，從而形成復(fù)合造形體。
[0003]而且，還公開由專利文獻(xiàn)2中示出的方法。在專利文獻(xiàn)2中公開的三維形狀造形物的制造方法是，使在原料中具有金屬粉末、溶劑、粘接增進(jìn)劑的金屬漿料形成層狀的材料層并使用。而且，在層狀的材料層上照射光束，形成金屬燒結(jié)層或金屬溶融層，通過反復(fù)進(jìn)行材料層的形成和光束的照射，從而層疊燒結(jié)層或溶融層，獲得期望的三維造形物。
[0004]但是，在形成在專利文獻(xiàn)I以及專利文獻(xiàn)2中示出的復(fù)合造形體以及三維形狀造形物的方法中，使激光照射在造形區(qū)域，使原材料的一部分燒結(jié)或溶融，然而，施加于造形區(qū)域的熱也傳遞到造形區(qū)域以外，尤其是造形區(qū)域的邊界近旁的未燒結(jié)或未溶融的原材料，在造形區(qū)域的邊緣部殘留著不需要的燒結(jié)或溶融部分，因此，存在著難以準(zhǔn)確獲得希望的形狀的可能性。
[0005]因此，其目的是，獲得能夠?qū)崮苤徽丈涞较Ｍ男螤顓^(qū)域的裝置、其方法，并由此獲得具有準(zhǔn)確的形狀的三維形狀造形物。
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:特開2002-97532號公報(bào)
[0008]專利文獻(xiàn)2:特開2008-184622號公報(bào)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]本發(fā)明用于解決上述問題的至少一部分，能夠作為以下方式或適用例而實(shí)現(xiàn)。
[0010](適用例I)本實(shí)施例的三維形成裝置包括:材料供給機(jī)構(gòu)，把使金屬粉末和粘合劑混揉(knead)而得的被燒結(jié)材料形成片狀后的生片(green sheet)放置于載物臺；第一加熱機(jī)構(gòu)，供給使上述生片的一部分蒸散(transpire)的第一能量；第二加熱機(jī)構(gòu)，供給使上述生片的一部分能夠燒結(jié)的第二能量；以及驅(qū)動機(jī)構(gòu)，使上述第一加熱機(jī)構(gòu)以及第二加熱機(jī)構(gòu)相對于上述載物臺能夠相對的進(jìn)行三維移動，三維形成裝置以圍住通過上述材料供給機(jī)構(gòu)向上述載物臺上供給的上述生片的通過上述第二加熱機(jī)構(gòu)供給的第二能量而被燒結(jié)的燒結(jié)區(qū)域的方式，從上述第一加熱機(jī)構(gòu)向上述上述生片供給上述第一能量。
[0011]根據(jù)本實(shí)施例的三維形成裝置，通過第一能量以圍住成為三維形狀造形物的一部分的被燒結(jié)的燒結(jié)區(qū)域的方式蒸散并去除生片，由此能夠形狀準(zhǔn)確的燒結(jié)區(qū)域。因此，能夠形成準(zhǔn)確的三維形狀造形物。
[0012]而且，在本適用例中，所謂的“能夠燒結(jié)”中的燒結(jié)是指，向供給材料供給能量，由此通過供給能量蒸散構(gòu)成供給材料的粘結(jié)劑，然后，殘留的金屬粉末彼此通過供給能量進(jìn)行金屬結(jié)合。而且，在本說明書中，作為燒結(jié)，說明了金屬粉末溶融結(jié)合的形態(tài)也是通過供給能量使金屬粉末結(jié)合。
[0013](適用例2)在上述適用例中，其特征在于，上述第一能量的輸出和上述第二能量的輸出不同。
[0014]根據(jù)上述適用例，能夠容易地控制并供給作為原料的生片的蒸散、燒結(jié)各自所希望的能量。
[0015](適用例3)在上述適用例中，其特征在于，上述第一加熱機(jī)構(gòu)以及上述第二加熱機(jī)構(gòu)為激光照射機(jī)構(gòu)。
[0016]根據(jù)上述適用例，能夠照射朝向準(zhǔn)確的位置的能量，能夠獲得準(zhǔn)確的三維形狀造形物。而且，能夠容易控制能量的輸出。
[0017](適用例4)本適用例的三維形成方法包括:材料供給步驟，供給把使金屬粉末和粘合劑混揉而得的被燒結(jié)材料形成片狀后的生片；單層形成步驟，包括部分除去步驟以及燒結(jié)步驟，在部分除去步驟中，向上述生片照射第一能量，蒸散除去上述生片的一部分而形成除去部，在上述燒結(jié)步驟中，向上述生片照射第二能量，使上述生片的一部分燒結(jié)而燒結(jié)形成部；層疊步驟，將通過上述單層形成步驟形成的上述單層作為第一單層，層疊于上述第一單層進(jìn)行，通過上述單層形成步驟形成上述單層作為第二單層；未燒結(jié)部除去步驟，從以規(guī)定次數(shù)重復(fù)上述層疊步驟、上述燒結(jié)形成部層疊后的包括三維形狀造形物的層疊體除去未燒結(jié)部。
[0018]根據(jù)本適用例的三維形成方法，為了防止在燒結(jié)步驟中的第二能量的照射導(dǎo)致無意圖的部分的燒結(jié)，預(yù)先通過第一能量使生片的一部分蒸散，從而形成除去部，由此能夠形成準(zhǔn)確的燒結(jié)區(qū)域。因此，能夠形成準(zhǔn)確的三維形狀造形物。
[0019]而且，留下未燒結(jié)部，使生片層疊，進(jìn)行單層形成步驟，從而，下層的生片能夠防止單層形成中的朝向重力方向的生片的變形，獲得準(zhǔn)確的三維形狀造形物。
[0020](適用例5)在上述適用例中，其特征在于，上述部分除去步驟以圍著由上述燒結(jié)步驟形成的上述燒結(jié)形成部的形成區(qū)域的方式形成除去部。
[0021]根據(jù)上述適用例，通過從燒結(jié)步驟中的燒結(jié)形成部的周圍除去生片的材料，能夠獲得準(zhǔn)確的形狀的三維形狀造形物。
[0022](適用例6)在上述適用例中，其特征在于，上述第一能量以及第二能量為激光，上述第一能量以及第二能量的激光輸出或激光波長不同。
[0023]根據(jù)上述適用例，能夠照射朝向準(zhǔn)確的位置激光，能夠獲得準(zhǔn)確的三維形狀造形物。而且，通過激光照射機(jī)構(gòu)能夠容易地控制作為原料的生片的蒸散、燒結(jié)各自希望的能量，能夠獲得高品質(zhì)的三維形狀造形物。
[0024](適用例7)在上述適用例中，其特征在于，上述部分除去步驟包括用于形成分割部的分割部形成步驟，其中，分割部將在上述未燒結(jié)部除去步驟中除去的上述未燒結(jié)部分割為多個(gè)。
[0025]根據(jù)上述適用例，由分割部分割被除去粉碎的未燒結(jié)部，由此，能夠容易地除去未燒結(jié)部。
[0026](適用例8)在本適用例涉及的三維形成裝置中，作為把使混揉金屬粉末和粘結(jié)劑而得的被燒結(jié)材料形成片狀后的生片放置于載物臺上的材料供給機(jī)構(gòu)的材料供給裝置包括:薄片保持部，保持被放置于供給臺上的上述生片；以及供給驅(qū)動部，使上述薄片保持部相對于上述供給臺進(jìn)行相對移動，作為第一加熱機(jī)構(gòu)以及第二加熱機(jī)構(gòu)的燒結(jié)裝置包括基臺、相對于上述基臺能夠相對的進(jìn)行三維移動的載物臺以及對移送、層疊到上述載物臺上的生片進(jìn)行加熱的加熱裝置，其中，上述第一加熱機(jī)構(gòu)供給使上述生片的一部分蒸散的第一能量，上述第二加熱機(jī)構(gòu)供給能夠燒結(jié)上述生片的一部分的第二能量，三維形成裝置以便住通過上述材料供給機(jī)構(gòu)供給到上述載物臺的上述生片的通過由上述第二加熱機(jī)構(gòu)供給的上述第二能量而被燒結(jié)的燒結(jié)區(qū)域的方式，從上述第一加熱機(jī)構(gòu)向上述生片供給第一會ti。
[0027]根據(jù)本適用例的三維形成裝置，以通過第一能量圍住作為三維形狀造形物的一部分的被燒結(jié)的燒結(jié)區(qū)域的方式蒸散并除去生片，由此，能夠形成準(zhǔn)確的燒結(jié)區(qū)域。因此，能夠形成準(zhǔn)確的三維形狀造形物。
[0028](適用例9)在上述適用例中，上述燒結(jié)裝置包括激光振蕩器、使上述激光振蕩器的激光照射到規(guī)定的位置的檢流裝置以及對于上述生片控制上述激光的輸出能量的多個(gè)激光控制器，上述檢流裝置包括用于反射上述激光的檢流鏡以及驅(qū)動上述檢流鏡并使上述激光振蕩器發(fā)出的激光反射到規(guī)定的方向的鏡驅(qū)動部。
[0029]根據(jù)上述適用例，能夠?qū)ιM(jìn)行高效率地加熱，減少供給能量的損失以及加熱時(shí)間。
[0030](適用例10)本適用例涉及的三維形成裝置包括控制單元作為控制載物臺、激光振蕩器、檢流裝置、激光控制器以及材料供給裝置的控制機(jī)構(gòu)。
[0031]根據(jù)本適用例的三維形成裝置，根據(jù)由個(gè)人計(jì)算機(jī)等數(shù)據(jù)輸出裝置輸出的三維形狀造形物的造形用數(shù)據(jù)，能夠控制載物臺、激光振蕩器、檢流裝置、激光控制器以及材料供給裝置，能夠獲得高精度完成品的三維形狀造形物。
[0032](適用例11)在上述適用例中，其特征在于，在上述控制單元中包括使載物臺的驅(qū)動控制部、激光振蕩器的驅(qū)動控制部、檢流裝置的驅(qū)動控制部、激光控制器的驅(qū)動控制部以及材料供給裝置的驅(qū)動控制部聯(lián)動動作的控制部。
[0033]根據(jù)上述適用例，由于載物臺的驅(qū)動控制部、激光振蕩器的驅(qū)動控制部、檢流裝置的驅(qū)動控制部、激光控制器的驅(qū)動控制部以及材料供給裝置的驅(qū)動控制部聯(lián)動動作，因此，在復(fù)雜形狀的形成中，能夠高效率地形成三維形成造形物。
【附圖說明】
[0034]圖1是示出第一實(shí)施方式涉及的三維形成裝置的構(gòu)成的概略構(gòu)成圖。
[0035]圖2 的(a-Ι)、圖 2 的(a_2)、圖 2 的(b_l)、圖 2 的(b_2)、圖 2 的(c_l)、圖 2 的(c-2)是示出第一實(shí)施方式涉及的三維形成裝置的動作概要的概略圖，圖