三維成形裝置以及三維成形方法
【專利摘要】提供一種三維成形裝置以及三維成形方法，能夠使用微小粒徑的金屬粉末。三維成形裝置包括：材料供給部件，朝向所述載臺(tái)供給含有金屬粉末和粘合劑的被燒結(jié)材料；能量照射部件，向從所述材料供給部件供給的所述被燒結(jié)材料，供給能夠燒結(jié)所述被燒結(jié)材料的能量；以及驅(qū)動(dòng)部件，使所述材料供給部件和所述能量照射部件能夠相對(duì)于所述載臺(tái)進(jìn)行三維移動(dòng)，所述材料供給部件具有材料噴出部，該材料噴出部供給預(yù)定量的所述被燒結(jié)材料，所述能量照射部件具有用于射出所述能量的能量照射部，所述材料噴出部和所述能量照射部支承于一個(gè)支承部件上。
【專利說(shuō)明】
三維成形裝置以及三維成形方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及三維成形裝置以及三維成形方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以前，作為使用金屬材料便利地形成三維形狀的制造方法，公開有如專利文獻(xiàn)I所示那樣的方法。專利文獻(xiàn)I中公開的三維形狀造型物的制造方法是，將原料中具有金屬粉末、溶劑、粘著增進(jìn)劑的金屬漿用于形成層狀的材料層。然后，向?qū)訝畹牟牧蠈诱丈涔馐?，形成金屬的燒結(jié)層或者金屬的熔融層，通過(guò)重復(fù)材料層的形成和光束的照射，層疊燒結(jié)層或者熔融層，得到所希望的三維形狀造型物。
[0003]但是，在專利文獻(xiàn)I所披露的三維形狀造型物的制造方法中，向?qū)訝罟┙o的材料層的僅一部分在光束的照射下燒結(jié)或者熔融，形成為造型物的一部分，未照射光束的材料層是要去除的無(wú)用部分。另外，存在如下不良情況:對(duì)于預(yù)定的光束的照射區(qū)域，其附近雖非完全但產(chǎn)生燒結(jié)或者熔融的材料層，其非完全部分附著在通過(guò)所希望的燒結(jié)或者熔融而形成的部分上，導(dǎo)致造型物的形狀不穩(wěn)定。
[0004]于是，能夠想到通過(guò)應(yīng)用專利文獻(xiàn)2或者專利文獻(xiàn)3所公開的噴嘴來(lái)消除專利文獻(xiàn)I的不良情況，該噴嘴通過(guò)向所希望的部位一邊供給金屬材料一邊照射激光，能夠形成金屬填充部的噴嘴，。
[0005]專利文獻(xiàn)2、3公開的噴嘴是，在噴嘴中心部?jī)?nèi)具有激光照射部，在激光照射部的周圍具有用于供給金屬粉末(粉末)的粉末供給部。而且，朝向從噴嘴中心的激光照射部照射的激光供給粉末，所供給的粉末通過(guò)激光熔融而在施工對(duì)象物上作為填充金屬而形成。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)I:日本特開2008-184622號(hào)公報(bào)
[0009]專利文獻(xiàn)2:日本特開2005-219060號(hào)公報(bào)
[0010]專利文獻(xiàn)3:日本特開2013-75308號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0012]但是，在使用專利文獻(xiàn)2、3所公開的噴嘴來(lái)形成填充金屬的情況下，使適用的金屬粉末的粒徑變得更加微小是困難的。即，由于是微小粒徑、所謂微粉末，成為粒子間的粘附性增大的所謂強(qiáng)粘附性粉體，若例如通過(guò)壓縮空氣等輸送、噴出則容易附著魚流道，流動(dòng)性明顯受損，噴射的穩(wěn)定性受損。因此，為了確保粉末的流動(dòng)性，減小粉末的粒徑有限，難以在不使用微小粒徑的粉末就無(wú)法實(shí)現(xiàn)的微細(xì)且高精度的三維形狀的形成中使用專利文獻(xiàn)2、3公開的噴嘴。
[0013]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠形成微細(xì)的三維造型物且能夠使用微小粒徑的金屬粉末的三維成形裝置以及三維成形方法。
[0014]用于解決技術(shù)問(wèn)題的手段
[0015][適用例I]
[0016]本適用例的三維成形裝置的特征在于，包括:載臺(tái)；材料供給部件，朝向所述載臺(tái)供給含有金屬粉末和粘合劑的被燒結(jié)材料;能量照射部件，向從所述材料供給部件供給的所述被燒結(jié)材料，供給能夠燒結(jié)所述被燒結(jié)材料的能量；以及驅(qū)動(dòng)部件，使所述材料供給部件和所述能量照射部件能夠相對(duì)于所述載臺(tái)進(jìn)行三維移動(dòng)，所述材料供給部件具有材料噴出部，該材料噴出部供給預(yù)定量的所述被燒結(jié)材料，所述能量照射部件具有用于射出所述能量的能量照射部，所述材料噴出部和所述能量照射部支承于一個(gè)支承部件上。
[0017]根據(jù)本適用例的三維成形裝置，由于向形成三維形狀造型物的形狀的區(qū)域供給必要量的燒結(jié)材料，向所供給的燒結(jié)材料通過(guò)能量照射部件供給能量，因此降低材料供給的損失、能量供給的損失。
[0018]以往，僅供給金屬粉末，燒結(jié)情況下產(chǎn)生的、金屬微粒子間的附著力增大，成為強(qiáng)粘附性粉體，通過(guò)壓縮空氣等輸送、噴出的情況下，容易附著在流道上，顯著地?fù)p害流動(dòng)性，減小金屬微粒子的粒徑存在極限。但是，通過(guò)使攪拌金屬粉末和粘合劑的被燒結(jié)材料從材料供給部件供給到載臺(tái)上的構(gòu)成，能夠防止附著到材料輸送的流道，能夠形成穩(wěn)定的材料供給，能夠使用極微小的金屬粉體形成三維形狀造型物。
[0019]另外，在本適用例中，“能夠燒結(jié)”中的燒結(jié)指的是，通過(guò)向供給材料供給能量，構(gòu)成供給材料的粘合劑在供給能量作用下蒸發(fā)，然后，剩下的金屬粉末彼此通過(guò)供給能量來(lái)金屬結(jié)合。另外，本說(shuō)明書中使金屬粉末熔融結(jié)合的形態(tài)也作為通過(guò)供給能量使金屬粉末結(jié)合的形態(tài)，作為燒結(jié)而說(shuō)明。
[0020][適用例2]
[0021]上述適用例中，其特征在于，所述能量照射部件沿與重力方向交叉的方向照射所述能量。
[0022]根據(jù)上述的適用例，無(wú)需使材料供給部件和能量照射部件相對(duì)移動(dòng)，能夠?qū)牟牧瞎┙o部件供給的被燒結(jié)材料照射燒結(jié)所要的能量。
[0023]另外，通過(guò)使從能量照射部照射的能量線以與重力方向交叉的方式照射，例如能使載臺(tái)上反射的反射能量線不朝向能量照射部。因此，能夠防止通過(guò)反射能量線造成的能量反射部的損害。
[0024][適用例3]
[0025]上述適用例中，其特征在于，從所述材料噴出部的噴出口呈液滴狀噴出所述被燒結(jié)材料。
[0026]根據(jù)上述的適用例，通過(guò)使被燒結(jié)材料以微小的液滴狀供給到載臺(tái)上并燒結(jié)，形成作為微小形狀的燒結(jié)體的集合物的三維形狀造型物。因此，能夠進(jìn)行微小部分的形成，能夠容易地得到小型且精密的三維形狀造型物。
[0027][適用例4]
[0028]上述適用例中，其特征在于，所述三維成形裝置具有多個(gè)所述能量照射部。
[0029]根據(jù)上述的適用例，能夠向供給到載臺(tái)上的被燒結(jié)材料，均勻地供給能量。
[0030][適用例5]
[0031]上述適用例中，其特征在于，所述材料供給部件具有材料供給部，該材料供給部至少將所述被燒結(jié)材料供給至所述材料噴出部，所述材料噴出部具有與所述載臺(tái)相對(duì)的材料噴出口，所述材料供給部設(shè)有多個(gè)，供給2種以上的具有不同組成的所述被燒結(jié)材料。
[0032]根據(jù)上述的適用例，能夠具有用于按照每個(gè)不同組成供給被燒結(jié)材料的材料供給部件，通過(guò)每個(gè)組成的各材料供給部件的材料供給和能量照射部件，能夠燒結(jié)或熔融不同材料，能夠容易地形成由2種以上組成材料得到的造型物。
[0033][適用例6]
[0034]上述適用例中，其特征在于，所述能量照射部件是激光照射部件。
[0035]根據(jù)上述的適用例，能夠向成為目標(biāo)的供給材料集中照射能量，能夠形成質(zhì)量良好的三維形狀造型物。另外，例如根據(jù)被燒結(jié)材料的種類，能夠容易地進(jìn)行控制照射能量的量(功率、掃描速度)，能夠得到所希望質(zhì)量的三維形狀造型物。
[0036][適用例7]
[0037]本適用例的三維成形方法包括:單層形成工序，通過(guò)材料供給工序和燒結(jié)工序來(lái)形成單層，所述材料供給工序供給含有金屬粉末和粘合劑的被燒結(jié)材料，所述燒結(jié)工序朝向通過(guò)所述材料供給工序供給的所述被燒結(jié)材料，供給能夠燒結(jié)所述被燒結(jié)材料的能量，使所述被燒結(jié)材料燒結(jié)；以及層疊工序，在通過(guò)所述單層形成工序形成的所述單層上，層疊通過(guò)所述單層形成工序形成的另外的所述單層，重復(fù)預(yù)定次數(shù)的所述層疊工序來(lái)形成三維形狀造型物，其特征在于，在所述單層形成工序中，所述材料供給工序呈液滴狀噴出所述被燒結(jié)材料，針對(duì)著落的單位液滴狀材料進(jìn)行的所述燒結(jié)工序在預(yù)定的所述單層的整個(gè)形成區(qū)域進(jìn)行。
[0038]以往，僅供給金屬粉末，燒結(jié)情況下產(chǎn)生的、金屬微粒子間的附著力增大，成為強(qiáng)粘附性粉體，通過(guò)壓縮空氣等輸送、噴出的情況下，容易附著在流道上，顯著地?fù)p害流動(dòng)性，減小金屬微粒子的粒徑存在極限。但是，通過(guò)使攪拌金屬粉末和粘合劑的被燒結(jié)材料從材料供給部件供給到載臺(tái)上的構(gòu)成，能夠防止附著到材料輸送的流道，能夠使用極微小的金屬粉體形成三維形狀造型物。
[0039][適用例8]
[0040]上述適用例中，其特征在于，所述燒結(jié)工序的所述能量的照射方向是與重力方向交叉的方向。
[0041 ]根據(jù)上述的適用例，無(wú)需使材料供給部件和能量照射部件相對(duì)移動(dòng)，能夠?qū)牟牧瞎┙o部件供給的被燒結(jié)材料照射燒結(jié)所要的能量。
[0042][適用例9]
[0043]上述適用例中，其特征在于，在所述層疊工序中形成用于支承所述單層的支架部，所述支架部是在所述燒結(jié)工序中未被照射所述能量的未燒結(jié)部。
[0044]根據(jù)上述的適用例，在重力方向上無(wú)法形成三維形狀造型物所謂懸伸部的情況下，通過(guò)作為材料供給面形成支持部，防止懸伸部在重力方向上的變形，能夠形成具有希望形狀的三維形狀造型物。
[0045][適用例10]
[0046]上述適用例中，其特征在于，所述三維成形方法還包括支架部去除工序，該支架部去除工序去除所述支架部。
[0047]根據(jù)上述的適用例，支持部是未燒結(jié)的狀態(tài)，能夠容易地去除。因此，即使在任意的位置形成懸伸部，也對(duì)作為完成品的三維形狀造型物的形成沒有損害，能夠得到具有正確形狀的三維形狀造型物。
【附圖說(shuō)明】
[0048]圖1是示出第一實(shí)施方式的三維成形裝置的構(gòu)成的簡(jiǎn)要構(gòu)成圖；
[0049]圖2是示出第一實(shí)施方式的三維成形裝置的支承部件，(a)是側(cè)視外觀圖、(b)是從上方看的外觀圖；
[0050]圖3是說(shuō)明激光的照射角度和對(duì)單體材料的照射能量的關(guān)系的示意圖，(a)和(b)是第I激光照射部的照射狀態(tài)圖，(C)和(d)是第2激光照射部的照射狀態(tài)圖，(e)是(b)、(d)示出的照射區(qū)域的狀態(tài)的合成圖；
[0051 ]圖4是示出第一實(shí)施方式的激光照射部和材料供給部的其他構(gòu)成的簡(jiǎn)要構(gòu)成圖；
[0052]圖5是示出第二實(shí)施方式的三維成形裝置的構(gòu)成的簡(jiǎn)要構(gòu)成圖；
[0053]圖6是示出第二實(shí)施方式的三維成形裝置的支承部件，(a)是外觀俯視圖，(b)是外觀側(cè)視圖；
[0054]圖7的(a)是示出第三實(shí)施方式的三維成形方法的流程圖，(b)是(a)示出的單層形成工序的詳細(xì)流程圖；
[0055]圖8是示出第三實(shí)施方式的三維成形方法的工序的部分剖視圖；
[0056]圖9是示出第三實(shí)施方式的三維成形方法的工序的部分剖視圖；
[0057]圖10是示出第三實(shí)施方式的三維成形方法的工序的部分剖視圖；
[0058]圖11是示出第三實(shí)施方式的三維成形方法的工序的部分剖視圖；
[0059]圖12是示出通過(guò)第四實(shí)施方式的三維成形方法形成的三維形狀造型物，(a)是俯視外觀圖，(b)是(a)示出的A-A'剖視圖；
[0060]圖13是示出第四實(shí)施方式的三維成形方法的流程圖；
[0061]圖14是示出第四實(shí)施方式的三維成形方法的工序的剖視圖和俯視圖。
[0062]附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0063]10、基座，11、驅(qū)動(dòng)裝置，20、載臺(tái)，21、試料板，30、頭部支承部，31、頭部，32、支承臂，40、材料供給裝置，41、材料噴出裝置，42、材料供給單元，50、激光照射裝置，51、激光照射部，52、激光激發(fā)器，60、控制單元，61、載臺(tái)控制器，62、材料供給控制器，1000、三維成形
目.ο
【具體實(shí)施方式】
[0064]下面，參照附圖，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0065](第一實(shí)施方式)
[0066]圖1是示出第一實(shí)施方式的三維成形裝置的構(gòu)成的簡(jiǎn)要構(gòu)成圖。另外，本說(shuō)明書中的“三維成形”是表示形成所謂立體造型物，例如也包含形成平板狀所謂二維形狀的形狀且具有厚度的形狀。
[0067]如圖1所示，三維成形裝置1000具有:基座10;載臺(tái)20，通過(guò)設(shè)在基座10上的作為驅(qū)動(dòng)部件的驅(qū)動(dòng)裝置11，能夠沿圖示的Χ、γ、ζ方向移動(dòng)；以及頭部支承部30，具有頭部31和支承臂32，該頭部31用作支承后述的材料供給部件和能量照射部件的支承部件，該支承臂32的一端部固定在基座10上，另端部支承固定頭部31。另外，本實(shí)施方式中說(shuō)明通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置11使載臺(tái)20在X、Y、Z方向移動(dòng)的構(gòu)成，但并不限于此，只要載臺(tái)20與頭部31可在X、Y、Z方向上相對(duì)移動(dòng)即可。
[0068]然后，在載臺(tái)20上，形成為三維形狀造型物200的過(guò)程中的部分造型物201、202、203以層狀形成。三維形狀造型物200的形成將在后面描述，由于進(jìn)行通過(guò)激光的熱量照射，因此為了保護(hù)載臺(tái)20受到熱量影響，也可以使用具有耐熱性的試料板21，在試料板21上形成三維形狀造型物200。作為試料板21，例如通過(guò)使用陶瓷板，能夠得到高耐熱性，還進(jìn)一步降低與燒結(jié)或者熔融的供給材料的反應(yīng)性，能夠防止三維形狀造型物200變質(zhì)。另外，圖1中為了說(shuō)明上的便利，例示出部分造型物201、202、203的3層，但層疊至所希望的三維形狀造型物200的形狀。
[0069]頭部31中支承有:作為材料供給部件的材料供給裝置40所具有的材料噴出部41、作為能量照射部件的激光照射裝置50所具有的作為能量照射部的激光照射部51。在本實(shí)施方式中，激光照射部51具有第I激光照射部51a和第2激光照射部52b。
[0070]三維成形裝置1000具有用作控制部件的控制單元60，該控制單元60基于從例如未圖示的個(gè)人計(jì)算機(jī)等數(shù)據(jù)輸出裝置輸出的三維形狀造型物200的造型用數(shù)據(jù)，控制上述的載臺(tái)20、材料供給裝置40所具有的材料噴出部41和激光照射裝置50。雖未圖示，控制單元60至少具有載臺(tái)20的驅(qū)動(dòng)控制部、材料噴出部41的動(dòng)作控制部和激光照射裝置50的動(dòng)作控制部。而且，控制單元60具有使載臺(tái)20、材料噴出部41和激光照射裝置50協(xié)同驅(qū)動(dòng)、動(dòng)作的控制部。
[0071]在基座10上以能夠移動(dòng)的方式設(shè)置的載臺(tái)20基于來(lái)自控制單元60的控制信號(hào)，載臺(tái)控制器61生成用于控制載臺(tái)20的移動(dòng)開始和停止、移動(dòng)方向、移動(dòng)量、移動(dòng)速度等的信號(hào)，輸送到設(shè)于基座10的驅(qū)動(dòng)裝置11，載臺(tái)20在圖示的X、Y、Z方向上移動(dòng)。
[0072]在固定于頭部31的材料噴出部41中，基于來(lái)自控制單元60的控制信號(hào)，材料供給控制器62生成用于控制從材料噴出部41噴出的材料噴出量等的信號(hào)，根據(jù)所生成的信號(hào)從材料噴出部41噴出預(yù)定量的材料。
[0073]材料噴出部41上連接有從材料供給裝置40所具有的材料供給單元42延伸設(shè)置的作為材料供給路徑的供給管42a。包含通過(guò)本實(shí)施方式的三維成形裝置1000成形的三維形狀造型物200的原料的被燒結(jié)材料作為供給材料容納在材料供給單元42中。供給材料的被燒結(jié)材料是，將成為三維形狀造型物200的原料的金屬例如鎂(Mg)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鉻(Cr)、鋁(Al)、鈦(Ti)、鎳(Ni)的單體粉末或者包含其I種以上的合金等的混合粉末，與溶劑、作為粘合劑的增粘劑攪拌得到的泥漿狀(或者膏狀)的混合材料。
[0074]另外，金屬粉末優(yōu)選平均粒徑在ΙΟμπι以下，作為溶劑或分散劑，例如除蒸餾水、純凈水、RO純水等其他各種水以外，殼列舉甲醇、乙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、辛醇、乙二醇、二甘醇、甘油等醇類、乙二醇單甲醚(甲基溶纖劑)、乙二醇單乙醚(乙基溶纖劑)、乙二醇單苯醚(苯基溶纖劑)等醚類(溶纖劑類)、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲酸乙酯等酯類、丙酮、甲基乙基酮、二乙基酮、甲基異丁基酮、甲基異丙基酮、環(huán)己酮等酮類、戊烷、己烷、辛烷等脂肪烴類、環(huán)己烷、甲基環(huán)己烷等環(huán)烴類、苯、甲苯、二甲苯、乙基苯、叔丁基苯、辛基苯、壬苯、癸苯、十一烷基苯、十二烷基苯、十三烷基苯、十四烷基苯等具有苯環(huán)和長(zhǎng)鏈烷基的芳香族烴類、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、I，2_二氯乙烷等鹵代烴類、吡啶、吡嗪、呋喃、吡咯、噻吩、甲基吡咯烷酮等芳香族雜環(huán)類、乙腈、丙腈、丙烯腈等腈類、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺等酰胺類、羧酸或其他各種油類等等。
[0075]作為增粘劑，只要可溶于上述的溶劑或者分散劑，則并不限定。例如，可以使用丙烯酸類樹脂、環(huán)氧樹脂、硅酮樹脂、纖維素樹脂、合成樹脂等。另外，例如，也可以使用PLA(聚乳酸)、PA(聚酰胺)、PPS(聚苯硫醚)等熱可塑性樹脂。在使用熱可塑性樹脂的情況下，通過(guò)加熱材料噴出部41和材料供給單元42維持熱可塑性樹脂的柔軟性。另外，關(guān)于耐熱溶劑，可通過(guò)使用硅油等來(lái)提高流動(dòng)性。
[0076]固定在頭部31上的激光照射裝置50所具有的激光照射部51基于來(lái)自控制單元60的控制信號(hào)，通過(guò)激光激發(fā)器52發(fā)射預(yù)定輸出的激光，通過(guò)激光照射部51照射激光。激光照射從材料噴出部41噴出的供給材料，燒結(jié)或者熔融固化供給材料中包含的金屬粉末。此時(shí)，同時(shí)通過(guò)激光的熱量來(lái)蒸發(fā)供給材料中包含的溶劑和增粘劑。本實(shí)施方式的三維成形裝置1000中使用的激光并不特別限定，光纖激光器或者二氧化碳激光器具有波長(zhǎng)長(zhǎng)且金屬的吸收效率高的優(yōu)點(diǎn)，因此優(yōu)選。另外，由于輸出高、能夠減小造型時(shí)間，更優(yōu)地是光纖激光器。
[0077]圖2是示出圖1示出的頭部31、支承于頭部31的材料噴出部41和激光照射部51的放大外觀圖，(a)是從圖1示出的Y方向的向視外觀圖，(b)是從圖1示出的Z方向的向視外觀圖。
[0078]如圖2的(a)所示，支承在頭部31的材料噴出部41具有噴嘴41b、使預(yù)定量的材料從噴嘴41b噴出的噴出驅(qū)動(dòng)部41a。噴出驅(qū)動(dòng)部41a上連接有與材料供給單元42相連的供給管42a，通過(guò)供給管42a供給被燒結(jié)材料M。噴出驅(qū)動(dòng)部41a上設(shè)有未圖示的噴出驅(qū)動(dòng)裝置，基于來(lái)自材料供給控制器62的控制信號(hào)將被燒結(jié)材料M輸送到噴嘴42b。
[0079]從噴嘴41b的噴出口41c噴出的被燒結(jié)材料M成為液滴狀即成為大致球體形狀的材料飛行體Mf朝向試料板21或者圖1示出的最上層的部分造型物203飛出，著落到試料板21或者部分造型物203并作為單位液滴狀材料Ms(下面，稱為單位材料Ms)在試料板21上或者部分造型物203上形成。
[0080]然后，朝向單位材料Ms，從第I激光照射部51a射出激光LI，從第2激光照射部51b射出激光L2 ο通過(guò)激光LI和激光L2，加熱、燒結(jié)單位材料Ms。
[0081 ]優(yōu)選的是，從噴出口 41噴出的材料飛行體Mf從噴出口 41c向圖示箭頭的重力方向G噴出。即，通過(guò)使材料飛行體Mf向重力方向G噴出，能夠使材料飛行體Mf可靠地朝向著落位置飛出，單位材料Ms配置到所希望的位置。而且，向朝向重力方向G噴出著落的單位材料Ms照射的激光L1、L2向相對(duì)重力方向G交叉的方向照射，即激光LI從第I激光照射部51a朝向與重力方向G成角度α I的圖示的照射方向FLl射出，照射單體材料Ms。同樣，激光L2從第2激光照射部51b朝向與重力方向G成角度α2的圖示的照射方向FL2射出，照射單體材料Ms。
[0082]如上述所述，本實(shí)施方式的三維成形裝置1000所具有的材料供給裝置40是從材料噴出部41噴出液滴狀的材料飛行體Mf的裝置。在現(xiàn)有技術(shù)的從材料供給口噴出金屬微粉末而通過(guò)激光等能量線燒結(jié)的方式中，成為增大粒子間的附著力的所謂強(qiáng)附著性粉體，若例如通過(guò)壓縮空氣等輸送、噴出則容易附著于流道，流動(dòng)性顯著受損。但是，在本實(shí)施方式中，作為材料的被燒結(jié)材料M，使用攪拌平均粒徑在1ym以下的金屬微粉末、溶劑和增粘劑而得到的混制物，能夠賦予優(yōu)異的流動(dòng)性。
[0083]而且，通過(guò)賦予高的流動(dòng)性，能夠?qū)⑽⒘康谋粺Y(jié)材料M以液滴狀從材料噴出部41的噴出口41c噴出，能夠在試料板21或者部分造型物203上配置單體材料Ms。即，能夠形成用作微量造型的連續(xù)體的微細(xì)的三維造型物。
[0084]另外，由于以朝向形成單體材料Ms的位置的方式向與重力方向交叉的FL1、FL2方向照射激光L1、L2，不用移動(dòng)頭部31與試料板21或者部分造型物203之間的相對(duì)位置就能夠向單體材料Ms照射激光L1、L2。
[0085]圖3是說(shuō)明激光L1、L2的照射角度α?、α2和朝向單體材料Ms的照射量的關(guān)系的示意圖。圖3的(a)和圖3的(b)是第I激光照射部51a和從第I激光照射部51a射出的激光LI的照射狀態(tài)圖，圖3的(c)和圖3的(d)是第2激光照射部5 Ib和從第2激光照射部5 Ib射出的激光L2的照射狀態(tài)圖。另外，圖3的(e)是激光L1、L2照射的照射區(qū)域的狀態(tài)、即合成、繪制圖3的(b)、(d)的圖。
[0086]如圖3的(a)所示，從第I激光照射部5Ia朝向試料板21或者部分造型物203的上表面，沿與重力方向G成角度α?的FLl方向射出激光LI。從第I激光照射部51a射出的激光LI在與其射出方向FLl正交的面的截面下，形成為大致圓形的激光射出形狀Lid。當(dāng)激光LI到達(dá)試料板21或者部分造型物203的上表面時(shí)，由于照射方向FLl的角度α?的傾斜，激光射出形狀Lld成為如圖3的(b)所示那樣的橢圓形的激光照射形狀Lis。
[0087]同樣，在第2激光照射部5Ib中，如圖3的(c)所示，從第2激光照射部5Ib朝向試料板21或者部分造型物203的上表面，沿與重力方向G成角度α2的FL2方向射出激光L2。從第2激光照射部51b射出的激光L2在與其射出方向FL2正交的面的截面下，形成為大致圓形的激光射出形狀L2d。當(dāng)激光L2到達(dá)試料板21或者部分造型物203的上表面時(shí)，由于照射方向FL2的角度α2的傾斜，激光射出形狀L2d成為如圖3的(d)所示那樣的橢圓形的激光照射形狀L2s。而且，如圖3的(e)所示，著落到試料板21或者部分造型物203的上表面的單體材料Ms(參照?qǐng)D2)被照射激光L1、L2，以便配置在激光照射形狀Lls、L2s的區(qū)域內(nèi)。
[0088]另外，如上所述，通過(guò)沿與重力方向G交叉的方向FL1、FL2照射激光L1、L2，被試料板21或者部分造型物203反射的反射激光Lrl、Lr2如圖3的(a)、(c)所示那樣向相對(duì)于重力方向G的軸線的相反角度方向前進(jìn)。因此，激光L1、L2的反射激光Lr 1、Lr2不會(huì)朝向激光照射部51a、51b，能夠防止損傷激光照射部51a、51b。
[0089]另外，上述的第一實(shí)施方式的三維成形裝置1000具有2個(gè)激光照射部51a、51b，但并不限于此。例如，也可以具有I個(gè)激光照射部，或者3個(gè)以上的激光照射部。另外，激光照射部51a、51b以使激光L1、L2沿與重力方向G交叉的方向FL1、FL2照射的方式安裝在頭部31上，但并不限于此。
[0090]圖4是示出第一實(shí)施方式的三維成形裝置1000所具有的激光照射部51以及材料噴出部41不同方式的其他方式的部分簡(jiǎn)要構(gòu)成圖。另外，對(duì)與三維成形裝置1000相同的構(gòu)成要素標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記，省略其說(shuō)明。
[0091]圖4所示的頭部131上安裝有:激光照射部151，沿重力方向G照射激光Lg;以及噴嘴141b，具有噴出口 141c，噴出口 141c朝向試料板21或者部分造型物203上的激光Lg照射位置，將被燒結(jié)材料M以液滴狀的材料飛行體Mf沿與重力方向交叉的圖示的Fm方向噴出。
[0092]噴出口141c向Fm方向噴出被燒結(jié)材料M，材料飛行體Mf受到重力作用，，一邊描繪重力方向的所謂拋物線飛行軌跡Fd—邊飛行，成為單體材料Ms著落。因此，以使激光Lg向飛行軌跡Fd在試料板21或者部分造型物203上的到達(dá)區(qū)域照射的方式，材料噴出部141和激光照射部151安裝在頭部131上。
[0093]也可以將激光照射方向和被燒結(jié)材料的噴出方向構(gòu)成為如此交叉。在該構(gòu)成中，激光Lg被試料板21或者部分造型物203反射，激光照射部151可能被其反射激光照射，但為了使激光Lg向重力方向G照射，能夠非常準(zhǔn)確地控制激光的照射位置，能夠以高能量密度照射。因此，通過(guò)更加精細(xì)地控制激光Lg的激光射出形狀(相當(dāng)于圖3的(a)、(c)中所說(shuō)明的激光射出形狀Lld、L2d)，使反射激光在單體材料Ms的表面擴(kuò)散，能夠減弱反射激光朝向激光照射部151的能量。
[0094]第一實(shí)施方式的三維成形裝置1000將金屬微粉末、增粘劑和溶劑攪拌而得到的被燒結(jié)材料以液滴狀噴出，在試料板21或者部分造型物203的最上層、例如圖1所示的部分造型物203的上部形成單體液滴狀材料(圖2的(a)所示的Ms)，通過(guò)激光進(jìn)行燒結(jié)。即，將金屬微粉末、增粘劑和溶劑攪拌而得到的被燒結(jié)材料以極微小的液滴狀形成單位造型物，作為形成的極微小的單位造型物的連續(xù)體構(gòu)成三維形狀造型物200。因此，能夠容易地進(jìn)行微細(xì)形狀的三維形狀造型物的形成。
[0095]另外，通過(guò)將三維形狀造型物的原料即金屬微粉末與增粘劑、溶劑攪拌，即使是極微小的粒徑的粉末，也不會(huì)附著在被燒結(jié)材料的供給路徑，能夠不成為所謂強(qiáng)附著性粉體的情況下在供給路徑中流動(dòng)。因而，能夠減小金屬微粉末的粒徑，能夠形成微細(xì)的三維形狀造型物。另外，能夠得到精密的造型物。
[0096]另外，在本實(shí)施方式的三維成形裝置1000中，說(shuō)明了作為所照射的能量而使用激光L1、L2的方式，但并不限于此。只要是提供燒結(jié)被燒結(jié)材料M的熱量的手段，也可以是例如尚頻波、齒素?zé)舻取?br>[0097](第二實(shí)施方式)
[0098]圖5是示出通過(guò)多個(gè)被燒結(jié)材料形成三維造型物的第二實(shí)施方式的三維成形裝置2000的簡(jiǎn)要構(gòu)成圖。另外，圖6示出頭部231的詳細(xì)構(gòu)成，(a)是頭部231的從圖5的附圖上方沿Z軸看的外觀俯視圖，(b)是沿X軸方向的外觀側(cè)視圖。另外，三維成形裝置2000與第一實(shí)施方式的三維成形裝置1000的材料供給裝置40的構(gòu)成不同，因此對(duì)相同的構(gòu)成要素標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記，省略其說(shuō)明。
[0099]如圖5所示，第二實(shí)施方式的三維成形裝置2000具有作為材料供給部件的第I材料供給裝置240、第2材料供給裝置250。第I材料供給裝置240具有第I材料供給單元242、第I供給管242a、與第I供給管242a相連并支承在頭部231上的第I材料噴出部241。同樣，第2材料供給裝置250具有第2材料供給單元252、第2供給管252a、與第2供給管252a相連并支承在頭部231上的第2材料噴出部251。
[0100]如圖6的(a)所示，頭部231在頭部主體231a具有可動(dòng)頭231b。在本實(shí)施方式中，可動(dòng)頭231b具有:以能夠旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的方式配置在頭部主體231a上的驅(qū)動(dòng)螺紋軸231c;旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)螺紋軸231c的驅(qū)動(dòng)裝置232。可動(dòng)頭231b具有螺紋嵌合部，螺紋嵌合部根據(jù)旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)螺紋軸231c的旋轉(zhuǎn)方向R，使可動(dòng)頭231b在Y軸方向的圖示的S方向上往復(fù)移動(dòng)。
[0101]在可動(dòng)頭231b上支承有第I噴嘴241b和第2噴嘴251b。頭部主體231a上支承有激光照射裝置50所具有的第I激光照射部51a和第2激光照射部51b。
[0102]圖6示出的本實(shí)施方式的三維成形裝置2000的頭部231的狀態(tài)是以與激光照射部51a、51b的照射位置對(duì)應(yīng)的方式移動(dòng)可動(dòng)頭231b來(lái)配置第2噴嘴251b。如圖6的(b)所示，從材料供給控制器262基于對(duì)第2材料供給裝置250的材料供給的指令，向驅(qū)動(dòng)裝置232輸入使驅(qū)動(dòng)螺紋軸231c驅(qū)動(dòng)并使可動(dòng)頭231b移動(dòng)至預(yù)定位置的信號(hào)，移動(dòng)可動(dòng)頭231b。然后，可動(dòng)頭231b到達(dá)預(yù)定的位置后，材料噴出驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入到第2材料噴出部251所具有的噴出驅(qū)動(dòng)部251a，從第2噴嘴251b噴出容納在第2材料供給單元252中的材料。
[0103]然后，在轉(zhuǎn)移到由第I材料供給裝置240供給材料的情況下，從材料供給控制器262輸出停止從第2材料供給裝置250的材料供給的信號(hào)，向驅(qū)動(dòng)裝置232輸入驅(qū)動(dòng)螺紋軸231c驅(qū)動(dòng)并使可動(dòng)頭23 Ib移動(dòng)至預(yù)定位置的彳目號(hào)，移動(dòng)可動(dòng)頭23 lb。然后，可動(dòng)頭23 Ib到達(dá)預(yù)定的位置后，材料噴出驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入到第I材料噴出部241所具有的噴出驅(qū)動(dòng)部241a，從噴嘴241b噴出容納在第I材料供給單元242中的材料。
[0104]如此，通過(guò)使可動(dòng)頭231b在S方向上往復(fù)移動(dòng)，能夠從第I材料供給裝置240或者第2材料供給裝置250向來(lái)自激光照射部51 a、51 b的激光L1、L2的照射區(qū)域噴出所希望的被燒結(jié)材料。另外，本實(shí)施方式中說(shuō)明了噴出2種被燒結(jié)材料的方式，但并不限于此，能夠根據(jù)材料種類具備多個(gè)材料供給裝置。
[0105]另外，本實(shí)施方式的三維成形裝置2000中說(shuō)明了對(duì)應(yīng)2種被燒結(jié)材料而具有第I材料噴出部241和第2材料噴出部251的方式，但圖中雖未示出，例如通過(guò)在第一實(shí)施方式的三維成形裝置1000的構(gòu)成的供給管42a的途中設(shè)置可切換供給材料的流道切換裝置，能夠從I個(gè)材料噴出部41噴出多個(gè)被燒結(jié)材料。
[0106](第三實(shí)施方式)
[0107]作為第三實(shí)施方式，使用第一實(shí)施方式的三維成形裝置1000說(shuō)明形成三維形狀造型物的三維成形方法。圖7的(a)是示出第三實(shí)施方式的三維成形方法的流程圖，圖7的(b)是圖7的(a)示出的單層形成工序(S300)的詳細(xì)流程圖。另外，圖8和圖9是說(shuō)明本實(shí)施方式的三維成形方法的部分剖視圖。
[0108](三維成形用數(shù)據(jù)獲取工序)
[0109]如圖7的(a)所示，本實(shí)施方式的三維成形方法執(zhí)行三維成形用數(shù)據(jù)獲取工序(S100)，將三維形狀造型物200的三維成形用數(shù)據(jù)從未圖示的例如個(gè)人計(jì)算機(jī)等中獲取到控制單元。關(guān)于三維成形用數(shù)據(jù)獲取工序(S100)中獲取的三維成形用數(shù)據(jù)，從控制單元60向載臺(tái)控制器61、材料供給控制器62、激光激發(fā)器52發(fā)送控制數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)移到層疊開始工序。
[0110](層疊開始工序)
[0111]在層疊開始工序(S200)中，如示出三維成形方法的圖8的(a)所示，針對(duì)放置在載臺(tái)20上的試料板21，在預(yù)定的相對(duì)位置上配置頭部31。此時(shí)，在XY平面(參照?qǐng)D1)上，在基于上述的三維成形用數(shù)據(jù)的成形起點(diǎn)即載臺(tái)20的坐標(biāo)位置PllUll，yll)，以從材料噴出部41的噴嘴41b的噴出口 41c噴出的液滴狀的被燒結(jié)材料即材料飛行體Mf (參照?qǐng)D2)著落的方式移動(dòng)具有試料板21的載臺(tái)20，開始三維造型物的形成，轉(zhuǎn)移到單層形成工序。
[0112](單層形成工序)
[0113]如圖7的(b)所示，單層形成工序(S300)包含材料供給工序(S310)和燒結(jié)工序(S320)。首先，作為材料供給工序(S310)，如圖8的(b)所示，試料板21以使頭部31所支承的噴嘴41b與通過(guò)層疊開始工序(S200)作為預(yù)定位置的Pll(X11，yn)位置相對(duì)的方式移動(dòng)，從噴嘴41b作為被燒結(jié)材料的供給材料70朝向試料板21以液滴狀的材料飛行體71從噴出口41c在重力方向上噴出(參照?qǐng)D2)。供給材料70是，將成為三維形狀造型物200的原料的金屬例如不銹鋼、鈦合金的單體粉末、或者難以合金化的不銹鋼和銅(Cu)、或者不銹鋼和鈦合金、或者鈦合金和鈷(Co)、鉻(Cr)等的混合粉末與溶劑、作為粘合劑的增粘劑攪拌，調(diào)制為泥漿狀(或者膏狀)的物質(zhì)。
[0114]材料飛行體71著落到試料板21的上表面2Ia，作為單位液滴狀材料72(以下，稱為單位材料72)在上表面21 a上的P11 (X11，y 11)位置形成，材料供給工序(S310)結(jié)束。材料飛行體71從噴出口41c沿重力方向噴出并飛行，由此能夠使單位材料72正確地著落到應(yīng)當(dāng)著落的Pl I (X11，y 11)位置。此時(shí)，優(yōu)選地，加熱試料板21。通過(guò)加熱試料板21，單位材料72中包含的溶劑蒸發(fā)，成為與供給材料70相比流動(dòng)性差的單體材料72。因此，材料飛行體71著落到試料板21的上表面21a后，抑制沿上表面21a的濕潤(rùn)擴(kuò)散，能夠確保單位材料72距試料板21的上表面21a的高度hi (即填充量)。
[0115]當(dāng)單位材料72配置到上表面21a時(shí)，開始燒結(jié)工序(S320)。如圖8的(C)所示，燒結(jié)工序(S320)使來(lái)自激光照射部51a、51b的激光L1、L2朝向單位材料72以與重力方向交叉的方式照射(參照?qǐng)D2)。通過(guò)激光L1、L2所帶有的能量(熱量)蒸發(fā)單位材料72中包含的溶劑和增粘劑，金屬粉末的粒子之間結(jié)合所謂燒結(jié)或者熔融結(jié)合，由此成為金屬塊的單位燒結(jié)體73在Pll(X11，yn)位置形成。激光L1、L2的照射是根據(jù)單位材料72的材料組成、體積等的條件來(lái)設(shè)定照射條件，所設(shè)定的照射量照射到單位材料72后，停止照射。
[0116]然后，雖后面敘述，重復(fù)上述的材料供給工序(S310)和燒結(jié)工序(S320)，本例中形成作為第I單層的第I層的部分造型物201。
[0117]關(guān)于部分造型物201，上述的材料供給工序(S310)和燒結(jié)工序(S320)與載臺(tái)20的移動(dòng)一起重復(fù)m次，第m次的單位燒結(jié)體73形成于成為部分造型物201的端部的載臺(tái)20的坐標(biāo) PEND = Plm(Xlm，yim)位置。
[0118]在這里，當(dāng)在PlI (X11，yil)位置形成單位燒結(jié)體73時(shí)，執(zhí)行成形路徑確認(rèn)工序(S330)，判斷材料供給工序(S310)和燒結(jié)工序(S320)是否達(dá)到形成部分造型物201的m次重復(fù)、即噴嘴41b是否達(dá)到載臺(tái)20的坐標(biāo)位置?隱=?1111(11?，71?)。在成形路徑確認(rèn)工序(5330)中，在判斷為未達(dá)到m次重復(fù)、即噴嘴41b未達(dá)到載臺(tái)20的坐標(biāo)位置PEND = Plm(xim，yim)的“否”時(shí)，如圖9的(d)所示，再次轉(zhuǎn)移到材料供給工序(S310)，載臺(tái)20驅(qū)動(dòng)到使接下來(lái)的單位材料72的形成位置即Pl 2 (xi2，yi2)位置與噴嘴41b相對(duì)。然后，在噴嘴41b與P12(xi2，yi2)位置相對(duì)的位置，執(zhí)行材料供給工序(S310)和燒結(jié)工序(S320)，在Pl2(X12，y12)位置形成單位燒結(jié)體73。
[0119]然后，如圖9的(e)所示，通過(guò)重復(fù)m次材料供給工序(S310)和燒結(jié)工序(S320)，形成部分造型物201。然后，確認(rèn)重復(fù)第m次的噴嘴41b所相對(duì)的載臺(tái)20的坐標(biāo)位置是否位于坐標(biāo)PEND = Plm(Xlm，yim)位置，當(dāng)判斷為“是”時(shí)，單層形成工序(S300)結(jié)束。
[0120](層疊數(shù)比較工序)
[0121]當(dāng)通過(guò)單層形成工序(S300)形成作為第I單層的第I層的部分造型物201時(shí)，轉(zhuǎn)移到與通過(guò)三維成形用數(shù)據(jù)獲取工序(S100)獲得的成形數(shù)據(jù)進(jìn)行比較的層疊數(shù)比較工序(S400)。在層疊數(shù)比較工序(S400)中，對(duì)構(gòu)成三維形狀造型物200的部分造型物的層疊數(shù)N與到層疊數(shù)比較工序(S400)之前的單層形成工序(S300)為止所層疊的部分造型物的層疊數(shù)η進(jìn)行比較。
[0122]在層疊數(shù)比較工序(S400)中，當(dāng)判斷為η = Ν時(shí)，判斷為完成三維形狀造型物200的形成，結(jié)束三維成形。但是，當(dāng)判斷為η〈Ν時(shí)，再次執(zhí)行層疊開始工序(S200)。
[0123]圖10的(a)是示出作為第2單層的第2層的部分造型物202的形成方法的剖視圖。首先，如圖10的(a)所示，再次執(zhí)行層疊開始工序(S200)。此時(shí)，載臺(tái)20以與噴出口41c和激光照射部51a、51b分開與第I層的部分造型物201的厚度hi相當(dāng)?shù)牧康姆绞皆赯軸方向移動(dòng)。進(jìn)一步地，以使從材料噴出部41的噴嘴41b的噴出口 41噴出的液滴狀的被燒結(jié)材料的材料飛行體71(參照?qǐng)D2)著落到基于三維成形數(shù)據(jù)的第2層造型的起點(diǎn)即載臺(tái)20的坐標(biāo)位置P21(X21，y21)的方式，移動(dòng)具有試料板21的載臺(tái)20，開始三維造型物的第2層形成，轉(zhuǎn)移到第2層的單層形成工序(S300)。
[0124]之后，和示出上述的第I層的部分造型物201的形成的圖8、圖9相同，執(zhí)行單層形成工序(S300)。首先，作為材料供給工序(S301)，如圖10的(b)所示，試料板21以使頭部31所支承的噴嘴41b與通過(guò)層疊開始工序(S200)作為預(yù)定位置的P21(X21，y21)位置相對(duì)的方式，伴隨載臺(tái)20的移動(dòng)而移動(dòng)，作為被燒結(jié)材料的供給材料70從噴嘴41b朝向第I層的部分造型物201的上部201a作為液滴狀的材料飛行體71從噴出口 41c噴出。
[0125]材料飛行體71著落到部分造型物201的上部201a，作為單位液滴狀材料72(以下，稱為單位材料72)配置在上部201a，結(jié)束P21(X21，y21)位置處的材料供給工序(S310)，在部分造型物201的上部201a形成高度h2(所謂填充量)的單位材料72。
[0126]當(dāng)單位材料72配置到部分造型物201的上部21a時(shí)，開始燒結(jié)工序(S320)。如圖10的(c)所示，燒結(jié)工序(S320)使來(lái)自激光照射部5 Ia、5 Ib的激光L1、L2朝向單位材料72照射。通過(guò)激光L1、L2所帶有的能量(熱量)，單位材料72燒結(jié)并成為單位燒結(jié)體73。然后，重復(fù)上述的材料供給工序(S310)和燒結(jié)工序(S320)，在第I層的部分造型物201的上部201a上形成第2層的部分造型物202。關(guān)于部分造型物201，上述的材料供給工序(S310)和燒結(jié)工序(S320)與載臺(tái)20的移動(dòng)一起重復(fù)m次，第m次的單位燒結(jié)體73形成于成為部分造型物203的端部的載臺(tái)20的坐標(biāo)Pend = P2m( X2m，y2m)位置。
[0127]在這里，當(dāng)P21(X21，y21)位置形成單位燒結(jié)體73時(shí)，執(zhí)行成形路徑確認(rèn)工序(S330)，判斷材料供給工序(S310)和燒結(jié)工序(S320)是否達(dá)到形成第2層的部分造型物202的!11次重復(fù)、8卩噴嘴4113是否達(dá)到載臺(tái)20的坐標(biāo)位置?￡_ = ?21]1(12111，72111)。在成形路徑確認(rèn)工序(S330)中，在判斷為未達(dá)到m次重復(fù)、即噴嘴41b未達(dá)到載臺(tái)20的坐標(biāo)位置PEND = P2m(X2m，y2m)的“否”時(shí)，如圖11的⑷所示，再次轉(zhuǎn)移到材料供給工序(S310)，載臺(tái)20驅(qū)動(dòng)到使接下來(lái)的單位材料72的形成位置即？22(122，722)位置與噴嘴4113相對(duì)。然后，在噴嘴41b與P22(X22，y22)位置相對(duì)的位置，執(zhí)行材料供給工序(S310)和燒結(jié)工序(S320)，在P22(X22，y22)位置形成單位燒結(jié)體73。
[0128]然后，如圖11的(e)所示，通過(guò)重復(fù)m次材料供給工序(S310)和燒結(jié)工序(S320)，形成第2層的部分造型物202。然后，確認(rèn)重復(fù)第m次的噴嘴41b所相對(duì)的載臺(tái)20的坐標(biāo)位置是否位于坐標(biāo)PEND = P2m(X2m，y2m)位置，當(dāng)判斷為“是”時(shí)，第2層的單層形成工序(S300)結(jié)束。
[0129]然后，再次轉(zhuǎn)移到層疊數(shù)比較工序(S400)，重復(fù)層疊開始工序(S200)和單層形成工序(S300)，直到n = N為止，能夠使用第一實(shí)施方式的三維成形裝置1000形成三維形狀造型物。另外，在上述的適用例中的層疊工和層疊數(shù)比較工序(S400)中，重復(fù)執(zhí)行在作為第一單層的第一層的部分造型物201的上方形成作為第二單層的第2層的部分造型物202的層疊開始工序(S200)和單層形成工序(S300)，直到判斷為η = N為止。
[0130](第四實(shí)施方式)
[0131]對(duì)第四實(shí)施方式的三維成形方法進(jìn)行說(shuō)明。上述第三實(shí)施方式的三維成形方法中，在三維形狀造型物有懸伸部的情況下，對(duì)于懸伸部，在上述的單層形成工序(S300)中的材料供給工序(S310)中，由于不存在材料飛行體71應(yīng)當(dāng)著落的下層的部分造型物，無(wú)法形成單位材料72(參照?qǐng)D10的(b))。假設(shè)即使使單位材料72以與在圖11的(d)示出的P21(x21，y21)位置形成的單位燒結(jié)體73重疊連接的方式著落，如果未配置有下層的部分造型，則有可能變形成向重力方向下垂。即，這是因?yàn)?，燒結(jié)前的單位材料72是將原料的金屬例如不銹鋼、鈦合金的單體粉末、或者難以合金化的不銹鋼和銅(Cu)、或者不銹鋼和鈦合金、或者鈦合金和鈷(Co)或鉻(Cr)等的混合粉末，與溶劑、增粘劑攪拌而得到的泥漿狀(或者膏狀)的柔軟狀態(tài)的物質(zhì)。
[0132]因此，說(shuō)明通過(guò)第四實(shí)施方式的三維成形方法來(lái)使懸伸部不變形而形成三維形狀造型物的方法。另外，對(duì)和第三實(shí)施方式的三維成形方法相同的工序標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記，省略其說(shuō)明。另外，為了簡(jiǎn)化說(shuō)明，例不如圖12的(a)的俯視外觀圖和圖12的(b)的表不圖12的(B)A-A'部的剖視圖那樣具有簡(jiǎn)單形狀的三維形狀造型物300，說(shuō)明第四實(shí)施方式的三維成形方法，但并不限于此，能夠適用于所謂具有懸伸部的造型物。
[0133]如圖12所示，在三維形狀造型物300中，在具有凹部300a的圓柱形的基部300b的凹部開口側(cè)端部設(shè)有向基部300b的外側(cè)延伸的作為懸伸部的凸緣部300c。為了基于第四實(shí)施方式的三維成形方法形成該三維形狀造型物300，關(guān)于成形過(guò)程中去除的支架部310，將在凸緣部300c的圖示下部方向直至基部300b的底部位置的成形用數(shù)據(jù)加到三維形狀造型物300的三維成形用數(shù)據(jù)中來(lái)生成。
[0134]圖13是示出圖12示出的三維形狀造型物300的成形方法的流程圖。另外，圖14示出通過(guò)圖13所示的流程圖來(lái)進(jìn)行的三維形狀造型物300的成形方法，圖示左側(cè)配置部分剖視圖，右側(cè)配置俯視外觀圖。另外，在本實(shí)施方式的三維形狀造型物300中，使用層疊4層成形的例子進(jìn)行說(shuō)明，但并不限于此。
[0135]首先，如圖14的(a)所示，在未圖示的試料板21上成為第I層的部分造型物301通過(guò)第三實(shí)施方式的三維成形方法形成。在形成部分造型物301的工序中，還形成第I層的局部支架部311。關(guān)于局部支架部311，不執(zhí)行通過(guò)圖8和圖9說(shuō)明的單層形成工序(S300)中的燒結(jié)工序(S320)，在保持單位材料72的狀態(tài)、即保持未燒結(jié)部或者未熔融部的狀態(tài)下執(zhí)行單層形成工序(S300)。
[0136]接著，重復(fù)單層形成工序(S300)，如圖14的(b)所示那樣形成第2層和第2層的部分造型物302、303。然后，在形成部分造型物302、303的工序中，還形成第2層和第3層的局部支架部312、313。關(guān)于局部支架部312、313，與局部支架部311相同，不執(zhí)行單層成形工序(S300)中的燒結(jié)工序(S320)，在保持成形材料72的狀態(tài)、即保持未燒結(jié)部或者未熔融部的狀態(tài)下執(zhí)行單層形成工序(S300)，通過(guò)局部支架部311、312、313形成支架部310。
[0137]接著，如圖14的(C)所示，形成在凸緣部300c上形成的第4層的部分造型物304。部分造型物304以被通過(guò)局部支架部311、312、313形成的支架部310的端面310a支承的方式形成。通過(guò)如此形成部分造型物304，作為單位材料72(參照?qǐng)D8)的著落面而形成端面310a，由此能夠正確地形成成為凸緣部300c的第4層的部分造型物304。
[0138]然后，如圖14的(d)所示，在成形三維形狀造型物300時(shí)，通過(guò)支架部去除工序(S500)，從三維形狀造型物300去除支架部310，由于支架部310由未燒結(jié)的材料形成，作為支架部去除工序(S500)中的支架部310去除方法，可以是例如圖14的(d)所示那樣通過(guò)鋒利的刀具Kn進(jìn)行的物理切除?；蛘?，也可以是浸泡在溶劑中，溶解材料中包含的增粘劑而從三維形狀造型物300中去除。
[0139]如上所述，在形成具有作為懸伸部的凸緣部300c的三維形狀造型物300的情況下，通過(guò)將支承凸緣部300c的支架部310與三維形狀造型物300—起形成，能夠防止凸緣部300c向重力方向變形。另外，圖12所示的支架部310并不限于如圖示那樣整面支承凸緣部300c的方式，可根據(jù)造型物的形狀、材料組成等，適當(dāng)?shù)卦O(shè)置形狀、大小等。
[0140]另外，本發(fā)明的實(shí)施方式的具體構(gòu)成能夠在能達(dá)到本發(fā)明的目的的范圍內(nèi)適當(dāng)改變?yōu)槠渌难b置或者方法。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種三維成形裝置，其特征在于，包括: 載臺(tái)； 材料供給部件，朝向所述載臺(tái)供給含有金屬粉末和粘合劑的被燒結(jié)材料； 能量照射部件，向從所述材料供給部件供給的所述被燒結(jié)材料，供給能夠燒結(jié)所述被燒結(jié)材料的能量;以及 驅(qū)動(dòng)部件，使所述材料供給部件和所述能量照射部件能夠相對(duì)于所述載臺(tái)進(jìn)行三維移動(dòng)， 所述材料供給部件具有材料噴出部，該材料噴出部供給預(yù)定量的所述被燒結(jié)材料， 所述能量照射部件具有用于射出所述能量的能量照射部， 所述材料噴出部和所述能量照射部支承于一個(gè)支承部件上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維成形裝置，其特征在于， 所述能量照射部件沿與重力方向交叉的方向照射所述能量。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的三維成形裝置，其特征在于， 從所述材料噴出部的噴出口呈液滴狀噴出所述被燒結(jié)材料。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的三維成形裝置，其特征在于， 所述三維成形裝置具有多個(gè)所述能量照射部。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的三維成形裝置，其特征在于， 所述材料供給部件具有材料供給部，該材料供給部至少將所述被燒結(jié)材料供給至所述材料噴出部，所述材料噴出部具有與所述載臺(tái)相對(duì)的材料噴出口， 所述材料供給部設(shè)有多個(gè)， 供給2種以上的具有不同組成的所述被燒結(jié)材料。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的三維成形裝置，其特征在于， 所述能量照射部件是激光照射部件。7.—種三維成形方法，包括: 單層形成工序，通過(guò)材料供給工序和燒結(jié)工序來(lái)形成單層，所述材料供給工序供給含有金屬粉末和粘合劑的被燒結(jié)材料，所述燒結(jié)工序朝向通過(guò)所述材料供給工序供給的所述被燒結(jié)材料，供給能夠燒結(jié)所述被燒結(jié)材料的能量，使所述被燒結(jié)材料燒結(jié)；以及 層疊工序，在通過(guò)所述單層形成工序形成的所述單層上，層疊通過(guò)所述單層形成工序形成的另外的所述單層， 重復(fù)預(yù)定次數(shù)的所述層疊工序來(lái)形成三維形狀造型物，其特征在于， 在所述單層形成工序中，所述材料供給工序呈液滴狀噴出所述被燒結(jié)材料，針對(duì)著落的單位液滴狀材料進(jìn)行的所述燒結(jié)工序在預(yù)定的所述單層的整個(gè)形成區(qū)域進(jìn)行。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的三維成形方法，其特征在于， 所述燒結(jié)工序的所述能量的照射方向是與重力方向交叉的方向。9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的三維成形方法，其特征在于， 在所述層疊工序中形成用于支承所述單層的支架部， 所述支架部是在所述燒結(jié)工序中未被照射所述能量的未燒結(jié)部。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的三維成形方法，其特征在于， 所述三維成形方法還包括支架部去除工序，該支架部去除工序去除所述支架部。
【文檔編號(hào)】B22F3/105GK105983696SQ201610149575
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2016年3月16日
【發(fā)明人】鎌倉(cāng)知之
【申請(qǐng)人】精工愛普生株式會(huì)社