本發(fā)明涉及被構(gòu)造成包括不同金屬的復(fù)合構(gòu)件以及該復(fù)合構(gòu)件的制造方法。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)上，已知通過使用金屬進(jìn)行包覆來制造復(fù)合構(gòu)件。

日本特開平10-337618號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)公開了被構(gòu)造成加工由該包覆獲得的復(fù)合構(gòu)件的加工裝置。具體地，專利文獻(xiàn)1公開了通過加工裝置將如下包覆部加工成預(yù)定形狀：通過在由鋁基鑄造合金構(gòu)成的氣缸蓋(cylinder head)中的閥座部熔融包覆銅合金粉末而形成的包覆部。

此外，作為復(fù)合構(gòu)件的一個(gè)示例性制造方法，日本特開昭61-183430號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)2)公開了注射成型機(jī)用的螺桿的制造方法。具體地，專利文獻(xiàn)2公開了注射成型機(jī)用的螺桿的制造方法，包括如下步驟：采用包括碳化鎢粉末的合金材料粉末混合物填充鋼軸的槽；通過將如此填充有合金材料粉末混合物的軸在加壓的狀態(tài)下高溫加熱來燒結(jié)合金材料粉末混合物。

此外，附加制造在傳統(tǒng)上是已知的。如還在下述非專利文獻(xiàn)1中說明的，附加制造是指通過包覆材料基于三維形狀的數(shù)值表現(xiàn)來產(chǎn)生物體的處理。在很多情況下，通過使層彼此層疊來實(shí)施附加制造，附加制造與除去制造相反。應(yīng)當(dāng)注意的是，該附加制造的定義規(guī)定在作為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)用的民間標(biāo)準(zhǔn)制定組織的ASTM國(guó)際的ASTM F2792-12a(附加制造技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語)中。另外，附加制造還稱作“3D打印”。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開平10-337618號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開昭61-183430號(hào)公報(bào)

非專利文獻(xiàn)

非專利文獻(xiàn)1：日本專利局，“專利申請(qǐng)技術(shù)動(dòng)向調(diào)查報(bào)告(財(cái)政年度2013)：3D打印”，[在線]，2014年3月，[2014年9月19日檢索]，互聯(lián)網(wǎng)(URL：http://www.jpo.go.jp/shiryou/pdf/gidou-houkoku/25_3dprinter.pdf)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

專利文獻(xiàn)1中的包覆僅僅是在下層構(gòu)件(即，基底)的表面附加特性不同于基底的材料的技術(shù)，而不具有基于三維形狀的數(shù)值表現(xiàn)產(chǎn)生物體的處理。因此，專利文獻(xiàn)1中的包覆不采用附加制造。

此外，專利文獻(xiàn)1的用作被構(gòu)造成進(jìn)行除去加工的機(jī)床的加工裝置是用于加工通過包覆獲得的復(fù)合構(gòu)件的裝置，而不具有進(jìn)行包覆的功能。因此，通過不同于加工裝置的裝置進(jìn)行包覆。因此，為了加工通過包覆獲得的復(fù)合構(gòu)件，使用者必須移動(dòng)復(fù)合構(gòu)件并且將復(fù)合構(gòu)件設(shè)置于加工裝置內(nèi)的預(yù)定位置。

在專利文獻(xiàn)2的制造方法中，通過不同于附加制造的燒結(jié)獲得復(fù)合構(gòu)件，因此具有以下缺點(diǎn)。即，槽在其角部(角落部)處可能沒有充分地填充合金材料粉末混合物，結(jié)果很可能在連接部位形成氣泡。不利地，這導(dǎo)致連接部位處連接強(qiáng)度的降低和熱傳導(dǎo)率的降低。

鑒于上述問題做出本申請(qǐng)的發(fā)明，本申請(qǐng)的發(fā)明的目的是獲得如下復(fù)合構(gòu)件：通過附加制造并且處于能夠被快速加工的狀態(tài)的復(fù)合構(gòu)件。

用于解決問題的方案

根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合構(gòu)件通過包括如下步驟的制造方法制造：使用附加制造方式為定向能量沉積的附加制造技術(shù)在由第一材料構(gòu)成的第一構(gòu)件的表面附加與所述第一材料不同的第二材料。通過將所述第一構(gòu)件設(shè)置于被構(gòu)造成進(jìn)行除去加工的機(jī)床的加工區(qū)域內(nèi)來進(jìn)行所述制造方法。

優(yōu)選地，所述制造方法還包括去除由附加的所述第二材料構(gòu)成的第二構(gòu)件的一部分的步驟。

優(yōu)選地，所述制造方法還包括使用所述附加制造技術(shù)制造用于覆蓋所述去除之后的第二構(gòu)件的第三構(gòu)件的步驟。

優(yōu)選地，所述制造方法還包括通過使用所述機(jī)床切削工件以制造所述第一構(gòu)件的步驟。

優(yōu)選地，在附加所述第二材料的步驟中，所述第二材料被附加到所述工件的切削部。

優(yōu)選地，所述制造方法還包括通過所述附加制造技術(shù)來制造所述第一構(gòu)件的步驟。

優(yōu)選地，所述定向能量沉積采用激光或電子束。所述機(jī)床能夠改變?cè)O(shè)置于所述加工區(qū)域的所述第一構(gòu)件的姿勢(shì)。所述制造方法控制所述第一構(gòu)件的姿勢(shì)，使得所述激光或所述電子束相對(duì)于在所述第一構(gòu)件的表面中的第一區(qū)域的照射角度在所述第一區(qū)域中成為第一角度。所述制造方法控制所述第一構(gòu)件的姿勢(shì)，使得所述激光或所述電子束相對(duì)于在所述第一構(gòu)件的表面中的第二區(qū)域的照射角度在所述第二區(qū)域中成為第二角度。

優(yōu)選地，所述第二材料具有比所述第一材料的熱傳導(dǎo)率高的熱傳導(dǎo)率。

優(yōu)選地，所述第二材料具有比所述第一材料的強(qiáng)度大的強(qiáng)度。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，復(fù)合構(gòu)件的制造方法包括如下步驟：使用附加制造方式為定向能量沉積的附加制造技術(shù)在由第一材料構(gòu)成的構(gòu)件的表面附加與所述第一材料不同的第二材料。通過將所述第一構(gòu)件設(shè)置于被構(gòu)造成進(jìn)行除去加工的機(jī)床的加工區(qū)域內(nèi)來進(jìn)行所述步驟。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明，快速地獲得了如下復(fù)合構(gòu)件：通過附加制造并且處于能夠被快速加工的狀態(tài)的復(fù)合構(gòu)件。

附圖說明

圖1是用于圖示制造復(fù)合構(gòu)件用的機(jī)床1的外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖2示出附加制造裝置30安裝到主軸14的狀態(tài)。

圖3示出刀具保持件40安裝到主軸14的狀態(tài)。

圖4圖示通過附加制造裝置30進(jìn)行附加制造的原理。

圖5圖示通過切削工件100獲得基礎(chǔ)構(gòu)件的處理。

圖6示出通過切削工件100制造的基礎(chǔ)構(gòu)件110的外觀。

圖7示出對(duì)基礎(chǔ)構(gòu)件110進(jìn)行附加制造的狀態(tài)。

圖8示出通過對(duì)基礎(chǔ)構(gòu)件110進(jìn)行附加制造而獲得的中間體200的外觀。

圖9示出在對(duì)中間體200的表面進(jìn)行加工之后中間體200的外觀。

圖10示出對(duì)中間體200進(jìn)行附加制造的狀態(tài)。

圖11示出對(duì)已通過表面加工處理的中間體200進(jìn)行附加制造而獲得的完成品300的外觀。

圖12示出機(jī)床1的硬件構(gòu)造的概況。

圖13是示出制造完成品300的處理流程的流程圖。

圖14圖示對(duì)于施加金屬粉末的每個(gè)區(qū)域在進(jìn)行附加制造時(shí)改變施加金屬粉末的方向的構(gòu)造。

具體實(shí)施方式

參照附圖，以下說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的復(fù)合構(gòu)件和被構(gòu)造成制造該復(fù)合構(gòu)件的機(jī)床。在以下說明中，賦予相同的部件相同的附圖標(biāo)記。它們的名稱和功能也相同。因此，不再對(duì)它們進(jìn)行重復(fù)地詳細(xì)說明。

此外，在以下說明中，具有附加制造(即，3D打印)的功能的5軸加工機(jī)將被圖示為上述機(jī)床的一個(gè)示例。然而，機(jī)床不限于5軸加工機(jī)。機(jī)床可以是具有附加制造功能的任何除去加工機(jī)(subtractive machine)(例如，4軸加工機(jī))。此外，在以下說明中，假設(shè)定向能量沉積被用作附加制造中的附加制造方式。

<A.機(jī)床的概況>

圖1是圖示用于制造復(fù)合構(gòu)件用的機(jī)床1的外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖。參照?qǐng)D1，機(jī)床1包括操作系統(tǒng)11、防護(hù)板(splash guard)12、主軸頭13、主軸14、轉(zhuǎn)動(dòng)裝置18、門19和臺(tái)裝置20。

臺(tái)裝置20具有轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)16和被構(gòu)造成轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)16的支座17。臺(tái)裝置20安裝到轉(zhuǎn)動(dòng)裝置18。具體地，支座17固定到轉(zhuǎn)動(dòng)裝置18的中央部。

操作系統(tǒng)11是用作傳統(tǒng)操作盤的數(shù)控設(shè)備。操作系統(tǒng)11通過執(zhí)行使用者設(shè)計(jì)的程序等控制機(jī)床1的整體動(dòng)作。例如，操作系統(tǒng)11控制主軸頭13、主軸14、轉(zhuǎn)動(dòng)裝置18、門19、臺(tái)裝置20和稍后說明的附加制造裝置30的動(dòng)作。應(yīng)當(dāng)注意的是，操作系統(tǒng)11是眾所周知的系統(tǒng)，因此在此不再詳細(xì)說明。

主軸頭13安裝到橫軌(未示出)。主軸頭13被設(shè)置成沿箭頭901表示的軸向(X軸方向)和箭頭902表示的軸向(Y軸方向)可滑動(dòng)地移動(dòng)。主軸14安裝到主軸頭13。

主軸14被設(shè)置成沿箭頭903表示的軸向(Z軸方向)可滑動(dòng)地移動(dòng)。主軸14具有設(shè)置有如下結(jié)構(gòu)的頂端：已安裝有刀具的刀具保持件能夠安裝到該結(jié)構(gòu)。

刀具保持件的示例包括：被構(gòu)造成進(jìn)行附加制造的附加制造裝置30(圖2)；以及存儲(chǔ)在刀具庫(tool magazine)(未示出)中的刀具保持件，(例如，包括立銑刀的刀具保持件40(圖3))。應(yīng)當(dāng)注意的是，除了附加制造裝置30以外的刀具保持件通過自動(dòng)刀具交換裝置21(圖3)安裝到主軸14。

刀具庫相對(duì)于門19與加工區(qū)域相對(duì)地布置(即，在圖1中布置在門19后方)。應(yīng)當(dāng)注意的是，術(shù)語“加工區(qū)域”是指通過防護(hù)板12和門19分隔出的空間(機(jī)床1的內(nèi)部空間)，主軸頭13、主軸14、轉(zhuǎn)動(dòng)裝置18、臺(tái)裝置20、附加制造裝置30、工件等可移動(dòng)地設(shè)置于該空間。

主軸頭13和主軸14均適當(dāng)?shù)卦O(shè)置有進(jìn)給結(jié)構(gòu)、引導(dǎo)結(jié)構(gòu)、伺服馬達(dá)等，以便使主軸頭13和主軸14能夠滑動(dòng)移動(dòng)。在機(jī)床1中，主軸頭13和主軸14各自的滑動(dòng)移動(dòng)能夠被組合成使安裝到刀具保持件的刀具的位置在XYZ空間內(nèi)能夠自由地改變。

轉(zhuǎn)動(dòng)裝置18被設(shè)置成通過馬達(dá)驅(qū)動(dòng)能夠相對(duì)于在X軸方向上延伸的中心軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)裝置18的轉(zhuǎn)動(dòng)致使臺(tái)裝置20相對(duì)于該中心軸線順時(shí)針和逆時(shí)針(箭頭904表示的方向)轉(zhuǎn)動(dòng)。

在圖1所示的默認(rèn)狀態(tài)下，臺(tái)裝置20的轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)16被設(shè)置成通過馬達(dá)驅(qū)動(dòng)相對(duì)于在豎直(Z軸)方向上延伸的中心軸線能夠轉(zhuǎn)動(dòng)。應(yīng)當(dāng)注意的是，由于轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)16通過轉(zhuǎn)動(dòng)裝置18沿箭頭904的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，所以轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)16的轉(zhuǎn)動(dòng)的中心軸線在保持與YZ平面平行的狀態(tài)下改變。

使用卡盤或各種類型的夾具將工件保持于轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)16。在使用固定刀具切削期間，使轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)16轉(zhuǎn)動(dòng)以使得工件相對(duì)于中心軸線順時(shí)針和逆時(shí)針(箭頭905的方向)轉(zhuǎn)動(dòng)。

采用上述構(gòu)造，機(jī)床1能夠改變?cè)O(shè)置于加工區(qū)域的構(gòu)件、諸如工件的姿勢(shì)。

圖2示出附加制造裝置30安裝到主軸14的狀態(tài)。參照?qǐng)D2，附加制造裝置30包括施加單元310、安裝單元320和軟管單元330。

雖然稍后將詳細(xì)說明，但是從施加單元310的頂端部311施加金屬粉末等。安裝單元320是用于將附加制造裝置30固定到主軸14的構(gòu)件。軟管單元330是粉末等的供給路徑。軟管單元330被設(shè)置成將粉末等從存儲(chǔ)有粉末等的裝置(未示出)經(jīng)由安裝單元320供給到施加單元310。

當(dāng)不使用附加制造裝置30時(shí)，機(jī)床1將附加制造裝置30存儲(chǔ)在用于附加制造裝置的保持件39中。應(yīng)當(dāng)注意的是，保持件39被構(gòu)造成在保持與XY平面平行的狀態(tài)下能夠轉(zhuǎn)動(dòng)。即，保持件39相對(duì)于與Z軸平行的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。

圖3示出刀具保持件40安裝到主軸14的狀態(tài)。參照?qǐng)D3，操作系統(tǒng)11進(jìn)行控制以打開門19，接著使用自動(dòng)刀具交換裝置將刀具保持件40安裝到主軸14。應(yīng)當(dāng)注意的是，刀具保持件40在附加制造裝置30存儲(chǔ)在保持件39的狀態(tài)下被交換。

圖4圖示通過附加制造裝置30進(jìn)行附加制造的原理。參照?qǐng)D4，當(dāng)沿預(yù)定方向(箭頭的方向)移動(dòng)時(shí)，附加制造裝置30從施加單元310的頂端部311施加激光束391、金屬粉末392和用于屏蔽和承載的氣體393。因此，熔融點(diǎn)394形成于工件399的表面，結(jié)果金屬粉末392熔接于此。

具體地，在工件399上形成包覆層396。包覆材料395設(shè)置于包覆層396。當(dāng)包覆材料395冷卻時(shí)，能夠被加工的金屬層形成于工件399。應(yīng)當(dāng)注意的是，可以采用電子束替代激光束391。

<B.處理例>

以下，將說明由機(jī)床1進(jìn)行的加工處理的具體示例。具體地，作為由機(jī)床1進(jìn)行的加工處理的一個(gè)示例，以下說明通過進(jìn)行切削和附加制造來制造復(fù)合構(gòu)件的處理。特別地，以下將例舉和圖示管體的制造方法。應(yīng)當(dāng)注意的是，待制造的復(fù)合構(gòu)件的形狀不限于管體。此外，待制造的復(fù)合構(gòu)件的材料不限于以下說明的示例。

(b1.基礎(chǔ)構(gòu)件的生成)

圖5圖示通過切削工件100獲得基礎(chǔ)構(gòu)件的處理。參照?qǐng)D5，機(jī)床1使用刀具保持件40開始切削，以便在具有圓筒形狀并且固定到固定夾具50的工件100的表面形成預(yù)定圖案的槽部111。工件100由諸如鋼的材料構(gòu)成。

應(yīng)當(dāng)注意的是，槽的形成涉及轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)16的轉(zhuǎn)動(dòng)和刀具保持件40的移動(dòng)(例如，在Y軸方向上的移動(dòng))。此外，轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)16的轉(zhuǎn)動(dòng)速度、刀具保持件40的移動(dòng)速度、刀具保持件40的立銑刀的轉(zhuǎn)動(dòng)速度等基于操作系統(tǒng)11的指令確定。

圖6示出通過切削工件100制造的基礎(chǔ)構(gòu)件110的外觀。參照?qǐng)D6，基礎(chǔ)構(gòu)件110在其表面具有預(yù)定圖案的槽部111。

(b2.第一次三維打印處理和表面加工處理)

圖7示出對(duì)基礎(chǔ)構(gòu)件110進(jìn)行附加制造的狀態(tài)。參照?qǐng)D7，機(jī)床1采用附加制造裝置30使用不同于鋼的金屬對(duì)槽部111進(jìn)行包覆(3D打印)。

具體地，機(jī)床1通過從附加制造裝置30的頂端部311施加諸如銅合金、鋁合金或鎳基超合金等的粉末在槽部111的表面形成金屬層120。更具體地，借助于附加制造，機(jī)床1形成具有填充槽部111的厚度的金屬層120。換言之，機(jī)床1采用與基礎(chǔ)構(gòu)件110的材料不同的金屬填充槽部111。

應(yīng)當(dāng)注意的是，對(duì)于槽部111的槽的交叉點(diǎn)，操作系統(tǒng)11可以限制從施加單元310施加粉末392，以便防止進(jìn)行兩次包覆。通過基于使用者設(shè)計(jì)的程序確定交叉點(diǎn)的位置(交叉點(diǎn)在基礎(chǔ)構(gòu)件110的表面中的位置)，可以將操作系統(tǒng)11的程序提前設(shè)計(jì)成限制交叉點(diǎn)的位置處的施加。

圖8示出通過對(duì)基礎(chǔ)構(gòu)件110進(jìn)行附加制造而獲得的中間體200的外觀。參照?qǐng)D8，中間體200是具有基礎(chǔ)構(gòu)件110和金屬層120的復(fù)合構(gòu)件。金屬層120具有與通過切削形成的槽部111的圖案相同的圖案。

以下說明去除通過附加制造附加的(熔接的)并且由第二材料構(gòu)成的金屬層120(第二構(gòu)件)的一部分的步驟。在獲得圖8的中間體200之后，機(jī)床1加工中間體200的表面。具體地，機(jī)床1加工金屬層120的至少表面。應(yīng)當(dāng)注意的是，機(jī)床1還可以如加工金屬層120那樣加工基礎(chǔ)構(gòu)件110的表面。

圖9示出在加工中間體200的表面之后中間體200的外觀。參照?qǐng)D9，與圖8的狀態(tài)相比，表面加工處理提供中間體200的表面中的減小了的凹凸。

應(yīng)當(dāng)注意的是，如下所述，如果對(duì)中間體200的表面進(jìn)一步進(jìn)行附加制造(圖10)，則中間體200的表面不必需被加工。

如上所述，用作復(fù)合構(gòu)件的中間體200通過包括以下步驟的制造方法制成：使用采用定向能量沉積作為附加制造處理的附加制造，在由第一材料(例如，鋼)構(gòu)成的基礎(chǔ)構(gòu)件110(第一構(gòu)件)的表面附加與第一材料不同的第二材料(諸如銅合金、鋁合金或鎳基超合金)。此外，通過將基礎(chǔ)構(gòu)件110(第一構(gòu)件)設(shè)置于被構(gòu)造成進(jìn)行除去加工的機(jī)床1的加工區(qū)域內(nèi)進(jìn)行該管體的制造方法。在機(jī)床1內(nèi)的加工區(qū)域中制造復(fù)合構(gòu)件，因此使復(fù)合構(gòu)件進(jìn)入能夠被迅速加工的狀態(tài)。

此外，管體的制造方法還包括通過使用機(jī)床1切割工件100制造基礎(chǔ)構(gòu)件110的步驟。因此，基礎(chǔ)構(gòu)件110的制造和附加制造能夠在相同的裝置(具體地，機(jī)床1的加工區(qū)域)中進(jìn)行。

此外，在將第二材料附加到基礎(chǔ)構(gòu)件110的步驟中，第二材料被附加到工件100的切削部。因此，工件100的一部分能夠替換成由第二材料構(gòu)成的金屬層。

(b3.第二次三維打印處理)

圖10示出對(duì)中間體200進(jìn)行附加制造的狀態(tài)。參照?qǐng)D10，機(jī)床1使用附加制造裝置30在中間體200的外周面上使用鋼粉末進(jìn)行包覆(3D打印)。即，機(jī)床1在中間體200的外周面形成由鋼構(gòu)成的金屬層130。應(yīng)當(dāng)注意的是，金屬層130的形成涉及轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)16的轉(zhuǎn)動(dòng)和附加制造裝置30的移動(dòng)(例如，在Y軸方向上的移動(dòng))。

圖11示出對(duì)已通過表面加工處理的中間體200(圖9)進(jìn)行附加制造獲得的完成品300的外觀。具體地，圖11示出對(duì)進(jìn)行附加制造之后的外周面實(shí)施表面加工處理而獲得的完成品300的外觀。參照?qǐng)D11，用作復(fù)合構(gòu)件的完成品300是具有基礎(chǔ)構(gòu)件110、金屬層120和用作外層的金屬層130的復(fù)合構(gòu)件。

如上所述，管體的制造方法還包括如下步驟：在表面加工處理(去除)之后使用附加制造覆蓋中間體200來制造金屬層130(第三構(gòu)件)。根據(jù)該構(gòu)造，由不同材料構(gòu)成的多個(gè)金屬層120、130能夠形成于基礎(chǔ)構(gòu)件110的表面。

(b4.獲得的完成品的優(yōu)點(diǎn))

(1)以下說明當(dāng)基礎(chǔ)構(gòu)件110和金屬層130的材料均為鋼并且金屬層120的材料為銅合金時(shí)的優(yōu)點(diǎn)。

銅合金在強(qiáng)度方面不如鋼，但具有較高的熱傳導(dǎo)率。因此，歸因于金屬層120的存在，與僅由鋼構(gòu)成并且具有相同形狀的管體相比，完成品300能夠具有增高的熱傳導(dǎo)率。此外，由于僅金屬層120是由銅合金構(gòu)成的，完成品300具有可與僅由鋼構(gòu)成并且具有相同形狀的管體相比較的強(qiáng)度。

特別地，金屬層120存在于基礎(chǔ)構(gòu)件110和金屬層130之間，使得強(qiáng)度不如基礎(chǔ)構(gòu)件110和金屬層130的金屬層120沒有從完成品300的兩端露出到外部。因此，即使特定外力施加于完成品300的表面，與由銅合金構(gòu)成的金屬層露出的情況相比，完成品300不容易被刮傷。此外，由于由銅合金構(gòu)成的金屬層120不露出，與由銅合金構(gòu)成的金屬層120露出的情況相比，保溫性較優(yōu)異。

還應(yīng)當(dāng)注意的是，當(dāng)金屬層120的材料由鋁合金構(gòu)成時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)與金屬層120的材料為銅合金的情況相同的優(yōu)點(diǎn)。

(2)接著，以下說明當(dāng)基礎(chǔ)構(gòu)件110和金屬層130的材料均為鋼并且金屬層120的材料為鎳基超合金時(shí)的優(yōu)點(diǎn)。

鎳基超合金的強(qiáng)度比鋼的強(qiáng)度高。因此，歸因于金屬層120的存在，與僅由鋼構(gòu)成并且具有相同形狀的管體相比，完成品300能夠具有顯著增大的強(qiáng)度。因而，在完成品300中，金屬層120能夠用作增強(qiáng)構(gòu)件。此外，與僅由鋼構(gòu)成并且具有相同形狀的管體相比，完成品300能夠具有較高的振動(dòng)阻尼比(vibration damping ratio)(即，材料吸收和衰減振動(dòng)能量的能力)。應(yīng)當(dāng)注意的是，比方說，完成品300的強(qiáng)度和僅由鋼構(gòu)成并且具有相同形狀的管體的強(qiáng)度之間的差能夠與碳纖維增強(qiáng)塑料(CFRP(carbon fiber reinforced plastic))的強(qiáng)度和普通塑料的強(qiáng)度之間的差近似。

此外，鎳基超合金與鋼相比具有較低的熱傳導(dǎo)率。因此，當(dāng)要求完成品300具有低熱傳導(dǎo)率時(shí)，完成品300能夠?yàn)闊醾鲗?dǎo)率比僅由鋼構(gòu)成并且具有相同形狀的管體的熱傳導(dǎo)率低的產(chǎn)品。

此外，鎳基超合金比鋼貴。因此，完成品300能夠比僅由鎳基超合金構(gòu)成并且具有相同形狀的管體制造費(fèi)用低。

<C.硬件構(gòu)造>

圖12示出機(jī)床1的硬件構(gòu)造的概況。參照?qǐng)D12，機(jī)床1包括操作系統(tǒng)11、主軸頭13、主軸14、轉(zhuǎn)動(dòng)裝置18、臺(tái)裝置20、自動(dòng)刀具交換裝置21、刀具庫22和附加制造裝置30。

操作系統(tǒng)11具有CPU(中央處理器)91、存儲(chǔ)器92、通信IF(接口)93、顯示器94和操作鍵95。

CPU 91執(zhí)行存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器92內(nèi)的各種類型程序，由此經(jīng)由通信IF 93控制機(jī)床1的各單元的相應(yīng)動(dòng)作。顯示器94顯示機(jī)床1中的各種類型的信息，使得機(jī)床1的使用者能夠視覺識(shí)別該信息。操作鍵95接收由使用者提供的各種輸入(例如，開始加工的輸入)。

操作系統(tǒng)11根據(jù)來自使用者的指令進(jìn)行處理(基于由使用者建立的程序進(jìn)行處理)，由此，例如基于圖5至圖11如所述的由工件100制造復(fù)合構(gòu)件的完成品300。

<D.控制結(jié)構(gòu)>

圖13是示出制造完成品300的處理流程的流程圖。參照?qǐng)D13，在步驟S2中，機(jī)床1切削工件100以生成基礎(chǔ)構(gòu)件110。在步驟S4中，機(jī)床1使用附加制造將與基礎(chǔ)構(gòu)件110的材料不同的材料附加到基礎(chǔ)構(gòu)件110，由此在基礎(chǔ)構(gòu)件110的表面形成金屬層120。因此，生成了中間體200。

在步驟S6中，機(jī)床1切削中間體200的金屬層120的表面。即，機(jī)床1進(jìn)行用于去除金屬層120的一部分的表面加工處理。應(yīng)當(dāng)注意的是，如上所述，機(jī)床1可以不進(jìn)行步驟S6。

在步驟S8中，機(jī)床1使用附加制造來制造覆蓋被如此切削的金屬層120用的金屬層130。在步驟S10中，機(jī)床1切削金屬層130的表面。即，機(jī)床1進(jìn)行用于去除金屬層130的一部分的表面加工處理。因此，生成了完成品300。

<E.變型例>

(1)上述說明涉及通過使用刀具切削工件100來生成基礎(chǔ)構(gòu)件的方法；然而，不限于此。例如，可以使用附加制造來制造基礎(chǔ)構(gòu)件110。換言之，可以通過對(duì)工件(未示出)進(jìn)行包覆來制造基礎(chǔ)構(gòu)件110。

(2)上述說明涉及施加單元310具有一個(gè)粉末392用的施加開口的構(gòu)造(圖4)；然而，不限于此。例如，附加制造裝置30可以被構(gòu)造成具有兩個(gè)或更多個(gè)施加開口，能夠分別從該兩個(gè)或更多個(gè)施加開口施加不同金屬的粉末。

(3)在上述說明中，通過使用附加制造裝置30將與基礎(chǔ)構(gòu)件110的材料相同(即，鋼)的粉末包覆到中間體200的外周面來產(chǎn)生由鋼構(gòu)成的金屬層130。然而，不限于此?？梢允褂门c鋼和用于形成金屬層120的粉末的材料不同的金屬形成用作外層的金屬層130。

(4)上述說明涉及對(duì)通過附加制造形成的金屬層120、130進(jìn)行表面加工處理的示例；然而，不限于此?？梢允褂脵C(jī)床1中的各種刀具對(duì)金屬層120、130進(jìn)行各種加工處理(例如，開孔的加工處理)。

(5)復(fù)合構(gòu)件的制造方法可以構(gòu)造如下。圖14圖示對(duì)于施加金屬粉末的每個(gè)區(qū)域在進(jìn)行附加制造時(shí)改變施加金屬粉末的方向的構(gòu)造。

和圖7一樣，圖14的(A)示出使用不同于鋼的金屬對(duì)槽部111進(jìn)行包覆(3D打印)期間的狀態(tài)。圖14的(B)示出使用不同于鋼的金屬在不同于槽部111的區(qū)域112對(duì)基礎(chǔ)構(gòu)件110的表面(外周面)進(jìn)行包覆期間的狀態(tài)。

參照?qǐng)D14的(A)和圖14的(B)，機(jī)床1設(shè)定相對(duì)于區(qū)域112的激光束391的照射角度和金屬粉末392的照射角度，使得這些角度與相對(duì)于槽部111的激光束391的照射角度和金屬粉末392的照射角度不同。

即，操作系統(tǒng)11控制基礎(chǔ)構(gòu)件110的姿勢(shì)，使得在基礎(chǔ)構(gòu)件110的表面的槽部(第一區(qū)域)中，相對(duì)于槽部111的激光束391的照射角度和粉末392的照射角度均成為第一角度。此外，操作系統(tǒng)11控制基礎(chǔ)構(gòu)件110的姿勢(shì)，使得在基礎(chǔ)構(gòu)件110的表面的區(qū)域112(第二區(qū)域)中，相對(duì)于區(qū)域112的激光束391的照射角度和粉末392的照射角度均成為與第一角度不同的第二角度。

因而，根據(jù)機(jī)床1，通過使用者的提前設(shè)定，能夠?yàn)槊總€(gè)區(qū)域改變對(duì)下層金屬的包覆方向(積層方向(direction of building up))。因此，與不能為每個(gè)區(qū)域改變包覆方向的構(gòu)造相比，機(jī)床1能夠制造具有復(fù)雜形狀的復(fù)合構(gòu)件。

本文公開的實(shí)施方式是示例性的而非僅限于上述內(nèi)容。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求的范圍限定，意在包括與權(quán)利要求的范圍等同的范圍和含義內(nèi)的任意變型。

附圖標(biāo)記說明

1：機(jī)床；11：操作系統(tǒng)；12：防護(hù)板；13：主軸頭；14：主軸；16：轉(zhuǎn)動(dòng)臺(tái)；17：支座；18：轉(zhuǎn)動(dòng)裝置；19：門；20：臺(tái)裝置；21：自動(dòng)刀具交換裝置；22：刀具庫；30：附加制造裝置；39：保持件；40：刀具保持件；50：固定夾具；91：CPU；92：存儲(chǔ)器；100、399：工件；110：基礎(chǔ)構(gòu)件；111：槽部；112：區(qū)域；120、130：金屬層；200：中間體；300：完成品；310：施加單元；311：頂端部；320：安裝單元；330：軟管單元；391：激光束；392：粉末；393：氣體；395：包覆材料；396：包覆層。