層疊造型裝置和層疊造型方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及向材料粉末照射光束或電子束來造型三維形狀造型物的層疊造型裝置和層疊造型方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，已知有如下層疊造型裝置:向由材料粉末形成的粉末層照射光束或電子束來形成固化層，在該固化層上形成新的粉末層并通過照射光束或電子束來層疊固化層，反復(fù)進(jìn)行上述操作，來制造三維形狀的造型物。這樣的層疊造型裝置，具備:造型部，其具備供三維形狀的造型物造型的造型臺；粉末層形成部，其向造型臺上供給材料粉末來形成粉末層；光束或電子束照射部，其向在造型臺上層疊的粉末層照射光束或電子束來使該粉末層熔融固化而形成固化層；控制部，其控制各部的工作。由這樣的層疊造型裝置進(jìn)行的基本動作工序會反復(fù)進(jìn)行如下工序:在造型臺上形成材料粉末的粉末層的工序；向粉末層上的與造型物的截面形狀對應(yīng)的區(qū)域照射光束或電子束來選擇性地形成固化層的工序；使造型臺下降設(shè)定高度并在固化層上形成新的材料粉末的粉末層的工序(例如，參照下述專利文獻(xiàn)1)0
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)1:日本特開2010-132961號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明要解決的問題
[0006]所述現(xiàn)有的層疊造型裝置的動作中，在不同時間進(jìn)行在造型臺上形成粉末層的工序、和向粉末層上的造型區(qū)域照射光束或電子束來選擇地形成固化層的區(qū)域的工序，等完全形成粉末層之后，再向該粉末層照射光束或電子束。由此，反復(fù)進(jìn)行的粉末層的形成工序所需要的時間，成為光束或電子束的照射工序的等待時間，因此存在整體的造型時間長時間化的問題。尤其在造型臺的面積大的情況下，形成I層的粉末層所需要的時間變長，該時間會被反復(fù)多次，因此存在無法避免造型時間的長時間化的問題。
[0007]本發(fā)明應(yīng)對這樣的問題，最后以通過不等粉末層的形成完成就開始照射光束或電子束來謀求造型時間的縮短化為課題。
[0008]用于解決問題的手段
[0009]為達(dá)成這樣的目的，本發(fā)明的層疊造型裝置和層疊造型方法立足于以下的基本構(gòu)成。
[0010](I) 一種層疊造型裝置，具備:造型部，其具備供三維形狀的造型物造型的造型臺；粉末層形成部，其向造型臺上供給材料粉末來形成粉末層；光束或電子束照射部，其向在造型臺上層疊的粉末層照射光束或電子束來選擇地形成固化層的區(qū)域；以及控制部，其控制各部的工作，所述控制部，在從所述粉末層形成部開始形成粉末層、到I層的粉末層形成完畢的期間，在已經(jīng)形成的粉末層上識別可造型區(qū)域，并向該可造型區(qū)域內(nèi)照射光束或電子束。
[0011](2) 一種層疊造型方法，包含:粉末層形成工序，在造型臺上形成材料粉末的粉末層；和光束或電子束照射工序，向粉末層上照射光束或電子束來選擇地形成固化層的區(qū)域，所述光束或電子束照射工序中，在從在所述粉末層形成工序中開始形成粉末層、到I層的粉末層形成完畢的期間，在已經(jīng)形成的粉末層上識別可造型區(qū)域，并向該可造型區(qū)域內(nèi)照射光束或電子束。
【附圖說明】
[0012]圖1是表示本發(fā)明的一實施方式涉及的層疊造型裝置的概要結(jié)構(gòu)的說明圖。
[0013]圖2是表示本發(fā)明的實施方式涉及的層疊造型裝置中的控制部的工作的說明圖。
[0014]圖3是表示由本發(fā)明的實施方式涉及的層疊造型裝置的控制部進(jìn)行的掃描控制的一例的說明圖。
[0015]圖4是表示由本發(fā)明的實施方式涉及的層疊造型裝置的控制部進(jìn)行的掃描控制的另一例的說明圖。
[0016]圖5是表示圖4所示的掃描控制所使用的光束或電子束掃描單元的說明圖。
[0017]圖6是表示圖4所示的掃描控制中的掃描方式的例子的說明圖。
[0018]附圖標(biāo)記說明
[0019]1:層疊造型裝置
[0020]2:造型部
[0021]21:基臺
[0022]22:升降裝置
[0023]23:造型臺
[0024]3:粉末層形成部
[0025]30:粉末層疊裝置
[0026]31:移動裝置
[0027]32:移動位置檢測單元
[0028]4:光束或電子束照射部
[0029]40:光束或電子束震蕩器
[0030]41:反射光學(xué)系統(tǒng)
[0031]42:光束或電子束掃描單元
[0032]42A:掃描鏡
[0033]42B:掃描裝置
[0034]5:控制部
[0035]L:光束或電子束
[0036]M:粉末層
[0037]La:光束或電子束照射位置
[0038]F:截面形狀
【具體實施方式】
[0039]以下，參照【附圖說明】本發(fā)明的實施方式。圖1是表示本發(fā)明的一實施方式涉及的層疊造型裝置的概要結(jié)構(gòu)的說明圖。作為基本結(jié)構(gòu)，層疊造型裝置I具備造型部2、粉末層形成部3、光束或電子束照射部4、控制部5。
[0040]造型部2具備供三維形狀的造型物形成的造型臺23。另外，造型部2具備成為裝置的基礎(chǔ)的基臺21、在基臺21上裝備并使造型臺23上下升降的升降裝置22等。造型臺23由與向其上供給的材料粉末類似的材質(zhì)形成，或由與熔融固化了的材料粉末緊貼的材質(zhì)形成。
[0041]粉末層形成部3向造型臺23上供給材料粉末來形成粉末層M，具備一邊沿造型臺23的一方向(圖示Y軸方向)移動、一邊在造型臺23上依次形成粉末層M的粉末層疊裝置30。該粉末層疊裝置30存積材料粉末、并沿造型臺23的一邊(沿圖示X軸方向的邊)線狀地供給材料粉末。另外，粉末層形成部3具備使粉末層疊裝置30沿造型臺23的一方向(圖示Y軸方向)移動的移動裝置31，移動裝置31具備對粉末層疊裝置30沿一方向(圖示Y軸方向)的移動位置進(jìn)行檢測的移動位置檢測單元32。
[0042]光束或電子束照射部4向在造型臺23上層疊的粉末層M照射光束或電子束L來選擇性地形成固化層，具備:光束或電子束振蕩器40，其振蕩產(chǎn)生光束或電子束L ;反射光學(xué)系統(tǒng)41，其將從光束或電子束振蕩器40射出的光束或電子束L弓I導(dǎo)至光束或電子束掃描單元42 ；以及光束或電子束掃描單元42，其按照加工數(shù)據(jù)來將光束或電子束L照射到粉末層M上的任意位置。光束或電子束振蕩器40可以由二氧化碳激光器、YAG激光器等構(gòu)成。光束或電子束掃描單元42具備:兩片掃描鏡42A，其反射光束或電子束L ;和掃描裝置42B，其使該掃描鏡42A繞不同的兩個軸旋轉(zhuǎn)。光束或電子束掃描單元42，通過控制掃描裝置42B來調(diào)整兩片掃描鏡42A的角度，能夠根據(jù)加工數(shù)據(jù)將粉末層M上的光束或電子束L的照射位置掃描到任意位置。
[0043]控制部5檢測粉末層疊裝置30的位置，按照加工數(shù)據(jù)來控制光束或電子束掃描單元42。另外，控制部5，在每當(dāng)粉末層形成部3在造型臺23上形成I層的粉末層且光束或電子束掃描單元4進(jìn)行I層的加工處理之后，控制升降裝置22，進(jìn)行使造型臺23的高度漸漸下降的控制。
[0044]圖2是表示本發(fā)明的實施方式涉及的層疊造型裝置中的控制部的動作的說明圖?？刂撇?基本上基于所輸入的加工數(shù)據(jù)來控制光束或電子束掃描單元42，在造型物的截面形狀F內(nèi)對在造型臺23層疊的粉末層M上的光束或電子束照射位置Ls進(jìn)行掃描。輸入到控制部5的加工數(shù)據(jù)的X-Y平面坐標(biāo)被初始設(shè)定為與造型臺23上的平面位置對應(yīng)，通過控制部5根據(jù)加工數(shù)據(jù)控制光束或電子束掃描單元42，在假想地描繪于造型臺23上的截面形狀F的內(nèi)側(cè)掃描光束或電子束照射位置Ls。
[0045]對此，控制部5，根據(jù)移動位置檢測單元32的檢測信號，對以下情況進(jìn)行識別:粉末層疊裝置30移動至圖示的預(yù)定的Y軸方向的哪個位置，造型臺23上