三維形狀造型物的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供能夠進(jìn)行預(yù)期了之后的粉末層形成的適宜的固化層形成的“三維形狀造型物的制造方法”。本發(fā)明的制造方法的特征在于，其是通過以下工序來反復(fù)進(jìn)行粉末層形成及固化層形成的三維形狀造型物的制造方法：(i)對粉末層的規(guī)定部位照射光束，使上述規(guī)定部位的粉末燒結(jié)或熔融固化而形成固化層的工序；以及(ii)在所得到的固化層上形成新的粉末層，對上述新的粉末層的規(guī)定部位照射光束而進(jìn)一步形成固化層的工序，將在鄰接的兩側(cè)具有未照射部分的照射路徑設(shè)為與在鄰接的區(qū)域中具有已照射部分的照射路徑不同的光束條件。
【專利說明】三維形狀造型物的制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及三維形狀造型物的制造方法。更詳細(xì)地，本發(fā)明涉及通過反復(fù)實(shí)施對粉末層的規(guī)定部位照射光束而形成固化層，從而制造由多個(gè)固化層層疊一體化而成的三維形狀造型物的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]一直以來，已知對粉末材料照射光束而制造三維形狀造型物的方法(一般稱為“粉末燒結(jié)層疊法”)。在所述方法中，反復(fù)進(jìn)行下述工序:“(i)對粉末層的規(guī)定部位照射光束，由此使所述規(guī)定部位的粉末燒結(jié)或熔融固化而形成固化層，(ii)在所得到的固化層上鋪設(shè)新的粉末層并同樣照射光束而進(jìn)一步形成固化層”，從而制造三維形狀造型物(參照專利文獻(xiàn)I或?qū)＠墨I(xiàn)2)。在作為粉末材料而使用了金屬粉末、陶瓷粉末等無機(jī)質(zhì)的粉末材料的情況下，能夠?qū)⑺玫降娜S形狀造型物作為模具使用。另一方面，在使用了樹脂粉末、塑料粉末等有機(jī)質(zhì)的粉末材料的情況下，能夠?qū)⑺玫降娜S形狀造型物作為模型使用。根據(jù)這種制造技術(shù)，能夠在短時(shí)間內(nèi)制造復(fù)雜的三維形狀造型物。
[0003]以使用金屬粉末作為粉末材料、將所得到的三維形狀造型物用作模具的情況為例。如圖1所示那樣，首先，在造型板21上形成了規(guī)定厚度tl的粉末層22之后(參照圖1 (a))，對粉末層22的規(guī)定部位照射光束，從而在造型板21上形成固化層24。然后，在所形成的固化層24上鋪設(shè)新的粉末層22，再次照射光束而形成新的固化層。當(dāng)如此反復(fù)形成固化層時(shí)，能夠得到由多個(gè)固化層24層疊一體化而成的三維形狀造型物(參照圖1(b))。相當(dāng)于最下層的固化層能夠以與造型板面粘接的狀態(tài)形成，因此三維形狀造型物和造型板成為相互一體化的狀態(tài)，能夠直接用作為模具。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特表平1-502890號公報(bào)
[0007]專利文獻(xiàn)2:日本特開2000-73108號公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明要解決的課題
[0009]在粉末燒結(jié)層疊法中，本申請發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了如下現(xiàn)象:“當(dāng)對在鄰接的兩側(cè)具有未照射部分的粉末層區(qū)域”照射光束時(shí)，該照射部分較大地凸起，結(jié)果變成固化部局部地隆起那樣的形態(tài)(參照圖14)。雖然不拘束于特定的理論，但可以認(rèn)為主要原因之一是光束的照射部分卷入鄰接的兩側(cè)的粉末而發(fā)生熔融，與表面張力等相互作用而局部地產(chǎn)生凝聚作用。
[0010]換而言之，本申請發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在同一光束照射條件下反復(fù)依次掃描來進(jìn)行固化層的形成時(shí)，如圖15中所示的那樣，形成相對大地凸起的局部的固化部(以后也稱為“隆起固化部”)。在上述情況下，擔(dān)心在下一層的粉末供給時(shí)擠壓刮板會碰撞到“隆起固化部”、從而不能形成所希望的粉末層這樣的不良情況。此外，假使形成了粉末層，也擔(dān)心起因于“隆起固化部”而使粉末層厚度產(chǎn)生局部變化這樣的不良情況。
[0011]本發(fā)明是鑒于上述情況而作出的。即，本發(fā)明的課題在于提供能夠進(jìn)行預(yù)期了之后的粉末層形成的適宜的固化層形成的“三維形狀造型物的制造方法”。
[0012]用于解決課題的手段
[0013]為了解決上述課題，在本發(fā)明中，提供一種三維形狀造型物的制造方法，包含以下工序:
[0014](i)對粉末層的規(guī)定部位照射光束，使上述規(guī)定部位的粉末燒結(jié)或熔融固化而形成固化層的工序，以及
[0015](ii)在所得到的固化層上形成新的粉末層，對該新的粉末層的規(guī)定部位照射光束而進(jìn)一步形成固化層的工序，
[0016]反復(fù)進(jìn)行該工序(ii)，其特征在于，
[0017]將“在鄰接的兩側(cè)具有未照射部分的照射路徑”設(shè)為與“在鄰接的區(qū)域中具有已照射部分的照射路徑”不同的光束條件。
[0018]在本發(fā)明中，例如，可以使“在鄰接的兩側(cè)具有未照射部分的照射路徑”的光束的照射能量比“在鄰接的區(qū)域中具有已照射部分的照射路徑”的光束的照射能量小。此外，例如也可以使“在鄰接的兩側(cè)具有未照射部分的照射路徑”的光束的照射功率比“在鄰接的區(qū)域中具有已照射部分的照射路徑”的光束的照射功率小。
[0019]在某個(gè)優(yōu)選方式中，將各粉末層中的至少第I條照射路徑設(shè)為與該各粉末層的其它照射路徑不同的光束條件。
[0020]在其它某個(gè)優(yōu)選方式中，將各粉末層中的各個(gè)照射路徑分成“在鄰接的兩側(cè)具有未照射部分的子照射路徑A”和“在鄰接的區(qū)域中具有已照射部分的子照射路徑B”，在子照射路徑A與子照射路徑B之間改變光束條件。
[0021]在另外的其它某個(gè)優(yōu)選方式中，當(dāng)設(shè)第I條照射路徑為“沿著粉末層的造型物形成區(qū)域的輪廓的路徑”，另一方面，設(shè)第2條以后的照射路徑為“在上述輪廓的內(nèi)側(cè)與先行的照射路徑鄰接的路徑”時(shí)，使第I條照射路徑中的光束的照射能量比第2條以后的照射路徑中的光束的照射能量小，或者使第I條照射路徑中的光束的照射功率比第2條以后的照射路徑中的光束的照射功率小。
[0022]發(fā)明的效果
[0023]當(dāng)在“在鄰接的兩側(cè)具有未照射部分的照射路徑”與“在鄰接的區(qū)域中具有已照射部分的照射路徑”之間改變光束條件時(shí)，能夠減輕“隆起固化部”的形成。因而，在本發(fā)明中，能夠避免起因于“隆起固化部”的現(xiàn)有技術(shù)中的不良情況。其結(jié)果是，能夠避免例如“在粉末供給時(shí)擠壓刮板碰撞到‘隆起固化部’而不能形成所希望的粉末層的不良情況”。此外，還能夠避免“接下來形成的粉末層的厚度起因于‘隆起固化部’而局部地發(fā)生改變的不良情況”。
[0024]S卩，即使通過依次反復(fù)的光束的掃描來實(shí)施固化層形成，由該各個(gè)掃描所形成的局部的固化部也分別成為大致均勻的厚度。因而，可得到作為整體看時(shí)更均勻的固化層(參照圖8)。若得到更均勻的固化層，則能夠良好地實(shí)施接下來進(jìn)行的“利用擠壓刮板的滑動移動的粉末層形成”，并且，能夠使由此形成的粉末層的厚度大致恒定(若粉末層厚度變得更恒定，則關(guān)于由所述粉末層得到的固化層，變得容易確保固化密度的均勻性等)。
[0025]這樣，若按照本發(fā)明來形成固化層，則能夠良好地實(shí)施以后的粉末層形成，最終能夠高效地得到所希望品質(zhì)的三維形狀造型物。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是示意地表示光造型復(fù)合加工機(jī)的動作的剖面圖。
[0027]圖2是示意地表示用于實(shí)施光造型(粉末燒結(jié)層疊法)的裝置的立體圖(圖2(a):具備切削機(jī)構(gòu)的復(fù)合裝置、圖2(b):不具備切削機(jī)構(gòu)的裝置)。
[0028]圖3是示意地表示進(jìn)行粉末燒結(jié)層疊法的方式的立體圖。
[0029]圖4是示意地表示能夠?qū)嵤┓勰Y(jié)層疊法的光造型復(fù)合加工機(jī)的構(gòu)成的立體圖。
[0030]圖5是光造型復(fù)合加工機(jī)的動作的流程圖。
[0031]圖6是經(jīng)時(shí)地表示光造型復(fù)合加工工藝的示意圖。
[0032]圖7是示意地表示本發(fā)明的概念的圖(圖7(a)在鄰接的兩側(cè)具有未照射部分的照射路徑”中的光束照射、圖7(b)在鄰接的區(qū)域中具有已照射部分的照射路徑”中的光束照射)。
[0033]圖8是用于對按照本發(fā)明形成的“整體厚度大致均勻的固化層”進(jìn)行說明的示意圖。
[0034]圖9是示意地表示按照多個(gè)照射路徑相互鄰接的方式反復(fù)依次掃描來形成固化層的方式的圖。
[0035]圖10是示意地表示使第I條照射路徑的照射能量E1比第2條以后的照射路徑的照射能量E2、3、4、…小的方式的圖。
[0036]圖11是用于說明“即使照射能量E相同但通過減小照射功率P也能夠抑制“隆起固化部”的形成”的圖表。
[0037]圖12是用于說明將各粉末層中的每個(gè)照射路徑分成“在鄰接的兩側(cè)具有未照射部分的子照射路徑”和“在鄰接的區(qū)域中具有已照射部分的子照射路徑”的方式的圖。
[0038]圖13是用于說明設(shè)第I條照射路徑為“沿著粉末層的造型物形成區(qū)域的輪廓的路徑”，另一方面設(shè)第2條以后的照射路徑為“在上述輪廓的內(nèi)側(cè)與先行的照射路徑鄰接的路徑”的掃描方式的圖。
[0039]圖14是用于說明當(dāng)對“在鄰接的兩側(cè)具有未照射部分的粉末層區(qū)域”照射光束時(shí)，該照射部分形成較大地凸起而局部地隆起的固化部的方式的圖(現(xiàn)有技術(shù))。
[0040]圖15是用于說明當(dāng)在同一光束照射條件下反復(fù)依次掃描來進(jìn)行固化層的形成時(shí)可局部地形成“隆起固化部”的方式的圖(現(xiàn)有技術(shù))。

【具體實(shí)施方式】
[0041]以下，參照附圖對本發(fā)明更詳細(xì)地進(jìn)行說明(附圖中的尺寸關(guān)系只不過是例示，并不反映實(shí)際的尺寸關(guān)系)。
[0042]在本說明書中，“粉末層”例如是指“由金屬粉末形成的金屬粉末層”或“由樹脂粉末形成的樹脂粉末層”等。此外，“粉末層的規(guī)定部位”實(shí)質(zhì)意味著所制造的三維形狀造型物的區(qū)域。因此，通過對所述規(guī)定部位上存在的粉末照射光束，由此該粉末燒結(jié)或熔融固化而構(gòu)成三維形狀造型物的形狀。并且，對于“固化層”，在粉末層為金屬粉末層的情況下，其實(shí)質(zhì)意味著“燒結(jié)層”，在粉末層為樹脂粉末層的情況下，其實(shí)質(zhì)意味著“硬化層”。
[0043][粉末燒結(jié)層疊法]
[0044]首先，對成為本發(fā)明的制造方法的前提的粉末燒結(jié)層疊法進(jìn)行說明。為了說明的方便，以從材料粉末箱供給材料粉末、使用擠壓刮板將材料粉末整平而形成粉末層的方式為前提，對粉末燒結(jié)層疊法進(jìn)行說明。此外，以在進(jìn)行粉末燒結(jié)層疊法時(shí)還一并進(jìn)行造型物的切削加工的復(fù)合加工的方式為例進(jìn)行說明(即，不以圖2(b)而以圖2(a)所示的方式為前提)。圖1、3以及4中，表示能夠?qū)嵤┓勰Y(jié)層疊法和切削加工的光造型復(fù)合加工機(jī)的功能以及構(gòu)成。光造型復(fù)合加工機(jī)I主要具備:“通過將金屬粉末以及樹脂粉末等粉末鋪設(shè)規(guī)定的厚度來形成粉末層的粉末層形成機(jī)構(gòu)2” ；“在外周被壁27圍起的造型箱29內(nèi)上下升降的造型臺20”;“配置在造型臺20上、成為造型物的基礎(chǔ)的造型板21”;“將光束L向任意的位置照射的光束照射機(jī)構(gòu)3”；以及“對造型物的周圍進(jìn)行切削的切削機(jī)構(gòu)4”。如圖1所示那樣，粉末層形成機(jī)構(gòu)2主要具有“在外周被壁26圍起的材料粉末箱28內(nèi)上下升降的粉末臺25”和“用于在造型板上形成粉末層22的擠壓刮板23”。如圖3以及圖4所示那樣，光束照射機(jī)構(gòu)3主要具有“產(chǎn)生光束L的光束振蕩器30”和“使光束L在粉末層22上掃描(scanning)的電流鏡(galvano mirror) 31 (掃描光學(xué)系統(tǒng))”。根據(jù)需要,光束照射機(jī)構(gòu)3具備:對光束斑點(diǎn)的形狀進(jìn)行修正的光束形狀修正機(jī)構(gòu)(例如具有一對柱面透鏡和使所述透鏡沿著光束的軸線旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)而成的機(jī)構(gòu))、以及?.θ透鏡等。切削機(jī)構(gòu)4主要具有“對造型物的周圍進(jìn)行切削的銑頭40”和“使銑頭40向切削部位移動的XY驅(qū)動機(jī)構(gòu)41 (41a,41b) ” (參照圖3以及圖4)。
[0045]參照圖1、圖5以及圖6詳細(xì)說明光造型復(fù)合加工機(jī)I的動作。圖5表示光造型復(fù)合加工機(jī)的一般的動作流程，圖6示意性地簡單表示光造型復(fù)合加工工藝。
[0046]光造型復(fù)合加工機(jī)的動作主要由下述步驟構(gòu)成:形成粉末層22的粉末層形成步驟(SI);對粉末層22照射光束L而形成固化層24的固化層形成步驟(S2);以及對造型物的表面進(jìn)行切削的切削步驟(S3)。在粉末層形成步驟(SI)中，最先使造型臺20下降A(chǔ)tl (Sll)。接著，使粉末臺25上升AU。然后，如圖1(a)所示那樣，使擠壓刮板23向箭頭A方向移動，使粉末臺25上配置的粉末(例如“平均粒徑5μπι?100 μ m左右的鐵粉”或“平均粒徑30μπι?100 μ m左右的尼龍、聚丙烯、ABS等的粉末”)向造型板21上移送(S12)，并且整平為規(guī)定厚度Atl而形成粉末層22 (S13)。接下來，轉(zhuǎn)移至固化層形成步驟
(S2)。在固化層形成步驟(S2)中，從光束振蕩器30發(fā)出光束L (例如二氧化碳激光(500W左右)，Nd =YAG激光(500W左右)，光纖激光(500W左右)或紫外線等)(S21)，通過電流鏡31使光束L在粉末層22上的任意位置進(jìn)行掃描(S22)，使粉末熔融，使其固化而形成與造型板21 —體化的固化層24 (S23)。光束不限于在空氣中傳遞，也可以使其通過光纖等傳送。
[0047]直到固化層24的厚度成為根據(jù)銑頭40的工具長度等而求出的規(guī)定厚度為止，反復(fù)進(jìn)行粉末層形成步驟(SI)和固化層形成步驟(S2)，對固化層24進(jìn)行層疊(參照圖1(b))。另外，新層疊的固化層在燒結(jié)或熔融固化時(shí)，與已經(jīng)形成的作為下層的固化層一體化。
[0048]當(dāng)層疊的固化層24的厚度成為規(guī)定厚度時(shí)，轉(zhuǎn)移到切削步驟(S3)。在圖1及圖6所示那樣的方式中，通過驅(qū)動銑頭40來開始切削步驟的實(shí)施(S31)。例如，在銑頭40的工具(球頭立銑刀)的直徑為1mm、有效刀刃長度為3mm的情況下，能夠進(jìn)行深度為3mm的切削加工，因此如果Atl為0.05_，則在形成了 60層的固化層的時(shí)刻使銑頭40驅(qū)動。通過XY驅(qū)動機(jī)構(gòu)41(41a、41b)使銑頭40向箭頭X以及箭頭Y方向移動，對由層疊的固化層24形成的造型物的表面進(jìn)行切削加工(S32)。然后，在三維形狀造型物的制造依然未結(jié)束的情況下，返回粉末層形成步驟(SI)。以后，反復(fù)進(jìn)行SI至S3而進(jìn)一步層疊固化層24，由此進(jìn)行三維形狀造型物的制造(參照圖6)。
[0049]預(yù)先根據(jù)三維CAD數(shù)據(jù)來制作固化層形成步驟(S2)中的光束L的照射路徑、切削步驟(S3)中的切削加工路徑。此時(shí)，應(yīng)用等高線加工來確定加工路徑。例如，在固化層形成步驟(S2)中，使用將根據(jù)三維CAD模型生成的STL數(shù)據(jù)以等間距(例如在使Atl為
0.05mm的情況下以0.05mm間距)進(jìn)行了切片的各剖面的輪廓形狀數(shù)據(jù)。
[0050][本發(fā)明的制造方法]
[0051]本發(fā)明在上述的粉末燒結(jié)層疊法中，在固化層的形成方式(特別是“光束的照射條件”)上具有特征。具體而言，在本發(fā)明中，將在鄰接的兩側(cè)具有未照射部分的照射路徑(參照圖7(a))設(shè)為與在鄰接的區(qū)域中具有已照射部分的照射路徑(參照圖7(b))不同的光束條件。
[0052]本發(fā)明中所謂的“在鄰接的兩側(cè)具有未照射部分的照射路徑”是指在光束的掃描路徑中，在其兩側(cè)的鄰接區(qū)域中具有“沒有實(shí)施光束照射的粉末區(qū)域”的掃描路徑(參照圖7(a))。即，是指鄰接的兩邊(左右的鄰接區(qū)域)均為粉末狀態(tài)的掃描路徑。另一方面，所謂“在鄰接的區(qū)域中具有已照射部分的照射路徑”是指在光束的掃描路徑中，在其至少一個(gè)單側(cè)的鄰接區(qū)域中具有固化部(通過已經(jīng)實(shí)施光束照射而形成的固化部)的掃描路徑(參照圖7(b))。即，鄰接的單邊或兩邊為“已經(jīng)通過實(shí)施光束照射而形成的固化部”的掃描路徑。
[0053]這樣，在本發(fā)明中，判斷光束的掃描路徑為“在鄰接的兩側(cè)具有未照射部分的照射路徑”、或者為“在鄰接的區(qū)域中具有已照射部分的照射路徑”，將它們區(qū)別處理。
[0054]以更具體的方式來說的話，在本發(fā)明中，優(yōu)選使“在鄰接的兩側(cè)具有未照射部分的照射路徑L”中的光束的照射能量比“在鄰接的區(qū)域中具有已照射部分的照射路徑L’ ”中的光束的照射能量小。由此，能夠進(jìn)一步抑制“‘隆起固化部’的形成(圖14及15)”，結(jié)果是，容易得到圖8中所示那樣的作為整體厚度大致均勻的固化層。
[0055]照射能量E可以由以下的式I來表示。在本發(fā)明中，優(yōu)選使上述照射路徑L中的照射能量E比上述照射路徑L’中的照射能量E’小。雖然只不過是例示，但優(yōu)選例如使照射路徑L的照射能量E (J/mm2)比照射路徑L’的照射能量E’ (J/mm2)小10?50%左右，更優(yōu)選小20?40%左右。
[0056](式I)
[0057]E = P/ (V.Φ)
[0058]E (J/mm2):照射能量(照射能量密度)
[0059]P (W):照射功率(激光輸出功率)
[0060]V (mm/s):掃描速度
[0061]φ (mm):聚光直徑
[0062]至少各粉末層中的“第I條照射路徑”可相當(dāng)于“在鄰接的兩側(cè)具有未照射部分的照射路徑”。因而，優(yōu)選將該第I條照射路徑設(shè)為與該各粉末層的其它照射路徑不同的光束條件。例如，如圖9中所示的那樣，當(dāng)按照多個(gè)照射路徑相互鄰接的方式反復(fù)依次掃描來進(jìn)行固化層形成時(shí)(即，當(dāng)通過由某個(gè)掃描路徑所形成的固化部與由其跟前的先行的掃描路徑所形成的固化部一體化來逐次形成固化層時(shí))，優(yōu)選將第I條照射路徑設(shè)為與第2條以后的照射路徑不同的光束條件。更具體而言，優(yōu)選使第I條照射路徑的照射能量E1比第2條以后的照射路徑的照射能量E2、3、4、…小(參照圖10)。
[0063]本發(fā)明中的“光束條件的變更”并不限于(a)照射能量的調(diào)整，也可以通過(b)光束的掃描速度的調(diào)整、(C)光束的聚光直徑的調(diào)整等來進(jìn)行。例如，也可以進(jìn)行“在鄰接的兩側(cè)具有未照射部分的照射路徑L”與“在鄰接的區(qū)域中具有已照射部分的照射路徑L’ ”相t匕，(a)降低光束的照射能量、(b)提高光束的掃描速度、(C)增大光束的聚光直徑等。由此，也能夠得到如圖8中所示那樣的“作為整體厚度變得大致均勻的固化層”。上述(a)?(C)可以單獨(dú)進(jìn)行，但也可以相互各種組合來進(jìn)行。
[0064]此外，關(guān)于“不同的光束條件”，也可以進(jìn)行照射功率P(即，上述式I中的“P”)的變更。在這一點(diǎn)上，本申請發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，即使照射能量E相同，也可以通過照射功率P的變更來抑制“隆起固化部”(參照圖11)。如參照圖11的圖表時(shí)獲知的那樣，在例子a和例子b中，雖然照射能量E自身成為相同值，但照射功率P比較小的例子a與例子b的情況相比“隆起固化部”的抑制效果變大。雖然只不過是例示，但例如在照射能量E變得相同的條件下，可以使照射路徑L的照射功率P(W)比照射路徑L’的照射功率P’(W)小30?80%左右，更優(yōu)選小50?75%左右。
[0065]這樣，在本發(fā)明中，優(yōu)選使“在鄰接的兩側(cè)具有未照射部分的照射路徑L”的照射功率P比“在鄰接的區(qū)域中具有已照射部分的照射路徑L’”的照射功率P’小。同樣地，優(yōu)選使各粉末層中的至少第I條照射路徑的照射功率P1比第2條以后的照射路徑的照射功率P2、3、4、…小(若進(jìn)行I個(gè)例示，則也可以在照射能量相互變得相同的條件下減小照射功率)。
[0066]關(guān)于區(qū)分“在鄰接的兩側(cè)具有未照射部分的照射路徑”與“在鄰接的區(qū)域中具有已照射部分的照射路徑”的方式，考慮了各種方式。
[0067]例如，根據(jù)造型物的形狀，也可以將各粉末層中的每個(gè)照射路徑自身分成“在鄰接的兩側(cè)具有未照射部分的子照射路徑”與”在鄰接的區(qū)域中具有已照射部分的子照射路徑”來處理。即，將連續(xù)地不間斷掃描的單元理解為I個(gè)掃描路徑，考慮存在多個(gè)這些掃描路徑的路徑形態(tài)時(shí)，也可以在其I個(gè)I個(gè)的路徑中將“在鄰接的兩側(cè)具有未照射部分的子照射路徑”與“在鄰接的區(qū)域中具有已照射部分的子照射路徑”區(qū)別處理。具體而言，當(dāng)存在例如如圖12中所示那樣的照射區(qū)域(固化層形成區(qū)域)時(shí)，關(guān)于連續(xù)地掃描的I個(gè)I個(gè)的路徑，分割成“在鄰接的兩側(cè)具有未照射部分的子照射路徑A”和“在鄰接的區(qū)域中具有已照射部分的子照射路徑B”，在所述子照射路徑A和子照射路徑B間改變光束條件。例如，可以使子照射路徑A的照射能量Ea比子照射路徑B的照射能量Eb小。或者，也可以使子照射路徑A的照射功率Pa比子照射路徑B的照射功率Pb小(若進(jìn)行I個(gè)例示，則可以在照射能量相互變得相同的條件下使照射功率Pa比Pb小)。
[0068]此外，還考慮了設(shè)第I條照射路徑為“沿著粉末層的造型物形成區(qū)域的輪廓的路徑”、另一方面設(shè)第2條以后的照射路徑為“在上述輪廓的內(nèi)側(cè)與先行的照射路徑鄰接的路徑”的掃描方式(參照圖13)。在所述情況下，優(yōu)選在沿著造型物形成區(qū)域的輪廓的第I條照射路徑與在其內(nèi)側(cè)與先行的照射路徑鄰接的第2條以后的照射路徑間，改變光束條件。例如，優(yōu)選使“沿著造型物形成區(qū)域的輪廓的第I條照射路徑”中的照射能量比“在輪廓的內(nèi)側(cè)與先行的照射路徑鄰接的第2條以后的照射路徑”中的照射能量E _小。此外，例如，也可以相對地增大“沿著造型物形成區(qū)域的輪廓的第I條照射路徑”中的光束聚光直徑，另一方面，相對地減小“在輪廓的內(nèi)側(cè)與先行的照射路徑鄰接的第2條以后的照射路徑”中的光束聚光直徑。進(jìn)而，還可以使“沿著造型物形成區(qū)域的輪廓的第I條照射路徑”中的照射功率!3 —比“在輪廓的內(nèi)側(cè)與先行的照射路徑鄰接的第2條以后的照射路徑”中的照射功率1^_小(在這一點(diǎn)上，若進(jìn)行I個(gè)例示，則也可以在照射能量相互變得相同的條件下使照射功率Pftj*比P _小)。
[0069]以上，對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但只不過例示了本發(fā)明的應(yīng)用范圍中的典型例。因此，本發(fā)明并不限定于此，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解能夠進(jìn)行各種改變。
[0070]另外，對上述那樣的本發(fā)明包含下面的方式進(jìn)行確認(rèn)性敘述。
[0071]第I方式:一種三維形狀造型物的制造方法，其特征在于，其是通過以下工序來反復(fù)進(jìn)行粉末層形成及固化層形成的三維形狀造型物的制造方法:(i)對粉末層的規(guī)定部位照射光束，從而使上述規(guī)定部位的粉末燒結(jié)或熔融固化而形成固化層的工序；以及，
[0072](ii)在所得到的固化層上形成新的粉末層，對上述新的粉末層的規(guī)定部位照射光束而進(jìn)一步形成固化層的工序，
[0073]將在鄰接的兩側(cè)具有未照射部分的照射路徑設(shè)為與在鄰接的區(qū)域中具有已照射部分的照射路徑不同的光束條件。
[0074]第2方式:一種三維形狀造型物的制造方法，其特征在于，在上述第I方式中，將各粉末層中的至少第I條照射路徑設(shè)為與該各粉末層的其它照射路徑不同的光束條件。
[0075]第3方式:一種三維形狀造型物的制造方法，其特征在于，在上述第I方式或第2方式中，使上述在鄰接的兩側(cè)具有未照射部分的照射路徑中的光束的照射能量比上述在鄰接的區(qū)域中具有已照射部分的照射路徑中的光束的照射能量小。
[0076]第4方式:一種三維形狀造型物的制造方法，其特征在于，在上述第I方式?第3方式中的任一項(xiàng)中，使上述在鄰接的兩側(cè)具有未照射部分的照射路徑中的光束的照射功率比上述在鄰接的區(qū)域中具有已照射部分的照射路徑中的光束的照射功率小(例如，在照射能量變得相互相同的條件下，使上述在鄰接的兩側(cè)具有未照射部分的照射路徑中的光束的照射功率比上述在鄰接的區(qū)域中具有已照射部分的照射路徑中的光束的照射功率小)。
[0077]第5方式:一種三維形狀造型物的制造方法，其特征在于，在上述第I方式?第4方式中的任一項(xiàng)中，當(dāng)設(shè)第I條照射路徑為沿著粉末層的造型物形成區(qū)域的輪廓的路徑，另一方面設(shè)第2條以后的照射路徑為在該輪廓的內(nèi)側(cè)與先行的照射路徑鄰接的路徑時(shí)，使該第I條照射路徑中的光束的照射能量E1或照射功率P比該第2條以后的照射路徑中的光束的照射能量E2、3、4、…小，或者使該第I條照射路徑中的光束的照射功率P1比該第2條以后的照射路徑中的光束的照射功率P2、3、4、…小。
[0078]第6方式:一種三維形狀造型物的制造方法，其特征在于，在上述第I方式?第5方式中的任一項(xiàng)中，將各粉末層中的各個(gè)照射路徑分成在鄰接的兩側(cè)具有未照射部分的子照射路徑A與在鄰接的區(qū)域中具有已照射部分的子照射路徑B，
[0079]在上述子照射路徑A與上述子照射路徑B之間改變上述光束條件。
[0080]產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0081]通過實(shí)施本發(fā)明的三維形狀造型物的制造方法，能夠制造各種物品。例如，在“粉末層為無機(jī)質(zhì)的金屬粉末層、固化層為燒結(jié)層的情況下”，能夠?qū)⒌玫降娜S形狀造型物用作塑料注塑成型用模具、沖壓模具、壓鑄模具、鑄造模具、鍛造模具等模具。此外，在“粉末層為有機(jī)質(zhì)的樹脂粉末層、固化層為硬化層的情況下”，能夠?qū)⒌玫降娜S形狀造型物用作樹脂制成型品。
[0082]相關(guān)申請的相互參照
[0083]本申請主張基于日本專利申請第2012-52503號(申請日:2012年3月9日，發(fā)明名稱:“三維形狀造型物的制造方法”)的巴黎公約上的優(yōu)先權(quán)。該申請所公開的內(nèi)容全部通過引用而包含于本說明書中。
[0084]符號說明
[0085]I 光造型復(fù)合加工機(jī)
[0086]2 粉末層形成機(jī)構(gòu)
[0087]3 光束照射機(jī)構(gòu)
[0088]4 切削機(jī)構(gòu)
[0089]19粉末/粉末層(例如金屬粉末/金屬粉末層或樹脂粉末/樹脂粉末層)
[0090]20造型臺(支撐臺)
[0091]21造型板
[0092]22粉末層(例如金屬粉末層或樹脂粉末層)
[0093]23擠壓用刮板
[0094]24固化層(例如燒結(jié)層或硬化層)或由其得到的三維形狀造型物
[0095]25粉末臺
[0096]26粉末材料箱的壁部分
[0097]27造型箱的壁部分
[0098]28粉末材料箱
[0099]29造型箱
[0100]30光束振蕩器
[0101]31電流鏡
[0102]32反射鏡
[0103]33聚光透鏡
[0104]40 銑頭
[0105]41 XY驅(qū)動機(jī)構(gòu)
[0106]41a X軸驅(qū)動部
[0107]41b Y軸驅(qū)動部
[0108]42刀具庫
[0109]50 腔室
[0110]52透光窗
[0111] L 光束
【權(quán)利要求】
1.一種三維形狀造型物的制造方法，其特征在于，其是通過以下工序來反復(fù)進(jìn)行粉末層形成及固化層形成的三維形狀造型物的制造方法: (i)對粉末層的規(guī)定部位照射光束，使所述規(guī)定部位的粉末燒結(jié)或熔融固化而形成固化層的工序；以及 (ii)在所得到的固化層上形成新的粉末層，對所述新的粉末層的規(guī)定部位照射光束而進(jìn)一步形成固化層的工序， 將在鄰接的兩側(cè)具有未照射部分的照射路徑設(shè)為與在鄰接的區(qū)域中具有已照射部分的照射路徑不同的光束條件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維形狀造型物的制造方法，其特征在于，使所述在鄰接的兩側(cè)具有未照射部分的照射路徑中的光束的照射能量比所述在鄰接的區(qū)域中具有已照射部分的照射路徑中的光束的照射能量小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的三維形狀造型物的制造方法，其特征在于，使所述在鄰接的兩側(cè)具有未照射部分的照射路徑中的光束的照射功率比所述在鄰接的區(qū)域中具有已照射部分的照射路徑中的光束的照射功率小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的三維形狀造型物的制造方法，其特征在于，將各粉末層中的至少第I條照射路徑設(shè)為與該各粉末層的其它照射路徑不同的光束條件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的三維形狀造型物的制造方法，其特征在于，當(dāng)設(shè)第I條照射路徑為沿著粉末層的造型物形成區(qū)域的輪廓的路徑、另一方面設(shè)第2條以后的照射路徑為在該輪廓的內(nèi)側(cè)與先行的照射路徑鄰接的路徑時(shí)，使該第I條照射路徑中的光束的照射能量或照射功率比該第2條以后的照射路徑中的光束的照射能量或照射功率小。
6.根據(jù)權(quán)利要求1?5中任一項(xiàng)所述的三維形狀造型物的制造方法，其特征在于，將各粉末層中的各個(gè)照射路徑分成在鄰接的兩側(cè)具有未照射部分的子照射路徑A與在鄰接的區(qū)域中具有已照射部分的子照射路徑B， 在所述子照射路徑A與所述子照射路徑B之間改變所述光束條件。
【文檔編號】B29C67/00GK104159724SQ201380013594
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年3月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月9日
【發(fā)明者】阿部諭, 吉田德雄, 東喜萬 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社