JP2004042611A - 自由成形製品を製造する装置、及び該方法 - Google Patents

Abstract

【課題】自由成形製品を仕様に従って凝固させる粉末成形材料の層を積上げることにより製造する装置を提供する。
【解決手段】当該装置は、一方の（相対的に）下降可能なテーブル１と、前記テーブル上方にある他方の粉末供給部７、前記テーブル上の粉末を予め定められた層厚さに分散させる分散装置８、各層の粉末を部分的に凝固するエネルギ源１０とからなり、これらは相対的に水平移動可能である。前記テーブルの水平方向の移動は垂直軸２の回りの回転運動からなり、前記運動は下降運動と組み合わされて前記層の厚さに対応したピッチを有する螺旋運動となり、前記粉末供給部、分散装置、エネルギ源は前記軸の回りに放射状に配置され、連続的に稼動される。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、仕様に従って凝固される粉末成形材料の層を積上げることにより自由成形製品を製造する装置に関する。当該装置は、相対的に下降可能なテーブルと、前記テーブル上方に位置する粉末供給部と、前記テーブル上に粉末を所定の層厚さに分散させる分散装置と、各層の粉末を部分的に凝固させるエネルギ源とを備えている。本発明はまた、前記内容に対応した方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上述した形式の装置には従来から知られたものがある（例えば、特許文献１参照。）。当該装置は、時間とコストのかかる雛型を製造することなく個別に成形される製品を生産する際に使用される。このため、当該装置によって実施される方法は、しばしば「迅速プロトタイプ製造法」と呼ばれる。
【０００３】
冒頭に記載した形式の既存の装置によれば、前記方法は間欠的方法でしか実施することができない。まず第１に、各ケースの次の層に必要とされる材料が粉末供給部によって供給され、その後、分散装置によってワーク表面に均一の層厚さを形成するよう前記材料が分散される。そして最後に、エネルギ源がワーク全体の表面上を移動する。以降、同じ手順が次の新たな層に対して行なわれる。既存の装置では、コストの高い構成要素が各ケースごとに時間間隔をもって不連続に使用されるだけであり、その能力は一部しか利用されていない。その上、この方法の個々のステップ間で要求される二次的な処置にかなりの時間を要する。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第４，８６３，５３８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記装置ユニットの能力をより一層活用すること、特には連続的な操業を達成することを目的にしている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる装置の態様によれば、一方のテーブルと、他方の粉末供給部、分散装置、エネルギ源とを相対的に水平移動可能とすることで前記目的を達成している。この方法により、同じ構成要素によって幾つかのテーブルの処理を順次することができ、例えば、１つのテーブル上では最新に供給された粉末層の凝固が行なわれ、これと同時に隣のテーブルには当該層の供給をすることが可能である。
【０００７】
本発明の更なる好ましい発展によれば、前記テーブルの水平移動は垂直軸回りの回転移動からなり、前記粉末供給部、分散装置、エネルギ源は前記軸の周囲に放射状に配置される。このような装置により、相互干渉されることのない製品の製造を実施することができる。好ましくは、この際に必要となるテーブルとユニットとの間の距離拡大はテーブルが下降することによって達成される。テーブルの下降及び回転の両運動が組み合わされて前記層厚さに対応したピッチを有する螺旋運動となり、前記粉末供給部、分散装置、エネルギ源は連続的に稼動される。
【０００８】
基板に対して垂直方向に順に層となるよう粉末が供給され、均一に分散され、仕様に従って部分的に凝固される前記内容に対応した粉末成形材料から自由成形製品を製造する方法は、前記粉末が螺旋状の円の中心回りに連続した層となるよう供給され、分散され、そして部分的に凝固される点に特徴を有する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明につき、図面に例示された２つの実施の形態を参照して説明する。
図１に示す実施の形態の例では、テーブル１は回転軸２を中心に矢印３方向に回転する。さらに前記テーブルは軸２の方向に下降可能であり、回転と下降との同時進行により、テーブル表面の各半径は矢印付き螺旋４に沿った螺旋移動を呈する。この螺旋移動のピッチ５は、製造すべき製品６に対してテーブルに供給される粉末形成のワーク材料の層厚さに対応している。
【００１０】
テーブル上方には、製造工程を実施するために必要な構成要素が、テーブルの１回転の間に全表面上を通過するよう配置されている。最初にテーブル上を通過するのは粉末供給部７で、製品に対して粉末成形材料をテーブルに供給する。次に通過するのは分散装置８で、前記粉末層の均一厚さを保証する。最後はエネルギ源９で、ここではレーザビーム１０が使用されており、光学系１１によって連続的にテーブル１表面の個別領域上に向けられ、さらにはテーブル上の粉末コートに向けられる。図示の例では、余剰の粉末材料を取り除いた後の完成品に隣接する粉末供給部７と分散装置８とを示している。製品６の製造が完了した時、これらの要素７、８は製品６の上方にあり、テーブルは螺旋回転と下降移動とを完了することは言うまでもない。
【００１１】
図２に示す実施の形態では、水平方向に間隔を設けた２つのテーブルを備えており、この間隔を拡大して示している。２つのテーブル２１は同じ高さで静止状態に置かれ、分散装置２８を取り付けた粉末供給部２７は矢印２３に示す方向に水平移動可能である。これにより粉末供給部２７と分散装置２８とは、ある時は一方のテーブル２１上に、またある時は他方のテーブル上に位置することができる。
【００１２】
粉末供給部２７と分散装置２８とが一方のテーブル２１上に位置する間、他方のテーブル２１上では事前に供給された粉末層の部分的凝固が起っている。表示の例では、２組のレーザビーム３０ａ、３０ｂ、及び光学系３１ａ、３１ｂの支援で実施されている。しかしながら、１つのレーザ３０のみを使用することも可能であり、その際にビームはある時は一方のテーブル２１上へ、またある時は他方のテーブル２１上へと光学的に向けられ、そのテーブル２１上には（先の実施の形態と同様に）ほぼ完成状態にある小型の製品２６が示されている。
【００１３】
【発明の効果】
本発明にかかる自由成形製品を製造する装置及び方法の実施により、装置ユニットの稼動率を高め、特には連続的な操業を可能にする効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】例えば歯科製品のような小部品の製品を製造するための回転テーブルの概略斜視図である。
【図２】幾つかのテーブルを持つ装置の概略斜視図である。
【符号の説明】
１．テーブル、　２．回転軸、　５．ピッチ、　６．製品、　７．粉末供給部、８．分散装置、　９．エネルギ源、　１０．レーザビーム、　１１．光学系、２１．テーブル、　２６．製品、　２７．粉末供給部、　２８．分散装置、　３０、３０ａ、３０ｂ．レーザビーム、　３１ａ、３１ｂ．光学系。

Claims (5)

1. 仕様に従って凝固される粉末成形材料の層を積上げることによって自由成形製品を製造する装置において、
   相対的に下降可能なテーブル（１；２１）と、前記テーブル上方に位置する粉末供給部（７；２７）と、前記テーブル上で前記粉末を予め定められた層厚さに分散させる分散装置（８；２８）と、各層の前記粉末を部分的に凝固させるエネルギ源（１０；３０）とを備え、
   一方の前記テーブル（１；２１）と、他方の前記粉末供給部（７；２７）、分散装置（８；２８）、エネルギ源（１０；３０）とが相対的に水平移動可能であることを特徴とする装置。
2. 前記テーブル（１）の水平移動が、垂直軸（２）の回りの回転移動からなり、前記粉末供給部（７）、分散装置（８）、エネルギ装置（１０）が前記軸（２）の回りに放射状に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記回転移動が下降移動と組み合わされて前記層の厚さに対応したピッチ（５）を有する螺旋運動（４）となり、前記粉末供給部（７）、分散装置（８）、エネルギ源（１０）が連続的に稼動されることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
4. 少なくとも２つのテーブル（２１）が隣接して配置され、前記供給部（２７）、分散装置（２８）、エネルギ源（３０）が前記複数のテーブル（２１）上を順次移動可能であることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
5. 垂直方向に順に層となるよう物体に粉末が供給され、均一に分散され、仕様に応じて部分的に凝固されることからなる粉末成形材料から自由成形製品を製造する方法において、前記粉末が円の中心回りに連続した層となるよう供給され、分散され、部分的に凝固されることを特徴とする方法。

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