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JP2025161080A - Manufacturing method for three-dimensional objects - Google Patents

Manufacturing method for three-dimensional objects

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Publication number
JP2025161080A
JP2025161080A JP2024063979A JP2024063979A JP2025161080A JP 2025161080 A JP2025161080 A JP 2025161080A JP 2024063979 A JP2024063979 A JP 2024063979A JP 2024063979 A JP2024063979 A JP 2024063979A JP 2025161080 A JP2025161080 A JP 2025161080A
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JP
Japan
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material layer
modeling
manufacturing
dimensional object
laser light
Prior art date
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Application number
JP2024063979A
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Japanese (ja)
Inventor
格 松本
Itaru Matsumoto
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Sodick Co Ltd
Original Assignee
Sodick Co Ltd
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Publication date
Application filed by Sodick Co Ltd filed Critical Sodick Co Ltd
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    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
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Abstract

To provide a method for manufacturing a three-dimensional molded object, capable of improving surface roughness and dimensional accuracy of a finished surface of the three-dimensional molded object.SOLUTION: A method for manufacturing a three-dimensional molded object is provided which includes a first molding step and a second molding step. In the first molding step, a first material layer forming step and a first solidifying step are repeatedly performed. In the first material layer forming step, after lowering a molding table 4, material powder is supplied to a molding region R on the molding table 4 to form a material layer 91 having a predetermined thickness. In the first solidifying step, laser light L is irradiated onto a predetermined irradiation region of the material layer 91 to form a solidified layer 92. In the second molding step, a second material layer forming step and a second solidifying step are performed. In the second material layer forming step, material powder is supplied to the molding region R with a height of the molding table 4 after the first molding step being fixed, to form the material layer 91 having a thickness smaller than the predetermined thickness. In the second solidifying step, laser light L is irradiated onto the predetermined irradiation region of the material layer 91 to form the solidified layer 92.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、三次元造形物の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a three-dimensional object.

三次元造形物の製造方法の1種として粉末床溶融結合法(PBD:Powder Bed Fusion)が知られている。 Powder Bed Fusion (PBD) is known as one method for manufacturing three-dimensional objects.

PBD方式の装置として特許文献1の積層造形装置がある。この種の積層造形装置においては、造形槽内に形成される造形空間において、材料貯留箱とブレードを備えるリコータヘッドを水平一軸方向に移動させ、材料貯留箱から金属の材料粉末を供給しながらブレードによって粉末材料を均して平坦化させることによって粉末層を形成し、その後にレーザ照射装置によって粉末層の所定範囲にレーザあるいは電子ビームを照射して焼結層(固化層)形成する。そして、この固化層の上に新たな粉末層を形成してレーザあるいは電子ビームを照射して繰返し固化層を形成することによって固化層を積層し所望の形状の金属の造形物を生成するようにしている。 An example of a PBD-type device is the additive manufacturing device described in Patent Document 1. In this type of additive manufacturing device, a recoater head equipped with a material storage box and a blade is moved horizontally in one axial direction in a manufacturing space formed within a manufacturing tank. Metal powder material is supplied from the material storage box while the blade is used to level and flatten the powder material, forming a powder layer. A laser or electron beam is then irradiated onto a predetermined area of the powder layer using a laser irradiation device to form a sintered layer (solidified layer). A new powder layer is then formed on top of this solidified layer, and the laser or electron beam is irradiated to repeatedly form solidified layers, thereby stacking the solidified layers and producing a metal object of the desired shape.

特表平1-502890号公報Special Publication No. 1-502890

しかしながら、PBD方式による三次元造形物を製造する方法においては、レーザを走査しながら材料粉末に高エネルギをスポット照射して材料粉末を溶融凝固させ、固化層を積層して造形物を生成するようにしているため、許容できる造形時間内に所望の密度の造形物を期待される仕上げ面粗さで得ることは容易ではない。 However, in the PBD method of manufacturing three-dimensional objects, high energy is spot-irradiated onto the material powder while scanning with a laser, causing the material powder to melt and solidify, and the object is then produced by layering solidified layers. Therefore, it is not easy to obtain an object of the desired density with the expected finished surface roughness within an acceptable building time.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、三次元造形物の仕上がり面粗さ及び寸法精度を向上できる三次元造形物の製造方法を提供するものである。 The present invention was made in consideration of these circumstances, and aims to provide a method for manufacturing three-dimensional objects that can improve the finished surface roughness and dimensional accuracy of three-dimensional objects.

本発明によれば、以下の発明が提供される。
[1]三次元造形物の製造方法であって、第1造形工程と第2造形工程とを備え、第1造形工程では、第1材料層形成工程と第1固化工程を繰り返し行い、第1材料層形成工程では、造形テーブルを下降させた後に、前記造形テーブル上の造形領域に材料粉体を供給して所定厚みの材料層を形成し、第1固化工程では、前記材料層の所定の照射領域にレーザ光を照射して固化層を形成し、第2造形工程では、第2材料層形成工程と第2固化工程を行い、第2材料層形成工程では、第1造形工程後の前記造形テーブルの高さを固定したまま前記造形領域に前記材料粉体を供給して前記所定厚みより小さい厚みを有する前記材料層を形成し、第2固化工程では、前記材料層の前記所定の照射領域にレーザ光を照射して前記固化層を形成する、三次元造形物の製造方法。
[2][1]に記載の三次元造形物の製造方法であって、第2造形工程は、1回以上繰り返される、三次元造形物の製造方法。
[3][1]又は[2]に記載の三次元造形物の製造方法であって、第1造形工程において、少なくとも製造予定の三次元造形物の各領域における最上面高さ位置より前記所定厚み分低い位置を超えて前記固化層が形成されると、第2造形工程が開始される、三次元造形物の製造方法。
[4][1]~[3]のいずれか1つに記載の三次元造形物の製造方法であって、第2固化工程のレーザ光強度は、第1固化工程のレーザ光強度よりも小さい、三次元造形物の製造方法。
[5][1]~[4]のいずれか1つに記載の三次元造形物の製造方法であって、第2材料層形成工程では、前記材料層を形成する際に前記固化層に突起状の異常焼結部が存在することを検出したときは、前記材料層の形成を一旦停止し、前記異常焼結部を除去する除去工程を行った後に、前記材料層の形成を再開するように行われる、三次元造形物の製造方法。
According to the present invention, the following inventions are provided.
[1] A method for manufacturing a three-dimensional object, comprising a first modeling process and a second modeling process, wherein in the first modeling process, a first material layer forming process and a first solidification process are repeatedly performed, wherein in the first material layer forming process, after lowering a modeling table, material powder is supplied to a modeling area on the modeling table to form a material layer of a predetermined thickness, and in the first solidification process, laser light is irradiated to a predetermined irradiation area of the material layer to form a solidified layer, and in the second modeling process, a second material layer forming process and a second solidification process are performed, wherein in the second material layer forming process, the material powder is supplied to the modeling area while keeping the height of the modeling table fixed after the first modeling process, to form the material layer having a thickness smaller than the predetermined thickness, and in the second solidification process, laser light is irradiated to the predetermined irradiation area of the material layer to form the solidified layer.
[2] The method for manufacturing a three-dimensional object according to [1], wherein the second modeling step is repeated one or more times.
[3] A method for manufacturing a three-dimensional object according to [1] or [2], wherein in the first modeling step, when the solidified layer is formed beyond a position that is lower by the predetermined thickness than the top surface height position in at least each region of the three-dimensional object to be manufactured, the second modeling step is started.
[4] A method for manufacturing a three-dimensional object according to any one of [1] to [3], wherein the laser light intensity in the second solidification step is lower than the laser light intensity in the first solidification step.
[5] A method for manufacturing a three-dimensional object according to any one of [1] to [4], wherein in the second material layer formation step, if a protruding abnormally sintered portion is detected in the solidified layer during the formation of the material layer, the formation of the material layer is temporarily stopped, and a removal step is performed to remove the abnormally sintered portion, and then the formation of the material layer is resumed.

本発明に係る三次元造形物の製造方法は、第1造形工程と、造形テーブルの高さを固定したまま造形する第2造形工程とを備える構成によって、仕上がり面粗さが細かく、かつ、寸法精度が高い三次元造形物を得ることが可能となる。 The method for manufacturing a three-dimensional object according to the present invention comprises a first modeling process and a second modeling process in which modeling is performed while the height of the modeling table is fixed, making it possible to obtain a three-dimensional object with fine finished surface roughness and high dimensional accuracy.

本発明の一実施形態に係る積層造形装置100の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an additive manufacturing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention. 積層造形装置100の材料層形成装置3の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a material layer forming device 3 of the additive manufacturing device 100. 材料層形成装置3のリコータヘッド32の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a recoater head 32 of the material layer forming apparatus 3. 本発明の一実施形態に係る三次元造形物の製造方法を示すフローチャートである。1 is a flowchart showing a method for manufacturing a three-dimensional object according to an embodiment of the present invention. 積層造形装置100を用いた三次元造形物の製造方法における第1造形工程SAを示す図である。10A and 10B are diagrams showing a first modeling step SA in the method for manufacturing a three-dimensional object using the additive manufacturing apparatus 100. FIG. 積層造形装置100を用いた三次元造形物の製造方法における第2造形工程SBを示す図である。10A and 10B are diagrams showing a second modeling step SB in the method for manufacturing a three-dimensional object using the additive manufacturing apparatus 100.

以下、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴について独立して発明が成立する。さらに、以下の実施形態のうち、特許請求の範囲で規定されていない要素は、任意の要素であるので、省略可能である。以下の説明中で開示する数値の末尾には、任意の個数(例えば1つ又は2つ)の「0」を追加してもよい。例えば、「1.4」の後ろに「0」を1つ又は2つ追加して「1.40」又は「1.400」としてもよい。 The following describes embodiments of the present invention. The various features shown in the following embodiments can be combined with each other. Furthermore, each feature can be an independent invention. Furthermore, elements in the following embodiments that are not defined in the claims are optional and can be omitted. Any number of "0"s (for example, one or two) may be added to the end of numerical values disclosed in the following description. For example, one or two "0"s may be added after "1.4" to make it "1.40" or "1.400."

1. 積層造形装置100
図1は、本実施形態の積層造形法において用いられる積層造形装置100の一例を示している。当該積層造形装置100は、チャンバ1、材料層形成装置3、造形テーブル4、照射装置5、及び機械加工装置6を備える。チャンバ1内に配置される造形テーブル4上に設けられた造形領域Rにおいて、材料層(粉末層)91及び固化層92の形成を繰り返すことで、所望の三次元造形物が形成される。
1. Additive manufacturing device 100
1 shows an example of an additive manufacturing apparatus 100 used in the additive manufacturing method of this embodiment. The additive manufacturing apparatus 100 includes a chamber 1, a material layer forming device 3, a modeling table 4, an irradiation device 5, and a machining device 6. In a modeling region R provided on the modeling table 4 arranged in the chamber 1, a material layer (powder layer) 91 and a solidified layer 92 are repeatedly formed to form a desired three-dimensional object.

1.1 チャンバ1
チャンバ1は、所望の三次元造形物が形成される領域である造形領域Rを覆う。チャンバ1は、不活性ガス給排装置(不図示)に接続されている。不活性ガス給排装置は、チャンバ1に所定濃度の不活性ガスを供給し、これによりチャンバ1内は不活性ガスで充満される。また、固化層92の形成に伴い発生するヒュームを含んだ不活性ガスは、チャンバ1から排出されて不活性ガス給排装置においてヒュームの除去処理を行ったうえでチャンバ1に供給されて再利用される。なお、本明細書において不活性ガスとは、材料層91や固化層92と実質的に反応しないガスであり、成形材料の種類に応じて窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスなどから適当なものが選択される。
1.1 Chamber 1
The chamber 1 covers a printing region R, which is an area where a desired three-dimensional object is formed. The chamber 1 is connected to an inert gas supply/exhaust device (not shown). The inert gas supply/exhaust device supplies a predetermined concentration of inert gas to the chamber 1, thereby filling the chamber 1 with the inert gas. The inert gas, which contains fumes generated in the formation of the solidified layer 92, is exhausted from the chamber 1 and subjected to a fume removal process in the inert gas supply/exhaust device before being supplied to the chamber 1 for reuse. In this specification, the inert gas is a gas that does not substantially react with the material layer 91 or the solidified layer 92, and is selected from nitrogen gas, argon gas, helium gas, etc. depending on the type of molding material.

例えば図1に示すように、チャンバ1の上面には、照射装置5から出力されるレーザ光Lの透過窓となるウィンドウ1aが設けられる。ウィンドウ1aは、レーザ光Lを透過可能な材料で形成され、レーザ光Lの種類に応じて、石英ガラスもしくはホウケイ酸ガラス又はゲルマニウム、シリコン、ジンクセレンもしくは臭化カリウムの結晶などから選択される。例えば、レーザ光Lがファイバレーザ又はYAGレーザの場合、ウィンドウ1aは石英ガラスで構成可能である。 For example, as shown in FIG. 1, a window 1a is provided on the top surface of the chamber 1, serving as a transmission window for the laser light L output from the irradiation device 5. The window 1a is made of a material that can transmit the laser light L, and depending on the type of laser light L, is selected from quartz glass, borosilicate glass, or crystals of germanium, silicon, zinc selenide, or potassium bromide. For example, if the laser light L is a fiber laser or YAG laser, the window 1a can be made of quartz glass.

また例えば図1に示すように、チャンバ1の上面には、ウィンドウ1aを覆うように汚染防止装置17が設けられる。汚染防止装置17は、円筒状の筐体17aと、筐体17a内に配置された円筒状の拡散部材17cとを備える。筐体17aと拡散部材17cの間に不活性ガス供給空間17dが設けられる。 As shown in FIG. 1, a contamination prevention device 17 is provided on the upper surface of the chamber 1 to cover the window 1a. The contamination prevention device 17 includes a cylindrical housing 17a and a cylindrical diffusion member 17c disposed within the housing 17a. An inert gas supply space 17d is provided between the housing 17a and the diffusion member 17c.

また、筐体17aの底面には、拡散部材17cの内側に開口部17bが設けられる。拡散部材17cには多数の細孔が設けられており、不活性ガス給排装置から不活性ガス供給空間17dに供給された清浄な不活性ガスは当該細孔を通じて清浄室17eに充満され、開口部17bから汚染防止装置17の下方に向かって噴出される。このような構成により、ヒュームのウィンドウ1aへの付着を防止し、レーザ光Lの照射経路からヒュームを排除することができる。 In addition, an opening 17b is provided on the inside of a diffusion member 17c on the bottom surface of the housing 17a. The diffusion member 17c has a large number of fine holes, and clean inert gas supplied to the inert gas supply space 17d from the inert gas supply and exhaust device fills the clean chamber 17e through the fine holes and is then ejected from the opening 17b toward the bottom of the contamination prevention device 17. This configuration prevents fumes from adhering to the window 1a and removes fumes from the irradiation path of the laser light L.

1.2 材料層形成装置3
材料層形成装置3は、チャンバ1の内部に設けられる。図2に示すように、材料層形成装置3は、ベース31と、ベース31上に配置されるリコータヘッド32とを備える。リコータヘッド32は、モータなどの駆動機構を内蔵するリコータヘッド駆動装置33によって水平1軸方向に往復移動可能に構成される。
1.2 Material layer forming device 3
The material layer forming apparatus 3 is provided inside the chamber 1. As shown in Fig. 2, the material layer forming apparatus 3 includes a base 31 and a recoater head 32 disposed on the base 31. The recoater head 32 is configured to be reciprocable in one horizontal axial direction by a recoater head driving device 33 incorporating a driving mechanism such as a motor.

図3及び図4に示すように、リコータヘッド32は、材料収容部32aと、材料供給口32bと、材料排出口32cとを備える。材料供給口32bは、材料収容部32aの上面に設けられ、材料供給ユニット(不図示)から材料収容部32aに供給される材料粉体の受け口となる。材料粉体(粉末材料)は、単一の金属又は合金でなる微細な粒子である。材料排出口32cは、材料収容部32aの底面に設けられ、材料収容部32a内の材料粉体を排出する。材料排出口32cは、材料収容部32aの長手方向に延びるスリット形状を有する。リコータヘッド32の両側面には、平板状のブレード32fb,32rbが設けられる。ブレード32fb,32rbは、材料排出口32cから排出される材料粉体を平坦化して、材料層91を形成する。 As shown in Figures 3 and 4, the recoater head 32 includes a material storage section 32a, a material supply port 32b, and a material discharge port 32c. The material supply port 32b is located on the top surface of the material storage section 32a and serves as a receiving port for the material powder supplied to the material storage section 32a from a material supply unit (not shown). The material powder (powder material) is fine particles made of a single metal or alloy. The material discharge port 32c is located on the bottom surface of the material storage section 32a and discharges the material powder from the material storage section 32a. The material discharge port 32c has a slit shape extending in the longitudinal direction of the material storage section 32a. Flat blades 32fb and 32rb are provided on both side surfaces of the recoater head 32. The blades 32fb and 32rb flatten the material powder discharged from the material discharge port 32c to form a material layer 91.

1.3 造形テーブル4
図1に示すように、造形テーブル4はチャンバ1内に配置され、造形テーブル4上の造形領域Rに造形物が形成される。造形テーブル4は、造形テーブル駆動装置41によって駆動され鉛直方向に移動可能である。造形時には造形領域R内にベースプレート90が配置され、材料層形成装置3によってベースプレート90の上面に材料粉体が供給されて、材料層91が形成される。
1.3 Build table 4
1, the modeling table 4 is placed in the chamber 1, and a model is formed in a modeling region R on the modeling table 4. The modeling table 4 is driven by a modeling table driving device 41 and is movable in the vertical direction. During modeling, a base plate 90 is placed in the modeling region R, and a material layer forming device 3 supplies material powder to the upper surface of the base plate 90 to form a material layer 91.

1.4 照射装置5
照射装置5は、材料層91にレーザ光L又は電子ビームを照射して固化層92を形成する。例えば図1に示すように、本実施形態の照射装置5は、チャンバ1の上方に設けられ、造形領域R内に形成される材料層91の照射領域にレーザ光Lを照射して、材料粉体を溶融凝固して固化させ、固化層92を形成する。図2に示すように、本実施形態の照射装置5は、レーザ光源51と、フォーカス制御ユニット53と、X軸ガルバノミラー55a及びY軸ガルバノミラー55bと、X軸ガルバノミラー55a及びY軸ガルバノミラー55bを各々回転させるアクチュエータ(不図示)とを備える。
1.4 Irradiation device 5
The irradiation device 5 irradiates the material layer 91 with laser light L or an electron beam to form a solidified layer 92. For example, as shown in FIG. 1 , the irradiation device 5 of this embodiment is provided above the chamber 1 and irradiates the laser light L onto an irradiation region of the material layer 91 formed in the manufacturing region R, melting and solidifying the material powder to form the solidified layer 92. As shown in FIG. 2 , the irradiation device 5 of this embodiment includes a laser light source 51, a focus control unit 53, an X-axis galvanometer mirror 55 a, a Y-axis galvanometer mirror 55 b, and actuators (not shown) that rotate the X-axis galvanometer mirror 55 a and the Y-axis galvanometer mirror 55 b, respectively.

レーザ光源51はレーザ光Lを生成する。レーザ光Lは、材料粉体を焼結又は溶融可能であればよく、例えば、ファイバレーザ、COレーザ、YAGレーザなどが用いられる。フォーカス制御ユニット53は、内部に焦点制御レンズを備え、レーザ光Lを集光しスポット径を調整することができる。 The laser light source 51 generates laser light L. The laser light L may be any laser light capable of sintering or melting the material powder, and may be, for example, a fiber laser, a CO2 laser, or a YAG laser. The focus control unit 53 includes a focus control lens therein and can focus the laser light L and adjust the spot diameter.

フォーカス制御ユニット53を通過したレーザ光Lは、水平1軸方向であるX軸方向と、他の水平1軸方向であってX軸方向に直交するY軸方向に2次元に走査される。具体的には、レーザ光Lは、X軸ガルバノミラー55aにより反射されて造形領域RのX軸方向に走査され、Y軸ガルバノミラー55bにより反射されて造形領域RのY軸方向に走査される。X軸ガルバノミラー55a及びY軸ガルバノミラー55bにより反射されたレーザ光Lは、ウィンドウ1aを透過して造形領域R内の材料層91に照射され、これにより、固化層92が形成される。 The laser light L that passes through the focus control unit 53 is scanned two-dimensionally in the X-axis direction, which is a single horizontal axis, and the Y-axis direction, which is another single horizontal axis perpendicular to the X-axis direction. Specifically, the laser light L is reflected by the X-axis galvanometer mirror 55a and scanned in the X-axis direction of the modeling region R, and is reflected by the Y-axis galvanometer mirror 55b and scanned in the Y-axis direction of the modeling region R. The laser light L reflected by the X-axis galvanometer mirror 55a and the Y-axis galvanometer mirror 55b passes through the window 1a and is irradiated onto the material layer 91 in the modeling region R, thereby forming a solidified layer 92.

なお、照射装置5は、上述の形態に限定されない。例えば、フォーカス制御ユニット53に変えてfθレンズが設けられてもよい。また、照射装置5は、レーザ光Lではなく電子ビームを照射して材料層91を固化させることで固化層92を形成するように構成されてもよい。 The irradiation device 5 is not limited to the above-described configuration. For example, an fθ lens may be provided instead of the focus control unit 53. The irradiation device 5 may also be configured to form the solidified layer 92 by irradiating the material layer 91 with an electron beam instead of laser light L to solidify it.

具体的には、照射装置5を、電子を放出するカソード電極(不図示)と、電子を収束して加速するアノード電極(不図示)と、磁場を形成して電子ビームの方向を一方向に収束するソレノイド(不図示)と、被照射体である材料層91と電気的に接続されカソード電極との間に電圧を印加するコレクタ電極(不図示)と、を含むよう構成してもよい。このとき、カソード電極及びアノード電極が電子ビームを出力する出力源の役割を果たし、ソレノイドが電子ビームを走査する走査手段の役割を果たす。なお、ウィンドウ1a及び汚染防止装置17を省略し、カソード電極がチャンバ1内に突出するように設けられてもよい。また、電子ビームを照射する照射装置5を用いる場合は、チャンバ1内の雰囲気を、真空に近い状態の貴ガス雰囲気下においてもよい。貴ガスは、希ガスと称されることもある。 Specifically, the irradiation device 5 may be configured to include a cathode electrode (not shown) that emits electrons, an anode electrode (not shown) that converges and accelerates the electrons, a solenoid (not shown) that forms a magnetic field to converge the electron beam in one direction, and a collector electrode (not shown) that is electrically connected to the material layer 91 to be irradiated and applies a voltage between it and the cathode electrode. In this case, the cathode electrode and anode electrode function as an output source that outputs the electron beam, and the solenoid functions as a scanning means that scans the electron beam. Note that the window 1a and the contamination prevention device 17 may be omitted, and the cathode electrode may be positioned so that it protrudes into the chamber 1. Furthermore, when an irradiation device 5 that irradiates an electron beam is used, the atmosphere inside the chamber 1 may be a noble gas atmosphere in a near-vacuum state. Noble gases are also sometimes called rare gases.

1.5 機械加工装置6
図1に示すように、機械加工装置6は、チャンバ1の内部に設けられる。機械加工装置6は、切削などの機械加工を行うための工具(例えば、エンドミル)を加工ヘッドに取り付けて構成され、加工ヘッドを水平方向及び鉛直方向に適宜移動させて機械加工を行う。
1.5 Machining equipment 6
1, the machining device 6 is provided inside the chamber 1. The machining device 6 is configured by attaching a tool (e.g., an end mill) for performing machining such as cutting to a machining head, and performs machining by moving the machining head appropriately in the horizontal and vertical directions.

2. 三次元造形物の製造方法
ここでは、図4~図6を参照しながら、上述の積層造形装置100を用いた三次元造形物の製造方法について説明する。図4は、三次元造形物の製造方法を示すフローチャートである。図5及び図6は、積層造形装置100を用いた三次元造形物の製造方法を示す図である。図5及び図6では、造形領域R周辺を拡大して表している。本実施形態に係る製造方法は、第1造形工程SAと第2造形工程SBとを備える。
2. Method for Manufacturing a Three-Dimensional Object Here, a method for manufacturing a three-dimensional object using the above-described additive manufacturing apparatus 100 will be described with reference to FIGS. 4 to 6. FIG. 4 is a flowchart showing a method for manufacturing a three-dimensional object. FIGS. 5 and 6 are diagrams showing a method for manufacturing a three-dimensional object using the additive manufacturing apparatus 100. FIGS. 5 and 6 show an enlarged view of the periphery of the manufacturing region R. The manufacturing method according to this embodiment includes a first manufacturing process SA and a second manufacturing process SB.

2.1 第1造形工程SA
図5を参照しながら第1造形工程SAについて説明する。第1造形工程SAは、第1材料層形成工程SA1と第1固化工程SA2とを備える。第1材料層形成工程SA1では、造形テーブル4を下降させた後に、造形テーブル4上の造形領域Rに材料粉体を供給して所定厚みTA1の材料層91を形成する。第1固化工程SA2では、材料層91の所定の照射領域にレーザ光Lを照射して固化層92を形成する。第1材料層形成工程SA1と第1固化工程SA2は繰り返し行われる。
2.1 First modeling process SA
The first modeling process SA will be described with reference to Figure 5. The first modeling process SA includes a first material layer forming process SA1 and a first solidification process SA2. In the first material layer forming process SA1, after the modeling table 4 is lowered, material powder is supplied to the modeling region R on the modeling table 4 to form a material layer 91 of a predetermined thickness TA1. In the first solidification process SA2, laser light L is irradiated onto a predetermined irradiation region of the material layer 91 to form a solidified layer 92. The first material layer forming process SA1 and the first solidification process SA2 are repeatedly performed.

第1造形工程SAでは、1回目の第1材料層形成工程SA1が行われる。第1材料層形成工程SA1では、図5Aに示すように、造形テーブル4上にベースプレート90を載置した状態で造形テーブル4を降下させる。この際、ベースプレート90の上面からリコータヘッド32のブレード32fb,32rbの下端までの距離が、形成予定の材料層91の所定厚みTA1分となるように造形テーブル4を調整する。この状態で、リコータヘッド32を図5Aの左側から右側に移動させることにより、図5Bに示すようにベースプレート90上に所定厚みTA1を有する1層目の材料層91が形成される。 In the first modeling process SA, the first first material layer forming process SA1 is performed. In the first material layer forming process SA1, as shown in FIG. 5A, the modeling table 4 is lowered with the base plate 90 placed on it. At this time, the modeling table 4 is adjusted so that the distance from the top surface of the base plate 90 to the lower ends of the blades 32fb, 32rb of the recoater head 32 is the predetermined thickness TA1 of the material layer 91 to be formed. In this state, by moving the recoater head 32 from left to right in FIG. 5A, a first material layer 91 having the predetermined thickness TA1 is formed on the base plate 90 as shown in FIG. 5B.

次に、1回目の第1固化工程SA2が行われる。図5Cに示すように、レーザ光Lを所定のレーザ光強度に調整し、1層目の材料層91の所定の照射領域にレーザ光Lを照射することによって、1層目の材料層91が固化され、1層目の固化層92が形成される。ここで、材料粉体はレーザ光Lの照射によって溶融固化する過程でシュリンクするため、固化層92の厚みTA2は、材料層91の厚みTA1よりも小さくなる。 Next, the first solidification step SA2 is performed. As shown in Figure 5C, the laser light L is adjusted to a predetermined laser light intensity, and the laser light L is irradiated onto a predetermined irradiation area of the first material layer 91, solidifying the first material layer 91 and forming a first solidified layer 92. Here, the material powder shrinks during the process of melting and solidifying due to irradiation with the laser light L, so the thickness TA2 of the solidified layer 92 is smaller than the thickness TA1 of the material layer 91.

次いで、2回目の第1材料層形成工程SA1が行われる。図5Dに示すように、1層目の固化層92を形成後、造形テーブル4の高さを固化層92の厚みTA2分降下させる。この状態で、リコータヘッド32を図5Dの右側から左側に移動させることにより、図5Eに示すように1層目の固化層92を覆うように2層目の材料層91が形成される。 Next, the second first material layer formation process SA1 is performed. As shown in Figure 5D, after the first solidified layer 92 is formed, the height of the modeling table 4 is lowered by the thickness TA2 of the solidified layer 92. In this state, the recoater head 32 is moved from the right to the left in Figure 5D, thereby forming a second material layer 91 that covers the first solidified layer 92, as shown in Figure 5E.

また、第1材料層形成工程SA1において、材料層91を形成する際に以前の造形工程で形成された固化層92に突起状の異常焼結部が存在することを検出したときは、材料層91の形成を一旦停止し、機械加工装置6を用いて異常焼結部を除去する除去工程を行ってもよい。除去工程が完了すると、材料層91の形成が再開される。 Furthermore, in the first material layer formation process SA1, if a protruding abnormal sintered portion is detected in the solidified layer 92 formed in the previous molding process when forming the material layer 91, the formation of the material layer 91 may be temporarily stopped, and a removal process may be performed to remove the abnormal sintered portion using the machining device 6. Once the removal process is completed, the formation of the material layer 91 is resumed.

続いて、2回目の第1固化工程SA2が行われる。図5Fに示すように、1回目と同様に、2層目の材料層91の所定の照射領域にレーザ光Lを照射することによって、2層目の固化層92が形成される。 Next, a second first solidification step SA2 is performed. As shown in Figure 5F, as in the first step, a second solidified layer 92 is formed by irradiating a predetermined irradiation area of the second material layer 91 with laser light L.

また、第1固化工程SA2の後には、三次元造形物が所定の高さまで造形されたか否かが判断される(図4の分岐SA3)。三次元造形物が所定の高さに造形されていない場合は、NOと判断され、再び第1材料層形成工程SA1が行われる。三次元造形物が所定の高さに造形されるまで、第1造形工程SAは繰り返される。例えば、第1固化工程SA2後の固化層92の高さが、少なくとも製造予定の三次元造形物の各領域における最上面高さ位置より所定厚みTA1分低い位置を超えた場合、第1造形工程SAは終了して、第2造形工程SBが開始されるように構成することができる。具体的には、第1固化工程SA2後の固化層92の高さが、最初に最上面高さ位置より所定厚みTA1分低い位置を超える高さから、最上面高さ位置より所定厚みTA2分低い位置を超えない高さ(すなわち、第1固化工程SA2によって形成される造形物の高さが最上面高さ以上となる一層前)の間にあるとき、第2造形工程SBを開始するように構成することができる。以下、2つの第1造形工程SAの終了条件を具体例とともに説明する。 Furthermore, after the first solidification step SA2, it is determined whether the three-dimensional object has been formed to a predetermined height (branch SA3 in Figure 4). If the three-dimensional object has not been formed to the predetermined height, a NO determination is made, and the first material layer formation step SA1 is performed again. The first formation step SA is repeated until the three-dimensional object is formed to the predetermined height. For example, the first formation step SA can be configured to end and the second formation step SB begin when the height of the solidified layer 92 after the first solidification step SA2 exceeds a position that is at least a predetermined thickness TA1 lower than the top surface height position in each region of the three-dimensional object to be manufactured. Specifically, the second modeling process SB can be configured to start when the height of the solidified layer 92 after the first solidification process SA2 is between a height that initially exceeds a position that is a predetermined thickness TA1 lower than the top surface height position and a height that does not exceed a position that is a predetermined thickness TA2 lower than the top surface height position (i.e., a height one layer before the height of the model formed by the first solidification process SA2 reaches or exceeds the top surface height). The termination conditions for the two first modeling processes SA are explained below with specific examples.

(1)最初に最上面高さ位置より所定厚みTA1分低い位置を超える高さまで固化層が形成されたときに第1造形工程SAが終了する場合
この場合、例えば、製造予定の三次元造形物のある領域における最上面高さ位置が10mm、材料層91の厚みが0.2mm、固化層92の1層あたりの厚みが0.05mmで造形が行われている場合、最初に最上面高さ位置より所定厚みTA1分低い位置9.8mmを超える位置である9.85mmの高さまで固化層92が形成されると、第1造形工程SAは終了する。すなわち、第1造形工程SAの終了時点で、第1造形工程SAで形成された三次元造形物の下面位置からリコータヘッド32のブレード32fb,32rbの下端位置までの大きさは10mmとなり、製造予定の三次元造形物のある領域における高さと等しくなる。本条件で第2造形工程SBを開始する場合は、リコータヘッド32のブレード32fb,32rbの位置に基づいて寸法を測ることができるため、寸法精度の優れた三次元造形物を製造することができる。
(1) Case where the first modeling process SA ends when the solidified layer is first formed to a height exceeding a position that is lower than the uppermost surface height position by a predetermined thickness TA1 In this case, for example, if modeling is being performed with the uppermost surface height position in a region of a three-dimensional object to be manufactured being 10 mm, the thickness of the material layer 91 being 0.2 mm, and the thickness per layer of the solidified layer 92 being 0.05 mm, the first modeling process SA ends when the solidified layer 92 is first formed to a height of 9.85 mm, which is a position that exceeds the position of 9.8 mm that is lower than the uppermost surface height position by the predetermined thickness TA1. In other words, at the end of the first modeling process SA, the distance from the bottom surface of the three-dimensional object formed in the first modeling process SA to the bottom ends of the blades 32fb and 32rb of the recoater head 32 is 10 mm, which is equal to the height in the region of the three-dimensional object to be manufactured. When the second modeling process SB is started under these conditions, dimensions can be measured based on the positions of the blades 32fb and 32rb of the recoater head 32, making it possible to manufacture a three-dimensional model with excellent dimensional accuracy.

(2)(1)よりも高い位置まで固化層が形成されたときに第1造形工程SAが終了する場合
上記例と同じ造形条件で、例えば9.9mmの高さまで固化層92が形成されると第1造形工程SAが終了するように構成してもよい。この場合、第1造形工程SAの終了時点で、第1造形工程SAで形成された三次元造形物の下面位置からリコータヘッド32のブレード32fb,32rbの下端位置までの大きさは、10.05mmとなり、製造予定の三次元造形物のある領域における高さよりも固化層の厚みTA2分大きくなる。本条件で第2造形工程SBを開始する場合は、第2造形工程SBの繰り返し回数を削減し、製造時間を短縮しつつ寸法精度のよい三次元造形物を得ることができる。
(2) Case where the first modeling process SA ends when the solidified layer is formed to a position higher than that in (1): Under the same modeling conditions as in the above example, the first modeling process SA may be configured to end when the solidified layer 92 is formed to a height of, for example, 9.9 mm. In this case, at the end of the first modeling process SA, the distance from the bottom surface of the three-dimensional object formed in the first modeling process SA to the bottom ends of the blades 32fb and 32rb of the recoater head 32 is 10.05 mm, which is larger by the thickness TA2 of the solidified layer than the height of the region of the three-dimensional object to be manufactured. When the second modeling process SB is started under these conditions, the number of repetitions of the second modeling process SB can be reduced, shortening the manufacturing time and obtaining a three-dimensional object with high dimensional accuracy.

2.2 第2造形工程SB
図6を参照しながら第2造形工程SBについて説明する。第2造形工程SBは、第2材料層形成工程SB1と第2固化工程SB2とを備える。第2材料層形成工程SB1では、第1造形工程SA後の造形テーブル4の高さを固定したまま造形領域Rに材料粉体を供給して所定厚みTA1より小さい厚みTB1を有する材料層91を形成する。第2固化工程SB2では、材料層91の所定の照射領域にレーザ光Lを照射して固化層92を形成する。図6は、第1造形工程SAが5回行われた後に第2造形工程SBが開始された場合の例である。以下、この例を元に第2造形工程SBを説明する。
2.2 Second modeling process SB
The second modeling process SB will be described with reference to FIG. 6 . The second modeling process SB includes a second material layer forming process SB1 and a second solidification process SB2. In the second material layer forming process SB1, material powder is supplied to the modeling region R while the height of the modeling table 4 is fixed after the first modeling process SA, to form a material layer 91 having a thickness TB1 smaller than the predetermined thickness TA1. In the second solidification process SB2, laser light L is irradiated to a predetermined irradiation region of the material layer 91 to form a solidified layer 92. FIG. 6 shows an example in which the second modeling process SB is started after the first modeling process SA has been performed five times. The second modeling process SB will be described below based on this example.

第2造形工程SBでは、まず1回目の第2材料層形成工程SB1が行われる。図6Aは、第1造形工程SAが終了したときの状態を示す図である。この造形テーブル4の高さを固定したままリコータヘッド32を図6Aの右側から左側に移動させることにより、図6Cに示すように第1材料層形成工程SA1で形成される材料層91の厚みTA1よりも小さい厚みTB1の6層目の材料層91が形成される。 In the second modeling process SB, the first second material layer forming process SB1 is performed first. Figure 6A shows the state when the first modeling process SA is completed. By moving the recoater head 32 from the right to the left in Figure 6A while keeping the height of the modeling table 4 fixed, a sixth material layer 91 is formed with a thickness TB1 that is smaller than the thickness TA1 of the material layer 91 formed in the first material layer forming process SA1, as shown in Figure 6C.

1回目の第2材料層形成工程SB1で形成される材料層91の厚みTB1は、第1材料層形成工程SA1で形成される材料層91の厚みTA1より固化層92の厚みTA2分小さい。例えば、材料層91の厚みが0.2mmであったのに対し、形成された固化層92の厚みが0.05mmであった場合、1回目の第2材料層形成工程SB1で形成される材料層91の厚みは、0.15mmとなる。 The thickness TB1 of the material layer 91 formed in the first second material layer formation process SB1 is smaller than the thickness TA1 of the material layer 91 formed in the first material layer formation process SA1 by the thickness TA2 of the solidified layer 92. For example, if the thickness of the material layer 91 is 0.2 mm and the thickness of the solidified layer 92 formed is 0.05 mm, the thickness of the material layer 91 formed in the first second material layer formation process SB1 will be 0.15 mm.

また、第2材料層形成工程SB1において、材料層91を形成する際に以前の造形工程で形成された固化層92に突起状の異常焼結部が存在することを検出したときは、図6Bに示すように、異常焼結部を除去する除去工程を行ってもよい。除去工程では、具体的には、固化層92が平坦になるように機械加工装置6を用いて異常焼結部を切削する。除去工程が完了すると、材料層91の形成が再開される。 Furthermore, in the second material layer formation process SB1, if a protruding abnormal sintered portion is detected in the solidified layer 92 formed in the previous molding process when forming the material layer 91, a removal process may be performed to remove the abnormal sintered portion, as shown in FIG. 6B. Specifically, in the removal process, the abnormal sintered portion is cut using a machining device 6 so that the solidified layer 92 is flat. Once the removal process is completed, formation of the material layer 91 resumes.

除去工程を行うことで、リコータヘッド32の移動が異常焼結部によって妨げられることなく、材料層91を形成することが可能となる。 By performing the removal process, the movement of the recoater head 32 is not hindered by abnormally sintered areas, allowing the material layer 91 to be formed.

続いて、1回目の第2固化工程SB2が行われる。第2固化工程SB2では、第1固化工程SA2のレーザ光強度よりもレーザ光強度が小さいレーザ光Lが使用される。第2固化工程SB2におけるレーザ光強度は、第1材料層形成工程SA1における材料層91の厚みTA1に対する第2材料層形成工程SB1における材料層91の厚みTB1の割合に応じて調整される。具体的には、第1材料層形成工程SA1における材料層91の厚みTA1が0.2mm、第2材料層形成工程SB1における材料層91の厚みTB1が0.15mmであった場合は、第1材料層形成工程SA1の材料層91の厚みTA1に対する第2材料層形成工程SB1の材料層91の厚みTB1は75%であるので、第2固化工程SB2のレーザ光強度も第1固化工程SA2のレーザ光強度の75%の強度とする。 Next, the first second solidification step SB2 is performed. In the second solidification step SB2, laser light L is used, which has a lower laser light intensity than the laser light intensity in the first solidification step SA2. The laser light intensity in the second solidification step SB2 is adjusted according to the ratio of the thickness TB1 of the material layer 91 in the second material layer formation step SB1 to the thickness TA1 of the material layer 91 in the first material layer formation step SA1. Specifically, if the thickness TA1 of the material layer 91 in the first material layer formation step SA1 is 0.2 mm and the thickness TB1 of the material layer 91 in the second material layer formation step SB1 is 0.15 mm, the ratio of the thickness TB1 of the material layer 91 in the second material layer formation step SB1 to the thickness TA1 of the material layer 91 in the first material layer formation step SA1 is 75%, so the laser light intensity in the second solidification step SB2 is also set to 75% of the laser light intensity in the first solidification step SA2.

図6Dに示すように、6層目の材料層91の所定の照射領域にレーザ光Lを照射することによって、6層目の材料層91が固化され、6層目の固化層92が形成される。ここで、第2固化工程SB2により形成される固化層92の厚みTB2は、第1固化工程SA2により形成される固化層92の厚みTA2よりも小さくなる。 As shown in FIG. 6D, by irradiating a predetermined irradiation area of the sixth material layer 91 with laser light L, the sixth material layer 91 is solidified to form a sixth solidified layer 92. Here, the thickness TB2 of the solidified layer 92 formed by the second solidification step SB2 is smaller than the thickness TA2 of the solidified layer 92 formed by the first solidification step SA2.

次いで、2回目の第2材料層形成工程SB1が行われる。6層目の固化層92を形成後、リコータヘッド32を図6Dの左側から右側に移動させることにより、図6Eに示すように、6層目の固化層92を覆うように7層目の材料層91が形成される。 Next, the second material layer formation process SB1 is performed. After the sixth solidified layer 92 is formed, the recoater head 32 is moved from the left to the right in Figure 6D, and a seventh material layer 91 is formed to cover the sixth solidified layer 92, as shown in Figure 6E.

続いて、2回目の第2固化工程SB2が行われる。レーザ光強度は、前回のレーザ光強度よりもレーザ光強度が小さいレーザ光Lが使用される。具体的には、2回目のレーザ光強度は、6層目の材料層91の厚みTB1に対する7層目の材料層91の厚みTB1の割合に応じて調整される。その後、図6Fに示すように、1回目の第2固化工程SB2と同様に、7層目の材料層91の所定の照射領域にレーザ光Lを照射することによって、7層目の固化層92が形成される。 Next, a second second solidification step SB2 is performed. The laser light intensity used is laser light L with a lower laser light intensity than the previous laser light intensity. Specifically, the second laser light intensity is adjusted according to the ratio of the thickness TB1 of the seventh material layer 91 to the thickness TB1 of the sixth material layer 91. Then, as shown in FIG. 6F, a seventh solidified layer 92 is formed by irradiating a predetermined irradiation area of the seventh material layer 91 with laser light L, as in the first second solidification step SB2.

また、第2固化工程SB2の後には、繰り返し条件を満たすか否かが判断される(図4の分岐SB3)。繰り返し条件を満たさない場合はNOと判断され、第2造形工程SBが繰り返される。 Furthermore, after the second solidification step SB2, it is determined whether the repetition condition is met (branch SB3 in Figure 4). If the repetition condition is not met, the result is determined to be NO, and the second modeling step SB is repeated.

例えば、製造予定の三次元造形物の要求精度や許容される製造時間に基づき、予め第2造形工程SBを繰り返す回数を定めてもよい。また、例えば、各領域における、形成された三次元造形物の高さと製造予定の三次元造形物の高さとの誤差が所定範囲内になるまで第2造形工程SBを繰り返してもよい。また、例えば、形成された三次元造形物の上面位置とリコータヘッド32のブレード32fb,32rbの下端位置との間の距離が所定範囲内になるまで第2造形工程SBを繰り返してもよい。 For example, the number of times the second modeling process SB is repeated may be determined in advance based on the required accuracy of the three-dimensional object to be manufactured and the allowable manufacturing time. Furthermore, for example, the second modeling process SB may be repeated until the error in height between the formed three-dimensional object and the height of the three-dimensional object to be manufactured in each region falls within a predetermined range. Furthermore, for example, the second modeling process SB may be repeated until the distance between the top surface position of the formed three-dimensional object and the lower end positions of the blades 32fb and 32rb of the recoater head 32 falls within a predetermined range.

第1造形工程SAが前項の(1)の条件で終了する場合、理論上、第2造形工程SBを無限回数繰り返すと、ブレード32fb,32rbの下端位置と固化層92の上面位置とが一致し、製造予定の三次元造形物の寸法と等しくなる。第1造形工程SAが前項の(2)の条件で終了する場合においても、複数回繰り返すことで、製造予定の三次元造形物の寸法と等しくなる。したがって、第2造形工程SBは、1回以上繰り返されることが好ましい。 If the first modeling process SA ends under condition (1) of the preceding paragraph, then theoretically, if the second modeling process SB is repeated an infinite number of times, the lower end positions of the blades 32fb, 32rb will coincide with the upper surface position of the solidified layer 92, and the dimensions will be equal to the dimensions of the three-dimensional object to be manufactured. Even if the first modeling process SA ends under condition (2) of the preceding paragraph, by repeating the process multiple times, the dimensions will be equal to the dimensions of the three-dimensional object to be manufactured. Therefore, it is preferable to repeat the second modeling process SB one or more times.

繰り返し条件を満たす場合、YESと判断され、本実施形態に係る製造方法は終了する。さらに形成予定の形状がある場合は、当該領域において再度第1造形工程SAから造形を行っていく。 If the repetition condition is met, the answer is YES, and the manufacturing method according to this embodiment ends. If there are further shapes to be formed, then formation will be carried out again in that area from the first formation process SA.

3.作用効果
PBD方式における製造方法では、粉体材料は、固化工程によりシュリンクしてしまうため、正確な寸法を実現しにくい。本実施形態に係る製造方法では、特に(1)の条件で第1造形工程SAを終了した場合、第2造形工程SBにおいて台座を固定したまま造形を行うため、リコータヘッド32のブレード32fb,32rbの位置に基づいて寸法を測ることができるため、寸法精度が向上する。(2)の条件で第1造形工程SAを終了した場合は、第2造形工程SBの繰り返し回数を削減し、製造時間を短縮しつつ寸法精度のよい三次元造形物を得ることができる。
また、本実施形態に係る製造方法では、第2造形工程SBが終了した時点で寸法精度の優れた三次元造形物を得ることができる。よって、オーバーサイズに形成して、後から余分な部分を除去する工程を行って寸法精度を高める製造方法と比較して、時間的、費用的、労力的なコストを削減可能である。
3. Effects In a manufacturing method using the PBD method, the powder material shrinks during the solidification process, making it difficult to achieve accurate dimensions. In the manufacturing method according to this embodiment, particularly when the first modeling process SA is completed under condition (1), modeling is performed in the second modeling process SB while the base is fixed, allowing dimensions to be measured based on the positions of the blades 32fb and 32rb of the recoater head 32, improving dimensional accuracy. When the first modeling process SA is completed under condition (2), the number of repetitions of the second modeling process SB can be reduced, shortening the manufacturing time and obtaining a three-dimensional model with good dimensional accuracy.
Furthermore, in the manufacturing method according to this embodiment, a three-dimensional object with excellent dimensional accuracy can be obtained at the time when the second modeling process SB is completed. Therefore, compared to a manufacturing method in which an oversized object is formed and then the excess portion is removed later to improve dimensional accuracy, it is possible to reduce costs in terms of time, money, and labor.

本製造方法では、第2造形工程SBを繰り返すにつれて、材料層91の厚みTB1が小さくなっていく。すなわち、レーザ光Lの照射により溶融凝固する層も小さくなるため、仕上がり面粗さが向上する。また、レーザ光Lの照射により溶融凝固する層も小さくなることにより、発生し得る異常焼結部の大きさも小さくなり、除去工程を行う際の機械加工装置6の負荷を低減することができ、工具寿命を延ばすことが可能となる。発生し得る異常焼結部の大きさが小さくなることにより、切削加工のリスクと回数を減らすこともできる。
例えば、金型を製造する場合、余肉部分など、最終的に製品とならない部分においても汚れが付きにくいようにある程度面粗さを細かくしておくことが好ましい。本実施形態に係る製造方法では、三次元造形物のすべての上面において面粗さが細かい三次元造形物を得ることができるため、別途面粗さを補う工程が不要となり、時間的、費用的、労力的に低コストでの製造が実現可能である。
In this manufacturing method, the thickness TB1 of the material layer 91 decreases as the second shaping process SB is repeated. That is, the layer that melts and solidifies due to irradiation with the laser light L also becomes smaller, improving the finished surface roughness. Furthermore, because the layer that melts and solidifies due to irradiation with the laser light L becomes smaller, the size of abnormal sintered parts that may occur also becomes smaller, which reduces the load on the machining device 6 during the removal process and makes it possible to extend the tool life. The reduction in the size of abnormal sintered parts that may occur also reduces the risk and number of cutting processes.
For example, when manufacturing a mold, it is preferable to make the surface roughness fine to a certain extent so that even parts that do not become part of the final product, such as excess material, are resistant to dirt. The manufacturing method according to this embodiment makes it possible to obtain a three-dimensional object with fine surface roughness on all of its upper surfaces, eliminating the need for a separate process to compensate for the surface roughness and enabling manufacturing at low cost in terms of time, money, and labor.

1 :チャンバ
1a :ウィンドウ
3 :材料層形成装置
4 :造形テーブル
5 :照射装置
6 :機械加工装置
17 :汚染防止装置
17a :筐体
17b :開口部
17c :拡散部材
17d :不活性ガス供給空間
17e :清浄室
31 :ベース
32 :リコータヘッド
32a :材料収容部
32b :材料供給口
32c :材料排出口
32fb :ブレード
32rb :ブレード
33 :リコータヘッド駆動装置
41 :造形テーブル駆動装置
51 :レーザ光源
53 :フォーカス制御ユニット
55a :X軸ガルバノミラー
55b :Y軸ガルバノミラー
90 :ベースプレート
91 :材料層
92 :固化層
100 :積層造形装置
L :レーザ光
R :造形領域
SA :第1造形工程
SA1 :第1材料層形成工程
SA2 :第1固化工程
SA3 :分岐
SB :第2造形工程
SB1 :第2材料層形成工程
SB2 :第2固化工程
SB3 :分岐
TA1 :材料層の厚み
TA2 :固化層の厚み
TB1 :材料層の厚み
TB2 :固化層の厚み
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Chamber 1a: Window 3: Material layer forming device 4: Modeling table 5: Irradiation device 6: Machining device 17: Contamination prevention device 17a: Housing 17b: Opening 17c: Diffusion member 17d: Inert gas supply space 17e: Clean room 31: Base 32: Recoater head 32a: Material storage section 32b: Material supply port 32c: Material discharge port 32fb: Blade 32rb: Blade 33: Recoater head driving device 41: Modeling table driving device 51: Laser light source 53: Focus control unit 55a: X-axis galvanometer mirror 55b: Y-axis galvanometer mirror 90: Base plate 91: Material layer 92: Solidified layer 100: Layer-by-layer modeling device L: Laser light R: Modeling area SA: First modeling process SA1: First material layer forming process SA2 : First solidification step SA3 : Branch SB : Second modeling step SB1 : Second material layer forming step SB2 : Second solidification step SB3 : Branch TA1 : Material layer thickness TA2 : Solidified layer thickness TB1 : Material layer thickness TB2 : Solidified layer thickness

Claims (5)

三次元造形物の製造方法であって、
第1造形工程と第2造形工程とを備え、
第1造形工程では、第1材料層形成工程と第1固化工程を繰り返し行い、
第1材料層形成工程では、造形テーブルを下降させた後に、前記造形テーブル上の造形領域に材料粉体を供給して所定厚みの材料層を形成し、
第1固化工程では、前記材料層の所定の照射領域にレーザ光を照射して固化層を形成し、
第2造形工程では、第2材料層形成工程と第2固化工程を行い、
第2材料層形成工程では、第1造形工程後の前記造形テーブルの高さを固定したまま前記造形領域に前記材料粉体を供給して前記所定厚みより小さい厚みを有する前記材料層を形成し、
第2固化工程では、前記材料層の前記所定の照射領域にレーザ光を照射して前記固化層を形成する、三次元造形物の製造方法。
A method for manufacturing a three-dimensional object, comprising:
The method includes a first molding process and a second molding process,
In the first modeling step, a first material layer forming step and a first solidifying step are repeatedly performed;
In the first material layer forming step, after the modeling table is lowered, material powder is supplied to a modeling region on the modeling table to form a material layer having a predetermined thickness;
In the first solidification step, a predetermined irradiation area of the material layer is irradiated with laser light to form a solidified layer;
In the second modeling step, a second material layer forming step and a second solidifying step are performed;
In the second material layer forming process, the material powder is supplied to the modeling region while the height of the modeling table after the first modeling process is kept fixed, and the material layer having a thickness smaller than the predetermined thickness is formed;
In the second solidification step, the predetermined irradiation area of the material layer is irradiated with laser light to form the solidified layer.
請求項1に記載の三次元造形物の製造方法であって、
第2造形工程は、1回以上繰り返される、三次元造形物の製造方法。
The method for manufacturing a three-dimensional object according to claim 1,
The second modeling step is repeated one or more times in this method for manufacturing a three-dimensional object.
請求項1又は請求項2に記載の三次元造形物の製造方法であって、
第1造形工程において、少なくとも製造予定の三次元造形物の各領域における最上面高さ位置より前記所定厚み分低い位置を超えて前記固化層が形成されると、第2造形工程が開始される、三次元造形物の製造方法。
The method for manufacturing a three-dimensional object according to claim 1 or 2,
A method for manufacturing a three-dimensional object, in which, in the first modeling process, when the solidified layer is formed beyond a position that is lower by the specified thickness than the top surface height position in at least each region of the three-dimensional object to be manufactured, the second modeling process is started.
請求項1に記載の三次元造形物の製造方法であって、
第2固化工程のレーザ光強度は、第1固化工程のレーザ光強度よりも小さい、三次元造形物の製造方法。
The method for manufacturing a three-dimensional object according to claim 1,
A method for manufacturing a three-dimensional object, wherein the laser light intensity in the second solidification step is lower than the laser light intensity in the first solidification step.
請求項1に記載の三次元造形物の製造方法であって、
第2材料層形成工程では、前記材料層を形成する際に前記固化層に突起状の異常焼結部が存在することを検出したときは、前記材料層の形成を一旦停止し、前記異常焼結部を除去する除去工程を行った後に、前記材料層の形成を再開するように行われる、三次元造形物の製造方法。
The method for manufacturing a three-dimensional object according to claim 1,
In the second material layer formation process, if a protruding abnormal sintered portion is detected in the solidified layer during the formation of the material layer, the formation of the material layer is temporarily stopped, a removal process is performed to remove the abnormal sintered portion, and then the formation of the material layer is resumed.
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