三维形状造型物的制造方法技术

为了提供一种减少了翘曲变形的三维形状造型物的制造方法，在本发明专利技术的一实施方式中提供三维形状造型物的制造方法，反复进行粉末层形成及基于光束照射的固化层形成，作为三维形状造型物的基座而使用具有造型板及伪固化层的板层叠体；在造型板的一方的主面上设置伪固化层，另一方面，在造型板的另一方的主面上制造三维形状造型物。

Manufacturing method of 3D shape modeling material

In order to provide a manufacturing method for a three-dimensional shape modelling object that reduces warpage distortion, a manufacturing method for a three-dimensional shape modelling object is provided in an embodiment of the present invention, which repeatedly performs powder layer formation and curing layer formation based on beam irradiation, and uses a modelling plate and pseudo-solid as the base of a three-dimensional shape modelling object. The laminated body of the laminated layer; on the one hand, the pseudo-curing layer is set on the main side of the molding board; on the other hand, the three-dimensional shape objects are made on the other side of the molding board.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】三维形状造型物的制造方法
本专利技术涉及三维形状造型物的制造方法。更详细地讲，本专利技术涉及通过向粉末层照射光束来形成固化层的三维形状造型物的制造方法。
技术介绍
以往以来已知有通过向粉末材料照射光束来制造三维形状造型物的方法(通常被称作“粉末烧结层叠法”)。该方法基于以下的工序(i)及(ii)交替地反复实施粉末层形成和固化层形成，来制造三维形状造型物。(i)向粉末层的规定部位照射光束，使该规定部位的粉末烧结或熔融固化而形成固化层的工序。(ii)在得到的固化层之上形成新的粉末层，同样照射光束而形成进一步的固化层的工序。按照这样的制造技术，能够在短时间内制造复杂的三维形状造型物。在作为粉末材料而使用无机质的金属粉末的情况下，能够将得到的三维形状造型物作为模具来使用。另一方面，在作为粉末材料而使用有机树脂粉末的情况下，能够将得到的三维形状造型物作为各种模型使用。举例作为粉末材料而使用金属粉末并将由此得到的三维形状造型物作为模具来使用的情况下的粉末烧结层叠法。如图10所示，首先，将刮刀(squeezingblade)23移动而在造型板21上形成规定厚度的粉末层22(参照图10(a))。接着，向粉末层22的规定部位照射光束L，从粉末层22形成固化层24(参照图10(b))。接着，在得到的固化层24之上形成新的粉末层，再次照射光束而形成新的固化层24。如果这样交替地反复实施粉末层形成和固化层形成，则固化层24层叠(参照图10(c))，最终能够得到由层叠的固化层24构成的三维形状造型物。由于被形成为最下层的固化层24为与造型板21结合的状态，所以三维形状造型物和造型板21形成一体化物，能够将该一体化物作为模具来使用。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特表平1－502890号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题在上述粉末烧结层叠法中，被照射光束的粉末层的照射部位经过烧结现象或熔融固化现象等而成为固化层24。在该固化层24的形成时，由于粉末材料间的空隙被减少等，可能发生图11(a)所示的收缩应力。结果，在三维形状造型物100和其基座的造型板21的一体化物中容易发生翘曲变形(参照图11(b))。即，关于三维形状造型物100有可能得不到希望形状。本专利技术是鉴于这样的情况而做出的。即，本专利技术的目的是提供一种减少了翘曲变形的三维形状造型物的制造方法。用来解决课题的机构为了达到上述目的，在本专利技术的一技术方案中，提供一种三维形状造型物的制造方法，通过如下工序交替地反复进行粉末层形成及固化层形成：(i)向粉末层的规定部位照射光束，使该规定部位的粉末烧结或熔融固化而形成固化层的工序；以及(ii)在得到的固化层之上形成新的粉末层，向该新的粉末层的规定部位照射光束而形成进一步的固化层的工序；在该三维形状造型物的制造方法中，作为三维形状造型物的基座而使用具有造型板及伪固化层的板层叠体；在造型板的一方的主面上形成伪固化层，另一方面在造型板的另一方的主面上制造三维形状造型物。专利技术效果在本专利技术的制造方法中，能够得到减少了翘曲变形的三维形状造型物。附图说明图1是示意地表示本专利技术的概念的剖视图。图2是示意地表示板层叠体的制作的剖视图(图2(a)：造型板的准备，图2(b)：翘曲变形，图2(c)：平面加工处理)。图3是示意地表示板层叠体的残留应力的剖视图。图4是示意地表示由板层叠体带来的翘曲变形的减少的剖视图。图5是示意地表示设置于支承台的板层叠体的剖视图。图6是示意地表示本专利技术的制造方法的随着时间的形态的剖视图(图6(a)：造型板的准备，图6(b)：翘曲变形，图6(c)：平面加工处理，图6(d)：向支承台的设置，图6(e)：三维形状造型物的制造)。图7是表示在三维形状造型物中可能发生的应力的曲线图。图8是示意地表示喷砂加工的形态的剖视图。图9是示意地表示伪固化层的轮廓尺寸变更的剖视图(图9(a)：与轮廓形状大致相同，图9(b)：比轮廓形状大)。图10是示意地表示实施粉末烧结层叠法的光造型复合加工的工艺形态的剖视图(图10(a)：粉末层形成时，图10(b)：固化层形成时，图10(c)：层叠中途)。图11是示意地表示在粉末烧结层叠法中三维形状造型物发生翘曲变形的现象的剖视图(图11(a)：发生了收缩应力的固化层，图11(b)：翘曲变形的三维形状造型物)。图12是示意地表示光造型复合加工机的结构的立体图。图13是表示光造型复合加工机的通常的动作的流程图。具体实施方式以下，参照附图更详细地说明本专利技术的一实施方式。图中的各种要素的形态及尺寸只不过是例示，并不反映实际的形态及尺寸。在本说明书中，“粉末层”例如是指“由金属粉末构成的金属粉末层”或“由树脂粉末构成的树脂粉末层”。此外，“粉末层的规定部位”实质上是指制造的三维形状造型物的区域。因而，通过对存在于该规定部位的粉末照射光束，该粉末烧结或熔融固化而构成三维形状造型物。进而，在粉末层为金属粉末层的情况下“固化层”是指“烧结层”，在粉末层为树脂粉末层的情况下“固化层”是指“硬化层”。此外，在本说明书中直接或间接地说明的“上下”的方向例如基于制造三维形状造型物时的板层叠体与三维形状造型物的位置关系，以板层叠体为基准将制造出三维形状造型物的一侧设为“上方”，将其相反侧设为“下方”。[粉末烧结层叠法]首先，对作为本专利技术的制造方法的前提的粉末烧结层叠法进行说明。特别举例在粉末烧结层叠法中附加地进行三维形状造型物的切削处理的光造型复合加工。图10示意地表示光造型复合加工的工艺形态，图12及图13分别表示能够实施粉末烧结层叠法和切削处理的光造型复合加工机的主要的结构及动作的流程图。光造型复合加工机1如图12所示，具备粉末层形成机构2、光束照射机构3及切削机构4。粉末层形成机构2是用于通过将金属粉末或树脂粉末等粉末以规定厚度铺设来形成粉末层的机构。光束照射机构3是用于对粉末层的规定部位照射光束L的机构。切削机构4是用来将层叠化的固化层的侧面即三维形状造型物的表面切削的机构。粉末层形成机构2如图10所示，主要具有粉末台25、刮刀23、支承台20以及造型板21而成。粉末台25是能够在外周被壁26包围的粉末材料箱28内上下升降的台。刮刀23是将粉末台25上的粉末19向支承台20上供给、并能够在水平方向上移动以得到粉末层22的刀。支承台20是能够在外周被壁27包围的造型箱29内上下升降的台。并且，造型板21配设在支承台20上，是作为三维形状造型物的基座的板。光束照射机构3如图12所示，主要具有光束振荡器30以及扫描振镜(galvanomirror)31。光束振荡器30是发出光束L的设备。扫描振镜31是将发出的光束L对粉末层扫描的机构，即光束L的扫描机构。切削机构4如图12所示，主要具有铣削头40以及驱动机构41而成。铣削头40是用于将层叠化的固化层的侧面、即三维形状造型物的表面切削的切削工具。驱动机构41是使铣削头40向希望的要切削的部位移动的机构。对光造型复合加工机1的动作详细叙述。光造型复合加工机1的动作如图13的流程图所示，由粉末层形成步骤(S1)、固化层形成步骤(S2)以及切削步骤(S3)构成。粉末层形成步骤(S1)是用于形成粉末层22的步骤。在该粉末层形成步骤(S1)中，首先将支承台20下降Δt(S11)，使得造型板21本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维形状造型物的制造方法，通过如下工序，交替地反复进行粉末层形成及固化层形成：(i)向粉末层的规定部位照射光束，使该规定部位的粉末烧结或熔融固化而形成固化层的工序；以及(ii)在得到的固化层之上形成新的粉末层，向该新的粉末层的规定部位照射光束而形成进一步的固化层的工序，其特征在于，作为上述三维形状造型物的基座，使用具有造型板及伪固化层的板层叠体；在上述板层叠体中，在上述造型板的一方的主面上形成上述伪固化层，另一方面在上述造型板的另一方的主面上制造上述三维形状造型物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.09 JP 2016-0458931.一种三维形状造型物的制造方法，通过如下工序，交替地反复进行粉末层形成及固化层形成：(i)向粉末层的规定部位照射光束，使该规定部位的粉末烧结或熔融固化而形成固化层的工序；以及(ii)在得到的固化层之上形成新的粉末层，向该新的粉末层的规定部位照射光束而形成进一步的固化层的工序，其特征在于，作为上述三维形状造型物的基座，使用具有造型板及伪固化层的板层叠体；在上述板层叠体中，在上述造型板的一方的主面上形成上述伪固化层，另一方面在上述造型板的另一方的主面上制造上述三维形状造型物。2....

【专利技术属性】
技术研发人员：阿部谕，不破勲，森干夫，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP