层叠造型物的制造方法以及制造装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供层叠造型物的制造方法以及制造装置。层叠造型物的制造方法具备：第一工序(S10)，在该工序中，向造型光束(L1)的照射范围(Ar1)供给构成金属粉末(15)的多个母材粒子(15a)以及由与多个母材粒子(15a)相同种类的金属形成且由比多个母材粒子的平均体积(V1)小的平均体积(V2)形成的多个微粒子(15b)；以及第二工序(S20)，在该工序中，向多个母材粒子(15a)的各表面中的照射造型光束(L1)一侧的各表面即各被照射面以及多个微粒子(15b)照射造型光束。在第一工序中供给至照射范围的多个微粒子配置为与多个母材粒子的各被照射面接触。

【技术实现步骤摘要】
层叠造型物的制造方法以及制造装置
本专利技术涉及层叠造型物的制造方法以及制造装置。
技术介绍
近年来，一直流行开发通过激光的照射使粉末状的金属烧结或熔融并使其固化从而一层层地层叠为层状来制造立体的造型物的金属增材制造(AdditiveManufactuaring：AM)。在金属增材制造中使用的金属有马氏体时效钢、不锈钢、钛钢、铜以及铝等。然而，为了提高完成的层叠造型物的强度，市场迫切期望使各金属进一步提高激光的吸收率由此使金属粉末迅速熔融并固化进而稳定，提高层叠造型物的相对密度。与此相对，例如在日本特开2011－21218号公报的技术中，公开了特别使近红外波长的激光的吸收率较低的铝粉末含有近红外波长的激光的吸收率较高的激光吸收剂来提高吸收率的技术。由此，若照射近红外波长的激光，则近红外波长的激光首先被激光吸收剂吸收而被加热，该热传导至铝粉末加热并对铝粉末进行保温。而且，记载有在这种环境下还通过近红外波长的激光的照射与来自激光吸收剂的热，加热铝粉末使其熔融。然而，在日本特开2011－21218号公报的技术中，与铝粉末混合存在的激光吸收剂为杂质，存在给产品的强度等带来负面影响的担忧。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供能够制造相对密度高且强度高的层叠造型物的制造方法以及制造装置。本专利技术的一个方式的层叠造型物的制造方法是通过造型光束的照射使金属粉末熔融之后固化而进行层叠造型的层叠造型物的制造方法。制造方法包括：第一工序，在该第一工序中，向上述造型光束的照射范围供给构成上述金属粉末的多个母材粒子、以及由与上述多个母材粒子同种的金属形成且具有比上述多个母材粒子的平均体积小的平均体积的多个微粒子；以及第二工序，在该第二工序中，向在上述第一工序中供给至上述照射范围的上述多个母材粒子的各表面中的被照射上述造型光束的一侧的各表面即各被照射面以及上述多个微粒子照射上述造型光束。而且，在上述第一工序中供给至上述照射范围的上述多个微粒子配置为与上述多个母材粒子的上述各被照射面接触。这样，在层叠造型物的制造方法中，在第一工序中，以平均体积比多个母材粒子小的多个微粒子配置为与母材粒子的被照射面接触的方式向照射范围供给该多个微粒子。而且，在第二工序中，若造型光束照射于微粒子，则与向平均体积较大的母材粒子照射造型光束时的母材粒子的温度上升速度比较，由于平均体积较小而热容量也较小的各微粒子的温度更迅速上升，微粒子更迅速熔融成为液相状态。由此，与固相状态时相比，熔融了的微粒子的造型光束的吸收率更加提高，并且温度以良好的速度上升。此时，熔融并且温度上升了的微粒子保温并加热在被照射面接触的母材粒子，使母材粒子提高造型光束的吸收率。因此，若对母材粒子直接照射造型光束或者通过熔融了的微粒子照射造型光束，则造型光束被母材粒子良好地吸收，并能够使母材粒子在短时间熔融。由此，能够稳定地制造相对密度高且强度高的层叠造型物。本专利技术的其他方式的层叠造型物的制造装置是通过造型光束的照射使金属粉末熔融之后使其固化而进行层叠造型的层叠造型物的制造装置。制造装置包括：腔，其能够隔断外部空气与内部空气；储存部，其储存构成上述金属粉末的多个母材粒子以及由与上述多个母材粒子相同种类的金属形成且具有比上述多个母材粒子的平均体积小的平均体积的多个微粒子；金属粉末供给装置，其设置于上述腔的内部，并向上述造型光束的照射范围供给储存在上述储存部内的上述多个母材粒子以及上述多个微粒子；以及造型光束照射装置，其向供给至上述照射范围的上述多个母材粒子的各表面中的被照射上述造型光束的一侧的各表面即各被照射面以及上述多个微粒子照射上述造型光束。而且，在上述照射范围，上述多个微粒子配置为与上述多个母材粒子的上述各被照射面接触。由此，能够稳定地制造相对密度高且强度高的层叠造型物。附图说明图1是表示不同金属材料的近红外激光的波长与吸收率的关系的曲线图。图2是表示微粒子的粒径与至母材粒子熔融为止的时间的关系的图解。图3是第一实施方式的制造装置的简图。图4是图3中的金属粉末供给装置的俯视图。图5是说明薄膜层的图。图6是第一实施方式的制造方法的流程图。图7是说明薄膜层中的母材粒子层的图。图8是近红外激光照射于薄膜层的微粒子的状态的说明图。图9是近红外激光照射于母材粒子层的被照射面的状态的说明图。具体实施方式通过以下参照附图对本专利技术的优选实施方式进行的详细描述，本专利技术的上述以及其它特征及优点会变得更加清楚，其中，相同的附图标记表示相同的要素。首先，简要说明本专利技术的第一实施方式的层叠造型物的制造装置。层叠造型物的制造装置是通过造型光束的照射使供给至照射范围的金属粉末熔融之后使之固化从而对层叠造型物进行层叠造型的制造装置。此外，在本实施方式中，采用廉价的近红外波长的激光作为造型光束。以下，将近红外波长的激光称为近红外激光L1。但并不限定于该方式。近红外激光L1只是一个例子，并不限定于将近红外波长的激光(近红外激光L1)作为造型光束，也可以采用CO2激光(远红外激光)、半导体激光作为造型光束。另外，作为成为层叠造型物的原材料的金属粉末，在可采用的各种金属材料中，作为一个例子，采用在市场上需求高的铜粉末。此外，铜是在常温时近红外激光L1的吸收率为规定值以下的低吸收率材料。此时的规定值以下例如是指30％以下，如图1所示，对于铜，近红外激光L1的吸收率约为10％(即，30％以下)。另外，如图1所示，作为低吸收率材料，除铜以外，例如还包括铝。这样，在本实施方式中，应用近红外激光L1的吸收率非常低的铜粉末作为金属粉末。然而，在金属粉末的各粒子的平均粒径φD足够大(例如，30μm以上)且各粒子是以单一粒径形成的集合体时，根据以往的见解，不能期望近红外激光L1的吸收率低的金属粉末迅速升温并导致熔融。因此，专利技术人着眼于如下公知常识：金属粉末纵然是铜(粉末)，在多个铜粒子的平均粒径比规定值小时，铜粒子达到熔融为止的时间也会变短。认为这是因为随着铜粒子的平均粒径变小，热容量变小，所以纵然近红外激光L1的吸收量少，也能够充分升温。由此，纵然是近红外激光L1的吸收量少的铜粒子，平均粒径φD比规定值小的铜粒子也能够在比较短的时间到达至熔点附近。另外，还有如下公知常识：铜粒子具备在常温下且在固相状态下近红外激光L1的吸收率较低、但在升温转移为液相状态时吸收率急剧上升的特性。因此，向液相状态转移了的铜粒子良好地吸收近红外激光L1从而迅速升温。因此，升温了的铜粒子能够帮助加热以及保温接触的其他铜粒子使其他铜粒子在短时间到达至液相状态。由此，能够使铜粒子的集合体即铜粉末连锁地在短时间熔融，并能够稳定地确保高密度、且确保高强度。然而，制造平均粒径φD比规定值小且微小的铜粒子的成本较高，在量产等中将微小的铜粒子作为层叠造型的原材料大量制造并使用并不容易。因此，专利技术人通过使成本高、粒径小的铜粒子(在实施方式中相当于微粒子)和能够以低成本制造的由现有粒径(例如平均粒径为30μm程度)形成的铜粒子(在本实施方式中相当于母材粒子)接触，将微粒子用作加热材料或保温材料使现有粒径的铜粒子(母材粒子)到达熔融为止的时间缩短。即，为了抑制成本上升，少量使用高价的微粒子加热、保温廉价的现有铜粒子(母材粒子)，使铜粒子(母材粒子)到达熔融为止的时间缩短。这本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种层叠造型物的制造方法，通过造型光束的照射使金属粉末熔融之后固化而进行层叠造型，其中，包括：第一工序，在该第一工序中，向所述造型光束的照射范围供给构成所述金属粉末的多个母材粒子、以及由与所述多个母材粒子相同种类的金属形成且具有比所述多个母材粒子的平均体积小的平均体积的多个微粒子；以及第二工序，在该第二工序中，向在所述第一工序中供给至所述照射范围的所述多个母材粒子的各表面中被照射所述造型光束的一侧的各表面即各被照射面、以及所述多个微粒子照射所述造型光束，在所述第一工序中供给至所述照射范围的所述多个微粒子配置为与所述多个母材粒子的所述各被照射面接触。

【技术特征摘要】
2017.04.26 JP 2017-0874561.一种层叠造型物的制造方法，通过造型光束的照射使金属粉末熔融之后固化而进行层叠造型，其中，包括：第一工序，在该第一工序中，向所述造型光束的照射范围供给构成所述金属粉末的多个母材粒子、以及由与所述多个母材粒子相同种类的金属形成且具有比所述多个母材粒子的平均体积小的平均体积的多个微粒子；以及第二工序，在该第二工序中，向在所述第一工序中供给至所述照射范围的所述多个母材粒子的各表面中被照射所述造型光束的一侧的各表面即各被照射面、以及所述多个微粒子照射所述造型光束，在所述第一工序中供给至所述照射范围的所述多个微粒子配置为与所述多个母材粒子的所述各被照射面接触。2.根据权利要求1所述的层叠造型物的制造方法，其中，所述第一工序具备：母材粒子供给工序，在该母材粒子供给工序中，向所述造型光束的所述照射范围供给所述多个母材粒子；以及微粒子供给工序，在该微粒子供给工序中，将所述多个微粒子以与通过所述母材粒子供给工序供给至所述照射范围的所述多个母材粒子的所述各被照射面接触配置的方式供给。3.根据权利要求1或2所述的层叠造型物的制造方法，其中，所述多个母材粒子以及所述多个微粒子都是球状，所述多个微粒子的平均粒径相对于所述多个母材粒子的平均粒径为2/5以下。4.根据权利要求1或2所述的层叠造型物的制造方法，其中，所述多个微粒子的所述平均体积相对于所述多个母材粒子的所述平均体积为6.4％以下。5.根据权利要求1或2所述的层叠造型物的制造方法，其中，所述造型光束是近红外波长的激光，所述金属粉末由铜或铝形成。6.根据权利要求2所述的层叠造型物的制造方法，其中，在供给至所述照射范围的所述金属粉末中的经所述造型光束的照射而未熔融并残留的残存金属粉末，通过过滤器分离为所述母材粒子与所述微粒子。7.一种层叠造型物的制造装置，通过造型光束的照射使金属粉末熔融之后固化而进行层叠造...

【专利技术属性】
技术研发人员：三井哲弥，井本吉纪，长滨贵也，椎叶好一，田野诚，
申请(专利权)人：株式会社捷太格特，
类型：发明
国别省市：日本,JP