三维形状造型物的制造方法技术

提供能够减少“工具折损麻烦”等不良状况的粉末烧结层积法。本发明专利技术的制造方法是一种三维形状造型物的制造方法，其特征在于，通过(i)对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，和(ii)在所得到的固化层上形成新的粉末层，对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，从而重复进行粉末层形成和固化层形成，在得到固化层和/或三维形状造型物之后，至少包括一次对该固化层和/或该三维形状造型物的表面用切削工具实施表面切削处理的工序，在表面切削处理之前，将固化层和/或三维形状造型物的周围的粉末用吸嘴吸引除去，在吸引除去中，考虑切削工具的可切削最低水平，局部地除去三维形状造型物的周围的粉末，另外，使吸嘴移动操作而将粉末局部地除去，使得吸嘴的移动轨迹成为沿着以下区域的轨迹：(a)位于切削工具的工具最低水平的固化层截面的轮廓A；(b)在最近形成的固化层的上表面的轮廓B；和(c)在假定朝向固化层的层积方向将轮廓A和轮廓B投影至同一平面时，从投影的轮廓A所成的闭合区域A’除去投影的轮廓B所成的闭合区域B’而得到的区域C。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。更详细地说，本专利技术涉及通过重复实施对粉末层的规定部位照射光束而形成固化层从而制造多个固化层层积一体化的三维形状造型物的方法。
技术介绍
一直以来，已知对粉末材料照射光束而制造三维形状造型物的方法(通常称为“粉末烧结层积法”)。在该方法中，重复以下的工序(i)和(ii)而制造三维形状造型物(参照专利文献I或专利文献2)。(i)通过对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。(?)在所得到的固化层上涂覆新的粉末层并同样地照射光束而进一步形成固化层的工序。在作为粉末材料而使用金属粉末或陶瓷粉末等无机物的粉末材料的情况下，能够将所得到的三维形状造型物作为模具使用。另一方面，在使用树脂粉末或塑料粉末等有机物的粉末材料的情况下，能够将所得到的三维形状造型物作为模型使用。依照这样的制造技术，可以在短时间内制造复杂的三维形状造型物。列举出使用金属粉末作为粉末材料而将所得到的三维形状造型物作为模具的情况。如图1所示，首先，将规定厚度tl的粉末层22形成于造型板21上之后(参照图1 (a))，向粉末层22的规定部位照射光束，在造型板21上形成固化层24 (参照图1 (b))。然后，在形成的固化层24上涂覆新的粉末层22并再次照射光束而形成新的固化层。如果像这样重复地形成固化层，能够获得多个固化层24层积一体化的三维形状造型物。相当于最下层的固化层能以与造型板面粘接的状态形成，因而三维形状造型物与造型板成为相互一体化的状态，能够直接作为模具使用。通过光束的照射而得到的三维形状造型物，其表面比较粗糙，一般具有几百μ mRz左右的表面粗糙度。这是因为粉末附着于固化层表面。在固化层形成时，光束能量转变为热，因而照射粉末首先熔融，然后在冷却过程中粉末彼此融合。此时，光束照射的点的周边的粉末区域的温度也可能上升，因而该周边的粉末附着于固化层表面。该附着粉末给三维形状造型物带来“表面粗糙度”，因而需要对三维形状造型物的表面进行切削加工。即，需要对所得到的三维形状造型物的表面整体地实施切削加工。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特表平1-502890号公报专利文献2:日本特开2000-73108号公报
技术实现思路
在粉末烧结层积法的切削加工处理中，本申请的专利技术人发现以下现象:在造型物周围存在粉末时，经常会发生工具折损的问题(参照图17(a))。虽然尚未总结出特定的理论，但是可以认为主要原因之一是粉末进入造型物表面与切削工具之间而使切削工具被施加的负荷增加。另外，还发现以下现象:在造型物周围存在粉末时，对造型物表面带来不必要的负荷，影响造型物的表面平滑性(参照图17(b))。关于这一点，也可以认为粉末进入造型物表面与切削工具之间是原因之一。本专利技术是鉴于这样的问题而做出的。即，本专利技术的课题在于，提供一种能够减少“工具折损问题”等不良状况的粉末烧结层积法。为了解决上述课题，在本专利技术中，提供了通过(i)和(ii)的工序重复进行粉末层形成和固化层形成、并具有如下的(a)?(C)的特征的。(i)对粉末层的规定部位照射光束而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)在得到的固化层上形成新粉末层，对该新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。(a)在得到固化层和/或三维形状造型物之后，至少包括一次对固化层和/或三维形状造型物的表面用切削工具实施表面切削处理的工序。(b)在表面切削处理之前，将固化层和/或三维形状造型物的周围的粉末用吸嘴吸引除去。(c)在吸引除去中，考虑切削工具的可切削最低水平，局部地除去三维形状造型物的周围的粉末。在某一优选的方式中，以使吸嘴的移动轨迹成为沿着以下的轮廓A、轮廓B和区域C的轨迹的方式，使吸嘴移动操作而达成粉末的局部除去。(a)位于切削工具的工具最低水平的固化层截面的轮廓A。(b)在最近形成的固化层的上表面的轮廓B。(c)在假定朝向固化层(或粉末层)的层积方向将轮廓A和轮廓B投影至同一平面上时，从“投影的轮廓A所成的闭合区域A’ ”除去“投影的轮廓B所成的闭合区域B’ ”而得到的区域C。在吸嘴的移动操作时，也可在“最近形成的粉末层”的上方，以水平移动的方式操作吸嘴。例如，吸嘴的前端部与“最近形成的粉末层”之间的间隔距离可为5_以内。吸嘴也可移动操作，从而成为从上述轨迹偏离的位置。即，也可以以吸嘴的移动轨迹成为沿着“从轮廓A偏离的轮廓A’ ”、“从轮廓B偏离的轮廓B’ ”和“区域C”的轨迹的方式，移动操作吸嘴。偏离量也可根据吸嘴的吸嘴直径和/或切削工具的工具直径来决定。依照本专利技术，固化层和/或三维形状造型物的周围的粉末在表面切削处理之前被吸引除去，因而能够减小“粉末进入造型物表面与切削工具之间所导致的工具折损问题”。另外，由于造型物表面与切削工具之间的粉末进入量减少，因而在切削处理时能够减少造型物表面被施加的负荷，能够提高造型物的表面平滑性。粉末的吸引除去通过吸嘴仅对粉末层局部地实施，因而能够高效地进行，向三维形状造型物的制造时间的影响较少。特别是，在本专利技术中，通过考虑切削工具的可切削最低水平而简单地求得吸嘴的移动轨迹，由此实现更有效的吸引除去。【附图说明】图1是用于说明粉末烧结层积法的截面图。图2是示意性地表示用于实施粉末烧结层积法的装置的立体图(图2 (a):具备切削机构的光造型复合加工机，图2 (b):不具备切削机构的装置)。图3是示意性地表示进行粉末烧结层积法的情形的立体图。图4是示意性地表示将粉末烧结层积法与表面切削处理一并实施的装置(光造型复合加工机)的构成的立体图。图5是光造型复合加工机的动作的流程图。图6是按时间表示光造型复合加工机的工艺的示意图。图7是示意性地表示本专利技术的概念的图。图8是表示切削工具和吸嘴的配置方式的示意图。图9是用于说明“沿着轮廓A、轮廓B和区域C的吸嘴的移动轨迹(移动路径)”的示意图。图10是用于说明“沿着轮廓A、轮廓B和区域C的吸嘴的移动轨迹(移动路径)”的示意图。图11是表示从固化层/造型物的上方观察时的吸引除去部分的示意图。图12是表示被吸引除去的部分(在与最近形成的固化层的上表面相同的平面上观察的情况)的不意图。图13是表示吸嘴的移动轨迹的偏离情形的示意图。图14是表示根据吸嘴直径和工具直径来决定偏离量的方式的示意图。图15是用于说明与本专利技术相关联的验证实验的图和曲线图。图16是用于进行与粉末的排除路径相关联的说明的示意图。图17是用于说明本申请的专利技术人所发现的现象的图和照片。【具体实施方式】以下，参照附图更详细地说明本专利技术。应注意的是，附图中的各种要素的情形和尺寸等仅仅为示例，并不反映实际的情形和尺寸。在本说明书中，“粉末层”是指例如“由金属粉末形成的金属粉末层”或“由树脂粉末形成的当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维形状造型物的制造方法，通过以下的工序(i)和工序(ii)来重复进行粉末层形成和固化层形成，(i)对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)在所得到的固化层上形成新的粉末层，对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，该三维形状造型物的制造方法的特征在于，在得到所述固化层和/或所述三维形状造型物之后，至少包括一次对该固化层和/或该三维形状造型物的表面用切削工具实施表面切削处理的工序，在所述表面切削处理之前，将所述固化层和/或所述三维形状造型物的周围的粉末用吸嘴吸引除去，在所述吸引除去中，考虑所述切削工具的可切削最低水平，将所述三维形状造型物的周围的所述粉末局部地除去，并且使所述吸嘴进行移动操作而将所述粉末局部地除去，使得所述吸嘴的移动轨迹成为沿着以下的轮廓A、轮廓B及区域C的轨迹：(a)位于所述切削工具的工具最低水平的固化层截面的轮廓A；(b)最近形成的固化层的上表面的轮廓B；以及(c)在假定朝向所述固化层的层积方向将所述轮廓A和所述轮廓B投影至同一平面时，从所述投影的轮廓A所成的闭合区域A’除去了所述投影的轮廓B所成的闭合区域B’而得到的区域C。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿部谕，武南正孝，松本武，
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