三维形状造型物的制造装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种三维形状造型物的制造装置，其特征在于，具有：用于形成粉末层的粉末层形成机构、用于为了形成固化层而对粉末层照射光束的光束照射机构、可形成粉末层及/或固化层的造型台、以及在内部具备粉末层形成机构及造型台的腔室；进一步具有用于在腔室内形成局部气流的气流形成机构，所述气流形成机构包括供给喷嘴和吸引喷嘴，在离开向所述腔室内入射的光束路径的位置上，所述供给喷嘴与所述吸引喷嘴对置。

【技术实现步骤摘要】
三维形状造型物的制造装置本申请是申请日为2009年10月21日、申请号为201080047421.X、专利技术名称为“三维形状造型物的制造方法及其制造装置”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及三维形状造型物的制造方法及其制造装置。更详细地讲，本专利技术涉及通过重复进行对粉末层的规定部位照射光束而形成固化层的工序来制造由多个固化层层叠一体化而成的三维形状造型物的方法以及该方法所用的装置。
技术介绍
以往，已知有通过对材料粉末照射光束来制造三维形状造型物的方法(一般称为“粉末烧结层叠法”)。在所述方法中，通过重复进行“(i)通过对粉末层的规定部位照射光束，使所述规定部位的粉末烧结或熔融固化，形成固化层，(ii)在得到的固化层上敷设新的粉末层，通过同样地照射光束，进一步形成固化层”，从而制造三维形状造型物(参照专利文献1或专利文献2)。在作为材料粉末采用金属粉末或陶瓷粉末等无机质的材料粉末的情况下，能够采用得到的三维形状造型物作为模具，在采用树脂粉末或塑料粉末等有机质的材料粉末的情况下，能够采用得到的三维形状造型物作为模型。根据如此的制造技术，可在短时间内制造复杂的三维形状造型物。如果举例作为材料粉末采用金属粉末、采用所得到的三维形状造型物作为模具的情况，则如图1所示，首先，在基板21上形成规定厚度t1的粉末层22后(参照图1(a))，对粉末层22的规定部位照射光束，在造型板21上形成固化层24。然后，在所形成的固化层24上敷设新的粉末层22，通过再次照射光束形成新的固化层。如果如此反复形成固化层，则能够得到由多个固化层24层叠一体化而成的三维形状造型物(参照图1(b))。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
专利技术要解决的问题三维形状造型物的制造大多在保持在可防止造型物氧化等的规定的不活泼性气氛下的腔室内进行。腔室内设有“形成粉末层的机构”、“可形成粉末层及/或固化层的造型台”等，另一方面，在腔室外设有光束照射机构。从光束照射机构发出的光束可通过腔室的光透射窗，照射在粉末层的规定部位。例如参照图2(a)及(b)得知，在腔室50上设有光透射窗52。光束L可通过光透射窗52入射到腔室50内。这里，在对粉末层照射光束而使粉末烧结或熔融固化时，如图2(a)及(b)所示，从光束照射部位发生被称为“烟气”8的烟状的物质(例如金属蒸气或树脂蒸气)。该烟气上升，附着或烧粘在腔室的光透射窗上(参照图3)。因此，光透射窗变得模糊不清，使光束的透射率或折射率等降低。如果光束的透射率或折射率等降低，则不能得到所希望的固化层，妨碍当初所希望的造型物的制造。特别是在采用金属粉末层作为粉末层的情况下，因“烧结不稳定”或“不能提高烧结密度”等理由，担心三维形状造型物的强度下降。此外，烟气直接影响到入射到腔室内的光束。具体而言，发生的烟气可上升。因此，上升的烟气有时遮挡光束的路径，使光束的照射量(对粉末层的照射量)降低。也就是说，因烟气的遮挡，供于粉末层的光束的能量有可能低于规定的值。用于解决课题的手段本专利技术是鉴于上述情况而完成的。也就是说，本专利技术的课题是提供一种尽量抑制了所发生的烟气的影响的粉末烧结层叠法。为了解决上述问题，在本专利技术中，提供一种三维形状造型物的制造方法，其特征在于：是在腔室内重复进行以下工序的三维形状造型物的制造方法，(i)对粉末层的规定部位照射光束，使所述规定部位的粉末烧结或熔融固化，形成固化层的工序、及(ii)在得到的固化层上形成新的粉末层，对所述新的粉末层的规定部位照射光束，进一步形成固化层的工序；在所述腔室内形成局部气流，使因照射光束而发生的烟气的至少一部分与局部气流同伴。本专利技术的制造方法的特征在于：通过在腔室内形成的局部气流来捕集烟气，以使光透射窗不因烟气而模糊不清及/或光束的路径不被烟气遮挡。在本说明书中，所谓“烟气”指的是采用三维形状造型物的制造方法时，从被照射光束的粉末层及/或固化层发生的烟状的物质。例如，烟气是“起因于金属粉末材料的金属蒸气”或“起因于树脂粉末材料的树脂蒸气”。此外，在本说明书中，所谓“局部气流”，实质上意思是形成于腔室内空间的一部分中的气流。另外，所谓“与局部气流同伴”的表述，广义上讲实质上意思是通过腔室内的气流来运送烟气的形态，在狭义的具体的形态中，实质上意思是烟气以包含在形成于腔室内空间的一部分中的气流内的方式移动，烟气沿着该气流流动的形态。附带说一下，为了不对腔室内的不活泼性气氛产生不良影响，所采用的气体的种类优选为与腔室内的不活泼性气氛气体相同的不活泼性气体。另外，在本说明书中，所谓“粉末层”，指的是例如“由金属粉末形成的金属粉末层”或“由树脂粉末形成的树脂粉末层”等。此外所谓“粉末层的规定部位”，实质上意思是要制造的三维形状造型物的区域。所以，通过对存在于上述规定部位的粉末照射光束，使该粉末烧结或熔融固化，可构成三维形状造型物的形状。另外，所谓“固化层”，在粉末层为金属粉末层的情况下，实质上意思是“烧结层”，在粉末层为树脂粉末层的情况下，实质上意思是“固化层”。在某一适合的方式时，在离开设在腔室上的光透射窗的位置上形成局部气流。换句话讲，不对光透射窗吹喷气体。由此，能够防止“光透射窗的模糊不清”。此外，为了防止“烟气遮挡光束路径”，还优选在离开入射到腔室内的光束的路径的位置上形成局部气流。在本专利技术的制造方法中，通过以下的方式能够形成“局部的气体”。·从腔室的外部向内部供给气体。·驱动设在腔室内部的风扇。·经由腔室壁部从外部吸引腔室内的气氛气体。此外，作为“局部的气体”在腔室内的形态，优选以下的形态。·在离粉末层至少10mm以上的位置上形成局部气流。·为了使气体沿着腔室内壁环绕，在腔室内壁附近形成局部气流。·为了形成由局部气流构成的“气幕”，使气体以平面状或并列地流动。在某一适合的方式时，从腔室的内部排放与局部气流同伴的烟气。由此，能够防止“在腔室内蓄积所需以上的烟气”。在另一适合的方式时，只在照射光束时产生局部气流。由此，只在发生烟气时形成局部气流，可更有效地除去烟气。在本专利技术中，还可提供一种用于实施上述制造方法的“三维形状造型物的制造装置”。所述三维形状造型物的制造装置的特征在于，具有：用于形成粉末层的粉末层形成机构、为了形成固化层而对粉末层照射光束的光束照射机构、可形成粉末层及/或固化层的造型台、以及内部具备粉末层形成机构及造型台的腔室；进一步具有用于在腔室内形成局部气流的气流形成机构。专利技术效果在本专利技术中，能够在腔室内有效地捕集因照射光束而发生的烟气。也就是说，能够将所发生的烟气向腔室内的局部的区域诱导并保持，最终将其从腔室内除去。由此，不仅能够在防止腔室光透射窗的“模糊不清”，而且能够防止“烟气遮挡光束路径”。所以，在本专利技术中，能够防止入射到腔室内的光束的透射率的降低及折射率的变化，可形成所希望的固化层。更具体地讲，在粉末层为金属粉末层、固化层为烧结层的情况下，能够避免“烧结不稳定、或者不能提高烧结部分的密度”这样的不适合，因而能够实质上均匀地保持三维形状造型物的强度。附图说明图1是示意性地表示光造型复合加工机的工作的剖视图。图2是示意性地表示因照射光束而在腔室内发生烟气时的形态的立体图(图2(a)：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装置，其特征在于，具有：用于形成粉末层的粉末层形成机构、用于为了形成固化层而对粉末层照射光束的光束照射机构、可形成粉末层及/或固化层的造型台、以及在内部具备粉末层形成机构及造型台的腔室；进一步具有用于在腔室内形成局部气流的气流形成机构，所述气流形成机构包括供给喷嘴和吸引喷嘴，在离开向所述腔室内入射的光束路径的位置上，所述供给喷嘴与所述吸引喷嘴对置。

【技术特征摘要】
2009.10.21 JP 2009-2426851.一种三维形状造型物的制造装置，其特征在于，具有：用于形成粉末层的粉末层形成机构、用于为了形成固化层而对粉末层照射光束的光束照射机构、可形成粉末层及/或固化层的造型台、以及在内部具备粉末层形成机构及造型台的腔室；进一步具有用于在腔室内形成局部气流的气流形成机构，所述气流形成机构包括供给喷嘴和吸引喷嘴，为了一边连续地形成局部气流，一边将被该局部气流捕集的烟气连续地排放到腔室外，在离开向所述腔室内入射的光束路径的位置上，所述供给喷嘴与所述吸引喷嘴对置。2.根据权利要求1所述的三维形状造型物的制造装置，其特征在于，通过从所述腔室的外部向内部供给气体，从而形成所述局部气流。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿部谕，吉田德雄，不破勲，东喜万，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP