三维形状造型物的制造方法及三维形状造型物技术

为了提供具有更适于作为模具的除热特性的三维形状造型物的制造方法，在本发明专利技术中，提供一种三维形状造型物的制造方法，通过以下工序，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来形成固化层的工序；以及(ii)在所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来形成进一步的固化层的工序。特别是，在本发明专利技术的制造方法中，在三维形状造型物的内部形成冷却介质路径，且将三维形状造型物的表面形成为凹凸状，将冷却介质路径的轮廓面的一部分与凹凸状的表面相互设为同一形状。

【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及三维形状造型物
本公开涉及三维形状造型物的制造方法及三维形状造型物。更详细地说，本公开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、及由此得到的三维形状造型物。
技术介绍
以往已知通过将光束照射到粉末材料来制造三维形状造型物的方法(一般称为“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体层形成从而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来形成固化层的工序。(ii)在所得到的固化层之上形成新的粉末层，同样地照射光束来形成进一步的固化层的工序。根据这样的制造技术，能够在短时间制造复杂的三维形状造型物。在使用无机质的金属粉末作为粉末材料的情况下，能够使用所得到的三维形状造型物作为模具。另一方面，在使用有机质的树脂粉末作为粉末材料的情况下，能够使用所得到的三维形状造型物作为各种模型。以使用金属粉末作为粉末材料，使用由此得到的三维形状造型物作为模具的情况为例。如图6所示，首先，移动刮刀23而在造形板21上形成规定厚度的粉末层22(参照图6的(a))。接下来，向粉末层22的规定部位照射光束L而从粉末层22形成固化层24(参照图6的(b))。接着，在所得到的固化层24之上形成新的粉末层22，再次照射光束来形成新的固化层24。若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6的(c))，最终能够得到由层叠化后的固化层24构成的三维形状造型物。形成为最下层的固化层24成为与造形板21结合的状态，因此三维形状造型物和造形板21成为一体化物，能够使用该一体化物作为模具。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
专利技术要解决的课题在使用三维形状造型物作为模具的情况下，对组合所谓“型芯(core，凸模)侧”和“型腔(cavity，凹模)侧”的模具而形成的模具型腔部填充熔融状态的成型用原料，得到最终的成型品。具体而言，在将熔融状态的成型用原料填充到模具型腔部后，对成型用原料在模具型腔部内施以冷却从而使成型用原料固化，得到最终的成型品。也就是说，在模具型腔部内填充的成型用原料被除热以从熔融状态变化为固化状态，从成型用原料得到成型品。通过在模具型腔部中填充的成型用原料的热被传递至模具，从而进行成型用原料的除热，但为了帮助该除热，有时在三维形状造型物的内部设置冷却介质路径。本申请专利技术人们发现：根据在三维形状造型物的内部设置的冷却介质路径的形态，有时无法达到成型用原料的期望的除热。一般使用的冷却介质路径的剖面轮廓成为比较简易的形状(例如，矩形或圆形等简易的形状)，在这样的冷却介质路径中模具型腔部内的成型用原料的除热有可能变得不均匀。也就是说，有可能发生成型不佳。例如，可能发生由于这样的除热不均匀而引起成型品的形状精度降低的问题。本专利技术是鉴于该情况而完成的。即，本专利技术的主要的课题是提供具有更适于作为模具的除热特性的三维形状造型物的制造方法，此外，提供除热特性更适宜的三维形状造型物。用于解决课题的手段为了解决上述课题，在本专利技术的一实施方式中，提供一种三维形状造型物的制造方法，其通过以下工序，交替地反复进行粉末层形成及固化层形成从而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来形成固化层的工序；以及(ii)在所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来形成进一步的固化层的工序，其特征在于，在三维形状造型物的制造中，在三维形状造型物的内部形成冷却介质路径，且将三维形状造型物的表面形成为凹凸状，此外，将冷却介质路径的轮廓面的一部分与凹凸状的表面相互设为同一形状。此外，在本专利技术的一实施方式中，还提供一种三维形状造型物，其在内部具备冷却介质路径，其特征在于，三维形状造型物的表面具有凹凸状，冷却介质路径的轮廓面的一部分与凹凸状的表面相互成为同一形状。专利技术效果根据本专利技术的制造方法及三维形状造型物，得到具有更适于作为模具的除热特性的三维形状造型物。更具体而言，在三维形状造型物被用作模具的情况下，能够得到基于冷却介质路径的除热效果变得更均匀的模具。附图说明图1是表示由本专利技术的一实施方式所涉及的制造方法得到的三维形状造型物的示意剖面图。图2是表示被用作模具的三维形状造型物的情形的示意剖面图。图3是表示“冷却介质路径的适宜的设置位置的情形”的示意剖面图。图4是表示“微细形状的情形”的示意剖面图。图5是表示“基于混合方式的固化层形成情形”的示意剖面图。图6是表示实施粉末烧结层叠法的光造形复合加工的工艺情形的示意剖面图。图7是表示光造形复合加工机的结构的示意立体图。图8是表示光造形复合加工机的一般的动作的流程图。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所涉及的制造方法及三维形状造型物。附图中的各种要素的形态及尺寸只不过是例示，并非反映实际的形态及尺寸。在本说明书中“粉末层”意味着例如“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”实质上是指所制造的三维形状造型物的区域。从而，通过对存在于该规定部位的粉末照射光束，从而该粉末烧结或熔融固化而构成三维形状造型物。进而“固化层”在粉末层为金属粉末层的情况下意味着“烧结层”，在粉末层为树脂粉末层的情况下意味着“硬化层”。在本说明书中直接或间接地说明的“上下”的方向是例如基于造形板与三维形状造型物的位置关系的方向，并且将以造形板为基准而制造三维形状造型物一侧设为“上方”，将其相反侧设为“下方”。[粉末烧结层叠法]首先，说明成为本专利技术的制造方法的前提的粉末烧结层叠法。特别是举出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形复合加工为例。图6示意性地示出光造形复合加工的工艺情形，图7及图8分别示出能够实施粉末烧结层叠法和切削处理的光造形复合加工机1的主要的结构及动作的流程图。光造形复合加工机1如图7所示，具备粉末层形成单元2、光束照射单元3及切削单元4。粉末层形成单元2是用于通过以规定厚度涂覆金属粉末或树脂粉末等粉末从而形成粉末层的单元。光束照射单元3是用于向粉末层的规定部位照射光束L的单元。切削单元4是用于切削层叠化后的固化层的侧面、即三维形状造型物的表面的单元。粉末层形成单元2如图6所示，主要具有粉末台25、刮刀23、造形台20及造形板21而成。粉末台25是能够在外周由壁26包围的粉末材料箱28内上下升降的台。刮刀23是为了将粉末台25上的粉末19供于造形台20上并得到粉末层22而能够在水平方向上移动的刀片。造形台20是能够在外周由壁27包围的造形箱29内上下升降的台。并且，造形板21是被配设在造形台20上，且成为三维形状造型物的基座的板。光束照射单元3如图7所示，主要具有光束振荡器30及检流镜(galvanomirror)31而成。光束振荡器30是发出光束L的设备。检流镜31是将所发出的光束L在粉末层上扫描的单元、即光束L的扫描单元。切削单元4如图7所示，主要具有铣削头40及驱动机构41而成。铣削头40是用于切削层叠化后的固化层的侧面的切削工具。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，通过以下工序，交替地反复进行粉末层形成及固化层形成从而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来形成固化层的工序；以及(ii)在所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来形成进一步的固化层的工序，其特征在于，在所述三维形状造型物的所述制造中，在该三维形状造型物的内部形成冷却介质路径，且将该三维形状造型物的表面形成为凹凸状，此外，将所述冷却介质路径的轮廓面的一部分与所述凹凸状的所述表面相互设为同一形状。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.31 JP 2015-1520571.一种三维形状造型物的制造方法，通过以下工序，交替地反复进行粉末层形成及固化层形成从而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来形成固化层的工序；以及(ii)在所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来形成进一步的固化层的工序，其特征在于，在所述三维形状造型物的所述制造中，在该三维形状造型物的内部形成冷却介质路径，且将该三维形状造型物的表面形成为凹凸状，此外，将所述冷却介质路径的轮廓面的一部分与所述凹凸状的所述表面相互设为同一形状。2.如权利要求1所述的三维形状造型物的制造方法，其特征在于，将所述冷却介质路径的所述轮廓面之中相对于所述凹凸状的所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：森本雅宪，阿部谕，中村晓史，不破勲，
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