金属层叠造型装置制造方法及图纸

本发明专利技术的目的在于提供一种能够低成本地制作具有复杂构造的金属造型物的金属层叠造型装置。金属层叠造型装置(1)具备：基台(4)；具备基材注射装置(11)的头单元(3)；以及使基台(4)与头单元(3)的相对位置在空间坐标上变化的驱动装置(5、6、7、8)。基材注射装置(11)具备：基材加热部(11a)，将固定形态的金属片即基材(15)的内部温度加热至低于熔点且将表面温度加热至熔点；以及基材注射部(11b)，将加热后的基材(15)朝向基台(4)注射。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】金属层叠造型装置
本专利技术涉及一种金属层叠造型装置。
技术介绍
例如，如专利文献1所公开的那样，已知有应用了FDM法(FusedDeposisionModeling：熔融沉积造型)的三维层叠造型装置。应用了FDM法的三维层叠造型装置为，利用造型头内的加热器使线状的热塑性树脂熔融，对该熔融的热塑性树脂进行注射控制，并且通过造型台的升降来进行层叠造型。另外，已知有应用了粉末造型法的三维层叠造型装置。应用了粉末造型法的三维层叠造型装置为，通过复涂单元在造型台上涂敷一层量的粉末，之后，利用打印头单元对于所涂覆的粉末面进行粘合剂(结合剂)的涂敷，而形成一层量的造型物。另外，本申请人认为，作为与本专利技术相关的文献，包含上述文献在内，存在以下记载的文献。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2015/141782号专利文献2：国际公开第2015/151831号
技术实现思路
专利技术要解决的课题然而，在制作具有复杂构造的金属造型物的情况下，至今为止使用如下的铸件制造方法：利用砂子来制作铸模，使熔解后的金属流入铸模中，在冷却后将铸模打碎而仅残留金属造型物。在铸件制造方法中，需要比最终产品的大小要大的模具，在精度方面难度较高，对于1个产品需要一个模具。另外，需要使金属在完全熔化后的状态下流入铸模，在通过熔点较高的金属来制作具有复杂构造的造型物时，需要较大的热能。在上述的三维层叠造型装置中，也需要使树脂完全熔融，同样地，为了使金属完全熔化，需要较大的热能。本专利技术是为了解决上述那样的课题而完成的，其目的在于提供一种能够低成本地制作具有复杂构造的金属造型物的金属层叠造型装置。用于解决课题的手段为了实现上述目的，本专利技术为一种金属层叠造型装置，具备：基台；具备基材注射装置的头单元；以及使所述基台与所述头单元的相对位置在空间坐标上变化的驱动装置，上述基材注射装置具备：基材加热部，将固定形态的金属片即基材的内部温度加热至低于熔点且将表面温度加热至熔点；以及基材注射部，将所述加热后的基材朝向所述基台注射。优选为，所述头单元还具备辅材注射装置，该辅材注射装置注射与所述基材注射装置注射的基材不同材质的辅材。优选为，所述头单元还具备对层叠于所述基台之上的层叠基材的表面进行加热的加热装置。优选为，所述头单元还具备对层叠于所述基台之上的层叠基材的表面进行冷却的冷却装置。专利技术的效果根据本专利技术，能够朝向基台注射内部温度低于熔点且表面温度被加热至熔点的固定形态的金属片。基材的内部保持固体不变而仅使表面熔解，由此能够降低热能，并且能够将所注射的基材彼此焊接。因此，根据本专利技术，由于不使用熔炉、较大的铸模而层叠所注射的基材，因此能够低成本地制作具有复杂构造的金属造型物。而且，如果使用辅材注射装置，则能够制作具有更复杂的内部构造的金属造型物。进而，如果使用加热装置、冷却装置，则能够通过热处理来调整层叠基材表面的金属组成(金属的晶体结构)。附图说明图1是用于说明实施方式1的系统的构成的概念图。图2是用于说明实施方式1中的金属层叠造型装置1的头单元3以及控制装置20的框图。图3是表示材料的形状的例子的图。图4是用于说明从基材注射装置11注射的基材15层叠于基台4的设想的概念图。图5是实施方式1中的控制装置20执行的控制流程的流程图。图6是用于说明实施方式1的系统构成的变形例的概念图。图7是表示金属层叠造型装置1所具有的处理电路的硬件构成例的图。图8是表示具有复杂的内部构造的金属造型物的一例的图。图9是用于说明实施方式2中的金属层叠造型装置1的头单元3以及控制装置20的框图。图10是用于说明所注射的基材15及辅材16层叠于基台4的设想的概念图。图11是实施方式2中的控制装置20执行的控制流程的流程图。图12是用于说明从基材注射装置11注射的基材15层叠于基台4的设想的概念图。图13是用于说明实施方式3中的金属层叠造型装置1的头单元3以及控制装置20的框图。图14是实施方式3中的控制装置20执行的控制流程的流程图。图15是用于说明从基材注射装置11注射的基材15层叠于基台4的设想的概念图。图16是用于说明实施方式4中的金属层叠造型装置1的头单元3以及控制装置20的框图。图17是实施方式4中的控制装置20执行的控制流程的流程图。图18是用于说明从基材注射装置11注射的基材15层叠于基台4的设想的概念图。图19是在实施方式5中制作的特征性的金属造型物的一例。图20是用于说明实施方式5中的金属层叠造型装置1的头单元3以及控制装置20的框图。图21是实施方式5中的控制装置20执行的控制流程的流程图。图22是用于说明实施方式6的金属层叠造型装置1的控制例的概念图。图23是用于说明实施方式6的系统的构成的概念图。图24是用于说明实施方式6中的金属层叠造型装置1的头单元3以及控制装置20的框图。图25是实施方式6中的控制装置20执行的控制流程的流程图。图26是用于说明实施方式6的系统构成的变形例的概念图。具体实施方式以下，参照附图对本专利技术的实施方式进行详细说明。另外，对于在各图中共同的要素标注相同的附图标记而省略重复的说明。实施方式1<系统构成>图1是用于说明实施方式1的系统的构成的概念图。图1所示的系统具备金属层叠造型装置1。图1所示的金属层叠造型装置1具备材料供给装置2、头单元3、基台4、X轴致动器5、Y轴致动器6、Z轴致动器7、移动台8、以及控制装置20。金属层叠造型装置1是通过从头单元3朝向基台4依次注射材料并层叠材料来制作造型物的装置。材料供给装置2向头单元3供给材料。头单元3装填所供给的材料，并朝向基台4注射。基台4是具有耐热性、绝热性的造型台。所注射出的材料与基台4的上表面碰撞而固定。X轴致动器5、Y轴致动器6、Z轴致动器7以及移动台8是使基台4与头单元3的相对位置在空间坐标上变化的驱动装置。在图1所示的例子中，头单元3的位置是固定的，驱动装置使基台4的位置变化。在本说明书中，X轴与基台4的上表面平行，Y轴与基台4的上表面平行且与X轴垂直。Z轴与基台4的上表面垂直。X轴致动器5的前端部与沿Y轴方向延伸的孔8a卡合。Y轴致动器6的前端部与沿X轴方向延伸的孔8b卡合。因此，移动台8从X轴致动器5接受力而能够在X轴方向上移动，且从Y轴致动器6接受力而在Y轴方向上移动。Z轴致动器7的一端固定于基台4，另一端固定于移动台8。因此，与移动台8连结的基台4从X轴致动器5接受力而能够在X轴方向上移动，从Y轴致动器6接受力而能够在Y轴方向上移动，从Z轴致动器7接受力而能够在Z轴方向上移动。图2是用于说明实施方式1中的金属层叠造型装置1的头单元3以及控制装置20的框图。材料供给装置2向头单元3供给材料。在实施方式1中，材料是固定形态的金属片即基材15。金属是钢(包括不锈钢)、铁、铜、铝、镍等。图3是表示材料的形状的例子的图。材料的形状例如为(A)球体、(B)长方体、(C)在圆柱的下面部附加了圆锥的炮弹型、(D)在长方体的下面部附加了方锥的炮弹型。通过成为炮弹型，由此通过材料与基台4的碰撞而材料的前端部变形，成为接近圆柱、长方体的形状。材料的一边的长度(或直径)为1mm至几cm。返回图2继续进行说明。头单元3具备安装部10和安装于安装部10的基材注射装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属层叠造型装置，其特征在于，具备：基台；头单元，具备基材注射装置；以及驱动装置，使所述基台与所述头单元的相对位置在空间坐标上变化，所述基材注射装置具备：基材加热部，将固定形态的金属片即基材的内部温度加热到低于熔点且将表面温度加热至熔点；以及基材注射部，将所述加热后的基材朝向所述基台注射。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种金属层叠造型装置，其特征在于，具备：基台；头单元，具备基材注射装置；以及驱动装置，使所述基台与所述头单元的相对位置在空间坐标上变化，所述基材注射装置具备：基材加热部，将固定形态的金属片即基材的内部温度加热到低于熔点且将表面温度加热至熔点；以及基材注射部，将所述加热后的基材朝向所述基台注射。2.根据权利要求1所述的金属层叠造型装置，其特征在于，所述头单元还具备辅材注射装置，该辅材注射装置对与所述基材注射装置注射的基材不同材质的辅材进行注射。3.根据权利要求1或2所述的金属层叠造型装置，其特征在于，所述头单元还具备对层叠在所述基台之上的层叠基材的表面进行加热的加热装置。4.根据权利要求3所述的金属层叠造型装置，其特征在于，所述基材注射装置向与由所述加热装置加热后的层叠基材的表面相接的位置注射之后的基材。5.根据权利要求1至4中任一项所述的金属层叠造型装置，其特征在于，所述头单元还具备对层叠于所述基台之上的层叠基材的表面进行冷却的冷却装置。6.根据权利要求5所述的金属层叠造型装置，其特征在于，所述基...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木理博，
申请(专利权)人：东芝三菱电机产业系统株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP