【技术实现步骤摘要】
造形装置及造形方法本申请是分案申请，原案的申请号为201480083369.1，申请日为2014年11月14日，专利技术名称为“造形装置及造形方法”。
本专利技术关于造形装置及造形方法，更详言之，关于在对象面上形成三维造形物的造形装置及造形方法。本专利技术的造形装置及造形方法，能非常合适地用于基于快速原型设计(有时也被称为3D打印或附加制造、或直接数字制造)的三维造形物的形成。
技术介绍
从CAD数据直接生成3D(三维)形状的技术，被称为快速原型设计(有时也被称为3D打印或附加制造、或直接数字制造，但以下使用快速原型设计作为总称)，有助于在极短的前置时间制作主要以形状确认为目的的试作品。通过3D打印机等快速原型设计来形成三维造形物的造形装置，若以处理材料分类，能大致分为处理树脂与处理金属。以快速原型设计制作的金属制三维造形物，与树脂制的场合不同地专作为实际零件使用。即，并非形状确认用的试作零件，而使之作为实际机械构造物的一部分(不论其为量产品或试作品)来发挥功能。作为既有的金属用3D打印机(以下简称为M3DP(Metal3DPrinter))，有PBF(PowderBedFusion)与DED(DirectedEnergyDeposition)的两种类为众所皆知。PBF在搭载被加工物的底床上积层较薄的烧结金属粉末，对该处利用电流镜等扫描一高能量的激光束，并使光束接触的部分熔融并凝固。在一层量的描绘结束后，底床下降一层量的厚度，在该处再度涂抹烧结金属的粉末，反复相同动作。以此方式逐层反复进行造形，而制得...
【技术保护点】
1.一种造形装置，其为DED方式，用于形成三维造形物，其具备：/n移动系统，使对象面移动；/n光束造形系统，具有包含射出光束的聚光光学系的光束照射部、以及供给被来自所述光束照射部的光束照射的造形材料的材料处理部；以及/n控制装置，根据所述三维造形物的3D数据控制所述移动系统与所述光束造形系统，以一边使所述对象面与来自所述光束照射部的光束相对移动、一边从所述材料处理部供给所述造形材料从而对所述对象面上的目标部位施加造形，/n能变更在所述聚光光学系的射出面侧的既定面内的所述光束的强度分布。/n
【技术特征摘要】
1.一种造形装置，其为DED方式，用于形成三维造形物，其具备：
移动系统，使对象面移动；
光束造形系统，具有包含射出光束的聚光光学系的光束照射部、以及供给被来自所述光束照射部的光束照射的造形材料的材料处理部；以及
控制装置，根据所述三维造形物的3D数据控制所述移动系统与所述光束造形系统，以一边使所述对象面与来自所述光束照射部的光束相对移动、一边从所述材料处理部供给所述造形材料从而对所述对象面上的目标部位施加造形，
能变更在所述聚光光学系的射出面侧的既定面内的所述光束的强度分布。
2.如权利要求1所述的造形装置，其中，所述强度分布的变更包含：在所述既定面内的所述光束的照射区域位置、在所述既定面内的所述照射区域数量、在所述既定面内的所述照射区域大小、以及在所述既定面内的所述照射区域形状的至少一个的变更。
3.如权利要求1或2所述的造形装置，其中，所述既定面是所述聚光光学系的后侧焦点面。
4.如权利要求1至3中任一项所述的造形装置，其中，所述强度分布的变更是由所述光束照射部进行。
5.如权利要求4所述的造形装置，其中，所述光束照射部通过控制射入所述聚光光学系的至少一个入射光束的入射角度来进行所述强度分布的变更。
6.如权利要求5所述的造形装置，其中，能通过所述入射角度的控制，变更射入所述聚光光学系的光瞳面的所述至少一个入射光束的入射角度。
7.如权利要求6所述的造形装置，其中，所述至少一个入射光束包含对所述光瞳面的入射角度不同的多个入射光束。
8.如权利要求6或7所述的造形装置，其中，所述光瞳面与所述聚光光学系的前侧焦点面一致。
9.如权利要求5至8中任一项所述的造形装置，其中，所述光束照射部具有空间光调制器，使用所述空间光调制器控制射入所述聚光光学系的所述至少一个入射光束的入射角度。
10.如权利要求1至4中任一项所述的造形装置，其中，所述光束照射部使用空间光调制器进行所述强度分布的变更。
11.如权利要求9或10所述的造形装置，其中，所述空间光调制器具有配置成矩阵状的多个反射镜；
所述多个反射镜分别具有反射面；
所述多个反射镜分别独立地可动。
12.如权利要求11所述的造形装置，其中，所述空间光调制器能分别独立地变更所述多个反射镜的反射面状态。
13.如权利要求12所述的造形装置，其中，所述反射面状态的变更包含所述反射面的位置与倾斜角度的至少一方的变更。
14.如权利要求11至13中任一项所述的造形装置，其具备检测所述多个反射镜各个的所述反射面状态的检测系统；
根据所述检测系统的输出，控制所述多个反射镜各个的所述反射面状态。
15.如权利要求14所述的造形装置，其中，所述检测系统包含分别独立地安装于所述多个反射镜的传感器。
16.如权利要求14或15所述的造形装置，其中，所述检测系统对所述多个反射镜的表面照射检测光并接收来自所述多个反射镜的反射光。
17.如权利要求11至16中任一项所述的造形装置，其中，分别独立地或依群组变更所述多个反射镜的所述反射面状态。
18.如权利要求9至17中任一项所述的造形装置，其中，所述光束照射部具有转换光束剖面强度分布的转换光学构件；
从所述转换光学构件射出的光束射入所述空间光调制器。
19.如权利要求18所述的造形装置，其中，所述光束照射部具有照度均一化光学系；
从所述照度均一化光学系射出的光束射入所述转换光学构件。
20.如权利要求19所述的造形装置，其中，所述照度均一化光学系将从多个光源单元分别射出的多个光束混合及均一化。
21.如权利要求5至20中任一项所述的造形装置，其中，射入所述聚光光学系的至少一个入射光束是平行光束。
22.如权利要求1至21中任一项所述的造形装置，其中，在所述既定面内的所述光束的照射区域包含第1区域与第2区域；
以照射于所述第1区域的方式从所述聚光光学系射出第1光束；
以被所述第1光束照射的方式从所述材料处理部供给所述造形材料。
23.如权利要求22所述的造形装置，其中，在以照射于所述第2区域的方式从所述聚光光学系射出的第2光束照射于所述目标部位后，以对所述目标部位供给通过所述第1光束而熔融的所述造形材料的方式进行所述相对移动。
24.如权利要求23所述的造形装置，其中，以所述第2光束将所述目标部位预热。
25.如权利要求22至24中任一项所述的造形装置，其中，在所述既定面内的所述光束的照射区域进一步包含第3区域，所述第3区域隔着所述第1区域形成在与所述第2区域相反的侧。
26.如权利要求25所述的造形装置，其中，以照射于所述第3区域的方式从所述聚光光学系射出第3光束；
以对通过所述第1光束而熔融且在所述目标部位上固化的所述造形材料照射所述第3光束的方式进行所述相对移动。
27.如权利要求26所述的造形装置，其中，通过对在所述目标部位上固化的所述造形材料照射所述第3光束，进行在所述目标部位上固化的所述造形材料的表面研磨。
28.如权利要求1至27中任一项所述的造形装置，其中，在所述既定面内的所述强度分布能在所述光束与所述对象面的相对移动中变更。
29.如权利要求28所述的造形装置，其中，在所述既定面内的所述强度分布能在所述光束与所述对象面的相对移动中连续地变更。
30.如权利要求28或29所述的造形装置，其中，所述控制装置按照所述对象面与所述光束的相对位置使在所述既定面内的所述强度分布变化。
31.如权利要求28至30中任一项所述的造形装置，其中，所述控制装置按照被要求的造形精度与产能使在所述既定面内的所述强度分布变化。
32.如权利要求1至31中任一项所述的造形装置，其中，所述控制装置按照所述强度分布的变更控制所述材料处理部供给所述造形材料的供给动作。
33.如权利要求1至32中任一项所述的造形装置，其中，所述材料处理部具有供给所述造形材料的至少一个供给口。
34.如权利要求33所述的造形装置，其中，所述至少一个供给口为可动。
35.如权利要求34所述的造形装置，其中，按照所述强度分布的变更移动所述至少一个供给口。
36.如权利要求33至35中任一项所述的造形装置，其中，所述材料处理部具有供给所述造形材料的多个供给口，能仅从所述多个供给口的一部分供给所述造形材料。
37.如权利要求33至36中任一项所述的造形装置，其中，按照所述强度分布的变更，从所述多个供给口选择至少一个供给口，并从选择的所述至少一个供给口供给所述造形材料。
38.如权利要求33至37中任一项所述的造形装置，其中，来自所述至少一个供给口的所述造形材料的每单位时间的供给量能调整。
39.如权利要求38所述的造形装置，其中，所述控制装置按照所述强度分布的设定，决定来自所述至少一个供给口的所述供给量。
40.如权利要求39所述的造形装置，其中，所述控制装置根据在所述既定面的所述光束的照射区域的所述相对移动方向宽度决定所述供给量。
41.如权利要求33至40中任一项所述的造形装置，其中，所述材料处理部具有喷嘴构件，所述喷嘴构件具有所述至少一个供给口；
所述喷嘴构件配置于所述聚光光学系与所述既定面之间。
42.如权利要求41所述的造形装置，其中，从所述喷嘴构件的所述至少一个供给口沿着与所述聚光光学系的光轴平行的轴供给所述造形材料。
43.如权利要求41或42所述的造形装置，其中，所述喷嘴构件配置于所述聚光光学系的所述光轴上。<...
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