运算装置、检测系统、造型装置、运算方法、检测方法、造型方法、运算程序、检测程序以及造型程序制造方法及图纸

一种运算装置，其在从通过照射能量射线对粉末材料进行加热并造型的固化层对三维造型物进行造型的造型装置中使用，该运算装置具备：检测部，其求出包括利用通过照射能量射线进行的加热使粉末材料熔融的熔融部在内的规定区域的至少一部分的状态；以及输出部，其为了设定造型装置的造型条件，输出基于由检测部求出的状态的状态信息。求出的状态的状态信息。求出的状态的状态信息。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】运算装置、检测系统、造型装置、运算方法、检测方法、造型方法、运算程序、检测程序以及造型程序


[0001]本专利技术涉及运算装置、检测系统、造型装置、运算方法、检测方法、造型方法、运算程序、检测程序以及造型程序。

技术介绍

[0002]以往，已知有将利用光作用等使粉末状的物质固化后的各层层叠来制造三维物体的三维物体制造装置(例如专利文献1)。然而，存在制造出的物体产生了不良情况的担忧。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1：美国专利第540758号说明书

技术实现思路

[0006]根据第一方面，提供一种运算装置，其在从通过照射能量射线对粉末材料进行加热并造型的固化层对三维造型物进行造型的造型装置中使用，该运算装置具备：检测部，其求出包括利用通过照射能量射线进行的加热使所述粉末材料熔融的熔融部在内的规定区域的至少一部分的状态；以及输出部，其为了设定所述造型装置的造型条件，输出基于由所述检测部求出的所述状态的状态信息。
[0007]根据第二方面，提供一种运算方法，其在从通过照射能量射线对粉末材料进行加热并造型的固化层对三维造型物进行造型的造型装置中使用，在该运算方法中，求出包括利用通过照射能量射线进行的加热使所述粉末材料熔融的熔融部在内的规定区域的至少一部分的状态，为了设定所述造型装置的造型条件，输出基于求出的所述状态的状态信息。
附图说明
[0008]图1是示意性示出第一实施方式的造型装置的构成的框图。
[0009]图2是示意性示出造型装置所具有的造型光学部的具体构成和配置的一例的图。
[0010]图3是示意性示出变形例中的造型光学部的具体构成和配置的一例的图。
[0011]图4是示意性示出通过照射激光而产生的材料层上的熔池和其附近的状态的图。
[0012]图5是示意性示出与所生成的温度图像数据对应的温度图像的一例的图。
[0013]图6是说明根据所生成的温度图像数据求出飞溅物的处理的图。
[0014]图7是说明根据所生成的温度图像数据求出烟尘的处理的图。
[0015]图8是说明造型条件、作为基本条件的功率密度、能量密度以及温度分布、和与基本条件有关的参数的关系的图。
[0016]图9是说明造型条件、作为基本条件的功率密度、能量密度以及温度分布、和与基本条件有关的参数的关系的图。
[0017]图10是说明在进行实时变更的情况下的处理的流程图。
[0018]图11是说明在进行实时变更的情况下的处理的流程图。
[0019]图12是说明在进行实时变更的情况下的处理的流程图。
[0020]图13是说明在进行下一层造型时变更的情况下的处理的流程图。
[0021]图14是说明在进行下一层造型时变更的情况下的处理的流程图。
[0022]图15是说明在进行下一层造型时变更的情况下的处理的流程图。
[0023]图16是说明在进行下一层造型时变更的情况下的处理的流程图。
[0024]图17是示意性示出第一实施方式的变形例(2)中的造型装置的要部构成的框图。
[0025]图18是示意性示出第一实施方式的变形例(3)中的造型装置和检测系统的要部构成的框图。
[0026]图19是示意性示出第二实施方式的造型装置的构成的框图。
[0027]图20是示意性示出第二实施方式的造型装置所具有的造型光学部和的具体构成和配置的一例的图。
[0028]图21是说明第二实施方式中的造型装置所进行的处理的流程图。
[0029]图22是说明第二实施方式中的造型装置所进行的处理的流程图。
[0030]图23是说明第二实施方式中的造型装置所进行的处理的流程图。
[0031]图24是示意性示出成为预检测的对象的规定量的粉末材料所形成的形状在ZX平面上的剖面形状的图。
[0032]图25是说明第二实施方式中的造型装置所进行的处理的流程图。
[0033]图26是示意性示出第二实施方式的变形例中的造型装置的要部构成的框图。
[0034]图27是示意性示出第二实施方式的变形例中的造型装置和检测系统的要部构成的框图。
[0035]图28是示意性示出第三实施方式的造型装置的构成的框图。
[0036]图29是示意性示出第三实施方式的造型装置所具有的造型光学部的具体构成和配置的一例的图。
[0037]图30是说明第三实施方式中的造型装置所进行的处理的流程图。
[0038]图31是示意性示出第三实施方式的变形例中的造型装置的要部构成的框图。
[0039]图32是示意性示出第三实施方式的变形例中的造型装置和检测系统的要部构成的框图。
具体实施方式
[0040]‑
第一实施方式
‑
[0041]参照附图，对第一实施方式的造型装置进行说明。在以下的说明中，以使用公知的粉末床熔融结合法(PBF)对三维形状的造型物(三维造型物)进行造型的造型装置为例进行说明。此外，粉末床熔融成型法(PBF)也被称为选择性烧结成型方式(SLS)。另外，造型装置不限于粉末床熔融成型法(PBF)，也可以使用直接能量沉积法(DED)、材料喷射方式、电子束熔化法(EBM)、热熔堆积法(FDM)等其他方法对三维造型物进行造型的装置。
[0042]首先，参照图1以及图2，说明造型装置1的构成。图1是示意性示出造型装置1的构造的框图，图2是示意性示出造型装置1所具有的造型光学部35的具体构成和配置的一例的图。此外，以易于理解为目的，如图1、图2所示，使用由X轴、Y轴以及Z轴构成的正交坐标系进
行以下的说明。
[0043]造型装置1具备：框体10；材料层形成部20；造型部30；运算装置50。材料层形成部20具备材料供给槽21和刮涂机(recoater)22。造型部30具备造型槽31和造型光学部35。此外，为了便于说明，将材料层形成部20和造型部30分成分体的构成进行表述，但也能够将材料层形成部20和造型部30统称为造型部。
[0044]材料供给槽21为用于收容作为用于三维造型物的造型的材料的粉末材料P的收容容器。材料供给槽21的底面211通过例如由活塞等构成的驱动机构212而沿上下方向(Z方向)移动。若材料供给槽21的底面211朝向Z方向+侧(上方)移动，则与底面211的上升量相应地，材料供给槽21的内部的粉末材料P被压出至外部，该压出的粉末材料P通过后述的刮涂机22而移送至后述的造型槽31。
[0045]在材料供给槽21设有用于对在内部收容的粉末材料P进行加热的加热器213。加热器213通过基于后述的运算装置50的控制，以使粉末材料P成为期望的温度的方式进行加热。加热器213使用现有的加热方式的加热器。此外，加热器213也可以使用珀耳帖元件等调温元件。该加热器213通过对材料供给槽21内的粉末材料P进行加热，在粉末材料P被移送至造型槽31并利用后述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种运算装置，其在从通过照射能量射线对粉末材料进行加热并造型的固化层对三维造型物进行造型的造型装置中使用，所述运算装置的特征在于，具备：检测部，其求出包括利用通过照射能量射线进行的加热使所述粉末材料熔融的熔融部在内的规定区域的至少一部分的状态；以及输出部，其为了设定所述造型装置的造型条件，输出基于由所述检测部求出的所述状态的状态信息。2.根据权利要求1所述的运算装置，其特征在于，所述状态包括在通过照射所述能量射线进行加热之前的所述粉末材料的状态。3.根据权利要求1或者2所述的运算装置，其特征在于，所述状态包括所述规定区域中的熔融的状态、通过所述加热而产生的飞溅物的状态、通过所述加热而产生的烟尘的状态的至少一个状态。4.根据权利要求3所述的运算装置，其特征在于，所述规定区域中的所述熔融的状态包括与所述熔融部和所述熔融部附近的至少一部分的温度有关的信息，所述飞溅物的状态包括所述飞溅物的飞散方向、飞散量和飞散速度的至少一个信息，所述烟尘的状态包括所述烟尘的浓度和范围的至少一个信息。5.根据权利要求1～4中任一项所述的运算装置，其特征在于，所述检测部基于对所述规定区域的至少一部分进行拍摄而得到的图像数据所包含的针对不同波长的亮度信息，求出与所述熔融部以及所述熔融部附近的温度有关的信息、飞溅物的飞散方向、飞散量和飞散速度的至少一个信息、以及烟尘的浓度和范围的至少一个信息中的、至少一个信息。6.根据权利要求1～5中任一项所述的运算装置，其特征在于，还具备运算部，该运算部基于由所述检测部求出的所述状态，生成用于改变对所述三维造型物进行造型所使用的造型条件的变更信息，所述输出部输出所生成的所述变更信息，来作为所述状态信息。7.根据权利要求6所述的运算装置，其特征在于，所述运算部在对所述粉末材料进行加热而对所述固化层进行造型时，生成用于改变针对未熔融的所述粉末材料的所述造型条件的所述变更信息。8.根据权利要求6或者7所述的运算装置，其特征在于，所述运算部生成用于改变针对供给至所述固化层的上部的新的所述粉末材料或者供给至所述固化层的上部的新的所述粉末材料的所述造型条件的所述变更信息。9.根据权利要求6～8中任一项所述的运算装置，其特征在于，所述运算部在对所述三维造型物进行的造型结束之后，生成用于改变针对新造型的三维造型物的所述造型条件的所述变更信息。10.根据权利要求6～9中任一项所述的运算装置，其特征在于，所述运算部将为了加热所述粉末材料而向所述粉末材料照射的所述能量射线的条件作为所述造型条件，生成所述变更信息。11.根据权利要求10所述的运算装置，其特征在于，所述能量射线的条件包括所述能量射线的输出、所述能量射线的振荡模式、所述能量射线的波长、所述能量射线的偏振光状态、所述能量射线的强度分布、和照射所述粉末材料
的所述能量射线的光斑尺寸的至少一个条件。12.根据权利要求10或者11所述的运算装置，其特征在于，所述运算部将用于为了加热所述粉末材料而扫描所述能量射线的扫描条件作为所述造型条件，生成所述变更信息。13.根据权利要求12所述的运算装置，其特征在于，所述扫描条件包括所述能量射线的扫描速度、所述能量射线的扫描间距、和所述能量射线的扫描路径的至少一个条件。14.根据权利要求6～13中任一项所述的运算装置，其特征在于，所述运算部将与收容所述固化层的框体的内部的环境气体相关联的条件作为所述造型条件，生成所述变更信息。15.根据权利要求14所述的运算装置，其特征在于，与所述框体的内部的环境气体相关联的条件包括导入至所述框体内的非活性气体的种类、导入至所述框体内的所述非活性气体的流量、导入至所述框体内的所述非活性气体的流速、所述框体内的氧浓度、所述框体内的压力、和所述框体内的温度的至少一个条件。16.根据权利要求6～15中任一项所述的运算装置，其特征在于，所述造型装置从所述粉末材料形成材料层，从通过照射所述能量射线对所述材料层进行加热并造型的固化层对所述三维造型物进行造型，所述运算部将形成所述材料层的材料层形成条件作为所述造型条件，生成所述变更信息。17.根据权利要求16所述的运算装置，其特征在于，所述材料层形成条件包括形成所述材料层的材料层形成部件的移动速度、通过所述材料层形成部件对所述粉末材料施加的压力、到在所述固化层的上部开始形成所述材料层为止的待机时间、所述材料层形成部件的形状、所述材料层形成部件的材质、和所述材料层的层叠厚度的至少一个条件。18.根据权利要求6～17中任一项所述的运算装置，其特征在于，所述运算部将与对所述粉末材料以及所述固化层进行支承的支承部相关联的支承部条件作为所述造型条件，生成所述变更信息。19.根据权利要求18所述的运算装置，其特征在于，所述支承部条件包括所述支承部的温度和所述支承部的种类的至少一个条件。20.根据权利要求6～19中任一项所述的运算装置，其特征在于，所述运算部将与所述固化层或者所述三维造型物的形状相关联的设计数据作为所述造型条件，生成所述变更信息。21.根据权利要求20所述的运算装置，其特征在于，与所述形状有关的设计数据包括所造型的所述固化层的形状数据、造型姿势数据、对所述固化层或者所述三维造型物进行支承的支承部的形状数据、和所述三维造型物的形状数据的至少一个数据。22.根据权利要求6～21中任一项所述的运算装置，其特征在于，所述运算部将与所述粉末材料相关联的条件作为所述造型条件，生成所述变更信息。23.根据权利要求22所述的运算装置，其特征在于，
与所述粉末材料相关联的条件包括所述粉末材料的粒度分布、所述粉末材料的吸湿度、所述粉末材料的氧浓度、和所述粉末材料的种类的至少一个条件。24.根据权利要求6～23中任一项所述的运算装置，其特征在于，还具备判断部，该判断部基于由所述检测部求出的所述状态，判断是否需要对所述固化层进行修复。25.根据权利要求6～24中任一项所述的运算装置，其特征在于，还具备判断部，该判断部基于由所述检测部求出的所述状态，判断是否需要生成用于对所述三维造型物进行造型的所述变更信息。26.根据权利要求24或者25所述的运算装置，其特征在于，所述判断部在由所述检测部求出的所述状态满足第一基准值的情况下判断为需要生成用于对所述三维造型物进行造型的变更信息，在由所述检测部求出的所述状态不满足第一基准值的情况下判断为需要对所述固化层进行修复。27.根据权利要求24～26中任一项所述的运算装置，其特征在于，所述判断部在由所述检测部求出的所述状态满足第二基准值的情况下判断为需要对所述固化层进行修复，在由所述检测部求出的所述状态不满足第二基准值的情况下判断为需要使所述三维造型物的造型停止。28.根据权利要求24～27中任一项所述的运算装置，其特征在于，当通过所述判断部判断为需要对所述固化层进行修复时，所述运算部生成用于使所述固化层再次熔融并进行修复的修复信息。29.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：竹下孝树，
申请(专利权)人：技术研究组合次世代三D积层造形技术总合开发机构，
类型：发明
国别省市：