三维造型物的制造方法技术

一种三维造型物的制造方法，其特征在于，具有：　　　　（ａ）形成无机物原料粉末层的步骤；　　　　（ｂ）通过对所述原料粉末层的规定的地方照射光束，使该处的原料粉末烧结，形成烧结层并与紧接下面的烧结层一体化的步骤；　　　　（ｃ）在重复步骤（ａ）与（ｂ）、形成多层烧结层叠层的烧结块的烧结块形成步骤中，在该烧结块的侧面设置凹部的步骤；　　　　（ｄ）从烧结块除去不要部分的步骤；　　　　（ｅ）对于除去了不要部分的烧结块，重复步骤（ｃ）与（ｄ），制作由多层烧结块叠层的目标形状的三维造型物的步骤。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种由光束使原料粉末烧结硬化而制造三维造型物的三维造型物制造方法。
技术介绍
所谓三维造型物，是从三维造型物的设计数据(CAD数据)得到所希望层厚的切片多层截面形状数据，并根据这些层的截面数据计算出扫描轮廓形状，对原料粉末照射光束而使粉末固化，通过重复进行上述过程，形成多层进行三维叠层烧结硬化的造型物。所以，就是说即使没有CAM(Computer Aided Manufacturing，计算机辅助制造)装置，也能够制造出任意形状的三维造型物，而且，与切削加工等加工方法相比，具有能够迅速制造所希望形状的造型物的优点。在专利第2620353号中，公开了作为光造型法的周知的。在专利第2620353号中所公开的制造方法，是向原料粉末层的规定的地方照射光束，使原料粉末烧结而形成烧结层，交替重复原料粉末层的形成与烧结层的形成而制造出三维造型物。在这种方法中，通过对由叠层构成的临时三维造型物仅实行一次去除不要部分的去除工序，就能够最终制作具有所希望形状的三维造型物。然而，在照射光束使原料粉末烧结时，是利用光束照射所产生的热。发生的热也会传导到烧结部分的周围，周围部分也会被加热到高的温度。被加热到高温的周围部分，由于其反应性增高，所以容易黏附周围所存在的原料粉末。当原料粉末黏附到周围部分时，该黏附的原料粉末，会因产生的热而变质为低密度的黏附物。为了得到具有光滑表面的三维造型物，就必须将低密度的黏附物去除。因此，本专利技术人在专利2000-306546中提出了如下的制造方法。即，专利2000-306546中所提出的制造方法，包含形成原料粉末层的步骤，和通过对原料粉末层的规定的地方照射光束而使该处的原料粉末烧结、形成烧结层的步骤，和重复这些步骤，形成由多层烧结层叠层的烧结块的步骤，和从烧结块除去不要部分而得到所希望的外观形状的步骤，和对于除去不要部分的烧结块、重复原料粉末层形成步骤与烧结层形成步骤。也就是说，提出了先制作由多层烧结层叠层的下位烧结块，再从下位烧结块将不要部分切削去除后，接着形成上位烧结块的第一烧结层的方法。在这种方法中，通过重复进行烧结块的制作工序与从烧结块中将不要部分切削去除的工序，可以不受工具长度的限制，得到具有光滑平面的三维造型物。但是，在具有从烧结块中将不要部分切削去除工序的上述方法中，存在有以下的问题。即，如图14所示，首先，对于由多层烧结层叠层的下位烧结块B，使用切削工具4等对表面或侧面存在的不要部分去除。接着，当在下位烧结块B上形成由多层烧结层叠层而构成的上位烧结块B+1时，对于已经将不要部分去除、具有光滑完成面的下位烧结块B的外侧面，周围所存在的多余的粉末会黏附烧结。其结果是会生成像冰溜一样的垂下的剩余烧结部17。而且，即使是使用切削工具4等对烧结块B+1再进行切削去除，该剩余烧结部17也不能被去除而残留。因此，在所得到的三维形状的造型物的外面上，就生成由剩余烧结部17所形成的凹凸。当然，在去除上位烧结块B+1的剩余烧结部17时，也将下位烧结块B的上层部外侧所生成的剩余烧结部17去除，从技术上讲是可能的。但是，在这种情况下，去除对象的区域增多，去除剩余烧结部17所需要的时间也延长。而且，由于在多个烧结块中去除剩余烧结部17的加工时间的增加，所以全体上会增加很多的去除加工时间。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种，能够解决由剩余烧结部所产生的问题。本专利技术之1的，其特征是，具有(a)形成无机物原料粉末层的步骤；(b)通过对所述原料粉末层的规定的地方照射光束，使该处的原料粉末烧结而形成烧结层，并与紧接下面的烧结层一体化的步骤；(c)在重复步骤(a)与(b)，在形成多层烧结层叠层的烧结块的烧结块形成步骤中，在该当烧结块的侧面设置凹部的步骤；(d)从烧结块除去不要部分的步骤；(e)对于除去不要部分的烧结块，重复步骤(c)与(d)，制作由多层烧结块叠层的目标形状的三维造型物的步骤。通过在烧结块的侧面设置凹部，将烧结块的上层部相对地向外侧伸出，使烧结块下层的凹部能够接收剩余烧结部的垂下。本专利技术之2的特征是所述凹部被设置在烧结块的下层部。剩余烧结部的垂下，在经过烧结块上层部的侧面后被下层部的凹部所接收。本专利技术之3的特征是所述凹部的上面，从外侧向内侧向下稍微倾斜。剩余烧结部的垂下被烧结块的下层部的凹部所接收，仅在倾斜的空间部分接收更多的剩余烧结部的垂下。本专利技术之4的特征是进而具有在除去不要部分的烧结块上、将覆盖该烧结块的薄板一体叠层的步骤。通过配置覆盖去除了不要部分的烧结块、比烧结块面积大的薄板，能够防止剩余烧结部的垂下。本专利技术之5的特征是进而还具有对于除去不要部分的烧结块表面，实施表面处理，以使其不与原料粉末发生反应的步骤。通过对去除了不要部分的烧结块的表面实施低反应性的表面处理，能够防止原料粉末的黏附及剩余烧结部的生成。本专利技术之6的特征是还具有在表面处理步骤之后、将非黏结性的粉体配置在烧结块周围的步骤。通过在进行了表面处理的烧结块的周围配置非黏结性的粉体，能够防止原料粉末的黏附及剩余烧结部的生成。本专利技术之7的特征是还具有在表面处理步骤之后、配置具有与烧结块的轮廓大体相同的开口部的面罩部件的步骤。通过配置具有与进行了表面处理的烧结块的轮廓大体相同的开口部的面罩部件，能够防止原料粉末的黏附及剩余烧结部的生成。本专利技术之8的特征是具有(a)形成无机物原料粉末层的步骤；(b)在所述原料粉末层中，对烧结对象部分的轮廓照射光束，形成轮廓烧结部的步骤；(c)通过对烧结对象全体照射光束，使该处的原料粉末烧结形成烧结层并与紧接下面的烧结层一体化的步骤；(d)重复步骤(a)及(c)，形成由多层烧结层叠层的烧结块的步骤；(e)从烧结块除去不要部分的步骤；(f)对于除去了不要部分的烧结块，重复步骤(a)～(e)，制作由多层烧结块叠层的目标形状的三维造型物的步骤。由于在烧结对象部分的轮廓上设置热传导性好的轮廓烧结部之后，对于烧结对象部分全体照射光束时，由光束照射所发生的热，沿热传导性好的轮廓烧结部传导至内侧的原料粉末层以及下位的烧结块，所以能够防止热从轮廓烧结部向外部的传导。其结果是，能够防止由于在下位的烧结块的侧面存在的原料粉末的黏附与烧结而生成冰溜那样的垂下剩余烧结部。(专利技术效果)在本专利技术中，能够防止原料粉末在烧结块的侧面黏附与剩余烧结部的形成，或即使是剩余烧结部在烧结块的侧面形成，也能够防止剩余烧结部沿烧结块的侧面的下垂及从侧面的露出。其结果是，由于只要去除剩余烧结部的去除装置的加工深度大体相当于一个烧结块的厚度即可，所以能够缩短去除加工时间。附图说明图1A是表示本专利技术的一实施例的立体图，图1B是截面图，图1C是说明图。图2A是表示本专利技术的另一实施例的立体图，图2B是截面图。图3是三维CAD模型的立体图。图4A是说明在烧结块的下层部光束扫描的图，图4B是说明在烧结块的上层部光束扫描的图，图4C说明光束能量密度与光点直径之间关系的图。图5A是表示本专利技术中其它实施例的、说明轮廓部的烧结(预烧结)模样的截面模式图，图5B是在图5A所示的轮廓部的烧结(预烧结)后实行的主烧结的模样的截面模式图。图6是本专利技术的其它实施例的工序说明图。图7是与图6的工序说明图相接续的工序说明图。图8是说明本专利技术的另一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：阿部谕，不破勋，垰山裕彦，吉田德雄，武南正孝，上永修士，
申请(专利权)人：松下电工株式会社，
类型：发明
国别省市：