层叠造型物的变形预测方法技术

层叠造型物的变形预测方法具有将层叠造型物的形状分割为多个块的工序、分别基于固有应变法通过多个线程的并行处理而算出每个块的熔敷焊道形成前后的变形量以及变形方向的工序、设定由多个块中的相互接合的块构成的至少一个块组的工序以及将构成块组的各个块的变形量根据该块的变形方向相加而算出块组整体的变形的工序。体的变形的工序。体的变形的工序。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】层叠造型物的变形预测方法


[0001]本专利技术涉及层叠造型物的变形预测方法。

技术介绍

[0002]近年来，作为生产手段而使用3D打印机的造型的需求提高，面向使用金属材料的造型的实用化正在推进研究开发。将金属材料造型的3D打印机使用激光或电子束以及电弧等热源，使金属粉末体或金属丝熔融，并使熔融金属层叠，从而制作层叠造型物。
[0003]已知有在这样的层叠造型物的制作中，利用计算机仿真来解析在造型时产生的热变形的技术。该解析结果供于将高品质的层叠造型物效率良好地造型的层叠计划的制作。
[0004]例如，在专利文献1公开了对具有多个焊接层的焊接构造体的焊接后的变形量以及残留应力进行解析的技术。在专利文献2公开了根据通过层叠造型而制造的构造物的形状数据预估变形而制作造型数据的技术。
[0005]在专利文献3公开了将通过层叠造型而造型的构造物的固有应变以低的计算负荷算出的技术。在专利文献4公开了削减利用计算机解析在层叠造型物产生的残留应力以及变形时的计算时间的技术。在专利文献5公开了在短时间内准确地评价层叠造型物的热变形量的技术。
[0006]上述的专利文献1～5均采用了使用与热弹塑性解析相比能够在比较短的时间内进行解析的弹性解析的固有应变法。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1：日本国特开2014
‑
115789号公报
[0010]专利文献2：日本国特开2020
‑
027491号公报r/>[0011]专利文献3：日本国特开2018
‑
184623号公报
[0012]专利文献4：国际公开第2019/049981号
[0013]专利文献5：国际公开第2018/123858号

技术实现思路

[0014]专利技术要解决的课题
[0015]然而，在造型前高效率地预测并修正在层叠造型工序中产生的造型对象物的热变形通过上述的解析方法无法实现。另外，在使用将凝固、冷却等实际现象再现的弹塑性解析的情况下，计算负荷较大而难以在现实的时间内计算。并且，即使在采用上述的使用弹性解析的固有应变法的情况下，在造型道次数多时也有时计算时间变长。
[0016]在图10中示出使用以往的使用固有应变法的层叠造型物的热变形的解析顺序。在将多个熔敷焊道层叠而造型层叠造型物的情况下，首先，参照预先准备的固有应变的数据库，求出作为初层的第一焊道的固有应变。并且，使用求出的固有应变算出第一焊道的变形{d1}。接着，根据从数据库求出的第二焊道的固有应变与第一焊道的变形{d1}算出第二焊
道的变形{d2}。这样，依次计算直到作为最终层的第n焊道的变形{dn}，从而求出层叠造型物整体的变形量。
[0017]在该方式中，考虑前层的熔敷焊道的变形，而依次计算下一层的熔敷焊道的变形，需要逐次推进从第一层面到第n层的熔敷焊道的变形的计算。因此，伴随着层数的增加而计算时间增多无法避免。
[0018]于是，本专利技术的目的在于，提供即使制作的层叠造型物的形状复杂也能够在短时间内进行在造型时产生的变形的解析的层叠造型物的变形预测方法，并且能够制作高效率地得到高品质的层叠造型物的层叠计划。
[0019]用于解决课题的方案
[0020]本专利技术由下述的结构构成。
[0021]一种层叠造型物的变形预测方法，其是在由使填充材料熔融以及凝固而成的熔敷焊道形成的熔敷焊道层反复层叠下一层的所述熔敷焊道层而造型的层叠造型物的变形预测方法，其中，
[0022]所述层叠造型物的变形预测方法包括：
[0023]将所述层叠造型物的形状分割为多个块的工序；
[0024]分别基于固有应变法通过多个线程的并行处理而算出每个所述块的所述熔敷焊道形成前后的变形量以及变形方向的工序；
[0025]设定由所述多个块中的相互接合的块构成的至少一个块组的工序；以及
[0026]将构成所述块组的各个块的所述变形量根据该块的所述变形方向相加而算出所述块组整体的变形的工序。
[0027]专利技术效果
[0028]根据本专利技术，即使制作的层叠造型物的形状复杂，也能够在短时间内进行在造型时产生的变形的解析。
附图说明
[0029]图1是示出层叠造型物的制造装置的概要结构图。
[0030]图2是进行变形预测的解析装置的硬件结构图。
[0031]图3是示出图2所示的解析装置的功能性的结构的框图。
[0032]图4是示出预测层叠造型物的变形的工序的流程图。
[0033]图5是示出固有应变的数据库的制作顺序的流程图。
[0034]图6是在(A)、(B)示意性示出层叠熔敷焊道的情况下的应变的说明图。
[0035]图7是使用不同种类的熔敷焊道造型出的层叠造型物的概要剖视图。
[0036]图8是示出用于层叠造型物的变形的预测的验证用模型的说明图。
[0037]图9是示出试验例1
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1、1
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2、1
‑
3、1
‑
4以及试验例2的计算时间的图表。
[0038]图10是示出以往的使用固有应变法的层叠造型物的热变形的解析顺序的说明图。
具体实施方式
[0039]以下，参照附图对本专利技术的实施方式详细进行说明。
[0040]本专利技术在由使填充材料熔融以及凝固而成的熔敷焊道形成的熔敷焊道层反复层
叠下一层的熔敷焊道层而造型层叠造型物时，预测在层叠造型物产生的变形。
[0041]<层叠造型物的制造装置>
[0042]首先，说明层叠造型物的制造顺序。
[0043]图1是示出层叠造型物的制造装置的概要结构图。
[0044]在层叠造型物的制造中存在各种制造方式，但在此对通过电弧焊接层叠熔敷焊道的方式进行说明。层叠造型物的制造装置10是形成层叠造型物或作为用于得到期望形状的造型物的粗形材料的层叠造型物的装置，且具备层叠造型装置11、电源装置13以及综合控制层叠造型装置11及电源装置13的控制器15。
[0045]层叠造型装置11具有在前端轴具有焊炬17的焊接机器人19以及向焊炬17供给填充材料(焊丝)M的填充材料供给部23。焊炬17将填充材料M保持为从前端突出的状态。
[0046]焊接机器人19是多关节机器人，并在焊炬17以能够连续供给的方式支承填充材料M。焊炬17的位置以及姿态能够在机械臂的自由度的范围内三维地任意设定。
[0047]焊炬17具有未图示的导电喷嘴，并从导电喷嘴供给保护气体。作为电弧焊接法，可以是覆盖电弧焊接或二氧化碳气体电弧焊接等消耗电极式、TIG焊接或等离子体电弧焊接等非消耗电极式中的任一种，也可以根据制作的层叠造型物而适当选定。
[0048]例如，在消耗电极式的情况下，在导电喷嘴的内部配置导电嘴，被供给熔融电流的填充材料M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】1.一种层叠造型物的变形预测方法，其是在由使填充材料熔融以及凝固而成的熔敷焊道形成的熔敷焊道层反复层叠下一层的所述熔敷焊道层而造型的层叠造型物的变形预测方法，其中，所述层叠造型物的变形预测方法包括：将所述层叠造型物的形状分割为多个块的工序；分别基于固有应变法通过多个线程的并行处理而算出每个所述块的所述熔敷焊道形成前后的变形量以及变形方向的工序；设定由所述多个块中的相互接合的块构成的至少一个块组的工序；以及将构成所述块组的各个块的所述变形量根据该块的所述变形方向相加而算出所述块组整体的变形的工序。2.根据权利要求1所述的层叠造型物的变形预测方法，其中，分割为所述多个块的工序以所述熔敷焊道为单位而分割所述层叠造型物的形状。3.根据权利要求1所述的层叠...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄硕，
申请(专利权)人：株式会社神户制钢所，
类型：发明
国别省市：