CN106346003A - 金属三维打印机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种金属三维打印机，包含：壳体(1)，形成制造室(1B)；喷覆头(3)，在制造室中，沿水平的U轴方向往复而形成金属的粉末层；激光照射装置(9)，对粉末层中的照射区域照射激光束以形成烧结层；以及惰性气体供给装置(4)，经由制造室来使惰性气体循环，以将照射区域中产生的烟雾从制造室中予以去除。惰性气体供给装置包含：第一吸入口(V1)，设置在沿U轴方向相向的侧壁中的远离照射区域的侧壁(14)；第一吹出口(F1)，以与第一吸入口相向的方式设置于喷覆头的其中一个侧面；以及第二吹出口(F2)，以夹着照射区域而与第一吸入口相向的方式设置。因此，本发明的金属三维打印机能够效率良好地从制造室中排出烟雾。

Description

金属三维打印机

技术领域

本发明涉及一种金属三维打印机(metal 3D printer)，通过在制造室(buildchamber)中反复进行金属粉末的烧结，从而层叠制造作为制品的三维物体。尤其，本发明涉及一种金属三维打印机，其具备将因金属粉末的烧结而产生的烟雾(fume)从制造室中予以去除的装置。

背景技术

公知的金属三维打印机是在平台(table)上均匀散布金属粉末以形成薄的粉末层，并对粉末层中的特定照射区域照射激光束(laser beam)来形成烧结层。通过多层烧结层的堆叠来制造所需的三维物体。金属三维打印机是针对将三维物体以规定高度分割而成的每个分割层来决定激光束的照射区域。换言之，金属三维打印机是针对每层粉末层来决定照射区域。为了防止金属粉末的变质，要求从包围粉末层的环境中尽可能地去除氧。公知的金属三维打印机是对包围粉末层的制造室内供给氮气之类的惰性气体，以将氧浓度维持得较低。

当激光束被照射至金属粉末时，会产生因金属蒸气的凝聚造成的被称作烟雾的烟。烟雾会上升而扩散。充满制造室的烟雾会遮挡激光束。其结果，所需能量的激光束无法到达照射区域，从而引起烧结不良。在烟雾消减至不会对激光束造成不良影响的程度之前的期间，要求中止烧结作业。金属的粉尘对人体有害。而且，烟雾中的金属微粒子也有可能掉落而混入新的粉末中，从而造成制品的品质下降。

专利文献1及专利文献2公开了一种长方体形状的工艺室(processchamber)和使烟雾乘着惰性气体的气流而从激光束的照射路径予以排除的方法。在工艺室的一侧壁的上侧设有惰性气体的入口，在与一侧壁相向的另一侧壁的下侧设有惰性气体的出口，形成横切照射区域的惰性气体的气流。

专利文献3公开了一种金属三维打印机，其形成局部性的惰性气体的气流，从而能够从激光束的照射路径有效地排除烟雾。该金属三维打印机是通过从安装于腔室的壁上的供给喷嘴(nozzle)供给压缩气体，从而形成局部的气流。或者，通过设置在腔室内的风扇(fan)来形成局部的气流。

专利文献4公开了一种在平台中形成有至少两条通气路径的金属三维打印机。其中一条通气路径将惰性气体供给至腔室内，另一条通气路径将惰性气体排出至腔室外。至少两条通气路径经由配管而连接于进气泵(pump)或排气风扇。根据专利文献4的发明，能够从烟雾的产生源附近积极地排除烟雾。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]US6,215,093

[专利文献2]US2014/301883

[专利文献3]US2012/251378

[专利文献4]US2010/044547

发明内容

[发明所要解决的问题]

专利文献4的金属三维打印机是将包含烟雾的惰性气体送往腔室外的集尘机。通过集尘机，从惰性气体中去除金属的微粒子。经净化的惰性气体将被再次供给至腔室。惰性气体的最大供给量存在实用上的极限。若以超过最大供给量的流量来使惰性气体循环，则惰性气体的浓度会下降，从而腔室内的氧浓度将超过允许值。

若通气路径的开口接近照射区域，则有可能扰乱粉末层。而且，若两个通气路径的开口在腔室内过于接近，则新鲜的惰性气体会立即被吸出，从而有可能无法遍布整个腔室。一般而言，照射区域越大，粉末的烧结所需的时间越长，烟雾的产生量也越多。若烟雾的产生量变多，则在腔室中的烟雾消减之前需要长时间，生产效率将下降。

本发明的主要目的在于，鉴于所述问题而提供一种能够效率良好地从制造室中排出烟雾的金属三维打印机。其他目的及本发明的优点将在后续的说明中加以阐述。

[解决问题的手段]

根据本发明，层叠制造三维物体的金属三维打印机包含：壳体1，具有侧壁，形成制造室1B；喷覆头3，在制造室中，在第一位置与第二位置之间沿水平的U轴方向往复而形成金属的粉末层；激光照射装置9，对粉末层中的照射区域照射激光束以形成烧结层；以及惰性气体供给装置4，经由制造室来使惰性气体循环，以将照射区域中产生的烟雾从制造室中予以去除。

惰性气体供给装置包含：第一吸入口V1，设置在沿U轴方向相向的侧壁中的比第二位置更靠近所述第一位置的侧壁14；第一吹出口F1，以与第一吸入口相向的方式设置于喷覆头的其中一个侧面；以及第二吹出口F2，以夹着照射区域而与第一吸入口相向的方式设置。

优选的是，惰性气体供给装置包含抽吸装置50，该抽吸装置50经由第一吸入口来吸入制造室内的惰性气体。抽吸装置只要包含包围第一吸入口的框体52、以及设置于框体中的风扇或鼓风机54即可。优选的是，惰性气体供给装置包含第二吸入口V2，该第二吸入口V2以与第二吹出口相向的方式设置于喷覆头的另一个侧面。

金属三维打印机还包含对惰性气体供给装置进行控制的控制装置10，控制装置只要在喷覆头位于第一位置时关闭第一吹出口并开放第二吹出口，在喷覆头位于第二位置时关闭第二吹出口并开放第一吹出口即可。

金属三维打印机还包含对喷覆头供给粉末的材料供给装置7，第一吸入口可设置在材料供给装置之下。壳体包含顶板，惰性气体供给装置可包含设置于顶板的第三吸入口V3。顶板包含下顶板1A，材料供给装置与第三吸入口也可设置于下顶板。

优选的是，金属三维打印机还包含两条导轨，所述两条导轨以夹着照射区域的方式而设，以引导喷覆头，惰性气体供给装置包含第四吸入口，所述第四吸入口沿着两条导轨中的至少一个而设，并朝向照射区域开口。惰性气体供给装置也可包含第三吹出口，该第三吹出口以夹着照射区域而与第一吸入口相向的方式设置于侧壁。

壳体包含在激光照射装置之下具有窗的顶板，惰性气体供给装置也可包含包围窗的下表面的圆筒形壳体、以及以朝圆筒形壳体中开口的方式形成于顶板的第四吹出口。

[发明的效果]

借助抽吸装置，可对横切激光束的照射路径而朝向第一吸入口的惰性气体的气流给予助力。其结果，烟雾被效率更好地从照射路径予以排除。而且，制造室的换气能力提高，能够进一步增多烟雾的排出量。尤其，即使在喷覆头接近第一吸入口时，由于从第二吹出口供给新的惰性气体，因此在制造过程中，也可沿同一方向形成洁净的惰性气体的气流。

根据本发明的金属三维打印机，能够使将烟雾从制造室中去除到可照射所需能量的激光束的程度为止所需的时间最小化，生产效率提高。而且，通过效率良好地去除烟雾，漂流在制造室内的微细的金属粒子减少，品质与安全性提高。

附图说明

图1是表示本发明的金属三维打印机的正面图。

图2是表示图1的金属三维打印机的右侧面图。

图3是表示图1中的底座64、65的一例的立体图。

图4是从右上方向观察图1中的喷覆头3的立体图。

图5是从左下方向观察图1中的喷覆头3的立体图。

图6是表示第一吸入口V1与第五吸入口V5的立体图。

[附图标记说明]

1：壳体

1A：下顶板

1B：制造室

1C：驱动室

1D：开口

1E：窗

2：平台

3：喷覆头

4：惰性气体供给装置

5：驱动装置

5X：X移动体

5Y：Y移动体

5Z：加工头

6：基座

7：材料供给装置

8：空气冲洗装置

9：激光照射装置

9A：激光源

9B：振镜扫描器

10：控制装置

12：蛇腹

14：右侧壁

16：左侧壁

22：制造板

24：W驱动装置

32：材料贮存箱

33：长孔

36、37：刮片

38、39：导块

40：惰性气体供给源

42：第一供给源

44：第二供给源

46：烟雾收集器

50：抽吸装置

52：框体

54：风扇或鼓风机

56、58：导管箱

62：材料保持壁

63：中央空间

64、65：底座

66、67：存储桶

68、69：导轨

72：导管

73、77：挡闸

76：送料斗

78：粉末瓶

82：圆筒形壳体

84：圆形口

86：圆筒形的分隔件

F1：第一吹出口

F2：第二吹出口

F3：第三吹出口

F4：第四吹出口

F5：第五吹出口

U、W：轴

V1：第一吸入口

V2：第二吸入口

V3：第三吸入口

V4：第四吸入口

V5：第五吸入口

具体实施方式

参照附图来详细说明本发明的一实施方式。图1及图2中的虚线表示信号线，图3中的虚线表示激光束的照射路径。

通过反复进行金属粉末的烧结来层叠制造三维物体的金属三维打印机被图示(illustrate)在图1及图2中。金属三维打印机包括壳体(housing)1、喷覆头(recoater head)3、材料供给装置7、惰性气体供给装置4、电源装置、控制装置10及烟雾收集器(fume collector)46。电源装置、控制装置10及烟雾收集器46位于壳体1的后方。

壳体1是形成氧浓度小于规定值的环境的部件。壳体1包含顶板和四面侧壁，形成密闭室。密闭室被蛇腹12分割成前侧的制造室1B与后侧的驱动室1C。蛇腹12在金属三维打印机的左右方向上伸缩自如。粉末层中的被照射激光束的区域被称作“照射区域”。照射区域与三维物体被以规定高度分割而成的分割层的区域大致一致。制造室1B是包围照射区域并收容喷覆头3和三维物体的空间。制造室1B由壳体1的三面侧壁、蛇腹12、底座(base)64、65及平台(table)2予以划分。

在制造室1B与驱动室1C之间，存在惰性气体可通过的微小间隙。在驱动室1C中，收容有驱动装置5，该驱动装置5用于使用切削刀具来加工烧结层的表面。开口1D被形成在壳体1的正面的侧壁。未图示的作业门以封闭开口1D的方式而设于壳体1。

具有矩形横剖面的材料保持壁62被设置在基座(bed)6的内侧，形成中央空间63。平台2被升降自如地设置在中央空间63中。如图1所示，用于平台2的铅垂移动的控制轴被称作W轴。在平台2的周缘设有环状的衬垫(packing)或密封件(seal)。衬垫或密封件包含可在材料保持壁62上顺滑地滑动的材质。在由材料保持壁62与平台2所围成的空间内存放有粉末。三维物体被直接或间接地载置于平台2上。制造板(plate)22被固定在平台2上。制造板22也可为三维物体的一部分。

使平台2在中央空间63内沿W轴方向移动的W驱动装置24被设置在基座6的内侧。W轴是铅垂地延伸的控制轴。在基座6的内侧且材料保持壁62的左右设有存储桶(bucket)66、67。散布于平台2及制造板22上的粉末经由材料保持壁62上形成的适当的排出口而掉落至存储桶66、67。

平板形状的底座64、65以夹着平台2的方式固定于基座6上。底座64、65具有相同高度的水平的上表面。如图3所示，底座64、65彼此隔离，在底座64、65间形成有四边形例如正方形的间隙。底座64、65间的间隙连通至中央空间63。

在制造室1B内设有喷覆头3，该喷覆头3通过未图示的驱动装置而在第一位置与第二位置之间沿水平的U轴方向往复。U轴是沿金属三维打印机的左右方向延伸的控制轴。喷覆头3在图3中位于第一位置，在图1中位于第二位置。喷覆头3沿与U轴正交的方向延伸。喷覆头3是为了形成粉末层而使金属粉末均匀地散布于至少照射区域的部件的一例。各粉末层的厚度可设定。喷覆头3是由夹着照射区域的两条导轨68、69予以引导。两条导轨68、69平行于U轴地延伸。

喷覆头3包含材料贮存箱32、同一形状的两片刮片(blade)36、37以及导块(guide block)38、39。材料贮存箱32为矩形容器，贮存并使粉末掉落。刮片36、37是为了使从材料贮存箱32掉落的粉末平整为均匀的厚度而安装于材料贮存箱32的底面。导块38被安装在材料贮存箱32的一端，卡合于导轨68，导块39被安装于材料贮存箱32的另一端，卡合于导轨69。

参照图3、图4及图5来详细说明喷覆头3。

材料贮存箱32是沿与U轴正交的方向延伸，具有比照射区域长的全长。材料贮存箱32朝上方开放，在其底面形成有沿长边方向延伸的长孔33。当对材料贮存箱32补充粉末时，喷覆头3移动到图1所示的材料供给装置7的正下方。规定量的粉末从材料供给装置7自由掉落到材料贮存箱32中。

刮片36、37在金属三维打印机的前后方向上具有与平台2大致相同的长度。刮片36、37的刀刃被维持为相同的高度。刮片36、37的刀刃与底座64、65之间的距离决定粉末层的厚度。如图5中最佳地所示，刮片36、37是夹着材料贮存箱32的长孔33而彼此平行地延伸。

在喷覆头3朝图4中的箭头方向前进的期间，刮片36从照射区域排除障碍物。障碍物例如是因切削加工而产生的切屑。在喷覆头3的移动过程中，粉末从材料贮存箱32的长孔33经由刮片37与底座64、65间形成的间隙而散布。当喷覆头3的移动方向反转时，刮片36、37的功能调换。

如图1所示，右方的底座65在U轴方向的长度上长于左方的底座64。材料供给装置7被设置在右方的底座65之上的空间内，包含送料斗(hopper)76与导管72。送料斗76被设置在壳体1之外，导管72被设置于制造室1B中且连接于送料斗76。送料斗76与导管72具有各自的挡闸(shutter)77、73。当喷覆头3停止于第一位置时，对材料贮存箱32中的粉末的量进行检测。在材料贮存箱32中的粉末的量不足规定值的情况下，使导管72下降并使挡闸77、73开放。其结果，送料斗76中的粉末自由掉落而补充到材料贮存箱32中。在送料斗76中装填有可更换的粉末瓶(bottle)78。

惰性气体供给装置4是从惰性气体供给源40向制造室1B内供给高纯度的惰性气体，以将制造室1B中的氧浓度维持为小于规定值的部件。而且，惰性气体供给装置4是从制造室1B中回收包含烟雾的惰性气体，并从惰性气体中去除杂质后使其返回制造室1B的部件。

惰性气体供给装置4包含惰性气体供给源40、对从制造室1B回收的惰性气体进行净化的集尘机以及抽吸装置50。集尘机为烟雾收集器46。惰性气体供给装置4包含多个惰性气体的吹出口及吸入口、以及连接于各吹出口及吸入口的配管。

惰性气体是实质上不与金属粉末发生反应的气体。本实施方式中所用的惰性气体为氮气。惰性气体供给源40例如是包含阀(valve)的液氮瓶(bomb)。惰性气体除了氮气以外，还可适用氩气、氦气。惰性气体供给源40包含对制造室1B供给惰性气体的第一供给源42、以及对驱动室1C供给惰性气体的第二供给源44。

惰性气体供给装置4至少具有第一吸入口V1、第一吹出口F1及第二吹出口F2。惰性气体是从靠近照射区域的吹出口被导入制造室1B内，其结果，抑制氧从平台2与材料保持壁62间的间隙侵入制造室1B内。烟雾被导向远离照射区域的吸入口。其结果，不会扰乱粉末层，而能够通过适当的抽吸装置从制造室1B中强力地去除烟雾。在实施方式中，靠近照射区域的吹出口为第一吹出口F1或第二吹出口F2，远离照射区域的吸入口为第一吸入口V1。

如图1所示，第一吸入口V1是尽可能远离照射区域地设置，以免扰乱粉末层。第一吸入口V1被设置在沿U轴方向相向的侧壁中的远离照射区域的右侧壁14。第一吸入口V1被设置在壳体1的低的位置，以免烟雾介隔在照射路径中。本实施方式中，第一吸入口V1是考虑到烟雾的上升而位于高于喷覆头3之处。

惰性气体供给装置4包含吸入制造室1B内的惰性气体的抽吸装置50。抽吸装置50被设置在壳体1之外，包含包围第一吸入口V1的框体52、及设置在框体52中的风扇或鼓风机(blower)54。第一吸入口V1如图6所示，由适当的面板(panel)予以覆盖。框体52通过适当的导管(duct)连接至导管箱(duct box)56。抽吸装置50将烟雾从照射区域强力地导向第一吸入口V1。而且，通过抽吸装置50，能够在第一吸入口V1排出更多量的烟雾，从而使烟雾难以在制造室1B内扩散。

风扇或鼓风机54的风量大到能够发挥下述效果的程度：将烟雾从照射区域导向第一吸入口V1，将制造室1B内的惰性气体的浓度维持为规定值以上。风扇或鼓风机54的风量小到不会扰乱粉末层的程度。风量可通过测试运转来决定。

第一吹出口孔是以与第一吸入口V1相向的方式，而设置在沿与喷覆头3的U轴正交的方向延伸的其中一个侧面。第一吸入口V1被设置在右侧壁14，因此第一吹出口孔被设置在喷覆头3的侧面中的右侧面。从第一供给源42送给的氮气从第一吹出口F1横切激光束的照射路径而形成朝向第一吸入口V1的气流。

如图3所示，第二吹出口F2是以夹着照射区域而与第一吸入口V1相向的方式设置于底座64上。通过贯穿壳体1的左侧壁16的适当的配管，第二吹出口F2连接至第一供给源42。第二吹出口F2位于底座64的正上方，且以不会妨碍到喷覆头3的程度而靠近照射区域地设置。

若喷覆头3从第二位置过度朝第一位置移动而通过照射区域，则取代第一吹出口F1而开放第二吹出口F2。其结果，形成从第二吹出口F2横切照射路径而朝向第一吸入口V1的惰性气体的气流。第二吹出口F2朝向第一吸入口V1供给与从第一吹出口F1供给的惰性气体为相同压力和流量的惰性气体。因此，无论喷覆头3的位置如何，惰性气体的气流方向均大致相同，能够进行稳定的烧结。

惰性气体供给装置4除了第一吸入口V1以外，追加包含第二吸入口V2。第二吸入口V2被设置在沿与喷覆头3的U轴正交的方向延伸的另一侧面。仅在取代第一吹出口F1而从第二吹出口F2向制造室1B供给惰性气体时，第二吸入口V2才辅助第一吸入口V1。

惰性气体供给装置4包含第三吸入口V3。第三吸入口V3是在金属三维打印机的右侧部设置于壳体1的顶板。理想的是，第三吸入口V3尽可能设置在第一吸入口V1的正上方。如图6所示，第三吸入口V3也可设于为了设置材料供给装置7而变低的下顶板1A。

惰性气体供给装置4能够在不超过惰性气体的最大供给量的范围内包含第四吸入口V4。第四吸入口V4是沿着导轨68而延伸，并朝向照射区域。如图1及图3中所示，第四吸入口V4被设置在金属三维打印机的后部。取而代之，第四吸入口V4也可沿着导轨69而延伸，并设置在金属三维打印机的前部。

有利的是设置夹着照射区域而与第四吸入口V4相向的第五吸入口V5。由于照射位置，烟雾有可能不乘着惰性气体朝向第一吸入口V1的气流而是漂流。第四吸入口V4与第五吸入口V5是为了不放过漂流的微少烟雾，也将其排出而设置。

惰性气体供给装置4还包含第三吹出口F3。如图1中较佳地所示，第三吹出口F3是为了防止氮气浓度的下降而设于壳体1的左侧壁16。第三吹出口F3将在烟雾收集器46中再生的惰性气体根据氮气浓度而供给至制造室1B。

驱动装置5为了使切削刀具相对于三维物体而移动，具有X移动体5X、Y移动体5Y以及加工头5Z。X移动体5X是可沿水平的X轴方向移动地载置于基座6上。X轴是用于使切削刀具左右移动的控制轴。Y移动体5Y是可沿与X轴正交的水平的Y轴方向移动地载置于X移动体5X上。加工头5Z是可沿铅垂的Z轴方向移动地安装于Y移动体5Y的前表面。在加工头5Z中可旋转地设有未图示的主轴(spindle)，切削刀具被安装于主轴。驱动装置5在烧结工序中，在金属三维打印机的左端待机。

激光照射装置9被设于壳体1之上。如图3所示，激光照射装置9包含激光源9A以及振镜扫描器(galvanometer scanner)9B。振镜扫描器包含一对可旋转的振镜(galvanometer mirrors)，使激光束对照射区域中的粉末层进行扫描。激光束只要能够使金属粉末烧结，则种类不受限定。例如可使用CO₂激光、纤维激光(fiber laser)及钇铝石榴石(Yttrium Aluminum Garnet，YAG)激光。

壳体1的顶板在激光照射装置9之下具有圆形的窗1E。窗1E包含使激光束尽可能不降低能量且不歪曲行进方向地透射的材料。在激光束的种类为纤维激光或YAG激光的情况下，窗1F例如是由石英玻璃所制作。激光束通过窗1E与制造室1B而照射，在照射区域形成烧结层。

空气冲洗(air purge)装置8是防止烟雾附着于窗1E的部件的一例，构成惰性气体供给装置4的一部分。空气冲洗装置8包含圆筒形壳体82、圆筒形的分隔件86与第四吹出口F4。圆筒形壳体82是以包围窗1E的下表面的方式固定于壳体1的顶板。在圆筒形壳体82的底面形成有使激光束通过的圆形口84。

圆筒形的分隔件86是以包围窗1E的下表面的方式，设置于壳体1的顶板与圆筒形壳体82的底面之间。在圆筒形的分隔件86上形成有大量的细孔。大量的细孔沿径方向延伸。由壳体1的顶板、圆筒形壳体82及圆筒形的分隔件86形成环状的空间。第四吹出口F4连接于第一供给源42，且以朝环状空间开口的方式形成于壳体1的顶板。空气冲洗装置8是通过从圆筒形壳体82中逐出气体，从而保护窗1E不受烟雾影响。

从第四吹出口F4供给至环状空间内的洁净的惰性气体通过大量的细孔而在窗1E的正下方充满圆筒形壳体82内。惰性气体进而经由圆形口84而喷出至圆筒形壳体82之外，且与激光束的照射路径大致同轴地朝向下方流动。从圆形口84喷出的惰性气体将欲要横切激光束的照射路径的烟雾朝向壳体1的侧壁予以排除。

以下，对惰性气体供给装置4的动作进行说明。

惰性气体供给源40根据控制装置10的指令来对控制阀进行控制，由此，从第一供给源42通过第一吹出口F1将洁净的氮气供给至制造室1B，从第二供给源44通过吹出口F5将洁净的氮气供给至驱动室1C。而且，从第一供给源42通过第四吹出口F4向空气冲洗装置8供给洁净的氮气。在制造室1B内的氮气浓度达到规定值之前，换言之，在氧浓度小于规定值之前，喷覆头3及激光照射装置9待机。

实施方式中，对作业门的开闭进行检测的门探测器(未图示)连接至控制装置10。控制装置10在检测到作业门的开放时，使第一供给源42停止氮气的供给，但使第二供给源44维持氮气的供给。当作业门关闭而控制装置10再次使氮气从第一供给源42供给至制造室1B时，驱动室1C中的氮气通过壳体1与蛇腹12间的间隙而流入制造室1B内。其结果，能够缩短使制造室1B内的氧浓度下降至小于规定值的时间。

在惰性气体供给源40中，使供给至制造室1B的氮气的流量多于供给至驱动室1C的氮气的流量，以对制造室1B进行冲洗。控制装置10在从第一供给源42供给有氮气的期间，使风扇或鼓风机54与烟雾收集器46运转。

来自第一供给源42的氮气在制造室1B的下部从第一吹出口F1喷出。第一吹出口F1被设于喷覆头3的右侧面，且以夹着照射区域而与第一吸入口V1相向的方式设置。其结果，氮气形成从第一吹出口F1朝向第一吸入口V1的横向气流。

控制装置10在喷覆头3位于第二位置及照射区域更左方时，开放第一吹出口孔。第一吹出口F1在烟雾的产生源附近喷出新的氮气，因此能够将刚刚产生的烟雾从激光束的照射路径中予以排除。控制装置10在喷覆头3位于第一位置及照射区域更右方时，关闭第一吹出口孔，开放第二吹出口F2与第二吸入口V2。第二吹出口F2将与从第一吹出口F1供给的氮气为相同压力和流量的氮气供给至制造室1B。

第一吸入口V1被设置在远离照射区域的右侧壁14。因此，即使风扇或鼓风机54强力去除制造室1B内的污浊气体，也不会扰乱粉末层。如图1中较佳地所示，材料供给装置7位于壳体1附近。其结果，有可能在材料供给装置7的正下方形成烟雾的堆集。由于第一吸入口V1位于材料供给装置7的正下方，因此烟雾将与氮气一同由风扇或鼓风机54强制性地排出，从而得以防止该堆集。

从材料供给装置7的正下方乘着上升气流而沿着最近的右侧壁14上扬的烟雾从第五吸入口V5被排出。图6图示了有效地去除此种烟雾的第五吸入口V5。

第一吹出口F1是设在喷覆头3的右侧面，第二吸入口V2是设在喷覆头3的左侧面。第二吸入口V2仅在第一吹出口F1封闭的期间工作。第二吸入口V2辅助去除从第二吹出口F2横切照射区域而朝向第一吸入口V1的烟雾。由于风扇或鼓风机并未并设于第二吸入口V2，因此无扰乱粉末层之虞。

控制装置10在制造过程中，使第三吸入口V3与第四吸入口V4中的至少一个始终开放。从第一吸入口V1至第五吸入口V5排出的氮气被聚集到导管箱56中并被送往烟雾收集器46。烟雾收集器46将因烟雾冷却而产生的微细的金属粒子予以去除，以净化氮气。再生氮气从烟雾收集器46聚集到导管箱58，并以规定的流量送往第三吹出口F3。

经烟雾收集器46净化的洁净的再生氮气从第三吹出口F3供给至制造室1B。第三吹出口F3是以夹着照射区域而与第一吸入口V1相向的方式设于壳体1的左侧壁。从第三吹出口F3供给的氮气防止制造室1B中的氮气浓度下降。

实施方式是为了对发明的原理及其实用性的应用进行说明而被选择。能够参照所述的记述来进行各种改良。风扇或鼓风机54是设在包围第一吸入口V1的框体52中，但也可设在从第一吸入口V1直到导管箱56的导管中。发明的范围是由随附的权利要求书来定义。

Claims (13)

1.一种金属三维打印机，其层叠制造三维物体，所述金属三维打印机包含：

壳体，具有侧壁，形成制造室；喷覆头，在所述制造室中，在第一位置与第二位置之间沿水平的U轴方向往复而形成金属的粉末层；激光照射装置，对所述粉末层中的照射区域照射激光束以形成烧结层；以及惰性气体供给装置，经由所述制造室来使惰性气体循环，以将所述照射区域中产生的烟雾从所述制造室中予以去除，所述金属三维打印机的特征在于，

所述惰性气体供给装置包含：第一吸入口，设置在沿所述U轴方向相向的所述侧壁中的比所述第二位置更靠近所述第一位置的侧壁；第一吹出口，以与所述第一吸入口相向的方式设置在所述喷覆头的其中一个侧面；以及第二吹出口，以夹着所述照射区域而与所述第一吸入口相向的方式设置。

2.根据权利要求1所述的金属三维打印机，其特征在于，还包含：对所述惰性气体供给装置进行控制的控制装置，所述控制装置在所述喷覆头位于所述第一位置时关闭所述第一吹出口并开放所述第二吹出口，在所述喷覆头位于所述第二位置时关闭所述第二吹出口并开放所述第一吹出口。

3.根据权利要求1所述的金属三维打印机，其特征在于，所述惰性气体供给装置包含抽吸装置，所述抽吸装置经由所述第一吸入口来吸入所述制造室内的惰性气体。

4.根据权利要求3所述的金属三维打印机，其特征在于，所述抽吸装置包含风扇或鼓风机。

5.根据权利要求4所述的金属三维打印机，其特征在于，所述抽吸装置还包含包围所述第一吸入口的框体，所述风扇或鼓风机被设置在所述框体中。

6.根据权利要求3所述的金属三维打印机，其特征在于，所述抽吸装置被设置在所述壳体之外。

7.根据权利要求1所述的金属三维打印机，其特征在于，所述惰性气体供给装置包含第二吸入口，所述第二吸入口是以与所述第二吹出口相向的方式设置于所述喷覆头的另一个侧面。

8.根据权利要求1所述的金属三维打印机，其特征在于，还包含：对所述喷覆头供给粉末的材料供给装置，所述第一吸入口被设置在所述材料供给装置之下。

9.根据权利要求8所述的金属三维打印机，其特征在于，所述壳体包含顶板，所述惰性气体供给装置包含被设置于所述顶板的第三吸入口。

10.根据权利要求9所述的金属三维打印机，其特征在于，所述顶板包含下顶板，所述材料供给装置与所述第三吸入口被设置于所述下顶板。

11.根据权利要求1所述的金属三维打印机，其特征在于，还包含：两条导轨，以夹着所述照射区域的方式而设，以引导所述喷覆头，所述惰性气体供给装置包含第四吸入口，所述第四吸入口沿着所述两条导轨中的至少一个而设，且朝向所述照射区域开口。

12.根据权利要求1所述的金属三维打印机，其特征在于，所述惰性气体供给装置包含：第三吹出口，以夹着所述照射区域而与所述第一吸入口相向的方式设置于所述侧壁。

13.根据权利要求1所述的金属三维打印机，其特征在于，所述壳体包含在所述激光照射装置之下具有窗的顶板，所述惰性气体供给装置包含：包围所述窗的下表面的圆筒形壳体；以及以朝所述圆筒形壳体中开口的方式形成于所述顶板的第四吹出口。