JP2019142024A - Additive manufacturing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、付加製造装置に関する。 The present invention relates to an additive manufacturing apparatus.
従来から、付加製造技術が知られている。付加製造は、材料を付着することによって物体を三次元形状の数値表現から作製するプロセスであり、除去的な製造とは対照をなすものである。付加製造は、「3Dプリンター」や「積層造形」とも呼ばれ、多くの場合、複数の層を積層させることによって実現される。付加製造技術の一例として、三次元積層造形物の材料である粉末に電子ビームを照射して三次元積層造形物を造形する技術に関する発明が知られている(下記特許文献1を参照)。 Conventionally, an additive manufacturing technique is known. Additive manufacturing is a process in which an object is made from a numerical representation of a three-dimensional shape by depositing material, in contrast to repetitive manufacturing. Additive manufacturing is also called “3D printer” or “laminated modeling”, and is often realized by laminating a plurality of layers. As an example of the additive manufacturing technique, an invention relating to a technique for forming a three-dimensional layered object by irradiating an electron beam onto a powder that is a material of the three-dimensional layered object is known (see Patent Document 1 below).
特許文献1は、粉末に電子ビームを照射して三次元積層造形物を造形する三次元積層造形装置であって、前記三次元積層造形物が造形される造形ボックスと、前記造形ボックスの外部に配置された予備加熱用加熱手段と、を備える三次元積層造形装置に係る発明を開示している(同文献、請求項1等を参照)。この発明によれば、粉末の予備加熱に電子ビームを用いないので、三次元積層造形物の造形速度を上げることができる(同文献、第0009段落等を参照)。 Patent Document 1 is a three-dimensional additive manufacturing apparatus that irradiates a powder with an electron beam to form a three-dimensional additive object, and includes a forming box in which the three-dimensional additive object is formed, and the outside of the forming box. An invention relating to a three-dimensional additive manufacturing apparatus provided with a heating means for preheating arranged is disclosed (see the same document, claim 1, etc.). According to this invention, since an electron beam is not used for preheating the powder, the modeling speed of the three-dimensional layered object can be increased (see the same document, paragraph 0009, etc.).
また、特許文献1は、上記の造形ボックスが、冷媒を流す流路を備える構成を開示している(同文献、請求項14を参照)。このような冷媒用流路に冷媒を流して、造形ボックスを冷却すれば、造形ボックスを大気開放することなく、また、自然冷却により造形ボックスを冷却するよりも短時間で、造形ボックスから三次元積層造形物を取り出すことができる(同文献、第0036段落等を参照)。 Moreover, patent document 1 is disclosing the structure with which said modeling box is provided with the flow path through which a refrigerant | coolant flows (refer the same document and Claim 14). Cooling the modeling box by flowing a coolant through such a refrigerant flow path does not open the modeling box to the atmosphere, and in a shorter time than cooling the modeling box by natural cooling, The layered object can be taken out (see the same document, paragraph 0036, etc.).
上記従来の三次元積層造形装置は、前述のように、予備加熱用加熱手段が造形ボックスの外部に配置されているため、粉末の予備加熱時の温度制御の応答性が低い。また、予備加熱用加熱手段によって外部から造形ボックスを加熱すると、造形ボックスに設けられたベースプレートを上下方向に駆動する駆動部が加熱されて高温になる。そのため、駆動部が熱膨張して、ベースプレート上の三次元積層造形物の造形精度が低下するおそれがある。 As described above, the conventional three-dimensional layered manufacturing apparatus has a low temperature control responsiveness during the preheating of the powder because the preheating heating means is disposed outside the modeling box. Further, when the modeling box is heated from the outside by the preheating heating means, the drive unit that drives the base plate provided in the modeling box in the vertical direction is heated to a high temperature. Therefore, the drive unit may be thermally expanded, and the modeling accuracy of the three-dimensional layered object on the base plate may be reduced.
本開示は、材料粉末の予熱時の温度制御の応答性を向上させるとともに、造形物の造形精度を向上させることが可能な粉末床溶融結合方式の付加製造装置を提供する。 The present disclosure provides an additive manufacturing apparatus of a powder bed fusion bonding system capable of improving the temperature control responsiveness during preheating of the material powder and improving the modeling accuracy of the modeled object.
本開示の一態様は、粉末床溶融結合方式の付加製造装置であって、材料粉末が載置されるステージと、該ステージを昇降させる昇降部と、前記ステージを囲む側壁部と、該側壁部に内蔵されて該側壁部を内部から加熱する側壁加熱部と、を備え、前記ステージは、前記材料粉末を上面に載置する上板部と、該上板部の下面を加熱する上板加熱部と、該上板加熱部と前記昇降部との間に介在された断熱部と、を有することを特徴とする付加製造装置である。 One aspect of the present disclosure is an additive manufacturing apparatus of a powder bed fusion bonding method, which includes a stage on which material powder is placed, a lifting unit that lifts and lowers the stage, a side wall that surrounds the stage, and the side wall A side wall heating unit that heats the side wall unit from the inside, and the stage has an upper plate unit on which the material powder is placed on an upper surface, and an upper plate heating unit that heats the lower surface of the upper plate unit And a heat insulating part interposed between the upper plate heating part and the elevating part.
上記一態様によれば、材料粉末の予熱時の温度制御の応答性を向上させるとともに、造形物の造形精度を向上させることが可能な付加製造装置を提供することができる。 According to the one aspect, it is possible to provide an additional manufacturing apparatus capable of improving the temperature control responsiveness during preheating of the material powder and improving the modeling accuracy of the modeled object.
以下、図面を参照して本開示に係る付加製造装置の一実施形態を説明する。図1は、本開示の一実施形態に係る付加製造装置1の概略構成を示す模式的な断面図である。 Hereinafter, an embodiment of an additive manufacturing apparatus according to the present disclosure will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an additive manufacturing apparatus 1 according to an embodiment of the present disclosure.
本実施形態の付加製造装置1は、粉末床溶融結合方式の付加製造装置であり、次のような構成を主な特徴としている。付加製造装置1は、材料粉末Pが載置されるステージ51と、このステージ51を昇降させる昇降部10と、ステージ51を囲む側壁部52と、この側壁部52に内蔵されてこの側壁部52を内部から加熱する側壁加熱部53(図2参照)と、を備えている。そして、ステージ51は、材料粉末Pを上面に載置する上板部51aと、この上板部51aの下面を加熱する上板加熱部51bと、この上板加熱部51bと昇降部10との間に介在された断熱部51cと、を有している。以下、本実施形態の付加製造装置1の各部の構成について詳細に説明する。
The additive manufacturing apparatus 1 of this embodiment is an additive manufacturing apparatus of a powder bed fusion bonding system, and has the following features as main features. The additive manufacturing apparatus 1 includes a
付加製造装置1は、たとえば、チャンバー2と、真空ポンプ3と、材料供給部4と、付加製造部5と、回収部6と、リコータ7と、ビーム源8と、を備えている。また、図示を省略するが、付加製造装置1は、不活性ガス供給部を備えてもよい。
The additional manufacturing apparatus 1 includes, for example, a
チャンバー2は、たとえば、大気圧よりも減圧される内部の空間である真空部Vに、ビーム源8および真空ポンプ3を除く付加製造装置1の各部を収容している。チャンバー2は、たとえば、保護ガラス21がはめ込まれた透過窓22を有している。透過窓22は、チャンバー2の外部に配置されたビーム源8から照射される高エネルギービームBを透過させ、チャンバー2の内部の付加製造部5のステージ51に載置された材料粉末Pに到達させる。図示を省略するが、チャンバー2は、不活性ガス供給部に接続されたガス入口を有してもよい。
The
真空ポンプ3は、たとえば、チャンバー2に設けられた真空引き用の配管23に接続される。真空ポンプ3は、たとえば、真空引き用の配管23を介して、チャンバー2内の空気を排出することで、チャンバー2の内圧を大気圧よりも減圧された真空圧にする。すなわち、真空ポンプ3は、チャンバー2の内部に、大気圧よりも減圧された空間である真空部Vを形成する。不活性ガス供給部は、チャンバー2のガス入口を介して、チャンバー2の真空部Vに、たとえば窒素やアルゴンなどの不活性ガスを導入する。
The
材料供給部4は、たとえば、側壁と底壁とによって囲まれた凹状の部分である。材料供給部4は、材料粉末Pを供給するためのステージ41を有している。材料供給部4の底壁は、材料供給用のステージ41によって構成されている。材料供給部4は、上方が開放されて側壁の上端に開口部を有し、材料供給用のステージ41上に材料粉末Pが載置される。材料供給用のステージ41は、たとえば、昇降部10によって、所定のピッチで昇降可能に設けられている。
The material supply unit 4 is, for example, a concave part surrounded by a side wall and a bottom wall. The material supply unit 4 has a
造形物Mの付加製造に用いられる材料粉末Pとしては、特に限定されないが、たとえば、銅、チタン合金、ニッケル合金、アルミニウム合金、コバルトクロム合金、ステンレス鋼などの金属材料の粉末、ポリアミドなどの樹脂材料の粉末、セラミックスの粉末などを用いることができる。本実施形態の付加製造装置1は、材料粉末Pとして、たとえば金属材料の粉末を使用する。 Although it does not specifically limit as material powder P used for addition manufacture of the molded article M, For example, powder of metal materials, such as copper, a titanium alloy, a nickel alloy, an aluminum alloy, a cobalt chromium alloy, stainless steel, resin, such as polyamide Material powder, ceramic powder, or the like can be used. The additive manufacturing apparatus 1 of the present embodiment uses, for example, a metal material powder as the material powder P.
付加製造部5は、たとえば、前述の材料供給部4と同様に、側壁と底壁とによって囲まれた凹状の部分である。付加製造部5は、付加製造用のステージ51を有している。付加製造部5の底壁は、付加製造用のステージ51によって構成されている。付加製造部5の側壁は、ステージ51を囲む側壁部52によって構成されている。なお、図1に示す例において、付加製造部5の側壁は、ステージ51を囲む側壁部52と、その側壁部52の外周を囲む外周壁部54と、これら側壁部52と外周壁部54との間に形成された真空部Vとによって構成されている。真空部Vは、側壁部52と外周壁部54との間の空間であり、大気圧よりも減圧される空間である。
The additional manufacturing unit 5 is, for example, a concave part surrounded by a side wall and a bottom wall, like the material supply unit 4 described above. The additional manufacturing unit 5 includes a
付加製造部5は、材料供給部4と同様に、上方が開放されて側壁の上端に開口部を有し、付加製造用のステージ51上に、材料供給部4から供給される材料粉末Pと、付加製造によって製造される造形物Mが載置される。付加製造用のステージ51は、前述の材料供給用のステージ41と同様に、昇降部10によって、所定のピッチで昇降可能に設けられている。付加製造部5の開口部と材料供給部4の開口部は、たとえば、鉛直方向の高さがおおむね等しく、おおむね水平方向に並んでいる。
Like the material supply unit 4, the additional manufacturing unit 5 has an opening at the upper end of the side wall and an opening at the upper end of the side wall. On the
より詳細には、付加製造部5のステージ51は、材料粉末Pを上面に載置する上板部51aと、この上板部51aの下面を加熱する上板加熱部51bと、この上板加熱部51bと昇降部10との間に介在された断熱部51cと、を有している。また、側壁部52と昇降部10との間に、大気圧よりも減圧される空間である真空部Vが形成されている。
More specifically, the
上板部51aは、たとえば、金属製の平板状の部材である。上板加熱部51bは、たとえば、カートリッジヒーター、シースヒーター、セラミックヒーター、セラミックファイバーヒーター、ホットプレートを含む加熱ユニット、高温面状発熱体など、適宜のヒーターによって構成することができる。上板加熱部51bは、たとえば、上板部51aを約600℃程度の高温に加熱するように構成される。断熱部51cは、たとえば、断熱れんが、セラミックファイバー、ケイ酸カルシウム、ロックウールなどの平板状の断熱材によって構成することができる。
The
図2は、図1の付加製造装置1の付加製造部5の一部を例示する正面図である。図3は、図2の付加製造部の一部のIII−III線に沿う断面図である。付加製造装置1は、付加製造部5の側壁部52に内蔵されて側壁部52を内部から加熱する側壁加熱部53を備えている。側壁部52は、たとえば、ステージ51を囲む矩形筒状に設けられている。側壁加熱部53は、たとえば、カートリッジヒーター、シースヒーター、セラミックヒーターなどのロッド状またはチューブ状のヒーターによって構成することができる。
FIG. 2 is a front view illustrating a part of the additional manufacturing unit 5 of the additional manufacturing apparatus 1 of FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III of a part of the additional manufacturing section of FIG. The additional manufacturing apparatus 1 includes a side
側壁加熱部53は、たとえば、側壁部52に設けられた挿入穴52aに挿入されている。側壁部52の挿入穴52aは、たとえば側壁部52の下端面から上端面の近傍まで、上下方向に一直線に延びている。側壁部52は、たとえば、矩形筒状の側壁部52の全周にわたって、周方向に間隔をあけて設けられた複数の挿入穴52aを有し、各挿入穴52aに側壁加熱部53が挿入されている。すなわち、側壁部52は、矩形の内壁面のすべての面に沿って、複数の側壁加熱部53を内蔵している。
The side
また、付加製造装置1は、たとえば、側壁部52に内蔵されて側壁部52を内部から冷却する側壁冷却部55を備えている。側壁冷却部55は、たとえば、側壁部52の内部に形成された冷媒流路55aと、冷媒流路55aに接続された冷媒管55bと、図示を省略する冷媒循環部と、によって構成されている。冷媒流路55aは、たとえば、側壁部52の下端面に冷媒入口55cと冷媒出口55dとを有し、側壁部52の全周にわたって連続している。
Moreover, the additional manufacturing apparatus 1 is provided with the side
冷媒流路55aは、たとえば、側壁部52の下端面の冷媒入口55cから側壁部52の上端面の近傍まで上方へ向けて一直線に延びている。そして、冷媒流路55aは、側壁部52の上端面の近傍で屈曲して側壁部52の周方向に延び、側壁加熱部53の上方を通過し、下方へ向けて折り返すように屈曲している。さらに、冷媒流路55aは、側壁部52の下端面の近傍まで下方へ向けて一直線に延び、側壁部52の下端面の近傍で屈曲して側壁部52の周方向へ向けて延び、再び上方へ折り返すように屈曲して側壁部52の上端面の近傍まで上方へ向けて一直線に延びている。このように、冷媒流路55aは、側壁部52の上端面の近傍と下端面の近傍で交互に繰り返し折り返しながら蛇行し、複数の側壁加熱部53の上方を通過して側壁部52の全周にわたって延び、側壁部52の下端面の冷媒出口55dにおいて側壁部52の下端面に開口している。
For example, the
冷媒管55bは、図示を省略する冷媒循環装置の冷媒供給口と冷媒流路55aの冷媒入口55cとを接続するとともに、冷媒流路55aの冷媒出口55dと冷媒循環装置の冷媒回収口とを接続している。冷媒循環装置は、冷媒供給口から冷媒管55bを介して冷媒流路55aの冷媒入口55cへ冷媒を供給するとともに、冷媒流路55aの冷媒出口55dから冷媒管55bを介して冷媒を冷媒回収口へ回収する。冷媒としては、たとえば、冷却水などの冷却液またはヘリウムガスやアンモニアガスなどの冷却ガスを用いることができる。
The
本実施形態の付加製造装置1は、たとえば外周壁部54に内蔵されて外周壁部54を内部から冷却する外周壁冷却部56を備えている。外周壁冷却部56は、前述の側壁冷却部と同様に、たとえば、外周壁部54の内部に形成された冷媒流路56aと、冷媒流路56aに接続された冷媒管56bと、図示を省略する冷媒循環部と、によって構成されている。冷媒管56bは冷媒入口56cと冷媒出口56dを有している。外周壁部54の外周壁冷却部56は、前述の側壁部52の側壁冷却部55と同様の構成を有しているため、図2および図3に示す側壁冷却部55の対応する構成に符号を付して説明を省略する。なお、外周壁部54は、挿入穴52aを有しておらず、側壁加熱部53のような加熱部が内蔵されていない点で、側壁部52と異なっている。
The additive manufacturing apparatus 1 according to the present embodiment includes, for example, an outer peripheral
図4は、図1に示す付加製造部5のステージ51と昇降部10の一例を示す正面図である。前述のように、ステージ51は、上板部51aと、上板加熱部51bと、断熱部51cとが積層されて一体に連結された構成を有している。ステージ51の最上部に、たとえば平板状の金属製の上板部51aが配置され、上板部51aの下面に接するように、たとえば平板状のヒーターによって構成された上板加熱部51bが配置されている。また、上板加熱部51bの下面に接するように、平板状の断熱材によって構成された断熱部51cが配置されている。
FIG. 4 is a front view showing an example of the
昇降部10は、たとえば、駆動モータ11と、ボールねじ12と、基台部13と、シャフト14と、を備えている。駆動モータ11は、ボールねじ12を回転させて軸方向に前進または後退させる。ボールねじ12は、軸方向をステージ51の昇降方向に一致させて配置されている。基台部13は、たとえば、ボールねじ12の前進と後退によって、昇降するステージ51をシャフト14を介して支持する。シャフト14は、基台部13によって支持されるとともに、上端部がステージ51の断熱部51cに固定され、ステージ51を支持している。なお、シャフト14は、上端部に固定されたプレートを介してステージ51の断熱部51cを支持してもよい。
The elevating
このような構成により、図1に示す付加製造部5の昇降部10は、ステージ51を昇降可能に支持している。また、材料供給部4の昇降部10も、付加製造部5の昇降部10と同様の構成により、ステージ41を昇降可能に支持している。
With such a configuration, the elevating
回収部6は、たとえば、側壁と底壁によって囲まれた凹状の部分である。図示の例において、回収部6の底壁は、側壁の下端部に固定されているが、材料供給部4および付加製造部5と同様に、昇降可能なステージによって構成されていてもよい。回収部6は、上部が開放されて側壁の上端に開口部を有している。回収部6の開口部と、付加製造部5の開口部は、鉛直方向の高さがおおむね等しく、おおむね水平方向に並んでいる。回収部6は、たとえば、リコータ7によって材料供給部4から付加製造部5に供給された余分な材料粉末Pを収容して回収する。
The collection part 6 is a concave part surrounded by a side wall and a bottom wall, for example. In the illustrated example, the bottom wall of the recovery unit 6 is fixed to the lower end of the side wall, but may be configured by a stage that can be raised and lowered, like the material supply unit 4 and the additional manufacturing unit 5. The collection unit 6 is open at the top and has an opening at the upper end of the side wall. The opening of the collection unit 6 and the opening of the additional manufacturing unit 5 are approximately equal in height in the vertical direction and are generally aligned in the horizontal direction. The collection unit 6 accommodates and collects excess material powder P supplied from the material supply unit 4 to the additional production unit 5 by the
リコータ7は、たとえば、適宜の移動機構により、材料供給部4および付加製造部5の開口部に沿って、おおむね水平方向に移動可能に設けられている。リコータ7は、その移動方向に往復することができるように設けられている。リコータ7は、材料供給部4から材料粉末Pを付加製造部5に供給するときに、材料供給部4の開口部の手前側の位置から、材料供給部4の開口部と付加製造部5の開口部を横断して、回収部6の開口部に臨む位置まで移動する。
The
ビーム源8は、たとえば、真空中で最大数kW程度の出力の電子ビームを発生させる電子ビーム源や、数十Wから数kW程度の出力のレーザを発生させるレーザ光源を用いることができる。本実施形態の付加製造装置1のビーム源8は、たとえば、波長が1080nm、出力が500Wのシングルモードファイバーレーザ、すなわちエネルギー強度がガウス分布のファイバーレーザを発生させるレーザ光源である。なお、ビーム源8が電子ビーム源である場合、ビーム源8は、チャンバー2内に配置されていてもよい。
As the
以下、本実施形態の付加製造装置1の作用について説明する。 Hereinafter, the operation of the additive manufacturing apparatus 1 of the present embodiment will be described.
本実施形態の付加製造装置1によって造形物Mの付加製造を行うには、まず、真空ポンプ3によってチャンバー2の内部の空気を排出し、チャンバー2の内部を大気圧よりも減圧して真空状態にする。次に、付加製造部5のステージ51を側壁の上端部の開口部から所定のピッチで下降させ、付加製造部5に所定量の付加製造用の材料粉末Pを収容可能な状態にする。次に、材料供給部4のステージ41を所定のピッチで上昇させ、開口部よりも上方に所定量の付加製造用の材料粉末Pを押し上げる。次に、材料供給部4の開口部を横断するようにリコータ7を移動させ、材料供給部4の開口部の上方に押し上げられた材料粉末Pをリコータ7によって付加製造部5に移動させる。
In order to perform the additional manufacturing of the shaped article M by the additional manufacturing apparatus 1 of the present embodiment, first, the air inside the
さらに、付加製造部5の開口部を横断するようにリコータ7を移動させ、リコータ7によって材料粉末Pを付加製造部5の開口部へ導入して付加製造部5のステージ51に載置するとともに、リコータ7によって材料粉末Pを付加製造部5の開口部の高さに平坦に均して敷き詰める。このとき、余分な材料粉末Pは、リコータ7によって回収部6の開口部へ導入され、回収部6に収容されて回収される。その後、リコータ7を逆方向に移動させて元の位置に戻す。
Further, the
ここで、本実施形態の粉末床溶融結合方式の付加製造装置1は、前述のように、材料粉末Pが載置されるステージ51と、このステージ51を昇降させる昇降部10と、ステージ51を囲む側壁部52と、この側壁部52に内蔵されてこの側壁部52を内部から加熱する側壁加熱部53とを備えている。そして、ステージ51は、材料粉末Pを上面に載置する上板部51aと、この上板部51aの下面を加熱する上板加熱部51bと、この上板加熱部51bと昇降部10との間に介在された断熱部51cとを有している。
Here, as described above, the powder bed fusion bonding type additive manufacturing apparatus 1 of the present embodiment includes the
この構成により、付加製造装置1は、側壁部52に内蔵された側壁加熱部53によって側壁部52を効率よく加熱することができる。したがって、付加製造装置1は、造形ボックスを外部から加熱する従来の三次元積層造形装置と比較して、側壁部52による材料粉末Pの予熱時の温度制御の応答性を向上させることができる。
With this configuration, the additive manufacturing apparatus 1 can efficiently heat the
さらに、付加製造装置1は、前述のように、ステージ51に内蔵された上板加熱部51bによってステージ51の最上部を構成する上板部51aを効率よく加熱することができる。したがって、付加製造装置1は、造形ボックスを外部から加熱する従来の三次元積層造形装置と比較して、側壁部52による材料粉末Pの予熱時の温度制御の応答性を向上させることができる。
Further, as described above, the additive manufacturing apparatus 1 can efficiently heat the
加えて、付加製造装置1のステージ51は、前述のように、上板加熱部51bと昇降部10との間に介在された断熱部51cを有している。これにより、昇降部10を構成する各部材の温度上昇を抑制し、各部材の熱膨張を抑制してステージ51を高精度に昇降させることができる。なお、本実施形態の付加製造装置1は、付加製造部5において、材料粉末Pを、500℃以上、たとえば約600℃程度の高温まで予熱する。しかし、上板加熱部51bと昇降部10との間に介在された断熱部51cによって上板加熱部51bと昇降部10との間を断熱することで、昇降部の温度を、100℃以下、たとえば約50℃程度の温度に維持することができる。
In addition, the
次に、造形物Mの三次元形状のデータに基づいて、ビーム源8から、付加製造部5のステージ51上の予熱された材料粉末Pの所定の領域に、レーザや電子ビームなどの高エネルギービームBを照射する。これにより、所定の領域の材料粉末Pが溶融結合されて造形物Mの一部が形成される。このとき、付加製造装置1は、前述のように、断熱部51cによって上板加熱部51bと昇降部10との間が断熱され、ステージ51を高精度に昇降させることができるので、造形ボックスを外部から加熱する従来の三次元積層造形装置と比較して、造形物Mの造形精度を向上させることができる。
Next, high energy such as a laser or an electron beam is applied from the
また、本実施形態の付加製造装置1は、前述のように、側壁部52に内蔵されてこの側壁部52を内部から冷却する側壁冷却部55を備えている。この構成により、側壁部52に内蔵された側壁冷却部55によって側壁部52を効率よく冷却することができる。したがって、付加製造装置1は、側壁部52の冷却を短時間で行うことができる。さらに、材料粉末Pの予熱時に側壁加熱部53と側壁冷却部55とを併用することで、予熱時の温度制御の応答性をより向上させることができる。
Moreover, the additional manufacturing apparatus 1 of this embodiment is provided with the side
また、本実施形態の付加製造装置1は、前述のように、大気圧よりも減圧される空間である真空部Vを備えている。この真空部Vは、側壁部52と昇降部10との間に形成されている。この構成により、側壁部52が側壁加熱部53によって加熱されて高温になっても、側壁部52と昇降部10との間に形成された真空部Vによって、側壁部52と昇降部10との間を断熱し、昇降部10の温度上昇を抑制することができる。したがって、昇降部10を構成する各部材の熱膨張を抑制してステージ51を高精度に昇降させることができる。
Moreover, the additional manufacturing apparatus 1 of this embodiment is provided with the vacuum part V which is the space decompressed from atmospheric pressure as mentioned above. The vacuum part V is formed between the
また、本実施形態の付加製造装置1は、前述のように、側壁部52の外周を囲む外周壁部54を備え、真空部Vは、側壁部52と外周壁部54との間に形成されている。この構成により、側壁部52が側壁加熱部53によって加熱されて高温になっても、側壁部52と外周壁部54との間に形成された真空部Vによって、側壁部52と外周壁部54との間を断熱し、外周壁部54の温度上昇を抑制することができる。これにより、側壁部52の熱が、付加製造部5の周囲に影響を及ぼすのを防止できる。
Further, as described above, the additive manufacturing apparatus 1 of the present embodiment includes the outer
また、本実施形態の付加製造装置1は、前述のように、外周壁部54に内蔵されてこの外周壁部54を内部から冷却する外周壁冷却部56を備えている。この構成により、外周壁部54に内蔵された外周壁冷却部56によって外周壁部54を効率よく冷却することができる。したがって、側壁部52の熱が、付加製造部5の周囲に影響を及ぼすのをより効果的に防止できる。
Moreover, the additional manufacturing apparatus 1 of this embodiment is provided with the outer peripheral
さらに、付加製造装置1が真空部Vに不活性ガスを導入する不活性ガス供給部を備える場合には、付加製造終了後の冷却工程において、真空部Vに不活性ガスを導入し、製造された造形物Mやその他の部材を効率よく冷却することができる。 Further, when the additional manufacturing apparatus 1 includes an inert gas supply unit that introduces an inert gas into the vacuum part V, the additional manufacturing apparatus 1 is manufactured by introducing an inert gas into the vacuum part V in the cooling process after the completion of the additional manufacturing. The shaped object M and other members can be efficiently cooled.
以上説明したように、本実施形態によれば、材料粉末Pの予熱時の温度制御の応答性を向上させるとともに、造形物Mの造形精度を向上させることが可能な粉末床溶融結合方式の付加製造装置1を提供することができる。 As described above, according to the present embodiment, the addition of a powder bed fusion bonding method that can improve the responsiveness of temperature control during preheating of the material powder P and improve the modeling accuracy of the model M. The manufacturing apparatus 1 can be provided.
以上、図面を用いて本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings, but the specific configuration is not limited to this embodiment, and there are design changes and the like without departing from the gist of the present invention. They are also included in the present invention.
1 付加製造装置
10 昇降部
51 ステージ
51a 上板部
51b 上板加熱部
51c 断熱部
52 側壁部
53 側壁加熱部
54 外周壁部
55 側壁冷却部
56 外周壁冷却部
P 材料粉末
V 真空部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
材料粉末が載置されるステージと、該ステージを昇降させる昇降部と、前記ステージを囲む側壁部と、該側壁部に内蔵されて該側壁部を内部から加熱する側壁加熱部と、を備え、
前記ステージは、前記材料粉末を上面に載置する上板部と、該上板部の下面を加熱する上板加熱部と、該上板加熱部と前記昇降部との間に介在された断熱部と、を有することを特徴とする付加製造装置。 An additive manufacturing apparatus of powder bed fusion bonding method,
A stage on which the material powder is placed, an elevating part that raises and lowers the stage, a side wall that surrounds the stage, and a side wall heating part that is built in the side wall and heats the side wall from the inside,
The stage includes an upper plate portion on which the material powder is placed on an upper surface, an upper plate heating portion that heats the lower surface of the upper plate portion, and a heat insulation interposed between the upper plate heating portion and the elevating portion. And an additional manufacturing apparatus.
前記真空部は、前記側壁部と前記昇降部との間に形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の付加製造装置。 It has a vacuum part that is a space that is depressurized from atmospheric pressure
The additive manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the vacuum part is formed between the side wall part and the elevating part.
前記真空部は、前記側壁部と前記外周壁部との間に形成されていることを特徴とする請求項3に記載の付加製造装置。 Comprising an outer peripheral wall surrounding the outer periphery of the side wall;
The additive manufacturing apparatus according to claim 3, wherein the vacuum part is formed between the side wall part and the outer peripheral wall part.
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