JP3856654B2 - Manufacturing method of three-dimensional shaped object - Google Patents
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Description
【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明は、三次元形状造形物の製造方法に関する。具体的には、無機質あるいは有機質の粉末材料に光ビームを照射して溶融層を形成し、この溶融層を積み重ねて所望の三次元形状を有する造形物を製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
無機質粉体(金属)や有機質粉末(樹脂)に対して、例えば指向性エネルギービーム、レーザビームなどの光ビームを照射して硬化させ、硬化層を積層して三次元形状造形物を製造する方法が、例えば特許第2620353号公報に開示されている。
【0003】
当該方法では、まず、粉末の堆積層に目標とする造形物の第1の断面に対応する部分に光ビームを照射して焼結する。続いて当該粉末第1層上に粉末第2層を堆積し、目標造形物の第2の断面に対応する部分に再び光ビームを照射して、前記粉末第1層中の焼結した粉末と接合させる。この操作を必要な回数だけ連続して行い目標造形物を製造した後、周囲に存在する非焼結の粉末を除去して造形物を取り出す。
【0004】
しかし、当該方法においては、焼結時粉末の収縮によって各層の変形が起こり、精度よい造形物が得られないという問題点があった。また、対応する収縮予防構造を使用した場合には、造形物表面の品質が悪くなるという問題点があった。
【0005】
係る問題点を解決すべく、特表平8−504139号公報に、それぞれの層において、コア領域とシェル領域とに分離して、両領域の特性を相違させるために、コア領域では凝固時及びその後の物体の変形が最小であるように光ビームを照射し、シェル領域ではできるだけ平坦かつ精密な表面を生成するように光ビームを照射して、造形物を製造する方法が開示されている。
【0006】
当該方法においては、積層されたシェル領域によって比較的安定したシェルを作製でき、造形物の安定性を落とすことなく変形を最低限に押さえることによってコア領域を製造でき、平坦かつ精密な表面を生成できる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記方法においては、堆積した各層において、シェル領域とコア領域とで両特性が異なるように光ビームを制御しなければならず、操作が面倒なものであった。また各層毎に所望の形状の全領域に光ビームを照射して焼結層(溶融層)を積層する必要があり、造形物の完成までに時間を要するものとなっていた。
【0008】
本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的とするところは、金属金型としての三次元形状造形物を短時間で精度よく得るとともに、強度を増し造形物の変形を防ぐことにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る三次元形状造形物の製造方法は、無機質あるいは有機質からなる粉末の層の所定箇所に光ビームを照射して溶融させることによって溶融層を形成し、この溶融層上に前記粉末の層を被覆するとともにこの粉末の所定箇所に光ビームを照射して溶融させることによって下の溶融層と一体になった溶融層を形成し、これを繰り返すことによって複数の溶融層が積層一体化された三次元形状造形物を製造する方法において、前記粉末の層において光ビームを照射して溶融する溶融領域と光ビームを照射しない非溶融領域とを設け、前記粉末が溶融された溶融部と前記粉末が溶融されなかった非溶融部とを形成するとともに、前記非溶融部の上端部における非溶融領域を積層する毎に漸減させて非溶融部上端部を稜線角度が45度よりも大きい略三角錐状又は略半球状に形成し、非溶融部を造形物の底面側に開口する凹所又は造形物内部の空洞として形成することを特徴としている。
【0010】
特に本発明においては、前記非溶融部を、最下層から連続的に設けるようにするのが好ましく、例えば、溶融部を3次元面格子状に配置し、上下に位置する非溶融部同士をその間に位置する溶融部の一部領域に形成された非溶融部において連通させることができる。また、前記非溶融領域を積層する毎に漸減させるのが望ましい。
【0011】
あるいは、前記造形物内部の溶融部をハニカム構造や多数の円筒が並列された構造にすることもできる。
【0012】
さらには、完成後の三次元造形物に応力が掛かる部分に溶融部を多く配置し、応力が掛からない部分に溶融部を少なく配置することもできる。
【0013】
これらの方法においては、造形物の完成後に、造形プレートに開口を設け、当該開口より前記非溶融領域に、異種材料を注入及び/又は含浸する、あるいは、当該開口より前記非溶融領域の粉末を除去した後、異種材料を注入するするのが好ましい。この場合には、前記粉末を吸引除去すればよい。
【0014】
当該注入又は含浸する異種材料には、樹脂材料や造形に用いる粉末よりも低融点の金属材料を用いることができる。
【0015】
また、本発明においては、非開口の成形テーブル上に、第1層の非溶融領域に対応した領域に開口を開設した造形テープルを載置して造形するのが好都合である。
【0016】
本発明の三次元造形物の製造方法は、三次元造形物として金型であることを特徴としている。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について各図に従って詳細に説明する。まず、図1の参考例に示すごとく、本発明の製造方法により得られた造形物1は、粉末材料5にレーザビーム等の光ビームが照射され粉末5が溶融焼結された溶融部2と光ビームが照射されずに粉末状態のままである非溶融部3とから構成される。本発明の製造方法は、従来の技術に示す三次元造形方法とほぼ同様な方法であって、所定の厚さに積層した粉末5の層に、所望する造形物1の断面形状と対応する領域のうち、必要な領域部分のみに光ビームを照射する。光ビームが照射された領域の粉末5は溶融焼結されて溶融領域となる。光ビームが照射されなかった領域は、そのまま粉末状態として残り非溶融領域となる。次いで、粉末5の層を所定の厚さに積層して、造形物1の断面形状と対応する領域に光ビームを照射して溶融領域を形成する。これを順次繰り返すことによって、溶融領域が連続的に積層されて溶融部2が形成され、非溶融領域が連続的に積層されて非溶融部3が形成される。本発明においては、光ビームを照射する溶融領域は、目的とする造形物1の構造等によって異なるものであり、少なくとも造形物1表面となる領域には光ビームが照射されるが、内部構造を形成する非溶融領域は目的に応じて任意に設定される。
【0018】
より具体的に説明すれば、適当な厚さの金属板からなる造形プレート11上に、例えば金属粉末を約0.05mm程度の厚みで敷き詰め、所望の形状領域に光ビームを全面に照射して金属粉末を溶融させ、造形プレート11上に最下層の溶融層(溶融領域)を形成する。このとき、金属粉末としては、例えば最大粒径が50μm、平均粒径20〜30μmの鉄粉などが用いられ、光ビームにはCO<SUB>2</SUB>レーザやYAGレーザなどが用いられる。
【0019】
引き続いて当該溶融層上に、さらに金属粉末を約0.05mm程度の厚みで敷き詰め、所望の形状領域に光ビームを照射して金属粉末を溶融させ、下層の溶融領域と一体となった溶融領域を形成する。そして非溶融領域が出現するまでこの工程を繰り返し溶融部2の一部を形成する。非溶融領域が出現したならば、所望する領域にのみ光ビームを照射して溶融領域及び非溶融領域を形成する。さらに金属粉末を積層して溶融領域及び非溶融領域を形成し、最上層においては、所望する形状となるように所定領域全面に光ビームを照射して溶融領域を形成する。こうして、図1の参考例に示す如く、内部に溶融されずに粉末状態となった非溶融部3が閉じ込められた造形物1を得ることができる。
【0020】
この様な方法によれば、光ビームを照射する時間が少なくなり、造形時間を短縮できる。また、各層においてその全面が溶融焼結される訳ではないので熱変形を低減でき、しかも得られた造形物1の収縮を抑えることができる。
【0021】
次に、図2の参考例においては、非溶融部3が最下層から連続して形成され、非溶融部3が円柱状に備えられている。この非溶融部3は、各層における非溶融領域を順次積層して得られるものであって、照射層直下の層における溶融領域と重ね合わせるようにして光ビームを照射することによって得られる。また当該造形物1では、図2(b)の参考例に示す如く各層において、各非溶融領域が円を描くように光ビームが照射され溶融領域が形成され、最下層においても非溶融領域が設けられている。この結果、出来上がった造形物1の底面には、図2(b)の参考例と同じ形状の開口6が得られる。従って、当該方法においては、造形後に焼結されていない非溶融部3の粉末材料5を開口6から取り出すことができ、金属金型のような内部に複雑な構造をした空洞、あるいは凹所を有する造形物1を容易にかつ精度よく作製できる。なお、本発明において、粉末が溶融されなかった非溶融部3には、図1の参考例に示す如く粉末5が充填された状態のものや粉末5が除去されて空洞になったものを意味するのはもちろんのこと、さらに以下に述べるように、粉末5の代わりに異種材料7が充填されたものも含む概念である。
【0022】
例えば図3の参考例に示すものでは、溶融部2を3次元面格子状に配置し、上下に位置する非溶融部3同士をその間に位置する溶融部2の一部領域に形成された非溶融部3において連通させたものである。この造形物1の内部はいわゆるセル状に構成されており、周囲を溶融部2である面で囲まれた非溶融部3が立体的に配置された構造であって、上下に位置する非溶融部3が、上下面の溶融部2に開設された筒状部3a(非溶融部3である)によって連通した構造となっている。すなわち、当該造形物1は、第1の層において格子状に溶融領域を形成して一定の厚みとなるまで複数層積層し、第1段めのセル状層を形成する。次いで、第1段めのセル状層の上に、粉末5の層を積層し、第1段めのセル状層の非溶融領域のほぼ中央に、円形状の非溶融領域を形成して、溶融部2が一定の厚みとなるまで複数層積層する。この結果、第1段めの非溶融部3の上面に位置する溶融部2に筒状部3aが形成される。次に、第1段めのセル状層と同様にして、第2段めのセル状層を形成する。そして、第2段めのセル状層の非溶融領域のほぼ中央に対応して、非溶融部3である円筒部3aを形成する。これを繰り返すことによって、溶融部2が3次元面格子状をした構造を形成することができ、上下方向に配置されたセル状の非溶融部3は、その間に位置する溶融部2に開設された非溶融部3(円筒部3a)によって繋がった状態となる。このような3次元の面格子状に溶融部2を形成することにより、積層方向の上側及び側面からの圧力に対して、強固なものにできる。また、この場合にも、得られた造形物1の内部に残った粉末5を、造形物1下面の開口6より取り出すことができる。なお、図3においては粉末5は略されて示されている。
【0023】
次に図4の参考例では、非溶融部3は同図(b)に示す如く円錐台状に形成されており、粉末材料5からなる各層が上層に近づくにつれて非溶融領域が漸減されるようにして作製されている。下層から上層まで非溶融領域を大きくした状態で積層した場合、下層に硬化していない領域が大きい層があれば、上層では照射時の熱影響等で反り変形が生じやすく、また下層の溶融領域が強度的に弱くなり、上層で粉末5を供給した時の応力で破損する恐れがある。そこで、図示する如く上層に連れて溶融領域を大きくすることにより、強度を増し造形物1の変形等を防ぐこととしたものである。
【0024】
この場合、図5(a)(b)の実施形態に示すように、非溶融部3の上端部(オーバーハング部)において、徐々に非溶融領域を小さくすればより造形しやすくなる。同図(a)では、略三角錐状に形成されているが、この場合には稜線の角度を45°以上に設定するのが好ましい。また、同図(b)に示す如く、半球状に形成する場合には、当該領域は少なくとも高さ方向に10mm以上なるように設定するのがよい。
【0025】
これらの造形物1においては、下層から最上層の溶融層直下まで筒状に繋がった非溶融部3が形成されている。従って、造形プレート11から出来上がった造形物1を取り外し、造形物1下面から内部の粉末5を取り出して当該非溶融部3内に異種材料を注入したり、あるいは粉末5を取り出すことなく異種材料を注入含浸させることもできる。
【0026】
図6の参考例に示す方法においては、造形プレート11を造形装置から取り外した後、造形物1を取り外すことなく、異種材料を注入及び/又は含浸させている。すなわち、造形装置から取り外した造形プレート11の下面から、最下層の非溶融領域の位置に合わせてドリルなどで開口12を開設し、非溶融の粉末5を取り出すことなく、異種材料7を注入する。この場合、異種材料7としては、例えばエポキシ樹脂やウレタン樹脂などの樹脂材料、さらにこれらの樹脂材料に金属粉やセラミック粉末を混合した液状系材料が好適に用いられる。一般的に各層における粉末5の充填率は60〜80%であるため、液状系のものであれば十分に注入含浸させることができる。この結果、得られた造形物1の強度が向上される。また、異種材料7によっては熱伝導率を高めたりすることができる。また、樹脂系材料を含浸させた場合には、空洞にして強度を大きく低下させることなく軽量化を図ることができる。
【0027】
さらに、異種材料7としては、粉末材料5よりも融点の低い金属材料、例えば鉄の粉末材料5に対しては銅材、はんだ、ろう材などを用いることができる。この場合には、強度を向上できるだけでなく、熱伝導性や導電性などの電気的性能を向上できる。
【0028】
また、図7(a)の参考例に示す如く非溶融部3の粉末5を除去した後、同図(b)の参考例に示すごとく異種材料7を充填してもよい。この場合には、例えば、図8の参考例に示す如く、例えば漏斗状をした粉末吸引用の吸引具13aを備えた吸引装置13を用い、開口12が開設された造形プレート11の下方から非溶融部3の粉末5を吸引できる。こうすれば、非溶融の粉末5を回収でき、再び粉末5として再利用を図ることができる。
【0029】
これらの実施形態または参考例においては、造形後に造形プレート11に開口12を開設することにしたが、予め最下層の非溶融領域に対応して開口12を設けた造形プレート11を用いることもできる。図9の参考例は当該方法を示す図であるが、この場合には同図9(a)の参考例に示すように造形プレート11に開口12を設けておき、同図(b)の参考例に示す如く、開口が設けられていない成形テーブル14上に造形プレート11を載置することにすればよい。この方法によれば、造形後に造形プレート11ごと造形物1を取り出すことができ、その後の粉末除去作業、異種材料7の注入、含浸作業を至極簡単に行える。
【0030】
上記実施形態または参考例においては、非溶融部3の形状を中心にして説明したが、本発明においては、各層ごとに光ビームの照射領域を調整して造形し、溶融部2及び非溶融部3の構造が定められる。従って、各層ごとに所定形状に溶融領域を設けて積層して、例えば図10の参考例に示す如くハニカム構造の溶融部2を造形物1の内部に構成することもできる。また、図11の参考例に示す如く円筒状の溶融部2を多数造形物1の内部に構成することもできる。このような構造とすることにより、造形物1の強度を向上できるとともに光ビームの照射領域を大きく削減できる。この結果、造形時間を大きく低減できる。
【0031】
また、溶融部2の形状は特定の形状に限定されるものでもなく、図12の参考例に示す如く、最終目標となる造形物1の利用目的によって、予め応力が高く掛かる部分には溶融部2を多く配置し、応力が低く掛かる部分には溶融部2を少なくなるように配置することもできる。例えば、金型のゲート部には特に大きな応力が掛かるため、このようなゲート部に溶融部2を多く配置するように設計するのがよい。
【0032】
このように本発明においては、粉末5の層において光ビームを照射する溶融領域と、光ビームを照射しない非溶融領域とを設けているので、任意の位置に溶融されていない非溶融部3を設けることができる。この結果、例えば造形物1の底面に開口6が形成されるように非溶融部3を設けることによって、金型のような内部に複雑な凹所を有する造形物1も容易に得ることができる。さらに、異種材料7の注入、含浸、溶融部2形成部分の調整等により、造形物1の各部分において強度を種々と変えることもできる。それよりも本発明の製造方法においては、造形時間を非常に短くし、しかも、熱変形や収縮による変形を少なくして、精度よく目的とする造形物1を簡単に製造できる。
【0033】
【発明の効果】
本発明によれば、粉末の層において光ビームを照射する溶融領域と、光ビームを照射しない非溶融領域とを設け、溶融部と非溶融部とを形成しているので、各層において光ビームを照射する面積が少なくなり、造形時間を短くできる。また、非溶融領域が形成されることにより当該層における熱収縮が小さくなり、全体として熱変形を防ぐことができる。また、非溶融部の上端部における非溶融領域を積層する毎に漸減させて非溶融部上端部を稜線角度が45度よりも大きい略三角錐状又は略半球状に形成されているので、徐々に非溶融領域を小さく形成でき、照射時の熱影響等による変形を防止し、造形しやすくなる。また、非溶融部を造形物の底面側に開口する凹所又は造形物内部の空洞として形成しているので、金属金型のような内部に複雑な構造をした空洞、あるいは底面側に開口する凹所を有する造形物を容易にかつ精度よく作製できる。
【0034】
この場合、最下層から連続的に非溶融部を形成することにより、最下層の非溶融領域から、未溶融の粉末を取り出し除去できる。この結果、金型などの内部に複雑な形状をした空洞や凹所を簡単に設けることができる。
【0035】
あるいは、造形プレートに当該領域に対応して開口を設け、開口から前記非溶融部に異種材料、例えば樹脂材料を注入及び/又は含浸させることにより、強度を高めたり、熱伝導率、導電率などの特性を制御することができる。
【0036】
あるいは前記非溶融部の粉末を除去して異種材料を注入することにより、強度を著しく低下させることなく、造形物の軽量化を図ることもできる。
【0037】
本発明においては、非溶融部や溶融部の形状は所望する形状に形成でき、例えば、溶融部を3次元の面格子状に配列された構造やハニカム構造、多数の円筒が並列された構造にすることにより、非溶融部を大きくしてより一層強度を増すことができる。また、非溶融領域を積層するごとに漸減させることにより、造形時における破損を防ぐことができる。さらに、部分的に応力が掛かる金型など、完成後の造形物の目的に応じて、応力が掛かる部分に溶融部を多く配置し、応力が掛からない部分に溶融部を少なく配置することもできる。
【0038】
このように、本発明は、光ビームを照射する照射領域を種々制御することによって、金型など特定の部位に強度が要求されたり、内部に複雑な形状を有する造形物を、精度よく短時間で、しかも至極簡単に製造することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の参考例に係る製造方法を示す説明図である。
【図2】 同上の他の参考例に係る製造方法を示す説明図であって、同図(a)はその横断面説明図、同図(b)は縦断面説明図である。
【図3】 同上のさらに他の参考例に係る製造方法を示す説明図であって、同図(a)はその一部を破断した説明図、同図(b)は横断面説明図である。
【図4】 同上のさらに他の参考例に係る製造方法を示す説明図である。
【図5】 (a)(b)はそれぞれ、本発明の実施形態に係る製造方法を示す説明図である。
【図6】 同上のさらに他の参考例に係る製造方法を示す説明図である。
【図7】 (a)(b)は同上のさらに他の参考例に係る製造方法を示す説明図である。
【図8】 図7の製造方法に使用される製造装置の概略的構成図である。
【図9】 (a)(b)は同上のさらに他の参考例に係る製造方法を示す説明図であって、同図(a)は造形プレートの斜視図、同図(b)は当該造形プレートを利用した状態を示す図である。
【図10】 同上のさらに他の参考例に係る製造方法を示す説明図である。
【図11】 同上のさらに他の参考例に係る製造方法を示す説明図である。
【図12】 同上のさらに他の参考例に係る製造方法を示す説明図である。[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to a method for manufacturing a three-dimensional shaped object. Specifically, the present invention relates to a method for producing a shaped article having a desired three-dimensional shape by forming a molten layer by irradiating a light beam onto an inorganic or organic powder material and stacking the molten layers.
[0002]
[Prior art]
A method for producing a three-dimensional shaped object by irradiating an inorganic powder (metal) or organic powder (resin) with a light beam such as a directional energy beam or a laser beam, and then laminating a cured layer. For example, this is disclosed in Japanese Patent No. 2620353.
[0003]
In this method, first, the portion corresponding to the first cross section of the target object is sintered on the powder deposition layer by irradiating with a light beam. Subsequently, a second powder layer is deposited on the first powder layer, and a portion corresponding to the second cross section of the target object is irradiated with a light beam again, and the sintered powder in the first powder layer is obtained. Join. This operation is continuously performed as many times as necessary to produce a target shaped article, and then the non-sintered powder existing around is removed to take out the shaped article.
[0004]
However, in this method, there is a problem that each layer is deformed by the shrinkage of the powder during sintering, and an accurate shaped article cannot be obtained. Further, when the corresponding shrinkage prevention structure is used, there is a problem that the quality of the surface of the molded article is deteriorated.
[0005]
In order to solve such a problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-504139 discloses that in each layer, the core region and the shell region are separated and the characteristics of both regions are different. A method of manufacturing a shaped article by irradiating a light beam so that subsequent deformation of the object is minimized and irradiating the light beam so as to generate a surface that is as flat and precise as possible in the shell region is disclosed.
[0006]
In this method, a relatively stable shell can be produced by the laminated shell region, and the core region can be produced by minimizing deformation without degrading the stability of the molded object, and a flat and precise surface is generated. it can.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described method, the light beam must be controlled so that both characteristics are different between the shell region and the core region in each deposited layer, and the operation is troublesome. Moreover, it is necessary to irradiate the entire region of a desired shape for each layer to laminate a sintered layer (molten layer), and it takes time to complete a molded article.
[0008]
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to obtain a three-dimensional shaped object as a metal mold with high accuracy in a short time and increase the strength. The object is to prevent deformation of the model.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In the method for producing a three-dimensional shaped object according to the present invention, a molten layer is formed by irradiating a predetermined portion of an inorganic or organic powder layer with a light beam and melting it, and the powder is formed on the molten layer. By coating the layer and irradiating a predetermined portion of the powder with a light beam to melt, a molten layer integrated with the lower molten layer is formed, and by repeating this, a plurality of molten layers are laminated and integrated. In the method of manufacturing a three-dimensional shaped object, a melted region that is irradiated with a light beam and melted in the powder layer and a non-melted region that is not irradiated with a light beam are provided, and the melted part in which the powder is melted and the Forming a non-melted portion in which the powder was not melted, and gradually decreasing the non-melted region at the upper end of the non-melted portion every time the non-melted portion is laminated, so that the ridge line angle is more than 45 degrees. Heard approximately formed in a triangular pyramid shape or a substantially hemispherical shape, and characterized by forming a non-molten portion as the cavity of the internal recess or molded article is open to the bottom side of the shaped article.
[0010]
In particular, in the present invention, it is preferable that the non-melting portions are continuously provided from the lowermost layer. For example, the melting portions are arranged in a three-dimensional plane lattice, and the non-melting portions positioned above and below are disposed between them. It can be made to communicate in the non-melting part formed in the partial area | region of the fusion | melting part located in this. In addition, it is desirable to gradually reduce the non-melted region every time it is laminated.
[0011]
Alternatively, the melted portion inside the shaped article can be formed into a honeycomb structure or a structure in which a large number of cylinders are arranged in parallel.
[0012]
Furthermore, it is also possible to arrange a large number of melted portions in the portion where the stress is applied to the completed three-dimensional structure and to arrange a few melted portions in the portion where the stress is not applied.
[0013]
In these methods, after the modeling object is completed, an opening is formed in the modeling plate, and a different material is injected and / or impregnated into the non-melting region from the opening, or the powder in the non-melting region is injected from the opening. After removal, it is preferable to inject a different material. In this case, the powder may be removed by suction.
[0014]
As the different material to be injected or impregnated, a metal material having a melting point lower than that of a resin material or a powder used for modeling can be used.
[0015]
Further, in the present invention, it is advantageous to mount and form a modeling table having an opening in a region corresponding to the non-melting region of the first layer on a non-opening molding table.
[0016]
The manufacturing method of the three-dimensional structure of the present invention is characterized in that the three-dimensional structure is a mold.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, as shown in the reference example of FIG. 1, the
[0018]
More specifically, for example, metal powder is spread on the
[0019]
Subsequently, a metal powder is further spread on the molten layer in a thickness of about 0.05 mm, and a desired shape region is irradiated with a light beam to melt the metal powder, and a molten region integrated with the lower molten region. Form. This process is repeated until a non-melting region appears to form a part of the
[0020]
According to such a method, the time for irradiating the light beam is reduced, and the modeling time can be shortened. In addition, since the entire surface is not melt-sintered in each layer, thermal deformation can be reduced, and shrinkage of the obtained
[0021]
Next, Oite the reference example of FIG. 2, the
[0022]
For example, in the example shown in the reference example of FIG. 3 , the
[0023]
Next, in the reference example of FIG. 4, the
[0024]
In this case, as shown in the embodiment of FIGS. 5A and 5B, if the non-melting region is gradually reduced at the upper end portion (overhanging portion) of the
[0025]
In these shaped
[0026]
In the method shown in the reference example of FIG. 6, after removing the
[0027]
Further, as the
[0028]
Moreover, after removing the
[0029]
In these embodiments or reference examples, it is decided to open the
[0030]
In the embodiment or the reference example , the shape of the
[0031]
Further, the shape of the melted
[0032]
As described above, in the present invention, the layer of the
[0033]
【The invention's effect】
According to the present invention, in the powder layer, the melting region where the light beam is irradiated and the non-melting region where the light beam is not irradiated are provided, and the melting portion and the non-melting portion are formed. The area to be irradiated is reduced, and the modeling time can be shortened. In addition, the formation of the non-melting region reduces the thermal shrinkage in the layer, thereby preventing thermal deformation as a whole. Further, since the non-melting region at the upper end portion of the non-melting portion is gradually reduced every time the non-melting portion is laminated, the non-melting portion upper end portion is formed in a substantially triangular pyramid shape or a substantially hemispherical shape having a ridge line angle larger than 45 degrees. In addition, the non-melting region can be formed small, and deformation due to the thermal effect at the time of irradiation can be prevented, thereby facilitating modeling. In addition, since the non-melting part is formed as a recess opening on the bottom side of the modeled object or a cavity inside the modeled object, it opens to the inside of the cavity such as a metal mold, or to the bottom side. A shaped object having a recess can be easily and accurately produced.
[0034]
In this case, by continuously forming the non-melted portion from the lowermost layer, the unmelted powder can be taken out and removed from the lowermost non-melted region. As a result, a cavity or a recess having a complicated shape can be easily provided inside the mold or the like.
[0035]
Alternatively, an opening is provided in the modeling plate corresponding to the region, and a different material such as a resin material is injected and / or impregnated from the opening into the non-molten portion, thereby increasing strength, thermal conductivity, conductivity, etc. It is possible to control the characteristics.
[0036]
Alternatively, by removing the powder in the non-melted portion and injecting a different material, it is possible to reduce the weight of the molded article without significantly reducing the strength.
[0037]
In the present invention, the shape of the non-melting part and the melting part can be formed in a desired shape, for example, a structure in which the melting parts are arranged in a three-dimensional surface lattice, a honeycomb structure, or a structure in which a large number of cylinders are arranged in parallel. By doing so, a non-melting part can be enlarged and intensity | strength can be increased further. Moreover, the damage at the time of shaping | molding can be prevented by making it reduce gradually whenever a non-melting area | region is laminated | stacked. Furthermore, depending on the purpose of the finished model, such as a mold that is partially stressed, it is possible to arrange a large number of melting parts in the part where the stress is applied and to arrange a few melting parts in the part where the stress is not applied. .
[0038]
As described above, the present invention controls the irradiation region irradiated with the light beam in various ways, so that a specific object such as a mold is required to have high strength, or a modeled object having a complicated shape can be accurately and in a short time. And it can be manufactured extremely easily.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view showing a manufacturing method according to a reference example of the present invention .
FIGS. 2A and 2B are explanatory views showing a manufacturing method according to another reference example, wherein FIG. 2A is a cross-sectional explanatory view thereof, and FIG. 2B is a vertical cross-sectional explanatory view thereof.
3A and 3B are explanatory views showing a manufacturing method according to still another reference example, wherein FIG. 3A is a partially broken explanatory view, and FIG. 3B is a cross-sectional explanatory view. .
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a manufacturing method according to still another reference example .
FIGS. 5A and 5B are explanatory views showing a manufacturing method according to an embodiment of the present invention .
FIG. 6 is an explanatory view showing a manufacturing method according to still another reference example .
FIGS. 7A and 7B are explanatory views showing a manufacturing method according to still another reference example .
8 is a schematic configuration diagram of a manufacturing apparatus used in the manufacturing method of FIG.
FIGS. 9A and 9B are explanatory views showing a manufacturing method according to still another reference example, wherein FIG. 9A is a perspective view of a modeling plate, and FIG. 9B is the modeling It is a figure which shows the state using a plate.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a manufacturing method according to still another reference example .
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a manufacturing method according to still another reference example .
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a manufacturing method according to still another reference example .
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