JP7323426B2 - 3D additive manufacturing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、ステージ上に粉末材料を薄く敷いた層を一層ずつ重ねて造形する3次元積層造形装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a three-dimensional layered manufacturing apparatus that stacks thin layers of powder material one by one on a stage for modeling.
近年、粉末材料を薄く敷いた層を一層ずつ重ねて造形する3次元積層造形技術が脚光を浴びており、粉末材料の種類や造形手法の違いにより多くの種類の3次元積層造形技術が開発されている。 In recent years, 3D additive manufacturing technology, in which thin layers of powder material are laid one after the other, has been attracting attention. ing.
従来の3次元積層造形装置の造形方法としては、例えば粉末材料を粉末台であるステージの上面に一層毎に敷き詰める。次に、ステージ上に敷き詰められた粉末材料に対し、造形物の一断面に相当する二次元構造部だけを電子ビームやレーザからなる加熱機構で溶融する。そして、そのような粉末材料の層を一層ずつ高さ方向(Z方向)に積み重ねることにより造形物を形成している。 In a conventional three-dimensional layered manufacturing apparatus, for example, a powder material is spread layer by layer on the upper surface of a stage, which is a powder table. Next, only the two-dimensional structural portion corresponding to one cross section of the modeled object is melted by a heating mechanism consisting of an electron beam or a laser in the powder material spread on the stage. Then, layers of such a powder material are stacked one by one in the height direction (Z direction) to form a modeled object.
このような3次元積層造形装置は、ステージに所定量の粉末材料を供給するための粉末供給機構を有している。従来の粉末供給機構としては、例えば、特許文献1に記載されているようなものがある。特許文献1には、粉末状の材料を収容可能な収容部と、収容部に接続された複数の第1の開口が設けられ材料が供給される領域を少なくとも部分的に覆う第1の壁と、を有し、収容部の材料を複数の第1の開口から並行して領域に供給することで材料の層を形成する供給部と、を具備することが記載されている。 Such a three-dimensional additive manufacturing apparatus has a powder supply mechanism for supplying a predetermined amount of powder material to the stage. As a conventional powder supply mechanism, for example, there is one as described in Patent Document 1. Patent Literature 1 describes a container capable of containing a powdery material, and a first wall provided with a plurality of first openings connected to the container and at least partially covering an area to which the material is supplied. and a feeder that feeds the material of the receptacle from the plurality of first openings to the region in parallel to form a layer of material.
しかしながら、特許文献1に記載された技術では、排出孔である第1の開口の上部には、収容部に収容された粉体材料からの圧力が加わる。図10は、従来の粉末供給機構の排出孔の周囲を示す説明図である。図10に示すように、排出板101に形成された排出孔101aの上部では、排出孔101aの中心軸Q1に対して粉末材料M1からの圧力ベクトルが面対象に発生する。そして、粉末材料M1の圧力ベクトルがつり合い、粉末材料M1がアーチ状となる、いわゆるブリッジM2が排出孔101aの上部に発生するおそれがあった。そのため、特許文献1に記載された技術では、排出孔の上部にブリッジが形成されることで、所定量の粉末材料を排出孔から排出することができなくなる、という問題を有していた。
However, in the technique described in Patent Literature 1, pressure is applied to the upper portion of the first opening, which is the discharge hole, from the powder material contained in the container. FIG. 10 is an explanatory diagram showing the periphery of the discharge hole of the conventional powder supply mechanism. As shown in FIG. 10, above the
本発明の目的は、上記の問題点を考慮し、所定量の粉末材料を確実に供給することができる3次元積層造形装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a three-dimensional additive manufacturing apparatus capable of reliably supplying a predetermined amount of powder material in consideration of the above problems.
上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明の3次元積層造形装置は、造形物を形成するための粉末材料が積層されるステージと、ステージが配置される造形ボックスと、ステージ又は造形ボックスに粉末材料を供給する粉末供給機構と、を備えている。
粉末供給機構は、貯留部と、排出部材と、仕切り板と、可動機構と、を備えている。貯留部は、粉末材料を貯留する。排出部材は、貯留部の上下方向の下方に配置され、粉末材料が排出される排出孔が設けられている。仕切り板は、排出部材の上面における排出孔の縁部に配置され、上下方向の上方に向けて突出する。可動機構は、仕切り板を上下方向と直交する方向に移動させる。
In order to solve the above problems and achieve the object of the present invention, the three-dimensional additive manufacturing apparatus of the present invention includes a stage on which powder materials for forming a modeled object are stacked, a modeling box in which the stage is arranged, a powder feed mechanism for feeding powder material to the stage or build box.
The powder supply mechanism includes a reservoir, a discharge member, a partition plate, and a movable mechanism. The reservoir stores the powder material. The discharge member is arranged below the reservoir in the vertical direction, and is provided with a discharge hole through which the powder material is discharged. The partition plate is arranged at the edge of the discharge hole on the upper surface of the discharge member and protrudes upward in the vertical direction. The movable mechanism moves the partition plate in a direction perpendicular to the vertical direction.
本発明の3次元積層造形装置によれば、所定量の粉末材料を確実に供給することができる。 According to the three-dimensional additive manufacturing apparatus of the present invention, it is possible to reliably supply a predetermined amount of powder material.
以下、本発明の3次元積層造形装置の実施の形態例について、図1~図9を参照して説明する。なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a three-dimensional layered manufacturing apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 9. FIG. In addition, the same code|symbol is attached|subjected to the member which is common in each figure.
1.3次元積層造形装置の構成
まず、本発明の実施の形態例(以下、「本例」という。)にかかる3次元積層造形装置の第1の実施の形態例について図1を参照して説明する。
図1は、本例の3次元積層造形装置を模式的に示す概略断面図である。
1. Configuration of Three-Dimensional Layered Manufacturing Apparatus First, referring to FIG. explain.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view schematically showing the three-dimensional layered manufacturing apparatus of this example.
図1に示す3次元積層造形装置1は、例えば、チタン、アルミニウム、鉄等の金属粉末からなる粉末材料に電子ビームを照射して粉末材料を溶融させ、この粉末材料が凝固した層を積み重ねて立体物を造形する装置である。 The three-dimensional layered manufacturing apparatus 1 shown in FIG. 1 irradiates, for example, an electron beam to a powder material made of a metal powder such as titanium, aluminum, or iron to melt the powder material, and stacks layers in which the powder material is solidified. It is a device that forms three-dimensional objects.
図1に示すように、3次元積層造形装置1は、中空の処理室2と、造形ボックス3と、平板状のステージ4と、ステージ駆動機構5と、支持台6と、粉末搬送機構7と、電子銃8と、粉末タンク9と、粉末供給機構10と、を備えている。ここで、ステージ4の一面4aと平行をなす方向を第1の方向Xとし、第1の方向Xと直交し、かつステージ4の一面4aと平行をなす方向を第2の方向Yとする。また、ステージ4の一面4aと直交する方向を第3の方向Zとする。
As shown in FIG. 1, the three-dimensional additive manufacturing apparatus 1 includes a
処理室2には、図示しない真空ポンプが接続されている。処理室2内の空気が真空ポンプにより排気されることで、処理室2内は、真空に維持されている。この処理室2内には、造形ボックス3と、ステージ4と、ステージ駆動機構5、支持台6、粉末搬送機構7及び粉末タンク9が配置されている。処理室2の第3の方向Zの一端部側、すなわち処理室2の上部には、電子銃8が装着されている。また、電子銃8と第3の方向Zで対向する位置には、支持台6に支持された造形ボックス3が配置されている。
A vacuum pump (not shown) is connected to the
造形ボックス3は、筒部3aと、基準板を示すフランジ部3bとを有している。筒部3aの軸方向は、第3の方向Zと平行をなし、筒部3aは、第3の方向Zの両端部が開口している。筒部3aの筒孔内には、後述する粉末搬送機構7によって供給された粉末材料M1及び粉末材料M1によって形成された造形物が収容される。
The
フランジ部3bは、筒部3aにおける第3の方向Zの一端部側である上端部の外縁部に設けられている。フランジ部3bは、筒部3aの外縁部から略垂直に屈曲している。そして、フランジ部3bは、第1の方向X及び第2の方向Yと平行に配置される。
The
フランジ部3bは、処理室2内に配置された支持台6に支持されている。そのため、造形ボックス3は、筒部3aの軸方向の一端部、すなわち上端部側が固定端となり、筒部3aの軸方向の他端部、すなわち下端部側が自由端となる。
The
また、フランジ部3bの第1の方向Xの両端部には、粉末材料M1を貯留する粉末タンク9が配置されている。粉末タンク9は、フランジ部3bにおける第3の方向Zの一端部側、すなわち上方に配置されている。粉末タンク9におけるフランジ部3bと対向する側には、所定量の粉末材料M1を排出する粉末供給機構10が配置されている。この粉末供給機構10からフランジ部3bに向けて所定量の粉末材料M1が供給される。粉末供給機構10の詳細な構成については後述する。
Further,
また、粉末タンク9とフランジ部3bとの間には、粉末搬送機構7が配置されている。粉末搬送機構7は、フランジ部3bに供給された粉末材料M1をステージ4に搬送し、かつステージ4に粉末材料M1を敷き詰める。粉末搬送機構7は、アーム部21と、均し板22と、ガイド機構24とを有している。アーム部21は、ガイド機構24に第1の方向Xに沿って移動可能に支持されている。
A
また、均し板22は、アーム部21における第3の方向Zの他端部、すなわちステージ4及び造形ボックス3と対向する端部に固定されている。均し板22は、第2の方向Yと平行に延在している。そして、アーム部21及び均し板22が第1の方向Xに沿って移動することで、ステージ4の一面4aに粉末材料M1を供給し、粉末材料M1を第3の方向Zに所定の高さで平坦に均す。これにより、ステージ4の一面4aには、粉末材料M1からなる粉末層が形成される。
The leveling
造形ボックス3の筒部3aの筒孔内には、ステージ4が第3の方向Zに沿って摺動可能に配置されている。ステージ4は、略平板状に形成されている。ステージ4における第3の方向Zの一端部側の一面4aには、粉末材料M1が積層される。また、ステージ4の側端部には、耐熱性及び柔軟性を有する摺動部材14が設けられている。摺動部材14は、筒部3aの内壁面に摺動可能に接触している。
A
また、ステージ4の一面4aとは反対側の他面には、軸部4dが設けられている。軸部4dは、ステージ4の他面から第3の方向Zの他方に向けて突出している。軸部4dは、造形ボックス3の第3の方向Zの他端部側に配置されたステージ駆動機構5に接続されている。ステージ駆動機構5は、軸部4dを介してステージ4を第3の方向Zに沿って移動可能に支持する。ステージ駆動機構5としては、例えば、ラックとピニオンやボールねじからなる軸部4dを駆動する駆動部等が適用される。
A
ステージ4の一面4aは、処理室2に装着された電子銃8と対向する。加熱機構の一例を示す電子銃8は、予め準備された設計上の造形物(3次元CAD(Computer-Aided Design)データにより表された造形物)を所定の間隔でスライスした2次元形状に従い、粉末材料M1に対して電子ビームLを出射する。電子銃8から出射された電子ビームLにより、その2次元形状に対応する領域の粉末材料が溶融する。
One
2.粉末供給機構の構成
次に、粉末供給機構10の詳細な構成について図2から図6を参照して説明する。
図2は、粉末供給機構10を示す斜視図、図3は、粉末供給機構10を示す上面図、図4は、粉末供給機構10を示す下面図である。図5は図3に示すA-A線断面図、図6は図3に示すB-B線断面図である。
2. Configuration of Powder Supply Mechanism Next, the detailed configuration of the
2 is a perspective view showing the
図2から図6に示すように、粉末供給機構10は、粉末材料M1が貯留する貯留部31と、第1可動板32と、第2可動板33と、固定板34と、第1可動板32及び第2可動板33を可動させる可動機構35と、複数の仕切り板36と、を有している。
As shown in FIGS. 2 to 6, the
貯留部31は、一面が開口した中空の容器状に形成されている。貯留部31は、第2の方向Yに延在している。貯留部31は、第1の方向Xで対向する一対の第1側面部31a、31aと、第2の方向Yで対向する一対の第2側面部31b、31bとを有している。一対の第1側面部31a、31a及び一対の第2側面部31b、31bは、その一面が第3の方向Zと平行に配置されている。貯留部31における第3の方向Zの一端部側、すなわち上下方向の上端部は一面が開口している。この貯留部31には、粉末タンク9から粉末材料M1が供給される。
The
また、一対の第2側面部31b、31bにおける第3の方向Zの他端部、すなわち上下方向の下端部には、底面板38が固定されている。底面板38は、略矩形状に形成されている。底面板38には、開口部38aが形成されている。開口部38aは、底面板38を第3の方向Zに沿って貫通する貫通孔である。また、開口部38aは、第2の方向Yに沿って延在する長孔である。この開口部38aは、後述する第1可動板32に設けた複数の第1排出孔32aを臨む。
A
また、貯留部31の第2の方向Yの一端部には、可動機構35が配置され、貯留部31の第2の方向Yの他端部には、軸支持部39が配置されている。軸支持部39は、貯留部31における第3の方向Zの他端部に配置されている。
A
貯留部31における底面板38の第3の方向Zの他端部側には、第1可動板32が配置されている。第1可動板32は、略平板状に形成されており、第2の方向Yに沿って延在している。第1可動板32は、底面板38に設けた開口部38aにおける第3の方向Zの他端部(下端部)側を覆う。
A first
第1可動板32には、複数の第1排出孔32aが形成されている。第1排出孔32aは、第1可動板32を第3の方向Zに沿って貫通する貫通孔である。また、複数の第1排出孔32aは、第1可動板32の第2の方向Yに所定の間隔t1を空けて配置されている。
The first
第1排出孔32aは、長辺部を有する長孔である。そして、第1排出孔32aの長辺部は、開口部38aの第1の方向Xの開口範囲内で延びる。そして、第1排出孔32aは、その長手方向が第1の方向X及び第2の方向Yに対して傾斜している。これにより、第1排出孔32aにおける短手方向の幅を広げつつ、間隔t1の長さを短くすることができる。その結果、第1排出孔32aの周囲に粉末材料M1のブリッジが発生することを抑制することができる。
The
第1可動板32の第2の方向Yの一端部は、貯留部31における第2の方向Yの一端部に配置された第2側面部31bよりも第2の方向Yの一端部側に突出している。また、第1可動板32の第2の方向Yの一端部には、第1可動軸42が連続して形成されている。さらに、第1可動板32の第2の方向Yの他端部には、第2可動軸43が連続して形成されている。第2可動軸43は、軸支持部39に第2の方向Yに沿って移動可能に支持される。
One end of the first
第1可動軸42における第2の方向Yの一端部は、可動機構35を構成するシリンダ41内に挿入される。そして、第1可動軸42の一端部には、ピストンヘッド45が形成されている。シリンダ41とピストンヘッド45により可動機構35が構成される。ピストンヘッド45は、シリンダ41の内壁面を第2の方向Yに沿って摺動する。
One end of the first
シリンダ41には、第1ガス供給口41aと、第2ガス供給口41bが形成されている。第1ガス供給口41aは、シリンダ41における第2の方向Yの他端部側に形成されており、第2ガス供給口41bは、シリンダ41における第2の方向Yの一端部側に形成されている。
The
第1ガス供給口41a及び第2ガス供給口41bのどちらか一方には、作動ガス(例えば、窒素ガス)が供給される。第1ガス供給口41aに作動ガスが供給されると、ピストンヘッド45は、作動ガスによって押圧されて、シリンダ41内を第2の方向Yの一端部側に向けて移動する(図7参照)。また、第2ガス供給口41bに作動ガスが供給されると、ピストンヘッド45は、作動ガスによって押圧されて、シリンダ41内を第2の方向Yの他端部側に向けて移動する(図5参照)。これにより、第1可動板32が第2の方向Yに沿って移動する。
A working gas (for example, nitrogen gas) is supplied to either one of the first
なお、シリンダ41に供給する作動ガスは、窒素ガスに限定されるものではなく、粉末供給機構10の使用環境に応じて適宜設定されるものであり、例えば、空気やヘリウムガス等の不活性ガスを適用してもよい。
The working gas supplied to the
また、可動機構35として、シリンダ41とピストンヘッド45を用いて作動ガスを使用する例を説明したが、これに限定されるものではない。可動機構35としては、直動モータや、歯車、ベルト部材、弾性部材等その他各種の機構を適用してもよい。
Moreover, although the example which uses working gas using the
また、第1可動板32の第3の方向Zの他端部、すなわち上下方向の下方には、所定の間隔を空けて第2可動板33が配置されている。第2可動板33は、第1可動板32と同様に、略平板状に形成されており、第2の方向Yに沿って延在している。
A second
第2可動板33には、複数の第2排出孔33aが形成されている。第2排出孔33aは、第2可動板33を第3の方向Zに沿って貫通する貫通孔である。複数の第2排出孔33aは、第2可動板33の第2の方向Yに所定の間隔t1を空けて配置されている。そして、複数の第2排出孔33aの間隔t1は、複数の第1排出孔32aの間隔t1と同じ長さに設定されている。また、複数の第2排出孔33aは、複数の第1排出孔32aと第3の方向Zで対向しない位置に形成されている。
A plurality of second discharge holes 33 a are formed in the second
第2排出孔33aは、第1排出孔32aと同様に、開口部38aの第1の方向Xの開口範囲内で延びる長孔である。そして、第2排出孔33aは、その長手方向が第1の方向X及び第2の方向Yに対して傾斜している。第2排出孔33aにおける第1の方向X及び第2の方向Yに対する傾斜角度は、第1排出孔32aにおける第1の方向X及び第2の方向Yに対する傾斜角度と等しく設定されている。
The
第1排出孔32aと同様に、第2排出孔33aを第1の方向X及び第2の方向Yに対して傾斜させたことで、第2排出孔33aにおける短手方向の幅を広げつつ、間隔t1の長さを短くすることができる。
Similarly to the
また、第1可動板32の第2の方向Yの一端部と第2可動板33の第2の方向Yの一端部は、第1接続部材51により接続されている。また、第1可動板32の第2の方向Yの他端部と第2可動板33の第2の方向Yの他端部は、第2接続部材52による接続されている。また、第1接続部材51及び第2接続部材52は、接続ねじ62により第1可動板32及び第2可動板33に固定されている。これにより、第1可動板32と第2可動板33は、一体となって第2の方向Yに沿って移動する。
One end of the first
第1可動板32と第2可動板33の間には、固定板34が配置されている。固定板34は、略平板状に形成されており、第2の方向Yに沿って延在している。固定板34は、貯留部31における一対の第1側面部31a、31aの第3の方向Zの他端部、すなわち上下方向の下端部に固定されている。固定板34には、複数の連通孔34aが形成されている。粉末供給機構10は、複数の連通孔34aの容積により粉末供給機構10から排出される粉末材料M1の量を規定する。
A fixed
連通孔34aは、固定板34を第3の方向Zに沿って貫通する貫通孔である。複数の連通孔34aは、固定板34の第2の方向Yに所定の間隔t1を空けて配置されている。そして、複数の連通孔34aの間隔t1は、複数の第1排出孔32a及び複数の第2排出孔33aの間隔t1と同じ長さに設定されている。
The
連通孔34aは、第1排出孔32a及び第2排出孔33aと同様に、開口部38aの第1の方向Xの開口範囲内で延びる長孔である。第1排出孔32a、第2排出孔33a及び連通孔34aは、その開口形状が略等しく形成されている。連通孔34aは、その長手方向が第1の方向X及び第2の方向Yに対して傾斜している。連通孔34aにおける第1の方向X及び第2の方向Yに対する傾斜角度は、第1排出孔32a及び第2排出孔33aにおける第1の方向X及び第2の方向Yに対する傾斜角度と等しく設定されている。
The
第1排出孔32a及び第2排出孔33aと同様に、連通孔34aを第1の方向X及び第2の方向Yに対して傾斜させたことで、連通孔34aにおける短手方向の幅を広げつつ、間隔t1の長さを短くすることができる。
As with the
図5及び図6に示すように、第1可動板32及び第2可動板33が第1の位置に配置されている場合、連通孔34aは、第1可動板32に設けた第1排出孔32aと第3の方向Zに沿って連通する。また、第1可動板32及び第2可動板33が第2の方向Yの一端部に移動し、第1可動板32及び第2可動板33が第2の位置(図7及び図8参照)に移動した場合、連通孔34aは、第2可動板33に設けた第2排出孔33aと第3の方向Zに沿って連通する。
As shown in FIGS. 5 and 6, when the first
上述した第1可動板32、第2可動板33及び固定板34により排出部材が構成される。
A discharge member is configured by the first
第1可動板32の第3の方向Zの一端部、すなわち上面には、複数の仕切り板36が固定ねじ61によって固定されている。仕切り板36は、第3の方向Zの一端部(上下方向の上方)に向けて突出している。そして、仕切り板36は、底面板38の開口部38aを貫通し、底面板38における第3の方向Zの一端部、上下方向の上面に配置されている。
A plurality of
また、仕切り板36は、第1可動板32における第1排出孔32aの近傍に配置されている。具体的には、仕切り板36は、第1排出孔32aにおける長辺部側の縁部に配置されている。
Also, the
仕切り板36は、第1排出孔32a側に形成された壁面部36aと、壁面部36aと対向する傾斜面部36bとを有している。壁面部36aは、第1可動板32の上面から略垂直に立設し、第3の方向Z(上下方向)と略平行をなしている。また、仕切り板36は、第1排出孔32aと同様に、壁面部36aが第1の方向X及び第2の方向Yに対して傾斜して配置されている。そして、仕切り板36は、壁面部36aが第1排出孔32aの長手方向の平行に配置される。
The
傾斜面部36bは、仕切り板36における第2の方向Yの一端部側に形成されている。傾斜面部36bは、第3の方向Zに対して傾斜している。これにより、仕切り板36上に堆積した粉末材料M1は、傾斜面部36b上を第3の方向Zの一端部側に滑落する。さらに、傾斜面部36bと第1可動板32の上面部で形成される角部の角度を鈍角にすることができ、傾斜面部36bと第1可動板32の上面部との角部に粉末材料M1が残留することを防ぐことができる。
The
3.粉末供給機構の動作例
次に、上述した構成を有する粉末供給機構10の動作例について図5から図9を参照して説明する。
図7は、図5に示す状態から第1可動板32及び第2可動板33が可動した状態を示す断面図、図8は、図6に示す状態から第1可動板32及び第2可動板33が可動した状態を示す断面図である。図9は、第1排出孔32aの周囲を示す説明図である
3. Operation Example of Powder Supply Mechanism Next, an operation example of the
7 is a sectional view showing a state in which the first
シリンダ41の第2ガス供給口41bに作動ガスが供給されると、図5及び図6に示すように、第1可動板32及び第2可動板33は、第2の方向Yの他端部側である第1の位置に移動する。このとき、第1排出孔32aと連通孔34aが連通する。また、連通孔34aにおける第3の方向Zの他端部(上下方向の下端部)側の開口は、第2可動板33により塞がれる。そのため、貯留部31に貯留された粉末材料M1は、底面板38の開口部38a及び第1可動板32の第1排出孔32aを通過して連通孔34aに供給される。
When the working gas is supplied to the second
また、図9に示すように、第1排出孔32aの縁部には、仕切り板36の壁面部36aが略垂直に立設している。そのため、第1排出孔32aの周囲に位置する粉末材料M1の圧力ベクトルは、第1排出孔32aの中心軸Q1に対して非対称となる。これにより、第1排出孔32aの周囲に位置する粉末材料M1の圧力ベクトルのバランスを壁面部36aによって崩すことができる。その結果、第1排出孔32aの上部に粉末材料M1のブリッジが発生することを抑制することができる。
Further, as shown in FIG. 9, a
次に、シリンダ41の第1ガス供給口41aに作動ガスが供給されると、ピストンヘッド45は、作動ガスによって押圧されて、シリンダ41内を第2の方向Yの一端部側に向けて移動する。そのため、図7及び図8に示すように、ピストンヘッド45に第1可動軸42を介して接続された第1可動板32及び第2可動板33は、第2の方向Yの一端部に向けて第2の位置に移動する。
Next, when the working gas is supplied to the first
そして、連通孔34aと第2排出孔33aが連通する。また、連通孔34aにおける第3の方向Zの一端部(上下方向の上端部)側の開口は、第1可動板32により塞がれる。これにより、貯留部31から第1排出孔32aを通ってさらに粉末材料M1が連通孔34aに供給されることを防ぐことができる。また、連通孔34aに貯留された所定量の粉末材料M1は、第2排出孔33aから造形ボックス3及びステージ4(図1参照)に向けて排出される。上述した動作を繰り返すことで、粉末供給機構10から所定量の粉末材料M1を造形ボックス3及びステージ4に供給することができる。
The
第1排出孔32a、第2排出孔33a及び連通孔34aを、その長手方向が第1の方向X及び第2の方向Yに対して傾斜して形成したことで、複数の第1排出孔32a、第2排出孔33a及び連通孔34aの間隔t1を短くすることができる。これにより、第2排出孔33aから排出される粉末材料M1が第2の方向Yにおいて排出されない領域を少なくすることができる。その結果、粉末搬送機構7によって粉末材料M1を均す際に、粉末材料M1の量にばらつきが発生することを抑制することができる。
By forming the
また、第1可動板32が第2の方向Yに沿って移動する際に、第1排出孔32aの近傍に配置された仕切り板36も移動する。そして、第1排出孔32aの周囲に位置する粉末材料M1は、仕切り板36により押し出される。そのため、第1排出孔32aの周囲に粉末材料M1のブリッジが形成された場合でも、仕切り板36によって粉末材料M1のブリッジを破壊することができる。その結果、ブリッジによって第1排出孔32aが詰まることを防ぐことができ、所定量の粉末材料M1を確実に排出し、供給することができる。
Further, when the first
また、仕切り板36は、第1排出孔32aと同様に、移動方向である第2の方向Yに対して傾斜している。そのため、仕切り板36が第2の方向Yに沿って移動し、粉末材料M1を押し出す際に粉末材料M1から加わる力を低減させることができる。これにより、仕切り板36をスムーズに移動させることができる。
Also, the
さらに、仕切り板36が移動する際に、第1排出孔32aの周囲に位置する粉末材料M1を仕切り板36により撹拌することができる。これにより、粉末材料M1同士が付着することを防ぐことができ、粉末材料M1の粒径が肥大化することを抑制することができる。
Furthermore, when the
なお、仕切り板36の壁面部36aを第1可動板32の上面に対して略垂直に形成した例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、壁面部36aと、第1可動板32の上面、すなわち第1の方向X及び第2の方向Yで形成される平面で形成される角度θ(図9参照)は、90度以下であればよい。
Although an example in which the
なお、本発明は上述しかつ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。 The present invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings, and various modifications can be made without departing from the gist of the invention described in the claims.
例えば、上述した実施の形態例では、粉末材料としてチタン、アルミニウム、鉄等の金属粉末を適用した例を説明したが、これに限定されるものではなく、粉末材料としては、樹脂等を用いてもよい。また、粉末材料を予熱や溶融させる加熱機構として電子ビームを照射する電子銃を適用した例を説明したが、これに限定されるものではない。加熱機構としては、例えば、レーザを照射するレーザ照射部を適用してもよい。 For example, in the above-described embodiments, examples were described in which metal powders such as titanium, aluminum, and iron were applied as the powder material. good too. Also, an example in which an electron gun for irradiating an electron beam is applied as a heating mechanism for preheating and melting the powder material has been described, but the present invention is not limited to this. As the heating mechanism, for example, a laser irradiation unit that emits a laser may be applied.
また、上述した実施の形態例では、仕切り板36を第1可動板32に固定し、第1可動板32と共に仕切り板36を移動させる例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、複数の仕切り板36の移動と、第1可動板32及び第2可動板の移動を連動させなくてもよい。すなわち、複数の仕切り板36を第1可動板32とは異なる部材に固定し、第1可動板32とは異なる部材により仕切り板36を移動させてもよい。
In the above-described embodiment, the
さらに、上述した実施の形態例では、第1可動板32の第3の方向Zの一端部側、すなわち上下方向の上方に、開口部38aを有する底面板38を設けた例を説明したが、これに限定されるものではなく、底面板38を設けなくてもよい。しかしながら、底面板38を設けない場合、第1可動板32と貯留部31との間に粉末材料M1が入り込むことを防ぐために、第1可動板32と貯留部31との間にシール機構を設ける必要がある。そのため、貯留部31と第1可動板32との間には、貯留部31に固定された底面板38を設けることが好ましい。
Furthermore, in the above-described embodiment, an example was described in which the
なお、本明細書において、「平行」及び「直交」等の単語を使用したが、これらは厳密な「平行」及び「直交」のみを意味するものではなく、「平行」及び「直交」を含み、さらにその機能を発揮し得る範囲にある、「略平行」や「略直交」の状態であってもよい。 In this specification, words such as "parallel" and "perpendicular" are used, but these do not strictly mean only "parallel" and "perpendicular", but include "parallel" and "perpendicular". Furthermore, it may be in a "substantially parallel" or "substantially orthogonal" state within the range where the function can be exhibited.
1…3次元積層造形装置、 2…処理室、 3…造形ボックス、 4…ステージ、 4a…一面、 5…ステージ駆動機構、 6…支持台、 7…粉末搬送機構、 8…電子銃(加熱機構)、 9…粉末タンク、 10…粉末供給機構、 31…貯留部、 31a…第1側面部、 31b…第2側面部、 32…第1可動板(排出部材)、 32a…第1排出孔、 33…第2可動板(排出部材)、 33a…第2排出孔、 34…固定板(排出部材)、 34a…連通孔、 35…可動機構、 36…仕切り板、 36a…壁面部、 36b…傾斜面部、 38…底面板、 38a…開口部、 39…軸支持部、 41…シリンダ、 41a…第1ガス供給口、 41b…第2ガス供給口、 42…第1可動軸、 43…第2可動軸、 45…ピストンヘッド、 51…第1接続部材、 52…第2接続部材、 M1…粉末材料、 M2…ブリッジ、 Q1…中心軸、 t1…間隔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Three-dimensional layered modeling apparatus, 2... Processing chamber, 3... Modeling box, 4... Stage, 4a... One surface, 5... Stage drive mechanism, 6... Support stand, 7... Powder conveying mechanism, 8... Electron gun (heating mechanism ), 9
Claims (3)
前記ステージが配置される造形ボックスと、
前記ステージ又は前記造形ボックスに粉末材料を供給する粉末供給機構と、を備え、
前記粉末供給機構は、
前記粉末材料を貯留する貯留部と、
前記貯留部の上下方向の下方に配置され、前記粉末材料が排出される排出孔が設けられた排出部材と、を備え、
前記排出孔は、長孔であり、その長手方向が前記上下方向と直交する第1の方向と、前記上下方向及び前記第1の方向と直交する第2の方向に対して傾斜して配置され、
前記排出孔は、前記第1の方向に沿って所定の間隔を空けて複数形成される
3次元積層造形装置。 a stage on which powder materials for forming a modeled object are laminated;
a modeling box in which the stage is arranged;
A powder supply mechanism that supplies powder material to the stage or the modeling box,
The powder supply mechanism is
a reservoir for storing the powder material;
a discharge member disposed below the reservoir in the vertical direction and provided with a discharge hole through which the powder material is discharged;
The discharge hole is an elongated hole, the longitudinal direction of which is inclined with respect to a first direction orthogonal to the vertical direction and a second direction orthogonal to the vertical direction and the first direction. ,
A plurality of discharge holes are formed at predetermined intervals along the first direction.
3D additive manufacturing equipment.
前記貯留部の前記上下方向の下方に配置され、前記排出孔が形成された可動板と、
前記可動板の前記上下方向の下方に配置され、前記排出孔と連通可能な連通孔が形成された固定板と、を有し、
前記可動板を前記第1の方向に沿って移動させる可動機構を備え、
前記可動板が移動した際に、前記排出孔と前記連通孔が連通する
請求項1に記載の3次元積層造形装置。 The ejection member is
a movable plate disposed below the reservoir in the vertical direction and having the discharge hole formed thereon;
a fixed plate arranged below the movable plate in the vertical direction and formed with a communication hole communicating with the discharge hole;
A movable mechanism for moving the movable plate along the first direction,
The three-dimensional layered manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the discharge hole and the communication hole communicate with each other when the movable plate moves.
前記底面板には、前記排出孔を臨む開口部が形成されている
請求項2に記載の3次元積層造形装置。 A bottom plate facing the movable plate is fixed to the lower end portion of the storage portion in the vertical direction,
The three-dimensional layered manufacturing apparatus according to claim 2 , wherein the bottom plate has an opening facing the discharge hole.
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