[發明專利]三維層疊造形裝置、三維層疊造形方法及三維層疊造形物

有效

• 申請號: 201780090892.0
• 申請日: 2017-08-08
• 公開（公告）號: CN110678281B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 成田竜一;渡邊俊哉;近藤明生;原口英剛;谷川秀次;北村仁
• 申請（專利權）人: 三菱重工業株式會社
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B33Y30/00;B33Y50/02;G01B11/25;G01N21/95;B22F3/16;B29C64/153;B29C64/393
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 海坤

在三維層疊造形裝置中，通過向在基板上鋪設粉末而形成的粉床照射射束，從而選擇性地固化粉床。該三維層疊造形裝置構成為，通過傳感器檢測粉床的表面或造形面的形狀或溫度，并基于該檢測結果，在下一層的造形完成之前對粉末鋪設的不良或射束照射的不良進行修正。

技術領域

本公開涉及通過向已鋪設的粉末照射光束、電子束等射束來進行層疊造形以制造三維形狀物的三維層疊造形裝置、由該裝置實施的三維層疊造形方法、以及通過該三維層疊造形方法所能夠制造的三維層疊造形物。

背景技術

已知通過向層狀鋪設的粉末照射光束、電子束等射束來進行層疊造形以制造三維形狀物的三維層疊造形技術。在專利文獻1中公開了這種技術的一例，其記載了如下內容：向由粉末形成的粉末層照射光束而形成燒結層并重復該過程，從而多個燒結層一體地層疊而制造出三維形狀物。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2009-1900號公報

發明內容

發明要解決的課題

在上述專利文獻1這樣的三維層疊造形方法中，通過反復層疊層狀的燒結層而形成大的三維形狀物，因此到其完成需要較長的作業時間。特別是在使用鐵、銅、鋁或鈦等金屬粉末的情況下，實情是其作業時間有時會長達幾十小時。

另外，在這種在三維層疊造形方法中，以往不存在在造形作業正進行之中檢查造形缺陷的技術，因此在一系列造形作業完成后實施殘次品檢查來進行品質評價。因此，在通過造形作業后的檢查發現了造形缺陷等異常的情況下，該三維形狀物不得不作為殘次品被廢棄處置，白白浪費其所花費的長作業時間。這會妨礙三維層疊造形法中的生產性提高。

本發明的至少一實施方式是鑒于上述情況提到的，其目的在于提供一種能夠早期檢測在造形作業中產生的各種異常并實時實施修正作業以避免造形失敗、實現良好的生產效率的三維層疊造形裝置、由該裝置實施的三維層疊造形方法、以及通過該三維層疊造形方法所能夠制造的三維層疊造形物。

用于解決課題的方案

(1)本發明的至少一實施方式的三維層疊造形裝置為了解決上述課題而構成為，具備：基板；粉末鋪設單元，其用于在所述基板上鋪設粉末以形成粉床；射束照射單元，其用于以選擇性地固化所述粉床的方式向所述粉床照射射束；以及至少一個傳感器，其用于計測所述粉床上的凹凸、通過向所述粉床照射所述射束而形成的造形面上的凹凸或溫度、或者所述射束照射中的所述粉床的溫度，所述三維層疊造形裝置構成為，在下一層的造形完成之前，基于所述至少一個傳感器的檢測結果，對已實施的由所述粉末鋪設單元進行的所述粉末的鋪設的不良、或已實施的由所述射束照射單元進行的所述射束的照射的不良進行修正。

根據上述(1)的構成，通過使用傳感器的測定來監視：i)粉床上的凹凸、ii)通過向粉床照射射束而形成的造形面上的凹凸或溫度、或者iii)射束照射中的粉床的溫度。其結果是，在通過傳感器獲得異?；蜃鳛楫惓Ｕ髡椎臏y定結果的情況下，在下一層的造形完成之前，對已實施的由粉末鋪設單元實施進行的粉末的鋪設的不良、或已實施的由射束照射單元進行的射束的照射的不良進行修正。由此，能夠早期檢測在造形作業中產生的各種異常并實時實施修正作業以避免造形失敗。

(2)在幾個實施方式中，在上述(1)的構成的基礎上，所述至少一個傳感器包括用于檢測所述粉床上的凹凸的第一形狀測定傳感器，所述粉末鋪設單元構成為，在由所述第一形狀測定傳感器檢測出的所述凹凸的大小為容許范圍以外時，在向所述粉床照射所述射束之前，再次鋪設所述粉末以使得所述粉床的所述凹凸變小。

根據上述(2)的構成，通過第一形狀測定傳感器來監視異?；蜃鳛楫惓Ｕ髡椎姆鄞采系陌纪?。并且，在通過第一形狀測定傳感器檢測到具有容許范圍以外的大小的凹凸的情況下，在向粉床照射射束之前，再次鋪設粉末以減小凹凸。由此，能夠早期防止隨著造形作業的進行而凹凸變為嚴重異常。