[發(fā)明專利]造型裝置及造型方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010552024.3
• 申請(qǐng)日: 2014-11-14
• 公開（公告）號(hào): CN111687416A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 柴崎祐一
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株式會(huì)社尼康
• 主分類號(hào): B22F3/105
• 分類號(hào): B22F3/105;B29C64/153;B29C64/20;B29C64/393;B29C64/268;B29C64/386;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y50/00;B33Y50/02
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 王濤;湯在彥

本發(fā)明提供了一種造型裝置及造型方法，造型裝置具備：移動(dòng)系統(tǒng)，使對(duì)象面(TAS)移動(dòng)；測量系統(tǒng)，用以取得在通過移動(dòng)系統(tǒng)而能移動(dòng)的狀態(tài)下的對(duì)象面(TAS)的位置信息；光束造型系統(tǒng)(500)，具有光束照射部(520)、以及供給被以來自光束照射部(520)的光束照射的造型材料的材料處理部(530)；以及控制裝置。控制裝置，根據(jù)待形成于對(duì)象面上的三維造型物的3D數(shù)據(jù)與使用測量系統(tǒng)所取得的對(duì)象面(TAS)的位置信息控制移動(dòng)系統(tǒng)與光束造型系統(tǒng)(500)以一邊使對(duì)象面(TAS)與來自光束照射部(520)的光束(LB)相對(duì)移動(dòng)、一邊供給造型材料據(jù)以對(duì)對(duì)象面(TAS)上的目標(biāo)部位(T)施加造型。因此，能將加工精度良好的三維造型物形成于對(duì)象面上。

本發(fā)明為申請(qǐng)日為2014年11月14日，申請(qǐng)?zhí)枮椤?01480083454.8”，發(fā)明名稱為“造型裝置及造型方法”的發(fā)明專利的分案申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及造型裝置及造型方法，更詳言之，涉及關(guān)于在對(duì)象面上形成三維造型物的造型裝置及造型方法。本發(fā)明的造型裝置及造型方法，能非常合適地用于基于快速原型設(shè)計(jì)(有時(shí)亦被稱為3D打印或附加制造、或直接數(shù)字制造)的三維造型物的形成。

背景技術(shù)

從CAD數(shù)據(jù)直接生成3D(三維)形狀的技術(shù)，被稱為快速原型設(shè)計(jì)(有時(shí)亦被稱為3D打印或附加制造、或直接數(shù)字制造，但以下使用快速原型設(shè)計(jì)作為總稱)，有助于在極短的前置時(shí)間制作主要以形狀確認(rèn)為目的的試制品。通過3D打印機(jī)等快速原型設(shè)計(jì)來形成三維造型物的造型裝置，若以處理材料分類，能大分為處理樹脂者與處理金屬者。以快速原型設(shè)計(jì)制作的金屬制三維造型物，與樹脂制的場合不同地專作為實(shí)際零件使用。亦即，并非形狀確認(rèn)用的試制零件，而使之作為實(shí)際機(jī)械構(gòu)造物的一部分(不論其為量產(chǎn)品或試制品)來發(fā)揮功能。作為既有的金屬用3D打印機(jī)(以下簡稱為M3DP(Metal 3D Printer))，有PBF(Powder Bed Fusion)與DED(Directed Energy Deposition)這兩種為眾所皆知。

PBF，在搭載被加工物的底床上層疊較薄的燒結(jié)金屬粉末，對(duì)該處通過電流鏡等掃描一高能量的激光束，并使光束接觸的部分熔融并凝固。在一層量的描繪結(jié)束后，底床下降一層量的厚度，在該處再度涂抹燒結(jié)金屬的粉末，反復(fù)相同動(dòng)作。以此方式逐層反復(fù)進(jìn)行造型，而制得所欲的三維形狀。

PBF因其造型原理，本質(zhì)上存在幾個(gè)問題點(diǎn)：(1)零件的制作精度不充分，(2)完工的表面粗度差，(3)處理速度慢，以及(4)燒結(jié)金屬粉末的處理麻煩且費(fèi)事等。

DED采取使熔解后的金屬材料附著于加工對(duì)象的方法。例如，對(duì)以聚光透鏡聚集的激光束的焦點(diǎn)附近噴射粉末金屬。之后，該粉末金屬因激光照射而熔解成為液體狀。若在該焦點(diǎn)附近有加工對(duì)象，則該液體化的金屬附著于加工對(duì)象，被冷卻而再度凝固。此焦點(diǎn)部分即為所謂筆尖，能在加工對(duì)象表面陸續(xù)描繪“具有厚度的線”。通過加工對(duì)象及加工頭(激光及粉末噴射頭等其他)的一方相對(duì)另一方基于CAD數(shù)據(jù)適當(dāng)?shù)叵鄬?duì)運(yùn)動(dòng)，而能形塑出所欲形狀(參照例如專利文獻(xiàn)1)。

由此點(diǎn)可知，在DED，由于粉末材料從加工頭視需要而噴射所需的量，不會(huì)產(chǎn)生浪費(fèi)且亦無須在大量剩余粉末中進(jìn)行加工。

如上所述，DED相較于PBF，雖在作為原材料的粉末金屬的處理等已有謀求改善，但應(yīng)改善的點(diǎn)仍多。

在此種背景下，被強(qiáng)烈期待能提升作為形成三維造型物的造型裝置的工作機(jī)械的便利性、最終能提升制造的經(jīng)濟(jì)合理性。

先行技術(shù)文獻(xiàn)

[專利文獻(xiàn)1]美國專利申請(qǐng)公開第2003/02606820號(hào)說明書。

發(fā)明內(nèi)容

用以解決課題的手段