JP2009108348A - Production method of metal powder sintered component - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属粉末に光ビームの照射を行なって造形する金属粉末焼結部品の製造装置及び製造方法に関する。 The present invention relates to a manufacturing apparatus and a manufacturing method for a metal powder sintered part which is formed by irradiating a metal powder with a light beam.
従来から、金属粉末で形成した粉末層に光ビームを照射し、粉末層を溶融して焼結層を形成し、その焼結層の上に新たな粉末層を形成して光ビームを照射することを繰り返して金属粉末焼結部品を製造する製造装置が知られている。図18に、このような金属粉末焼結部品製造装置の一構成を示す。金属粉末焼結部品製造装置101は、金属粉末111を供給する材料タンク121と、粉末層112が敷かれる造形プレート123と、造形プレート123を保持し、上下に昇降する造形テーブル124と、材料タンク121の金属粉末111を造形プレート123の上に敷くワイパ126と、光ビームLを発振する光ビーム発振器131と、光ビーム発振器131からの光ビームLを粉末層112に照射し走査する走査ヘッド137と、金属粉末焼結部品製造装置の動作を制御する制御部105を備えている。
Conventionally, a light beam is irradiated onto a powder layer formed of metal powder, the powder layer is melted to form a sintered layer, and a new powder layer is formed on the sintered layer and irradiated with the light beam. A manufacturing apparatus for manufacturing a metal powder sintered part by repeating this process is known. FIG. 18 shows one configuration of such a metal powder sintered part manufacturing apparatus. The metal powder sintered
走査ヘッド137は、光ビームLを集光する集光レンズ138と、光ビームLを反射する回転自在な2枚の走査ミラー134と、走査ミラー134の回転の角度制御を行うスキャナ135とを備えている。制御部105は、光ビーム発振器131に光ビームLを発振させ、発振された光ビームLを集光レンズ138によって集光する。そして、スキャナ135によって走査ミラー134を回転させ、集光された光ビームLを走査ミラー134によって反射して粉末層112に照射し、金属粉末111を焼結させ焼結層113を形成する。
The
しかし、このような金属粉末焼結部品製造装置においては、走査ミラー134の回転角度を大きくすると集光の調整等が困難になり、照射面積を広くできない。また、照射高さを高くすることにより照射面積を広くすると、光ビームLの走査精度が悪くなる。図19は照射高さと照射面積の関係を示す。照射高さを高さH1から高さH2にすると、照射面積は照射面積R1から照射面積R2になり広くなるが、走査ミラー134の少しの回転によって照射位置が大きく変化するので、光ビームLの走査精度が悪くなる。
However, in such a metal powder sintered part manufacturing apparatus, if the rotation angle of the
また、プロッタ式の金属粉末焼結部品製造装置が知られている。図20に、このような金属粉末焼結部品製造装置の一構成を示す。金属粉末焼結部品製造装置201は光ビームLを発振する光ビーム発振器231と、光ビームLを反射する2枚のX反射ミラー232、Y反射ミラー233と、反射された光ビームLを集光する光学部234と、粉末層212が敷かれた造形タンク225と、X反射ミラー232をX方向に移動させるX移動軸235と、Y反射ミラー233をY方向に移動させるY移動軸236と、を備えている。光ビーム発振器231から発振された光ビームLは、X反射ミラー232とY反射ミラー233とによって反射し、光学部234によって集光されて粉末層212に照射し、X移動軸235とY移動軸236によって粉末層212上を走査する。
Also, a plotter type metal powder sintered part manufacturing apparatus is known. FIG. 20 shows one configuration of such a metal powder sintered part manufacturing apparatus. The metal powder sintered
しかし、このような金属粉末焼結部品製造装置201においては、光ビームLの走査精度が悪い。図21は、光ビーム発振器231からの光ビームLの照射角度と、照射位置の誤差との関係を示す。光ビームLの光軸長が長いので、光ビーム発振器231からの光ビームLの照射角度が少しずれるだけで、照射位置の誤差が大きくなる。図22は、X反射ミラー232の移動方向と光ビームLの光軸とのズレと、照射位置の誤差との関係を示す。X反射ミラー232の移動方向が光ビームLの光軸と少しずれるだけで、移動距離が長くなるほど照射位置の誤差が大きくなる。Y反射ミラー233の移動方向が光ビームLの光軸とずれても、照射位置の誤差は大きくなる。
However, in such a metal powder sintered
また、光ビーム発振器と光ビームを照射する走査ヘッドとが、粉末層と平行な1方向に移動して光ビームを走査する金属粉末焼結部品製造装置が知られている(例えば特許文献1参照)。 Further, there is known a metal powder sintered part manufacturing apparatus in which a light beam oscillator and a scanning head for irradiating a light beam move in one direction parallel to the powder layer to scan the light beam (see, for example, Patent Document 1). ).
しかしながら、特許文献1に示されるような金属粉末焼結部品製造装置においては、光ビーム発振器と、光ビームを照射する走査ヘッドとが1方向に移動するだけなので、照射面積を大きくすることができない。
本発明は、上記問題を解消するものであり、照射面積が広く、かつ光ビームの走査精度が良い金属粉末焼結部品の製造装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to provide a metal powder sintered part manufacturing apparatus having a wide irradiation area and good scanning accuracy of a light beam.
上記目的を達成するために請求項1の発明は、造形プレートに金属粉末を供給して粉末層を形成する粉末層形成手段と、前記粉末層形成手段により形成された粉末層の所定の箇所に光ビームを照射して該粉末層を焼結させ焼結層を形成する光ビーム照射手段と、前記各手段の動作を制御する制御部と、を備え、前記粉末層の形成と、前記焼結層の形成とを繰り返すことにより複数の焼結層が一体化した造形物を形成して三次元形状の金属粉末焼結部品を製造する製造装置において、前記光ビーム照射手段は、前記光ビームを反射して走査する少なくとも2枚の角度制御できる走査ミラーを有する走査ヘッドを備え、前記走査ヘッドは前記光ビームの照射平面に対して平行ないずれの方向にも移動するものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the invention of
請求項2の発明は、請求項1に記載の金属粉末焼結部品の製造装置において、前記走査ヘッドは、さらに前記照射平面に対して法線方向に移動するものである。 According to a second aspect of the present invention, in the metal powder sintered part manufacturing apparatus according to the first aspect, the scanning head further moves in a normal direction with respect to the irradiation plane.
請求項3の発明は、請求項1又は請求項2に記載の金属粉末焼結部品の製造装置において、前記造形物の形成の途中に、該造形物の表面部の表層及び不要部分を少なくとも1回以上繰り返して切削する切削手段を備え、前記切削手段は、前記照射平面に対して平行な方向と法線方向とに移動するミーリングヘッドを有し、前記走査ヘッドは、前記ミーリングヘッドを移動させるミーリングヘッド移動手段によって移動するものである。 According to a third aspect of the present invention, in the metal powder sintered part manufacturing apparatus according to the first or second aspect, at least one surface layer and unnecessary portion of the surface portion of the modeled object are formed during the formation of the modeled object. The cutting means includes a cutting means that repeatedly cuts more than once, the cutting means having a milling head that moves in a direction parallel to the irradiation plane and a normal direction, and the scanning head moves the milling head It is moved by the milling head moving means.
請求項4の発明は、請求項2又は請求項3に記載の金属粉末焼結部品の製造装置において、前記制御部は、前記走査ヘッドが前記照射平面に最も近い照射高さに位置する場合の光ビームの照射位置及び集光径を設定値に補正する第1の補正データと、前記走査ヘッドが前記照射平面から最も遠い照射高さに位置する場合の光ビームの照射位置及び集光径を設定値に補正する第2の補正データとを有し、前記走査ヘッドが任意の照射高さに位置するときの補正データを、前記第1の補正データ及び第2の補正データから補間して算出し、この算出した補正データを用いて光ビームを照射するものである。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the metal powder sintered component manufacturing apparatus according to the second or third aspect, wherein the control unit is configured such that the scanning head is positioned at an irradiation height closest to the irradiation plane. First correction data for correcting the irradiation position and condensing diameter of the light beam to set values, and the irradiation position and condensing diameter of the light beam when the scanning head is positioned at the irradiation height farthest from the irradiation plane. Second correction data to be corrected to a set value, and correction data when the scanning head is positioned at an arbitrary irradiation height is calculated by interpolation from the first correction data and the second correction data. Then, the light beam is irradiated using the calculated correction data.
請求項5の発明は、請求項2乃至請求項4のいずれか一項に記載の金属粉末焼結部品の製造装置において、前記走査ヘッドは、造形物表面部分には、前記照射平面に近い位置から光ビームを照射し、造形物中心部分には、前記照射平面から遠い位置から光ビームを照射するものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the metal powder sintered component manufacturing apparatus according to any one of the second to fourth aspects, the scanning head is located near the irradiation plane on the surface of the modeled object. Is irradiated with a light beam from the position far from the irradiation plane.
請求項6の発明は、請求項2又は請求項3に記載の金属粉末焼結部品の製造装置において、前記制御部は、予め定められた複数の照射高さから、光ビームの照射位置及び集光径を設定値に補正するそれぞれの照射高さに応じた補正データに基づいて前記走査ヘッドに光ビームを照射させるものである。 According to a sixth aspect of the present invention, in the apparatus for manufacturing a sintered metal powder part according to the second or third aspect, the control unit is configured to determine the irradiation position and concentration of the light beam from a plurality of predetermined irradiation heights. The scanning head is irradiated with a light beam based on correction data corresponding to each irradiation height for correcting the light diameter to a set value.
請求項7の発明は、金属粉末焼結部品の製造方法において、請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の金属粉末焼結部品の製造装置を用い、前記照射平面を複数の造形領域に分割し、この分割された各造形領域の内で、互いに隣接しない造形領域に前記走査ヘッドを順に移動させ、光ビームを照射させるものである。 A seventh aspect of the present invention is a method of manufacturing a metal powder sintered part, wherein the irradiation plane is formed into a plurality of shapes using the metal powder sintered part manufacturing apparatus according to any one of the first to sixth aspects. It divides | segments into an area | region, The said scanning head is sequentially moved to the modeling area | region which is not mutually adjacent | abutted among each divided | segmented modeling area | region, and a light beam is irradiated.
請求項8の発明は、金属粉末焼結部品の製造方法において、請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の金属粉末焼結部品の製造装置を用い、前記照射平面を複数の造形領域に分割し、この分割された各造形領域に前記走査ヘッドを順に移動させて光ビームを照射させ、前記分割は、照射平面の下に形成されている焼結層の各造形領域間の境界と、前記照射平面の各造形領域間の境界とが重ならないように行うものである。
The invention of
請求項9の発明は、金属粉末焼結部品の製造方法において、請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の金属粉末焼結部品の製造装置を用い、前記照射平面を、造形される造形物の中心部分、表面部分、及び前記中心部分と表面部分の間の中間部分の各々に対応する構成領域に区分し、これら区分された各構成領域をさらに複数の造形領域に分割し、この分割された各造形領域の内で、互いに隣接しない造形領域に前記走査ヘッドを順に移動させ、光ビームを照射させるものである。
The invention of claim 9 is a method of manufacturing a metal powder sintered part, wherein the irradiation plane is formed using the metal powder sintered part manufacturing apparatus according to any one of
請求項10の発明は、金属粉末焼結部品の製造方法において、請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の金属粉末焼結部品の製造装置を用い、前記照射平面を、造形される造形物の中心部分、表面部分、及び前記中心部分と表面部分の間の中間部分の各々に対応する構成領域に区分し、これら区分された各構成領域をさらに複数の造形領域に分割し、この分割された各造形領域の内で、互いに隣接しない造形領域に前記走査ヘッドを順に移動させて光ビームを照射させ、前記分割は、前記照射平面の下に形成されている焼結層の各造形領域間の境界と、前記照射平面の各造形領域間の境界とが重ならないように行うものである。
The invention of
請求項1の発明によれば、走査ヘッドが照射平面に対して平行に移動するので照射面積を広くすることができ、大きな金属粉末焼結部品を製造することができる。また、照射高さが低くてよいので、光ビームの走査精度が良く、造形物の表面切削量が少なくなり、加工時間が短縮される。
According to the invention of
請求項2の発明によれば、走査ヘッドが照射平面に対して法線方向に移動し、照射高さを変えることができるので、走査ヘッドの照射高さを変えて、光ビームの走査精度を調整することができる。また、走査ヘッドの照射高さを変えて、光ビームの集光径を調整することができる。
According to the invention of
請求項3の発明によれば、走査ヘッドをミーリングヘッドに固定させて移動させるので、金属粉末焼結部品の製造装置の構成が簡単になり、低コストにすることができる。
According to the invention of
請求項4の発明によれば、走査ヘッドの任意の照射高さにおける、光ビームの照射位置及び集光径を設定値に補正する補正データを容易に求めることができるので、光ビームの走査精度が良くなる。 According to the fourth aspect of the present invention, the correction data for correcting the irradiation position and the condensed diameter of the light beam at the arbitrary irradiation height of the scanning head can be easily obtained, so that the scanning accuracy of the light beam can be obtained. Will be better.
請求項5の発明によれば、造形物表面部分は、照射平面に近い位置から光ビームを照射するので、光ビームの走査精度が良くなり、このため、造形物表面の切削量を少なくすることができるので、切削時間が短くなり加工時間が短縮される。また、造形物中心部分は走査精度が低く焼結密度も低くてよいので、照射平面に遠い位置から照射し、走査速度を速くすることができ、加工時間を短縮することができる。
According to the invention of
請求項6の発明によれば、予め定められた複数の照射高さから光ビームを照射するので、造形物の走査精度や走査速度の必要性に応じて光ビームの照射条件を容易に変えることができ、加工時間が短縮される。
According to the invention of
請求項7の発明によれば、互いに隣接しない造形領域に順に光ビームを照射するので、焼結熱の熱溜まりが造形物に発生せず、造形物の熱歪を防ぎ、造形物の加工精度が良くなる。
According to the invention of
請求項8の発明によれば、照射平面の下に形成されている焼結層の各造形領域間の境界と、前記照射平面の各造形領域間の境界とが重ならないように照射平面が分割されているので、造形物の造形領域間の強度が強くなる。
According to the invention of
請求項9の発明によれば、照射平面が複数の造形領域に分割されており、造形領域に応じた照射高さにすることができるので、造形物の表面部分の照射高さを低くすることにより、表面部分の走査精度が良くなる。また、互いに隣接しない造形領域に順に光ビームを照射するので、焼結熱の熱溜まりが造形物に発生せず、造形物の熱歪が防がれる。これらにより、大きな造形物を高精度に造形することができる。 According to the invention of claim 9, the irradiation plane is divided into a plurality of modeling regions, and the irradiation height according to the modeling region can be set, so that the irradiation height of the surface portion of the modeling object is reduced. Thus, the scanning accuracy of the surface portion is improved. In addition, since the light beams are sequentially irradiated to the modeling regions that are not adjacent to each other, a heat accumulation of sintering heat does not occur in the modeled product, and thermal distortion of the modeled product is prevented. By these, a big modeling thing can be modeled with high precision.
請求項10の発明によれば、請求項9の効果に加え、造形領域間の強度が増すので、造形物が強固になる。
According to the invention of
本発明の金属粉末焼結部品製造装置(以下、本装置と記す)について、図面を参照して説明する。
(第1の実施形態)
図1及び図2は、第1の実施形態に係る本装置の構成を示し、図3は本装置における走査ヘッドの光学カバーを取り外した光ビーム照射部の構成を示している。本装置1は、金属粉末11を供給して粉末層12を形成する粉末層形成部(粉末層形成手段)2と、粉末層形成部2により形成された粉末層12の所定の箇所に光ビームを照射して粉末層12を焼結させ焼結層13を形成する光ビーム照射部(光ビーム照射手段)3と、焼結層13が積層一体化された三次元形状の造形物を切削する切削部(切削手段)4と、各部の動作を制御する制御部5と、を備えている。本明細書においては、金属粉末焼結部品の製造工程中における形態を造形物とよんでいる。
The metal powder sintered part manufacturing apparatus (hereinafter referred to as the present apparatus) of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
1 and 2 show the configuration of the apparatus according to the first embodiment, and FIG. 3 shows the configuration of a light beam irradiation unit from which the optical cover of the scanning head in the apparatus is removed. The
粉末層形成部2は、金属粉末を供給する材料タンク21と、材料タンク21の金属粉末を上昇させる材料テーブル22と、粉末層12が敷かれる造形プレート23と、造形プレート23を保持し、上下に昇降する造形テーブル24と、造形テーブル24を囲む造形タンク25と、材料タンク21の金属粉末を造形プレート23の上に敷くワイパ26と、ワイパ26を移動させるワイパ移動軸27を有している。光ビーム照射部3は、光ビームを発振する光ビーム発振器31と、発振された光ビームLを送る光ファイバ32と、集光レンズ(図示なし)等を有して光ファイバ32から受けた光ビームLを粉末層に集光する光学部33とを有している。光ビーム発振器31は、例えば、炭酸ガスレーザやYAGレーザ、ファイバーレーザの発振器である。光ビーム照射部3は、また、光学部33からの光ビームLを反射する回転自在な2枚の走査ミラー34と、走査ミラー34の回転の角度制御を行うスキャナ35とを備えている。制御部5は、スキャナ35を介して走査ミラー34の回転角度を調整し、光ビームLを粉末層12の上を走査する。光学部33、走査ミラー34、スキャナ35は光学カバー36によって覆われており、光学カバー36と共に走査ヘッド37を構成している。
The powder
走査ヘッド37は、光ビームの照射平面に平行でX方向に移動する走査ヘッドX軸37xと、照射平面に平行でY方向に移動する走査ヘッドY軸37yとによって照射平面に対して平行な方向に移動する。切削部4は、造形物を切削する切削工具41と切削工具41を回転保持するミーリングヘッド42を備えている。ミーリングヘッド42はミーリングヘッドZ軸42zに固定されており、ミーリングヘッドZ軸42z、ミーリングヘッドX軸42x及びミーリングヘッドY軸42yによって、光ビームの照射平面に対して法線方向及び平行な方向に移動する。ミーリングヘッドZ軸42z、ミーリングヘッドX軸42x及びミーリングヘッドY軸42yは、ミーリングヘッド移動部(ミーリングヘッド移動手段)43を構成する。光ビームの照射平面はチャンバ(図示せず)によって覆われており、チャンバ内は金属粉末が酸化しないように、例えば窒素ガスのような不活性ガスによって満たされている。不活性ガスの供給は、チャンバ内の酸素濃度等を測定することにより管理される。
The
このように構成された本装置1の動作について説明する。図4(a)乃至(d)は、この動作の時系列状態を示す。最初に、造形プレート23の上面と造形タンク25の上面との段差が長さΔtになるように、造形テーブル24を下降させ、ワイパ26によって材料テーブル22上の金属粉末11を造形プレート23上に供給し、粉末層12を形成する(図4(a))。
The operation of the
続いて、走査ヘッド37は、走査ミラーを回転させて、光ビームLを粉末層12の一部の領域に走査させ、粉末層12を溶融し、焼結層13を形成する(図4(b))。続いて、走査ヘッド37は粉末層12の別の領域に走査ヘッドX軸及び走査ヘッドY軸によって移動し、光ビームLを照射して焼結層13を形成する(図4(c))。続いて、走査ヘッド37は、図4(a)乃至(c)の動作を繰り返して粉末層12と焼結層13の形成を繰り返し、焼結層13を積層する。焼結層13が所定の厚みになると、ミーリングヘッド42の切削工具41によって造形物の表面部の表層及び不要部分を切削する(図4(d))。このような動作を繰り返して、金属粉末焼結部品を製造する。
Subsequently, the
本装置1においては、走査ヘッド37を照射平面に対して平行な方向に移動させることができるので、走査ヘッド37と照射平面との距離が近いままで、大きな面積の走査が可能になり、大きな金属粉末焼結部品を製造できる。走査ヘッド37と照射平面との距離が近いので、光ビームLの走査精度が悪くならず、造形物の寸法精度が良い。造形物の寸法精度が良いので、切削工具41による切削量が少なくなり、切削時間が短くなって加工時間が短縮される。
In the
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態に係る本装置について図5を参照して説明する。図5は本装置の構成を示す。図5において、前述の実施形態と同一の構成物には同一番号を付し、説明を略す(以下、同様)。本実施形態の本装置1は、第1の実施形態の構成に加えて走査ヘッドZ軸37zを備えている。走査ヘッドZ軸37zは走査ヘッドY軸37yに接続されており、走査ヘッド37は走査ヘッドZ軸37zに保持されている。この構成により、走査ヘッド37は、照射平面に対して平行な方向のみならず、照射平面に対して法線方向にも移動することができる。
(Second Embodiment)
The apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows the configuration of this apparatus. In FIG. 5, the same components as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted (the same applies hereinafter). The
このように構成された本装置1の動作について説明する。図6(a)及び(b)は、走査ヘッド37の照射高さHと光ビームLの走査精度の関係を示す。図6(a)は走査ヘッド37の照射高さHが高い場合を示し、図6(b)は照射高さHが低い場合を示す。走査ヘッド37から照射される光ビームLが同一角度θ振れた場合、照射高さHが高い方が光ビームLの振幅幅は大きくなるので、光ビームLの走査精度は悪くなる。
The operation of the
このように走査ヘッド37の照射高さを変えることにより、光ビームLの走査精度を変えることができる。高い走査精度が必要な場合には、走査ヘッド37の照射高さHを低くし、走査精度が必要でない場合には、走査ヘッド37の照射高さHを高くして光ビームLを照射する。
Thus, the scanning accuracy of the light beam L can be changed by changing the irradiation height of the
図7(a)乃至(c)は、走査ヘッド37の照射高さHと、光ビームLの集光径Dとの関係を示す。図7(a)は、走査ヘッド37の照射高さHが標準よりも高い場合の集光径Dを、図7(b)は照射高さHが標準の場合の集光径Dを、図7(c)は、照射高さHが標準よりも低い場合の集光径Dを示す。照射高さHが標準よりも高い場合には、照射高さHが標準の場合よりも集光径Dは大きくなり、照射高さHが標準よりも低い場合には、照射高さHが標準の場合よりも集光径Dは小さくなる。集光レンズ等の条件を同一のままで、照射高さHを変えることにより、集光径Dを容易に調整することができる。このように、造形物の必要に応じて照射高さHを変えることにより、光ビームLの走査精度と集光径を容易に調整することができるので、加工時間を短縮することができる。
7A to 7C show the relationship between the irradiation height H of the
(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態に係る本装置について図面を参照して説明する。図8は、本装置1の構成を示す。本実施形態において走査ヘッド37はミーリングヘッド42に固定されている。走査ヘッド37はミーリングヘッドX軸42x、ミーリングヘッドY軸42y、及びミーリングヘッドZ軸42zによって、光ビームの照射平面に対して平行な方向と法線方向に移動する。
(Third embodiment)
A device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 8 shows the configuration of the
このように走査ヘッド37をミーリングヘッド42に固定させて移動させるので、走査ヘッド37を移動させるための走査ヘッドX軸、走査ヘッドY軸、及び走査ヘッドZ軸が不要となり、本装置の構成が簡単になり、低コストにすることができる。また、走査ヘッド37は、造形物の表面部等の切削中は不要なので、切削動作を開始する前にミーリングヘッド42から取り外し、切削動作が終了して光ビームLを照射する前にミーリングヘッド42に取り付けてもよい。このように、切削動作中に走査ヘッド37を取り外すことにより、切削動作中のミーリングヘッド42の急激な加速度運動によって走査ヘッド37が故障する虞が少なくなる。
Since the
(第4の実施形態)
本発明の第4の実施形態に係る本装置について図面を参照して説明する。図9(a)及び(b)は走査ヘッド37からの光ビームの照射状態を示し、図9(a)は照射高さHが最も高い状態を、図9(b)は、照射高さHが最も低い状態を示す。本実施形態における本装置の構成は第2の実施形態と同等である。本装置の制御部は、走査ヘッド37の照射高さHを変更して光ビームLを照射するときは、走査ヘッド37の照射高さHに応じて、光ビームLの照射位置及び集光径Dを設定値に補正しなければならない。照射位置の補正は走査ミラー34の回転角度によって行い、集光径Dの補正は光学部33内の集光レンズの位置等によって行う。
(Fourth embodiment)
A device according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 9A and 9B show the irradiation state of the light beam from the
本実施形態においては、照射高さHが最も高い位置と最も低い位置での、照射位置の補正データ(ΔX、ΔY)と集光径の補正データ(ΔZ)を求める。照射高さHが最も高い位置での補正データを第1の補正データとし、照射高さHが最も低い位置での補正データを第2の補正データとする。この補正は、照射面積Rと集光径を同一にして行う。そして、走査ヘッド37の任意高さHにおける補正データを、その高さに応じて、第1の補正データ及び第2の補正データから補間して求める。例えば、第1の補正データのΔXが0.1mmで、第2の補正データのΔXが0.2mmである場合、照射高さが最も高い位置と最も低い位置のちょうど中間であるときのΔXの補正データは0.15mmとなる。このように、走査ヘッド37の任意の照射高さHにおける、光ビームLの照射位置及び集光径を設定値に補正する補正データを容易に求めることができるので、光ビームLの走査精度が良くなる。
In the present embodiment, correction data (ΔX, ΔY) and correction data (ΔZ) of the light collection diameter at the position where the irradiation height H is highest and lowest are obtained. The correction data at the position with the highest irradiation height H is defined as first correction data, and the correction data at the position with the lowest irradiation height H is defined as second correction data. This correction is performed by making the irradiation area R and the light collection diameter the same. Then, correction data at an arbitrary height H of the
(第5の実施形態)
本発明の第5の実施形態に係る本装置について図面を参照して説明する。図10は造形物の垂直断面を示す。本実施形態における本装置の構成は第2の実施形態と同等である。本実施形態においては、光ビームの照射を次のように行う。造形物14を表面部分V1、中心部分V3、及び表面部分と中心部分の間の中間部分V2の構成領域に区分する。そして、焼結密度をそれぞれの構成領域で変え、表面部分V1では98%以上、中間部分V2では70〜90%、中心部分V3では60〜80%とする。焼結密度は、光ビームの集光径によって変化させることができる。
(Fifth embodiment)
A device according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 10 shows a vertical cross section of the shaped object. The configuration of this apparatus in this embodiment is the same as that of the second embodiment. In this embodiment, light beam irradiation is performed as follows. The modeled
表面部分V1は造形後の表面切削量を少なくするために、高精度に走査する必要があるので照射高さを低くする。そして、照射高さを低くし集光径を小さくすることにより、面積当たりの照射エネルギが大きくなるので、焼結密度が高くなる。中心部分V3は、照射位置がズレても造形物の寸法精度に影響がなく、走査精度は低くてもよいので、照射高さを高くする。そして、照射高さを高くし集光径を大きくすることにより、面積当たりの照射エネルギが小さくなるので、焼結密度が低くなる。また、照射高さが高いので、走査ミラーの回転角速度が、照射高さが低い場合と同じでも、光ビームの走査速度は速くなり、焼結密度を低くすることができる。そして、中間部分V2を照射する場合は、表面部分V1を照射する照射高さと中心部分V3を照射する照射高さとの間の照射高さで照射する。焼結密度は、また、レーザ出力、走査速度、走査ピッチ、によって変化させてもよい。 Since the surface portion V1 needs to be scanned with high accuracy in order to reduce the amount of surface cutting after modeling, the irradiation height is lowered. Then, by lowering the irradiation height and reducing the light collection diameter, the irradiation energy per area increases, so that the sintering density increases. Even if the irradiation position is deviated, the central portion V3 does not affect the dimensional accuracy of the modeled object, and the scanning accuracy may be low, so the irradiation height is increased. Then, by increasing the irradiation height and increasing the light condensing diameter, the irradiation energy per area decreases, so the sintering density decreases. In addition, since the irradiation height is high, the scanning speed of the light beam is increased and the sintered density can be lowered even when the rotation angular velocity of the scanning mirror is the same as when the irradiation height is low. And when irradiating the intermediate part V2, it irradiates with the irradiation height between the irradiation height which irradiates the surface part V1, and the irradiation height which irradiates the center part V3. The sintered density may also be varied by laser power, scan speed, scan pitch.
このように、造形物表面部分は、照射高さを低くして照射するので、光ビームの走査精度が良い。走査精度が良いと表面の切削量が少なくなるので、切削時間が短くなり加工時間が短縮される。また、造形物中心部分は走査精度が低く、焼結密度も低くてよいので、照射高さを高くして走査速度を早くすることができ、加工時間を短縮することができる。 As described above, since the surface of the modeled object is irradiated with the irradiation height lowered, the scanning accuracy of the light beam is good. If the scanning accuracy is good, the amount of cutting on the surface is reduced, so that the cutting time is shortened and the machining time is shortened. In addition, since the center portion of the modeled object has low scanning accuracy and low sintering density, the irradiation height can be increased to increase the scanning speed, and the processing time can be shortened.
(第6の実施形態)
本発明の第6の実施形態に係る本装置について図11を参照して説明する。図11(a)乃至(c)は走査ヘッド37からの光ビームの照射状態を示す。本実施形態における本装置の構成は第2の実施形態と同等である。本実施形態においては、複数の照射高さを予め定めておき、それぞれの照射高さに応じた補正データに基づいて前記走査ヘッドに光ビームを照射させる。図11は照射高さを3水準定めた場合の例を示し、図11(a)は、照射高さHが高い場合の、図11(b)は、照射高さHが中位の場合の、図11(c)は、照射高さHが低い場合の照射状態を示す。それぞれの照射高さでの、照射位置の補正データ(ΔX、ΔY)と集光径の補正データ(ΔZ)を求める。この補正は、照射面積Rと集光径を同一にして行う。そして、照射速度を早くする場合には高い位置で、高い照射精度が必要な場合には低い位置で、通常の照射条件でよい場合には中位の高さの位置で光ビームを照射する。
(Sixth embodiment)
The apparatus according to the sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 11A to 11C show the irradiation state of the light beam from the
このように、予め定められた複数の照射高さから光ビームを照射するので、造形物の走査精度や走査速度の必要性に応じて光ビームの照射条件を容易に変えることができ、加工時間を短縮することができる。 Thus, since the light beam is irradiated from a plurality of predetermined irradiation heights, the irradiation conditions of the light beam can be easily changed according to the necessity of the scanning accuracy and the scanning speed of the modeled object, and the processing time Can be shortened.
(第7の実施形態)
本発明の第7の実施形態に係る本装置について図12を参照して説明する。図12は照射平面の平面視を示す。照射平面が複数の造形領域に分割されている。造形領域中の数字は、説明のために付した造形領域の番号である。本実施形態では照射平面を複数の造形領域に分割し、この分割された各造形領域の内で、互いに隣接しない造形領域に走査ヘッドを順に走査ヘッドX軸及び走査ヘッドY軸によって移動させ、走査ミラーを回転させて光ビームを造形領域に走査する。図12の照射平面では、例えば造形領域の番号1,5,3,4,2,6の順に繰り返して光ビームの照射を行う。互いに隣接しない造形領域に順に光ビームを照射するので、焼結熱の熱溜まりが造形物に発生せず、造形物の熱歪を防ぎ、造形物の寸法精度が良くなる。
(Seventh embodiment)
The apparatus according to the seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 12 shows a plan view of the irradiation plane. The irradiation plane is divided into a plurality of modeling regions. The number in the modeling area is the number of the modeling area given for explanation. In this embodiment, the irradiation plane is divided into a plurality of modeling regions, and the scanning head is sequentially moved to the modeling regions that are not adjacent to each other by the scanning head X axis and the scanning head Y axis. The mirror is rotated to scan the light beam with the light beam. In the irradiation plane of FIG. 12, for example, the light beam is irradiated repeatedly in the order of the
次に、第7の実施形態の第1の変形例について図面を参照して説明する。図13(a)は照射平面の平面視を示し、図13(b)は造形物の垂直断面を示す。図13(a)中の造形領域中の数字は、説明のために付した造形領域の番号である。本変形例では、照射平面を複数の造形領域に分割し、この分割された造形領域に走査ヘッドを順に移動させて光ビームを造形領域に走査する。そして、この分割は、照射平面の下に形成されている焼結層の各造形領域間の境界と、これから光ビームを照射する照射平面の各造形領域間の境界とが重ならないように行う。図13(a)及び(b)では、造形領域の番号1,3,2,4の順に繰り返して光ビームの照射を行うが、各造形領域間の境界は、図13(b)に示すように、重なる上下の焼結層で位置が異なり、境界が上下の焼結層で重ならない。
Next, a first modification of the seventh embodiment will be described with reference to the drawings. Fig.13 (a) shows the planar view of an irradiation plane, FIG.13 (b) shows the vertical cross section of a molded article. The numbers in the modeling area in FIG. 13A are the numbers of the modeling areas given for explanation. In this modification, the irradiation plane is divided into a plurality of modeling regions, and the scanning head is sequentially moved to the divided modeling regions to scan the modeling region with the light beam. And this division is performed so that the boundary between each modeling area | region of the sintered layer currently formed under the irradiation plane and the boundary between each modeling area | region of the irradiation plane which irradiates a light beam from now on do not overlap. 13 (a) and 13 (b), the light beam is repeatedly irradiated in the order of the
図14は、光ビーム照射の時系列状態を示す。図中の粉末層12を一点鎖線で区分した領域の数字は、説明のために付した造形領域の番号である。走査ヘッド37は最初、造形領域1上に位置し、造形領域1に光ビームを照射する(図14(a))。続いて、走査ヘッド37は造形領域3上に移動し、造形領域3に光ビームを照射する(図14(b))。続いて、同様に造形領域2、4に光ビームを照射し、第1層を焼結する(図14(c)、(d))。続いて、第2層の造形領域1に照射を行うが、このとき、造形領域1と造形領域2との境界の位置を第1層での境界の位置とはずらして光ビームを照射する(図14(e))。続いて、走査ヘッド37は造形領域3上に移動し、第1層での境界の位置とはずらして造形領域3に光ビームを照射する(図14(f))。続いて、同様に造形領域2、4に光ビームを照射し、第2層を焼結する(図14(g)、(h))。
FIG. 14 shows a time-series state of light beam irradiation. The number of the area | region which divided the
図15(a)は、このようにして形成した造形物14の構成を、図15(b)は、各焼結層の造形領域の境界を揃えた場合の造形物14の構成を示す。このように、照射平面の下に形成されている焼結層の各造形領域間の境界と、照射平面の各造形領域間の境界とが重ならないように照射平面が分割されているので、造形物の造形領域間の強度が強くなる。
FIG. 15A shows the configuration of the shaped
次に、第7の実施形態の第2の変形例について説明する。図16(a)は造形物の水平断面を、図16(b)は造形物の垂直断面を示し、図16(c)は造形物の造形領域の一部分を分離して示す。図中の造形領域中の数字は、説明のために付した造形領域の番号である。本変形例では、照射平面を造形される造形物の中心部分、表面部分、及び中心部分と表面部分の間の中間部分の各々に対応する構成領域に区分し、これら区分された各構成領域をさらに複数の造形領域に分割している。そして、第7の実施形態と同様に、この分割された各造形領域の内で、互いに隣接しない造形領域に走査ヘッドを順に移動させ、走査ミラーを回転させて光ビームを造形領域に走査する。互いに隣接しない造形領域に順に光ビームを照射するので、焼結熱の熱溜まりが造形物に発生せず、造形物の熱歪が防がれて、造形物の寸法精度が良くなる。 Next, a second modification of the seventh embodiment will be described. 16A shows a horizontal cross section of the modeled object, FIG. 16B shows a vertical cross section of the modeled object, and FIG. 16C shows a part of the modeled area of the modeled object separately. The numbers in the modeling area in the figure are the numbers of the modeling areas given for explanation. In this modification, the irradiation plane is divided into constituent areas corresponding to the center part, the surface part, and the intermediate part between the central part and the surface part of the modeled object to be modeled. Furthermore, it is divided into a plurality of modeling regions. Then, similarly to the seventh embodiment, the scanning head is sequentially moved to the modeling areas that are not adjacent to each other among the divided modeling areas, and the scanning mirror is rotated to scan the modeling area. Since the light beams are sequentially irradiated to the modeling regions that are not adjacent to each other, heat accumulation of sintering heat does not occur in the modeled object, the thermal distortion of the modeled object is prevented, and the dimensional accuracy of the modeled object is improved.
本変形例では、光ビームの照射を、例えば造形領域の1,6,9,2,8,10,4,7,12,3,5,11の順に繰り返して行なう。そして、焼結密度をそれぞれの構成領域で変え、表面部分は98%以上、中間部分は70〜90%、中心部分は60〜80%とする。光ビームの照射高さは、上述した第5の実施形態と同様に、表面部分は照射高さを低くし、中心部分は照射高さを高くし、中間部分は中位の照射高さにする。これにより、表面部分は照射高さが低いので、走査精度が良く、集光径が小さくなって焼結密度が高くなる。また、中心部分は、照射高さが高いので走査速度を速くし、焼結密度が低くなる。このように、造形物の熱歪が防がれ、造形物表面部分の光ビームの走査精度が良いので、大きな造形物を高精度に造形することができる。 In this modification, light beam irradiation is repeatedly performed in the order of, for example, 1, 6, 9, 2, 8, 10, 4, 7, 12, 3, 5, 11 in the modeling area. Then, the sintered density is changed in each constituent region, and the surface portion is 98% or more, the intermediate portion is 70 to 90%, and the central portion is 60 to 80%. As in the fifth embodiment described above, the irradiation height of the light beam is such that the irradiation height of the surface portion is lowered, the irradiation height is increased at the center portion, and the middle irradiation height is set at the intermediate portion. . Thereby, since the irradiation height is low on the surface portion, the scanning accuracy is good, the condensing diameter is reduced, and the sintering density is increased. Further, since the central portion has a high irradiation height, the scanning speed is increased and the sintered density is lowered. Thus, since the thermal distortion of the modeled object is prevented and the scanning accuracy of the light beam on the surface of the modeled object is good, a large modeled object can be modeled with high accuracy.
この第2の変形例において、構成領域間の境界を第1の変形例のように造形領域の分割を、照射平面の下に形成されている焼結層の各造形領域間の境界と、これから光ビームを照射する照射平面の各造形領域間の境界とが重ならないように行なってもよい。図17は、そのように分割した図16(c)の中心部分の造形領域3の形状を示す。造形領域3と他の造形領域との境界の位置が焼結層によって異なり、重なる上下の焼結層で境界が重ならない。この中心部の造形領域が隣接する中間部の造形領域に入り込んでいる部分の焼結密度は中心部の焼結密度にする。これにより、造形領域間の強度が増すので、造形物が強固になる。
In this second modification, the boundary between the constituent areas is divided into the modeling areas as in the first modification, and the boundary between each modeling area of the sintered layer formed below the irradiation plane, You may carry out so that the boundary between each modeling area | region of the irradiation plane which irradiates a light beam may not overlap. FIG. 17 shows the shape of the
なお、本発明は、上記各種実施形態の構成に限られず、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、照射平面を覆うチャンバ内は真空雰囲気としてもよく、この場合においても、チャンバ内を不活性ガスで満たした場合と同等の効果を得ることができる。 In addition, this invention is not restricted to the structure of the said various embodiment, A various deformation | transformation is possible in the range which does not change the meaning of invention. For example, the inside of the chamber covering the irradiation plane may be a vacuum atmosphere, and in this case, the same effect as that obtained when the chamber is filled with an inert gas can be obtained.
1 金属粉末焼結部品製造装置
12 粉末層
13 焼結層
14 造形物
2 粉末層形成部(粉末層形成手段)
23 造形プレート
3 光ビーム照射部(光ビーム照射手段)
34 走査ミラー
37 走査ヘッド
4 切削部(切削手段)
42 ミーリングヘッド
43 ミーリングヘッド移動部(ミーリングヘッド移動手段)
5 制御部
L 光ビーム
DESCRIPTION OF
23
34
42
5 Control unit L Light beam
本発明は、金属粉末に光ビームの照射を行なって造形する金属粉末焼結部品の製造方法に関する。 The present invention relates to a manufacturing method of the metal powder sintered component to shape by performing irradiation of the light beam on the metal powder.
本発明は、上記問題を解消するものであり、照射面積が広く、かつ光ビームの走査精度が良い金属粉末焼結部品の製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to provide a method for producing a sintered metal powder component having a wide irradiation area and good scanning accuracy of a light beam.
上記目的を達成するために請求項1の発明は、造形プレートに金属粉末を供給して粉末層を形成する粉末層形成手段と、前記粉末層形成手段により形成された粉末層の所定の箇所に光ビームを照射して該粉末層を焼結させ焼結層を形成する光ビーム照射手段と、前記各手段の動作を制御する制御部と、を備え、前記粉末層の形成と、前記焼結層の形成とを繰り返すことにより複数の焼結層が一体化した造形物を形成して三次元形状の金属粉末焼結部品を製造する製造装置を用いた金属粉末焼結部品の製造方法であって、前記光ビーム照射手段は、前記光ビームを反射して走査する少なくとも2枚の角度制御できる走査ミラーを有する走査ヘッドを備え、前記走査ヘッドは前記光ビームの照射平面に対して平行ないずれの方向にも移動するものであり、前記照射平面を複数の造形領域に分割し、この分割された各造形領域に前記走査ヘッドを順に移動させて光ビームを照射させ、前記分割は、照射平面の下に形成されている焼結層の各造形領域間の境界と、前記照射平面の各造形領域間の境界とが重ならないように行うものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the invention of
請求項2の発明は、請求項1に記載の金属粉末焼結部品の製造方法において、前記走査ヘッドは、さらに前記照射平面に対して法線方向に移動するものである。 According to a second aspect of the present invention, in the method for manufacturing a sintered metal powder part according to the first aspect, the scanning head further moves in a normal direction with respect to the irradiation plane.
請求項3の発明は、請求項1又は請求項2に記載の金属粉末焼結部品の製造方法において、前記造形物の形成の途中に、該造形物の表面部の表層及び不要部分を少なくとも1回以上繰り返して切削する切削手段を備え、前記切削手段は、前記照射平面に対して平行な方向と法線方向とに移動するミーリングヘッドを有し、前記走査ヘッドは、前記ミーリングヘッドを移動させるミーリングヘッド移動手段によって移動するものである。 According to a third aspect of the present invention, in the method for manufacturing a metal powder sintered part according to the first or second aspect, at least one surface layer and unnecessary portion of the surface portion of the modeled object are formed during the formation of the modeled object. The cutting means includes a cutting means that repeatedly cuts more than once, the cutting means having a milling head that moves in a direction parallel to the irradiation plane and a normal direction, and the scanning head moves the milling head It is moved by the milling head moving means.
請求項4の発明は、請求項2又は請求項3に記載の金属粉末焼結部品の製造方法において、前記制御部は、前記走査ヘッドが前記照射平面に最も近い照射高さに位置する場合の光ビームの照射位置及び集光径を設定値に補正する第1の補正データと、前記走査ヘッドが前記照射平面から最も遠い照射高さに位置する場合の光ビームの照射位置及び集光径を設定値に補正する第2の補正データとを有し、前記走査ヘッドが任意の照射高さに位置するときの補正データを、前記第1の補正データ及び第2の補正データから補間して算出し、この算出した補正データを用いて光ビームを照射するものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a metal powder sintered part according to the second or third aspect, the control unit is configured so that the scanning head is positioned at an irradiation height closest to the irradiation plane. First correction data for correcting the irradiation position and condensing diameter of the light beam to set values, and the irradiation position and condensing diameter of the light beam when the scanning head is positioned at the irradiation height farthest from the irradiation plane. Second correction data to be corrected to a set value, and correction data when the scanning head is positioned at an arbitrary irradiation height is calculated by interpolation from the first correction data and the second correction data. Then, the light beam is irradiated using the calculated correction data.
請求項5の発明は、請求項2乃至請求項4のいずれか一項に記載の金属粉末焼結部品の製造方法において、前記走査ヘッドは、造形物表面部分には、前記照射平面に近い位置から光ビームを照射し、造形物中心部分には、前記照射平面から遠い位置から光ビームを照射するものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a sintered metal powder part according to any one of the second to fourth aspects, the scanning head is located near the irradiation plane on the surface of the modeled object. Is irradiated with a light beam from the position far from the irradiation plane.
請求項6の発明は、請求項2又は請求項3に記載の金属粉末焼結部品の製造方法において、前記制御部は、予め定められた複数の照射高さから、光ビームの照射位置及び集光径を設定値に補正するそれぞれの照射高さに応じた補正データに基づいて前記走査ヘッドに光ビームを照射させるものである。 According to a sixth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a sintered metal powder part according to the second or third aspect, the control unit is configured to detect the irradiation position and concentration of the light beam from a plurality of predetermined irradiation heights. The scanning head is irradiated with a light beam based on correction data corresponding to each irradiation height for correcting the light diameter to a set value.
請求項7の発明は、請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の金属粉末焼結部品の製造方法において、前記照射平面を複数の造形領域に分割し、この分割された各造形領域の内で、互いに隣接しない造形領域に前記走査ヘッドを順に移動させ、光ビームを照射させるものである。
The invention of
請求項8の発明は、請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の金属粉末焼結部品の製造方法において、前記照射平面を、造形される造形物の中心部分、表面部分、及び前記中心部分と表面部分の間の中間部分の各々に対応する構成領域に区分し、これら区分された各構成領域をさらに複数の造形領域に分割し、この分割された各造形領域の内で、互いに隣接しない造形領域に前記走査ヘッドを順に移動させ、光ビームを照射させるものである。
The invention of
請求項1の発明によれば、走査ヘッドが照射平面に対して平行に移動するので照射面積を広くすることができ、大きな金属粉末焼結部品を製造することができる。また、照射高さが低くてよいので、光ビームの走査精度が良く、造形物の表面切削量が少なくなり、加工時間が短縮される。また、照射平面の下に形成されている焼結層の各造形領域間の境界と、前記照射平面の各造形領域間の境界とが重ならないように照射平面が分割されているので、各造形領域間の強度が強くなる。
According to the invention of
請求項8の発明によれば、照射平面が複数の造形領域に分割されており、造形領域に応じた照射高さにすることができるので、造形物の表面部分の照射高さを低くすることにより、表面部分の走査精度が良くなる。また、互いに隣接しない造形領域に順に光ビームを照射するので、焼結熱の熱溜まりが造形物に発生せず、造形物の熱歪が防がれる。これらにより、大きな造形物を高精度に造形することができる。
According to the invention of
本発明の製造方法に係る金属粉末焼結部品製造装置(以下、本装置と記す)について、図面を参照して説明する。
(第1の実施形態)
図1及び図2は、第1の実施形態に係る本装置の構成を示し、図3は本装置における走査ヘッドの光学カバーを取り外した光ビーム照射部の構成を示している。本装置1は、金属粉末11を供給して粉末層12を形成する粉末層形成部(粉末層形成手段)2と、粉末層形成部2により形成された粉末層12の所定の箇所に光ビームを照射して粉末層12を焼結させ焼結層13を形成する光ビーム照射部(光ビーム照射手段)3と、焼結層13が積層一体化された三次元形状の造形物を切削する切削部(切削手段)4と、各部の動作を制御する制御部5と、を備えている。本明細書においては、金属粉末焼結部品の製造工程中における形態を造形物とよんでいる。
A metal powder sintered part manufacturing apparatus (hereinafter referred to as the present apparatus) according to a manufacturing method of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
1 and 2 show the configuration of the apparatus according to the first embodiment, and FIG. 3 shows the configuration of a light beam irradiation unit from which the optical cover of the scanning head in the apparatus is removed. The
請求項2の発明は、請求項1に記載の金属粉末焼結部品の製造方法において、前記造形物の形成の途中に、該造形物の表面部の表層及び不要部分を少なくとも1回以上繰り返して切削する切削手段を備え、前記切削手段は、前記照射平面に対して平行な方向と法線方向とに移動するミーリングヘッドを有し、前記走査ヘッドは、前記ミーリングヘッドを移動させるミーリングヘッド移動手段によって移動するものである。 According to a second aspect of the present invention, in the method for manufacturing a metal powder sintered part according to the first aspect, during the formation of the modeled object, the surface layer and the unnecessary part of the surface part of the modeled object are repeated at least once or more. Cutting means for cutting, the cutting means having a milling head that moves in a direction parallel to the irradiation plane and a normal direction, and the scanning head is a milling head moving means for moving the milling head Is to be moved.
請求項3の発明は、請求項1又は請求項2に記載の金属粉末焼結部品の製造方法において、前記照射平面を複数の造形領域に分割し、この分割された各造形領域の内で、互いに隣接しない造形領域に前記走査ヘッドを順に移動させ、光ビームを照射させるものである。
The invention of
請求項4の発明は、請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の金属粉末焼結部品の製造方法において、前記照射平面を、造形される造形物の中心部分、表面部分、及び前記中心部分と表面部分の間の中間部分の各々に対応する構成領域に区分し、これら区分された各構成領域をさらに複数の造形領域に分割し、この分割された各造形領域の内で、互いに隣接しない造形領域に前記走査ヘッドを順に移動させ、光ビームを照射させるものである。
Invention of
請求項2の発明によれば、走査ヘッドをミーリングヘッドに固定させて移動させるので、金属粉末焼結部品の製造装置の構成が簡単になり、低コストにすることができる。
According to the invention of
請求項3の発明によれば、互いに隣接しない造形領域に順に光ビームを照射するので、焼結熱の熱溜まりが造形物に発生せず、造形物の熱歪を防ぎ、造形物の加工精度が良くなる。
According to the invention of
請求項4の発明によれば、照射平面が複数の造形領域に分割されており、造形領域に応じた照射高さにすることができるので、造形物の表面部分の照射高さを低くすることにより、表面部分の走査精度が良くなる。また、互いに隣接しない造形領域に順に光ビームを照射するので、焼結熱の熱溜まりが造形物に発生せず、造形物の熱歪が防がれる。これらにより、大きな造形物を高精度に造形することができる。
According to the invention of
Claims (10)
前記光ビーム照射手段は、前記光ビームを反射して走査する少なくとも2枚の角度制御できる走査ミラーを有する走査ヘッドを備え、
前記走査ヘッドは前記光ビームの照射平面に対して平行ないずれの方向にも移動することを特徴とする金属粉末焼結部品の製造装置。 A powder layer forming means for supplying a metal powder to the modeling plate to form a powder layer, and a predetermined portion of the powder layer formed by the powder layer forming means is irradiated with a light beam to sinter and burn the powder layer. A light beam irradiating means for forming a binder layer, and a controller for controlling the operation of each of the means, and a plurality of sintered layers are formed by repeating the formation of the powder layer and the formation of the sintered layer. In a manufacturing apparatus that forms a three-dimensional shaped metal powder sintered part by forming an integrated model,
The light beam irradiating means comprises a scanning head having at least two scanning mirrors that can control the angle by reflecting and scanning the light beam,
The apparatus for manufacturing a sintered metal powder part, wherein the scanning head moves in any direction parallel to the irradiation plane of the light beam.
前記切削手段は、前記照射平面に対して平行な方向と法線方向とに移動するミーリングヘッドを有し、
前記走査ヘッドは、前記ミーリングヘッドを移動させるミーリングヘッド移動手段によって移動することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の金属粉末焼結部品の製造装置。 In the middle of the formation of the modeled object, provided with a cutting means for repeatedly cutting the surface layer and the unnecessary portion of the modeled part at least once or more,
The cutting means has a milling head that moves in a direction parallel to the irradiation plane and a normal direction,
3. The metal powder sintered component manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the scanning head is moved by a milling head moving means for moving the milling head.
前記走査ヘッドが前記照射平面から最も遠い照射高さに位置する場合の光ビームの照射位置及び集光径を設定値に補正する第2の補正データとを有し、
前記走査ヘッドが任意の照射高さに位置するときの補正データを、前記第1の補正データ及び第2の補正データから補間して算出し、この算出した補正データを用いて光ビームを照射することを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の金属粉末焼結部品の製造装置。 The control unit includes first correction data for correcting an irradiation position and a focused diameter of a light beam to a set value when the scanning head is positioned at an irradiation height closest to the irradiation plane;
Second correction data for correcting the irradiation position and the focused diameter of the light beam to a set value when the scanning head is positioned at the irradiation height farthest from the irradiation plane;
Correction data when the scanning head is positioned at an arbitrary irradiation height is calculated by interpolating from the first correction data and the second correction data, and a light beam is irradiated using the calculated correction data. The metal powder sintered part manufacturing apparatus according to claim 2 or 3, wherein the metal powder sintered part is manufactured.
前記照射平面を複数の造形領域に分割し、この分割された各造形領域の内で、互いに隣接しない造形領域に前記走査ヘッドを順に移動させ、光ビームを照射させることを特徴とする金属粉末焼結部品の製造方法。 Using the metal powder sintered component manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 6,
The irradiation plane is divided into a plurality of modeling regions, and the scanning head is sequentially moved to the modeling regions that are not adjacent to each other among the divided modeling regions, and the metal powder firing is performed. A method of manufacturing a bonded part.
前記照射平面を複数の造形領域に分割し、この分割された各造形領域に前記走査ヘッドを順に移動させて光ビームを照射させ、
前記分割は、照射平面の下に形成されている焼結層の各造形領域間の境界と、前記照射平面の各造形領域間の境界とが重ならないように行うことを特徴とする金属粉末焼結部品の製造方法。 Using the metal powder sintered component manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 6,
The irradiation plane is divided into a plurality of modeling regions, the scanning head is sequentially moved to each of the divided modeling regions, and a light beam is irradiated.
The division is performed such that the boundary between the modeling regions of the sintered layer formed below the irradiation plane does not overlap with the boundary between the modeling regions of the irradiation plane. A method of manufacturing a bonded part.
前記照射平面を、造形される造形物の中心部分、表面部分、及び前記中心部分と表面部分の間の中間部分の各々に対応する構成領域に区分し、これら区分された各構成領域をさらに複数の造形領域に分割し、この分割された各造形領域の内で、互いに隣接しない造形領域に前記走査ヘッドを順に移動させ、光ビームを照射させることを特徴とする金属粉末焼結部品の製造方法。 Using the metal powder sintered component manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 6,
The irradiation plane is divided into constituent areas corresponding to the center part, the surface part, and the intermediate part between the center part and the surface part of the modeled object to be modeled, and a plurality of these divided constituent areas are further provided. A manufacturing method of a metal powder sintered part, wherein the scanning head is sequentially moved to a modeling area that is not adjacent to each other in each of the divided modeling areas, and a light beam is irradiated. .
前記照射平面を、造形される造形物の中心部分、表面部分、及び前記中心部分と表面部分の間の中間部分の各々に対応する構成領域に区分し、これら区分された各構成領域をさらに複数の造形領域に分割し、この分割された各造形領域の内で、互いに隣接しない造形領域に前記走査ヘッドを順に移動させて光ビームを照射させ、
前記分割は、前記照射平面の下に形成されている焼結層の各造形領域間の境界と、前記照射平面の各造形領域間の境界とが重ならないように行うことを特徴とする金属粉末焼結部品の製造方法。 Using the metal powder sintered component manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 6,
The irradiation plane is divided into constituent areas corresponding to the center part, the surface part, and the intermediate part between the center part and the surface part of the modeled object to be modeled, and a plurality of these divided constituent areas are further provided. In each of the divided modeling regions, the scanning head is sequentially moved to the modeling regions that are not adjacent to each other, and the light beam is irradiated.
The division is performed so that a boundary between the modeling regions of the sintered layer formed below the irradiation plane does not overlap with a boundary between the modeling regions of the irradiation plane. Manufacturing method of sintered parts.
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Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102458722A (en) * | 2009-06-23 | 2012-05-16 | 松下电器产业株式会社 | Method for producing three-dimensional shaped object and three-dimensional shaped object obtained by same |
JP2014519996A (en) * | 2011-05-20 | 2014-08-21 | スネクマ | Equipment for producing parts by selectively melting powder |
JP2016135910A (en) * | 2014-11-13 | 2016-07-28 | ザ・ボーイング・カンパニーThe Boeing Company | Apparatus and method for additive manufacturing |
JP2016528374A (en) * | 2013-06-11 | 2016-09-15 | レニショウ パブリック リミテッド カンパニーRenishaw Public Limited Company | Additive manufacturing apparatus and method |
WO2017142284A1 (en) * | 2016-02-16 | 2017-08-24 | 이철수 | Laser scanner-based, large area three-dimensional printing apparatus, to which machining is applied |
JP2018518601A (en) * | 2015-06-10 | 2018-07-12 | アイピージー フォトニクス コーポレーション | Multiple beam additive manufacturing |
US10335901B2 (en) | 2013-06-10 | 2019-07-02 | Renishaw Plc | Selective laser solidification apparatus and method |
CN113646115A (en) * | 2019-04-02 | 2021-11-12 | 株式会社Ihi | Three-dimensional modeling apparatus |
US11312076B2 (en) | 2019-09-23 | 2022-04-26 | The Boeing Company | Apparatuses for additively manufacturing an object from a powder material |
US11345082B2 (en) | 2019-09-23 | 2022-05-31 | The Boeing Company | Methods for additively manufacturing an object from a powder material |
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Cited By (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10000021B2 (en) | 2009-06-23 | 2018-06-19 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Method for manufacturing three-dimensional shaped object and three-dimensional shaped object obtained by the same |
CN102458722A (en) * | 2009-06-23 | 2012-05-16 | 松下电器产业株式会社 | Method for producing three-dimensional shaped object and three-dimensional shaped object obtained by same |
JP2014519996A (en) * | 2011-05-20 | 2014-08-21 | スネクマ | Equipment for producing parts by selectively melting powder |
US11478856B2 (en) | 2013-06-10 | 2022-10-25 | Renishaw Plc | Selective laser solidification apparatus and method |
US10335901B2 (en) | 2013-06-10 | 2019-07-02 | Renishaw Plc | Selective laser solidification apparatus and method |
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JP2016528374A (en) * | 2013-06-11 | 2016-09-15 | レニショウ パブリック リミテッド カンパニーRenishaw Public Limited Company | Additive manufacturing apparatus and method |
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JP2016135910A (en) * | 2014-11-13 | 2016-07-28 | ザ・ボーイング・カンパニーThe Boeing Company | Apparatus and method for additive manufacturing |
JP2019131893A (en) * | 2014-11-13 | 2019-08-08 | ザ・ボーイング・カンパニーThe Boeing Company | Apparatus and method for additional manufacture |
US10888962B2 (en) | 2014-11-13 | 2021-01-12 | The Boeing Company | Methods for additive manufacturing |
JP2021152215A (en) * | 2015-06-10 | 2021-09-30 | アイピージー フォトニクス コーポレーション | Plural beam additional production |
JP2018518601A (en) * | 2015-06-10 | 2018-07-12 | アイピージー フォトニクス コーポレーション | Multiple beam additive manufacturing |
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WO2017142284A1 (en) * | 2016-02-16 | 2017-08-24 | 이철수 | Laser scanner-based, large area three-dimensional printing apparatus, to which machining is applied |
CN113646115A (en) * | 2019-04-02 | 2021-11-12 | 株式会社Ihi | Three-dimensional modeling apparatus |
CN113646115B (en) * | 2019-04-02 | 2023-09-19 | 株式会社Ihi | Three-dimensional modeling device |
US11312076B2 (en) | 2019-09-23 | 2022-04-26 | The Boeing Company | Apparatuses for additively manufacturing an object from a powder material |
US11345082B2 (en) | 2019-09-23 | 2022-05-31 | The Boeing Company | Methods for additively manufacturing an object from a powder material |
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