三維造型裝置和三維形狀造型物的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及層疊并燒結粉末材料來制造三維形狀的造型物的三維造型裝置和三維形狀造型物的制造方法。
【背景技術】
[0002]以往，在這種發明中，通過反復進行從粉末供給裝置供給粉末材料來形成粉末層的工序、和對由該工序形成的粉末層的預定區域照射光束或電子束來燒結所述預定區域的粉末的工序，來制造包含大量燒結層的三維形狀的造型物。
[0003]另外，在上述現有技術中，為了照射光束或電子束，常使用檢流計掃描(們W只只_ V于)裝置。例如，在專利文獻I所記載的發明中，使從激光振蕩器(20)射出的光束或電子束反射到單一的檢流計掃描裝置(掃描器22)，并且使其反射方向變化來照射粉末層。光束或電子束的掃描路徑被稱為造型路徑，存儲在預先設定的控制電路中。根據這樣的結構，能夠通過檢流計掃描裝置使光束或電子束的照射位置高速移動，具有縮短造型時間的效果。
[0004]但是，根據上述現有技術，如圖7所示，首先，使檢流計掃描裝置動作以形成從一端側朝向另一端側的直線狀的掃描路徑al，然后，將光束或電子束的振蕩器暫時設為關閉狀態，將檢流計掃描裝置的照射位置定位到上述一端側的預定部位(參照虛線部)。再然后，將激光振蕩器再次設為打開狀態，使檢流計掃描裝置動作以形成從一端側朝向另一端側并且與所述掃描路徑al大致平行的掃描路徑a2。然后，反復進行多次所述掃描，使粉末層上的被造型區域E以畫影線的方式燒結。因此，由多次所述定位等導致的等待時間，成為使造型時間拉長的原因。
[0005]另外，對于光束或電子束的所述掃描，在該掃描的最初與最后之間存在時間差，因此，例如有時在光束或電子束位于最后的掃描路徑時，該掃描路徑的溫度因光束或電子束而上升，但最初的掃描路徑的溫度被外部空氣等冷卻而下降。因此，起因于上述那樣的溫度差，有可能導致造型物整體的溫度分布變得不均勻，造型物產生翹曲等形狀變形。
[0006]現有技術文獻
[0007]專利文獻1:日本特開2005-336547號公報
【發明內容】
[0008]本發明以上述以往情況為課題的一例，其目的是提高造型效率、以及抑制造型物產生形狀變形等。
[0009]為解決上述課題，本發明的基本構成包括:
[0010](I) 一種三維造型裝置，交替反復進行層疊工序和燒結工序，所述層疊工序中，通過粉末供給裝置形成粉末層，所述燒結工序中，通過光束或電子束掃描單元向所述粉末層照射光束或電子束，并且使該照射位置移動，來燒結所述粉末層，在所述三維造型裝置中，設置成:用不在同一線上通過、且不形成交點地連續的路徑，預先設定造型路徑，該造型路徑是被造型物內部側的光束或電子束的掃描路徑，沿該造型路徑連續照射由所述光束或電子束掃描單元產生的光束或電子束；
[0011](2) 一種三維形狀造型物的制造方法，交替反復進行層疊工序和燒結工序，所述層疊工序中，供給粉末材料來形成粉末層，所述燒結工序中，向所述粉末層照射光束或電子束，并且使該照射位置移動，來燒結所述粉末層，在所述三維形狀造型物的制造方法中，用不在同一線上通過、且不形成交點地連續的路徑，預先設定造型路徑，該造型路徑是被造型物內部側的光束或電子束的掃描路徑，沿該造型路徑連續照射光束或電子束。
[0012]上述基本構成中，在與裝置相關的構成(I)中，一種三維造型裝置，交替反復進行層疊工序和燒結工序，所述層疊工序中，通過粉末供給裝置形成粉末層，所述燒結工序中，通過光束或電子束掃描單元向所述粉末層照射光束或電子束，并且使該照射位置移動，來燒結所述粉末層，在所述三維造型裝置中，設置成:用不在同一線上通過、且不形成交點地連續的路徑，預先設定造型路徑，該造型路徑是被造型物內部側的光束或電子束的掃描路徑，沿該造型路徑連續照射由所述光束或電子束掃描單元產生的光束或電子束。
[0013]根據上述結構，由于將被造型物內部側的光束或電子束的掃描路徑，設為不在同一線上通過的連續的路徑，連續進行沿該路徑的光束或電子束的照射，因此能夠減少現有技術的情況那樣由對位導致的等待時間的產生，使造型時間縮短化，且這方面在與方法相關的基本構成(2)中也是同樣的。
[0014]在第I實施方式中，其特征在于，所述造型路徑是以預定的角度結合的多條直線依次朝向內側或者依次朝向外側的排列狀態，或者是連續的I條曲線依次朝向內側或者依次朝向外側的排列狀態(參照圖2和圖3。此外，圖2、圖3的情況表示直線狀的情況)。
[0015]根據上述結構，能夠減輕被造型區域中的溫度分布的不均，制造高品質的三維形狀造型物。
[0016]在第2實施方式中，其特征在于，所述造型路徑具有包含第一掃描路徑、第二掃描路徑、第三掃描路徑以及第四掃描路徑的掃描圖案，并且能夠反復進行該掃描圖案，所述第一掃描路徑是從一側朝向另一側的路徑，所述第二掃描路徑是與該第一掃描路徑連續、并且朝向相對于該第一掃描路徑呈預定的角度且相對于該第一掃描路徑遠離的方向的路徑，所述第三掃描路徑是與該第二掃描路徑連續、并且相對于第二掃描路徑呈預定的角度且從所述另一側朝向所述一側的路徑，所述第四掃描路徑是與該第三掃描路徑連續、并且朝向相對于該第三掃描路徑呈預定的角度且相對于該第三掃描路徑遠離的方向的路徑。
[0017]在第3實施方式中，其特征在于，在設定了彼此相鄰的2個直線狀或曲線狀的造型路徑的基礎上，相鄰的掃描路徑的間隔處于比光束或電子束的照射直徑大的狀態(參照圖5和圖6 ;此外，圖5、圖6表示直線狀的情況)。
[0018]根據上述結構，通過在彼此相鄰的掃描路徑之間形成的間隙，能夠減輕溫度分布變得不均勻，抑制造型物產生翹曲等形狀變形。
[0019]此外，優選將所述間隔設為比光束或電子束的照射直徑大并且為該照射直徑的10倍以下。
【附圖說明】
[0020]圖1是示意地表示本發明涉及的三維造型裝置的一例的立體圖。
[0021]圖2是表示造型路徑的一例的俯視圖。
[0022]圖3是表示造型路徑的另一例的俯視圖。
[0023]圖4是表不造型路徑的另一例的俯視圖。
[0024]圖5是以(a)和(b)示出在交叉方向上相鄰的掃描路徑的間隔不同的兩種造型路徑的例子的俯視圖。
[0025]圖6是以(a)和(b)示出在交叉方向上相鄰的掃描路徑的間隔不同的兩種造型路徑的例子的俯視圖。
[0026]圖7是表不現有的造型路徑的俯視圖。
[0027]附圖標記說明
[0028]10:造型臺
[0029]20:光束或電子束掃描單元
[0030]30:控制器
[0031]40:粉末供給裝置
[0032]E:被造型區域
[0033]Pl:矢量造型路徑
[0034]P2:光柵造型路徑
[0035]al?a4:掃描路徑
【具體實施方式】
[0036]以下，根據實施例進行說明。
[0037]【實施例1】
[0038]對具有上述特征的優選實施例，基于附圖進行詳細說明。
[0039]如圖1所示，該三維造型裝置I具備:能夠升降的造型臺10 ;在該造型臺10的上方側設置的多個光束或電子束掃描單元20 ;控制器30，其控制造型臺10的升降和/或各光束或電子束掃描單元20的動作等；和粉末供給裝置40，其向造型臺10上供給粉末材料，所述三維造型裝置I交替反復進行層疊工序和燒結工序來制造三維形狀造型物，在所述層疊工序中，供給粉末材料來形成粉末層，在所述燒結工序中，將光束或電子束照射所述粉末層并且使該照射位置移動來燒結所述粉末層。
[0040]造型臺10是上表面形成為平坦狀的臺，構成為通過未圖示的升降機構來升降。
[0041]該