[发明专利]叠层成形设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种叠层成形设备，用于通过照射光束以使粉末材料烧 结或熔融从而使其固化来制造三维叠层物体。

背景技术

已经提出了一种公知为选择性粉末烧结叠层法的制造叠层物体的 方法。该方法包括以下步骤：形成无机粉末或有机粉末的粉末层；以及 将光束照射到粉末层的预期部分以烧结或熔融从而使其固化成硬化层， 重复进行这些步骤以制造在其中层叠并一体结合有多个硬化层的物体。 日本专利公报JP2002-115004A(专利文献1)除公开上述步骤之外，在 重复进行的形成硬化层的硬化步骤之间还提供了打磨物体前体的表面 的步骤，以便以低成本对各种形状的物体进行光面修整。

然而，上述现有技术在叠层物体的精度方面存在缺陷。也就是说， 如图22所示，为了连续地形成薄粉末层，成形部包括成形台61、用于 提升成形台61的升降机构62、以及围绕成形台61的成形框架63。此 外，粉末供应部包括储槽65、用于提升储槽中的粉末材料的升降机构 66和升降台、以及用于将粉末材料从储槽的顶部供应到成形台61上并 平整粉末材料的供料器刮片68。

通过这样的配置，使成形台61上的粉末层在要被固化成硬化层的 预定部分处烧结或熔融，通过将成形台61降低一级以及将升降台67提 升一级再随后移动供料器刮片68而形成后续粉末层。然而，由于载有 物体的成形台61被制成是可动的，因此，在照射光束以烧结或熔融从 而固化的过程中或采用铣床打磨的过程中，物体的前体很可能经历微小 的位置波动，这使得难于精确地制造数量级为微米的物体。

另外，用于提升成形台61和升降台67的升降机构62和66必须设 置在成形台61和升降台67的下方。因此，成形部的总高度H是成形 台61(以及升降台67)升降范围H1的两倍以上，使得难于减小设备 的总高度。图中，H2指示升降装置62(66)的驱动范围。

[专利文献1]JP2002-115004

发明内容

[本发明要解决的技术问题]

针对以上缺点完成了本发明，并且本发明的问题是提供一种能够制 造高精度的叠层物体且具有紧凑配置的叠层成形设备。

[解决问题的方法]

根据本发明的叠层成形设备第一方面的特征在于包括：粉末层制备装 置，其构造成制备无机或有机粉末材料的粉末层；以及光学单元，其构造 成将光束照射到所述粉末层的预期部分以烧结或熔融而使所述部分固化 成硬化层，使得所述粉末层的制备和所述硬化层的形成重复进行以制造层 叠并一体结合有多个所述硬化层的三维物体。所述设备还包括：固定的基 座，所述粉末层和所述硬化层承载在所述固定的基座上；升降架，其构造 成围绕所述固定的基座的外周并能够相对于所述固定的基座竖直运动，从 而在所述基座上方限定出由所述升降架的内表面所围绕的空间以制备所 述粉末层；以及升降驱动装置，其驱动所述升降架竖直运动。根据本发明 的叠层成形设备第二方面的特征在于包括：粉末层制备装置，其构造成制 备无机或有机粉末的粉末层；光学单元，其构造成将光束照射到所述粉末 层的预期部分以烧结或熔融而使所述部分固化成硬化层，使得所述粉末层 的制备和所述硬化层的形成反复进行以制造层叠并一体结合有多个所述 硬化层的三维物体；以及铣削单元，其设置成打磨正在制造的所述三维物 体的前体的表面，其中，所述设备还包括：固定的基座，所述粉末层和所 述硬化层承载在所述固定的基座上；升降架，其构造成围绕所述固定的 基座的外周并能够相对于所述固定的基座竖直运动，从而在所述基座上 方限定出由所述升降架的内表面所围绕的空间以制备所述粉末层；以及 升降驱动装置，其驱动所述升降架竖直运动。所述铣削单元为数控机器 的形式，其具有至少能够相对于三条轴线进行控制并固定于所述基座的 工作台，从而在位于所述基座上方且由所述升降架的内表面围绕的空间 内制备粉末。

因此，能够在基座保持固定的情况下将粉末层(硬化层)叠置在基 座上，使得能够制造高精度的物体。

当粉末层制备装置构造成包括能够在升降架的顶面上滑动且具有 用于将粉末供入形成于基座上并由升降架所围绕的空间中的滑板时，易 于制成紧凑结构。

当粉末供应口的尺寸构造成具有垂直于所述滑板的滑动方向的宽 度并且所述宽度大于基座的对应宽度时，能够均匀供给粉末。

为了增大烧结后的密度或熔融-固化后的密度，滑板可优选成包括用 于增大所述粉末的容积密度的构件。