[发明专利]三维形状造型物的制造方法及其制造装置

说明书

技术领域

本发明涉及三维形状造型物的制造方法及其制造装置。更详细地讲，本发明涉及通过反复实施对粉末层的规定部位照射光束而形成固化层的处理来制造多个固化层层积一体化的三维形状造型物的方法及用于该方法的装置。

背景技术

以往以来，已知有向粉末材料照射光束来制造三维形状造型物的方法(一般称作“粉末烧结层积法”)。在这样的方法中，重复以下的工序(i)及(ii)来制造三维形状造型物(参照专利文献1或专利文献2)。

(i)通过向粉末层的规定部位照射光束，使这样的规定部位的粉末烧结或熔融固化而形成固化层的工序。

(ii)在得到的固化层之上铺上新的粉末层，同样照射光束，再形成固化层的工序。

在作为粉末材料而使用金属粉末或陶瓷粉末等的无机物的粉末材料的情况下，可以使用得到的三维形状造型物作为模具。另一方面，在使用树脂粉末或塑料粉末等的有机物的粉末材料的情况下，可以使用得到的三维形状造型物作为模型。按照这样的制造技术，能够在短时间制造复杂的三维形状造型物。

以作为粉末材料而使用金属粉末、使用得到的三维形状造型物作为模具的情况为例。如图1所示，首先，在将规定的厚度t1的粉末层22形成在造型板21上之后(参照图1(a))，将光束向粉末层22的规定部位照射，在造型板21上形成固化层24(参照图1(b))。接着，在形成的固化层24之上铺上新的粉末层22，再次照射光束，形成新的固化层。如果这样反复形成固化层，则能够得到多个固化层24层积一体化的三维形状造型物。由于相当于最下层的固化层能够以粘接在造型板面上的状态形成，所以三维形状造型物和造型板成为相互一体化的状态，能够原样作为模具使用。

通过光束的照射得到的三维形状造型物其表面比较粗糙，一般具有几百μmRz左右的表面粗糙度。这是因为在固化层表面上附着了粉末。在固化层形成时，由于将光束能量变换为热，所以照射粉末暂且熔融后在冷却过程中粉末彼此热粘合。此时，被照射光束的点的周边的粉末区域的温度也会上升，所以该周边的粉末附着在固化层表面上。这样的附着粉末给三维形状造型物带来“表面粗糙”，所以需要对三维形状造型物的表面进行切削加工。即，需要将得到的三维形状造型物的表面整体地施以切削加工。

专利文献1：日本特表平1－502890号公报

专利文献2：日本特开2000－73108号公报

发明内容

在粉末烧结层积法的切削加工处理中，本发明的发明者们发现了如果在造型物周围存在粉末，则刀具折损故障会更多发生的现象(参照图14(a))。虽然不受特定的理论约束，但可以考虑由于粉末进入到造型物表面与切削刀具之间而作用在切削刀具上的负荷增加是主要原因之一。

此外，还发现了如果在造型物周围存在粉末，则给造型物表面带来不必要的负荷，造型物的表面平滑性可能受损的现象(参照图14(b))。对此，也考虑造型物表面与切削刀具之间的粉末的进入是原因之一。

本发明是鉴于这样的情况而做出的。即，本发明的课题是提供一种能够减少“刀具折损故障”等的不良状况的粉末烧结层积法。

为了解决上述课题，在本发明中，提供一种通过(i)及(ii)的工序反复进行粉末层形成及固化层形成，并具有以下这样的(a)～(c)的特征的三维形状造型物的制造方法。

(i)向粉末层的规定部位照射光束，使该规定部位的粉末烧结或熔融固化而形成固化层的工序。

(ii)在得到的固化层之上形成新的粉末层，向该新的粉末层的规定部位照射光束而形成进一步的固化层的工序。

(a)在得到固化层及/或三维形状造型物后，包括至少1次用切削设备对该固化层及/或该三维形状造型物的表面实施表面切削处理的工序。

(b)在表面切削处理之前，将固化层及/或三维形状造型物的周围的粉末通过吸引嘴吸引除去。

(c)在吸引除去时，变更“吸引嘴的前端水平A”和“切削设备的前端水平B”的相对的位置关系。

在一优选的技术方案中，改变切削设备的形态，以使切削设备的前端水平B成为比吸引嘴的前端水平A靠上方，由此来变更“吸引嘴的前端水平A”和“切削设备的前端水平B”的相对的位置关系。例如，在切削设备具有主轴台、刀夹及切削刀具的情况下，也可以设为代替刀夹及切削刀具而仅将假刀夹安装在主轴台上的状态。并且，以这样的“仅将假刀夹安装在主轴台上的状态”实施吸引嘴的吸引除去。假刀夹例如也可以是与刀夹相同种类的刀夹。作为其他方法，也可以设为将刀夹及切削刀具从主轴拆下的状态，也可以在这样的“将刀夹及切削刀具从主轴拆下的状态”下实施吸引嘴的吸引除去。