[发明专利]造型装置及造型方法

说明书

造型装置，其具备：移动系统，使对象面(TAS)移动；测量系统，用以取得在通过移动系统而能移动的状态下的对象面(TAS)的位置信息；光束造型系统(500)，具有光束照射部(520)、以及供给被以来自光束照射部(520)的光束照射的造型材料的材料处理部(530)；以及控制装置。控制装置，根据待形成于对象面上的三维造型物的3D数据与使用测量系统所取得的对象面(TAS)的位置信息控制移动系统与光束造型系统(500)以一边使对象面(TAS)与来自光束照射部(520)的光束(LB)相对移动、一边供给造型材料据以对对象面(TAS)上的目标部位(T)施加造型。因此，能将加工精度良好的三维造型物形成于对象面上。

技术领域

本发明涉及造型装置及造型方法，更详言之，涉及关于在对象面上形成三维造型物的造型装置及造型方法。本发明的造型装置及造型方法，能非常合适地用于基于快速原型设计(有时亦被称为3D打印或附加制造、或直接数字制造)的三维造型物的形成。

背景技术

从CAD数据直接生成3D(三维)形状的技术，被称为快速原型设计(有时亦被称为3D打印或附加制造、或直接数字制造，但以下使用快速原型设计作为总称)，有助于在极短的前置时间制作主要以形状确认为目的的试制品。通过3D打印机等快速原型设计来形成三维造型物的造型装置，若以处理材料分类，能大分为处理树脂者与处理金属者。以快速原型设计制作的金属制三维造型物，与树脂制的场合不同地专作为实际零件使用。亦即，并非形状确认用的试制零件，而使之作为实际机械构造物的一部分(不论其为量产品或试制品)来发挥功能。作为既有的金属用3D打印机(以下简称为M3DP(Metal 3D Printer))，有PBF(Powder Bed Fusion)与DED(Directed Energy Deposition)这两种为众所皆知。

PBF，在搭载被加工物的底床上层叠较薄的烧结金属粉末，对该处通过电流镜等扫描一高能量的激光束，并使光束接触的部分熔融并凝固。在一层量的描绘结束后，底床下降一层量的厚度，在该处再度涂抹烧结金属的粉末，反复相同动作。以此方式逐层反复进行造型，而制得所欲的三维形状。

PBF因其造型原理，本质上存在几个问题点：(1)零件的制作精度不充分，(2)完工的表面粗度差，(3)处理速度慢，以及(4)烧结金属粉末的处理麻烦且费事等。

DED采取使熔解后的金属材料附着于加工对象的方法。例如，对以聚光透镜聚集的激光束的焦点附近喷射粉末金属。之后，该粉末金属因激光照射而熔解成为液体状。若在该焦点附近有加工对象，则该液体化的金属附着于加工对象，被冷却而再度凝固。此焦点部分即为所谓笔尖，能在加工对象表面陆续描绘“具有厚度的线”。通过加工对象及加工头(激光及粉末喷射头等其他)的一方相对另一方基于CAD数据适当地相对运动，而能形塑出所欲形状(参照例如专利文献1)。

由此点可知，在DED，由于粉末材料从加工头视需要而喷射所需的量，不会产生浪费且亦无须在大量剩余粉末中进行加工。

如上所述，DED相较于PBF，虽在作为原材料的粉末金属的处理等已有谋求改善，但应改善的点仍多。

在此种背景下，被强烈期待能提升作为形成三维造型物的造型装置的工作机械的便利性、最终能提升制造的经济合理性。

先行技术文献

[专利文献1]美国专利申请公开第2003/02606820号说明书

发明内容

用以解决课题的手段