三維形狀造型物的製造方法及由此得到的三維形狀造型物的製作方法

2023-04-25 01:29:06

專利名稱：三維形狀造型物的製造方法及由此得到的三維形狀造型物的製作方法
技術領域：
本發明涉及三維形狀造型物的製造方法以及三維形狀造型物。更詳細地講，本發明涉及通過反覆實施對粉末層的規定部位照射光束而進行的固化層形成來製造使多個固化層層疊一體化而成的三維形狀造型物的方法，還涉及通過該方法得到的三維形狀造型物。
背景技術：
以往，已知有對材料粉末照射光束來製造三維形狀造型物的方法(一般稱作「粉末燒結層疊法」)。在該方法中，反覆進行「(i)通過對粉末層的規定部位照射光束，使該規定部位的粉末燒結或熔融固化而形成固化層，(ii)在所得到的固化層上鋪設新的粉末層並同樣地照射光束進而形成固化層」這樣的工序來製造三維形狀造型物(參照專利文獻I或專利文獻2)。作為材料粉末，在使用了金屬粉末或陶瓷粉末等無機質的材料粉末的情況下，能夠將所得到的三維形狀造型物用作模具，在使用了樹脂粉末或塑料粉末等有機質的材料粉末的情況下，能夠將所得到的三維形狀造型物用作模型。根據這種製造技術，能夠以短時間製造複雜的三維形狀造型物。以在支承部件上製造三維形狀造型物的情況為例，如圖I所示，首先，在造型物支承部件21上形成規定厚度tl的粉末層22 (參照圖I (a))。接著，將光束向粉末層22的規定部位照射，從該被照射的粉末層的部分開始形成固化層24。然後，在所形成的固化層24上鋪設新的粉末層22並再次照射光束而形成新的固化層。若反覆實施這樣的固化層的形成，則能夠得到層疊一體化有多個固化層24的三維形狀造型物(參照圖I (b))。現有技術文獻專利文獻專利文獻I:特表平I 一 502890號公報專利文獻2:特開2000 — 73108號公報發明的概要發明要解決的課題三維形狀造型物能夠用作模具，在使用了模具的注塑成形中，在「模具具有2處以上澆口時」或者「雖然是I處澆口但在填充路徑中途具有將液流分離的模腔形狀時」的情況下，在模具模腔內能夠得到2個樹脂原料流。該2個樹脂原料流合流的面被稱作「熔痕(或熔接線)」。若產生該熔痕，則為了隱藏熔痕而需要對得到的成形品進行塗裝，或者，起因於由熔痕引起的外觀不合格而根本不能夠作用成形品來使用。關於這種熔痕，不拘於特定理論，可以想到如下等產生原因(1)由於樹脂流路內的空氣或由樹脂產生的氣體被壓縮並滯留，而使得樹脂彼此接合不完全；(2)由於流動中的樹脂的前端部接觸空氣而被冷卻，因此2個樹脂原料流合流時不易混合。為了防止熔痕的產生，需要使用多孔的銷，或通過銷插入來進行通氣，或者在模具中形成蒸汽迴路等來進行加熱，模具構造變得複雜，設計一般很困難。這是因為，在這樣的模具中必須利用螺栓緊固等將例如溫度調節用部件和排氣部件連接。本申請的發明人已經發明出了「埋設包含具有貫通的中空部的溫度控制塊的埋設用部件而構成的三維形狀造型物的模具」(參照特開2000 — 190086號公報)。然而，本申請的發明人進行了專心研究，結果得知，在該模具中就熔痕產生防止這一點未必能夠獲得滿足。之所以這樣說，是因為在特開2000 - 190086的模具中只不過是在埋設用部件的內部空間內設置了溫度調節元件，是因為在其內部空間內的空氣的熱傳導率非常低。

發明內容
本發明是鑑於這樣的情況而做出的。即，本發明的課題在於提供一種三維形狀造型物，該三維形狀造型物能夠用作模具，並且特別適合防止熔痕產生。用於解決課題的手段為了解決上述課題，在本發明提供一種三維形狀造型物的製造方法，其特徵在於，反覆進行如下工序(i)對粉末層的規定部位照射光束，使該規定部位的粉末燒結或熔融固化而形成固化層的工序；以及(ii)在所得到的固化層上形成新的粉末層，對該新的粉末層的規定部位照射光束而進一步形成固化層的工序，在反覆實施工序(i)和工序(ii)時，在固化層中配置加熱器元件，由此在三維形狀造型物的內部設置加熱器元件。
本發明的製造方法的特徵之一在於，考慮三維形狀造型物的用途，將加熱器元件設置在三維形狀造型物的內部。具體地說，在本發明中，在反覆實施工序(i )和工序(i i )的過程中的任意點處將加熱器元件配置在固化層中，然後，繼續形成更多的固化層。本說明書所述的「加熱器元件」實質上是指發熱體，例如如盤管式等那樣若通電則發熱的元件。此外，本說明書所述的「在固化層中配置加熱器元件」實質上是指在已經形成的固化層的一部分區域中設置加熱器元件。特別是，在本發明中，意思是指以與固化層直接接觸的形態設置加熱器元件。進而明確起見來說明，在本說明書中，「粉末層」實質上是指例如「由金屬粉末構成的金屬粉末層」。此外，「粉末層的規定部位」實質上是指所製造的三維形狀造型物的區域。因此，通過對存在於該規定部位的粉末照射光束，使該粉末燒結或熔融固化而構成三維形狀造型物的形狀。另外，「固化層」在粉末層為金屬粉末層的情況下相當於「燒結層」，「固化密度」相當於「燒結密度」。在某個優選形態中，在造型物支承部件上實施工序(i)以及(ii)。即，在造型物支承部件上實施粉末層以及固化層的形成。在該情況下，優選的是，作為加熱器元件而使用盤管式加熱器，經由設於支承部件的開口部，在固化層中配置盤管式加熱器。另外，本說明書所述的「造型物支承部件」實質上是指成為所製造的造型物的底座的部件。特別是在優選形態中，「造型物支承部件」是指在造型臺上配設的板狀或長方體狀的部件(關於「造型臺」，請參照後述)。作為造型物支承部件的材質，沒有特別限制，能夠列舉出從鋼、超硬合金、高速度工具鋼、合金工具鋼、不鏽鋼以及機械構造用碳素鋼中選擇的至少I種以上的材質。
在某個優選形態中，在形成於層疊化的固化層的槽部中配置加熱器元件。在該情況下，優選的是，對槽部實施切削加工，對實施了該切削加工後的槽部面配置加熱器元件。
此外，優選的是，在配置加熱器元件之後在槽部中填充低熔點金屬粉末材料。在該情況下，對該低熔點金屬粉末材料照射光束，利用所得到的固化部件來填埋槽部。在該形態中，針對低熔點金屬粉末材料的光束照射優選以比向粉末層的光束照射低的能量來進行。 此外，針對低熔點金屬粉末材料的光束照射優選的是，隨著遠離加熱器元件而使照射能量逐漸變大。而且，優選在由低熔點金屬粉末材料形成固化部件之後，對固化部件及/或固化層進行用於形成平面的切削加工。
在本發明中，還提供利用上述的製造方法得到的三維形狀造型物。本發明的三維形狀造型物內置有加熱器元件，能夠適當地用作模具。作為加熱器元件的優選的內置方式， 例如能夠列舉出以下方式
·與作為被導入模具的模腔部的原料樹脂所最終或最後到達的模腔區域相接近地內置加熱器元件的方式。
在模具中與形成有薄壁成形部的模腔區域相接近地設置加熱器元件的方式。
·與模具的澆口部相接近地設置加熱器元件的方式。
發明效果
在本發明的製造方法中，在實施粉末燒結層疊法時，能夠將加熱器元件適當地埋設在造型物中。特別是，能夠在考慮到最終的用途的基礎上在造型物的任意的局部區域中簡單地設置加熱器元件。
具體地說，在假定將三維形狀造型物用作模具的情況下，能夠僅在可能產生「熔痕」的區域的附近配置加熱器元件，因此，能夠有效地防止樹脂成形時的熔痕產生。關於該點，在以往的模具中，一般以在三維形狀造型物內通過的方式在中空狀流路中流動流動性制熱劑，由於中空狀流路的設置路徑而存在模具整體被加熱的趨勢，而不是僅對需要的局部區域(例如可能產生熔痕的點)進行加熱。在以往的模具中，若假定對局部區域設置加熱元件的情況，則模芯側或模腔側的模具需要由2個部件來構成，需要在一個部件中配置加熱元件之後由另一個部件作為蓋並通過緊固部件進行固定，因此，部件數變多而構造變複雜。相對於這種以往的形態，在本發明的製造方法中，在逐步形成的過程中將加熱器元件配置在固化層上，因此，部件數本身沒有特別增加，並且，加熱器元件的設置區域的制約比較少，能夠在所需的局部區域中適當地設置加熱器元件(由於對加熱器元件的設置部位的制約較少，因此，能夠適當地組合排氣部及冷卻管，能夠更有效地防止熔痕)。
本發明的三維形狀造型物能夠適當地用作模具。特別由於僅在期望的局部區域中設置發熱元件，並且，以與模具結構件直接接觸的形態設置發熱元件，因此，實現了在「溫度控制效率」、「響應性」等方面優選的模具。此外，如上所述，對加熱器元件的設置部位的制約較少，排氣部及冷卻管也能夠設置在期望區域中，因此，鑑於該點可以說實現了在「溫度控制效率」、「響應性」方面優選的模具。


圖I是示意地表示光造型複合加工機的動作的截面圖。
圖2是示意地表示光造型裝置的形態的立體圖(圖2 (a):具備切削機構的複合裝置，圖2(b):不具備切削機構的裝置)。
圖3是示意地表示進行粉末燒結層疊法的形態的立體圖。
圖4是示意地表示實施粉末燒結層疊法的光造型複合加工機的結構的立體圖。
圖5是光造型複合加工機的動作的流程圖。
圖6是按時間經過表示光造型複合加工工序的示意圖。
圖7是示意地表示本發明的製造方法的概念的圖(圖7 (a):加熱器元件的設置； 圖7 (b):加熱器元件的設置後；圖7 (c):層疊化結束)。
圖8是示意地表示本發明的製造方法的工序的圖(設置加熱器元件之前的形態)。
圖9是示意地表示本發明的製造方法的工序的圖(設置加熱器元件時的形態)。
圖10是示意地表示在層疊化的固化層中形成的槽部的形態的圖。
圖11是示意地表示造型物支承部件的形態的立體圖。
圖12是示意地表示將殘留在開口部的金屬粉末吸出的形態的圖。
圖13是示意地表示本發明的製造方法的工序的圖(加熱器元件的設置後的形態)。
圖14是示意地表示形成用於填埋槽部的固化部的形態的圖(圖14 (a):固化部形成的概念圖；圖14 (b):通過光束照射來一次性形成固化部的形態；圖14 (c):分成多層來形成固化部的形態)。
圖15是示意地表示對槽部進行切削加工的形態的圖。
圖16是示意地表示在槽部形成多孔狀固化部的形態的圖。
圖17是表示燒結密度(視密度)與熱傳導率之間的相關關係的圖表。
圖18是示意地表示用於形成平面的切削加工的形態的圖。
圖19是示意地表示排氣部的形成的工序的圖。
圖20是不意地表不排氣部的其他方式的圖。
圖21是示意地表示冷卻管的設置形態的圖。
圖22是示意地表示冷卻管的設置形態的立體圖。
圖23是示意地表示使用了本發明的模具進行樹脂成形的操作形態的圖。
標記說明
I光造型複合加工機
2粉末層形成機構
3光束照射機構
4切削機構
8 休漠管(hume)
19粉末/粉末層(例如金屬粉末/金屬粉末層)
19』低熔點金屬粉末/低熔點金屬粉末層
20造型臺
21造型物支承部件
22粉末層(例如金屬粉末層或樹脂粉末層)
22』殘留的金屬粉末
23 擠壓(squeezing)用刀片
24固化層(例如燒結層)或由此得到的造型物6
24b多孔狀燒結部
24c加強用的梁部件
24d管狀的路徑
24d』管狀的路徑
24A固化層的上表面
25粉末臺
26粉末材料箱的壁部分
27造型箱的壁部分
28粉末材料箱
29造型箱
30光束振蕩器
31電鏡
40銑頭
4IXY驅動機構
50腔室
52透光窗或透鏡
60吸引機
70加熱器元件(例如盤管式加熱器)
70a盤管式加熱器的發熱部
70b盤管式加熱器的驅動部
80形成於固化層的槽部
80A固化部的上表面
80a填埋槽部的固化部
80b多孔狀固化部
80c由低熔點金屬粉末材料形成的固化部
90a、90b造型物支承部件的開口部、固化層的開口部
L光束具體實施方式
以下，參照附圖更詳細地說明本發明。
[粉末燒結層疊法]
首先，說明作為本發明的製造方法的前提的粉末燒結層疊法。為了便於說明，以從材料粉末箱供給材料粉末、使用疏砂板刮平材料粉末來形成粉末層的形態為前提，來說明粉末燒結層疊法(另外，附帶說明，即便是不具備切削機構的圖2 (b)所示的形態也能夠實現本發明)。此外，以在粉末燒結層疊法時也一併進行造型物的切削加工的複合加工的形態為例進行說明(換句話說，不是以圖2 (b)而是以圖2 (a)所示的形態為前提)。在圖1、3 以及4中示出了能夠實施粉末燒結層疊法和切削加工的光造型複合加工機的功能及結構。 光造型複合加工機I主要具備「粉末層形成機構2，以規定厚度來鋪設金屬粉末，由此形成粉末層」;「造型臺20，在外周被壁27包圍的造型箱29內沿上下進行升降」;「造型物支承部件21，成為配設在造型臺20上的造型物的底座」；「光束照射機構3，對任意的位置照射光束L」；以及「切削機構4，對造型物的周圍進行切削」。粉末層形成機構2如圖I所示，主要具有「粉末臺25，在外周被壁26包圍的材料粉末箱28內沿上下進行升降」；以及「疏砂板 23，用於在造型物支承部件上形成粉末層22」。光束照射機構3如圖3以及圖4所示，主要具有「產生光束L的光束振蕩器30」和「使光束L在粉末層22上掃描(scanning)的電鏡 (galvano-mirror) 31 (掃描光學系統)」。根據需要，在光束照射機構3中配設有對光束光斑的形狀進行修正的光束形狀修正機構(例如具有一對柱面透鏡和使該透鏡繞著光束的軸線旋轉的旋轉驅動機構而構成的機構)、f Θ透鏡等。切削機構4主要具備「對造型物的周圍進行切削的銑頭40」和「使銑頭40向切削部位移動的XY驅動機構41 (41a、41b)」(參照圖3以及圖4)。
參照圖I、圖5以及圖6來詳細描述光造型複合加工機I的動作。圖5示出了光造型複合加工機的一般的動作流程。圖6示意地簡單示出了光造型複合加工工序。
光造型複合加工機的動作主要包括形成粉末層22的粉末層形成步驟(SI);對粉末層22照射光束L而形成固化層24的固化層形成步驟(S2);和對造型物的表面進行切削的切削步驟(S3)。在粉末層形成步驟(SI)中，首先使造型臺20下降Atl (S11)。接著，使粉末臺25上升Atl之後，如圖I (a)所示，使疏砂板23沿箭頭A方向移動。由此，將配設於粉末臺25的粉末(例如「平均顆粒直徑5 μ m 100 μ m程度的鐵粉」)向造型物支承部件 21上移送(S12)並且將其刮平成規定厚度Atl而形成粉末層22 (S13)。接下來，移至固化層形成步驟(S2)，從光束振蕩器30發出光束L (例如二氧化碳氣體雷射(500W程度)、Nd YAG雷射(500W程度)、纖維雷射(500W程度)或紫外線等)(S21)，通過電鏡31使光束L在粉末層22上的任意位置進行掃描(S22)。由此，使粉末熔融、固化而形成與造型物支承部件 21 —體化的固化層24 (S23)。光束不限於在空氣中進行傳遞，也可以由光纖等進行傳送。
在固化層24的厚度成為根據銑頭40的工具長度等求出的規定厚度之前反覆進行粉末層形成步驟(SI)和固化層形成步驟(S2)，對固化層24進行層疊(參照圖I (b))。另外，新層疊的固化層在燒結或熔融固化時，與構成已形成的下層的固化層一體化。
若層疊的固化層24的厚度成為規定厚度，則移至切削步驟(S3)。在圖I及圖6所示那樣的形態下，通過驅動銑頭40來開始切削步驟的實施(S31)。例如，在銑頭40的工具 (球頭端銑刀)為直徑1mm、有效刀刃長度3mm的情況下，能夠進行深度3mm的切削加工，因此，如果Atl為O. 05mm，則在形成了 60層固化層的時刻驅動銑頭40。通過XY驅動機構41 (41a、41b)使銑頭40沿箭頭X及箭頭Y方向移動，對由層疊的固化層24構成的造型物的表面進行切削加工(S32)。然後，在三維形狀造型物的製造仍未完成的情況下，返回粉末層形成步驟(SI)。以後，反覆進行SI至S3，層疊更多的固化層24，由此，進行三維形狀造型物的製造(參照圖6)。
固化層形成步驟(S2)中的光束L的照射路徑和切削步驟(S3)中的切削加工路徑， 預先根據三維CAD數據製作。此時，應用等高線加工來決定加工路徑。例如，在固化層形成步驟(S2)中，使用對由三維CAD模型生成的STL數據以等節距(例如將Λ tl設為O. 05mm的情況下以O. 05mm節距)進行切片而形成的各截面的輪郭形狀數據。
[本發明的製造方法]
本發明在上述的粉末燒結層疊法中也具有特徵，特別是在層疊化的過程中的工序中具有特徵。具體地說，特徵在於，在固化層形成的反覆實施時，將加熱器元件70設置在固化層24中(參照圖7 (a) (C))。在本發明中，能夠在固化層的任意部位安設加熱器元件， 因此，在最終得到的三維形狀造型物中，能夠在其內部的期望部位設置加熱器元件。這樣得到的三維形狀造型物能夠用作樹脂成形用的模具，加熱器元件設置於局部並且以與模具結構件直接接觸的方式設置，因此，對於熔痕防止特別有效。
以下，參照圖8 圖13來按照時間經過說明本發明的製造方法。本發明所使用的金屬粉末是以鐵系粉末為主成分的粉末，根據情況不同也可以是還含有從由鎳粉末、鎳系合金粉末、銅粉末、銅系合金粉末以及石墨粉末等構成的組中選擇出的至少I種粉末而成的粉末(作為一例，能夠舉出如下的金屬粉末，該金屬粉末中，平均顆粒直徑20 μ m程度的鐵系粉末的配合量為60 90重量％，鎳粉末及鎳系合金粉末的雙方或任意一方的配合量為5 35重量％,銅粉末及/或銅系合金粉末的雙方或任意一方的配合量為5 15重量％，並且石墨粉末的配合量為O. 2 O. 8重量％)。另外，金屬粉末不限於這種鐵系粉末， 還可以是銅系粉末或鋁粉末。進而附帶而言，如果將三維形狀造型物用作模具以外的用途， 還可以是塑料粉末或陶瓷粉末。
在實施本發明時，首先，如圖8 (a)所示，使用疏砂板23等在造型物支承部件21 上形成金屬粉末層22。接著,如圖8 (b)所不。對該金屬粉末層22照射光束L,由金屬粉末層22形成燒結層24。金屬粉末層22及燒結層24的厚度沒有特別限制，可以是例如為O.02mm O. 5mm程度，優選為O. 02mm O. 2mm程度。若反覆實施這樣的燒結層24的形成 (參照圖9(a))，則逐漸形成期望的造型物，在規定的時刻暫時使燒結層24的形成停止。然後，如圖9 (b)所示，對目前為止形成的固化層24配置加熱器元件70。
作為加熱器元件70，沒有特別限制，優選使用盤管式加熱器。在此所述的「盤管式加熱器」實質上是指具有能夠彎曲成螺旋狀的撓性發熱部的加熱器元件。在本發明中，例如圖9 (b)所示，優選對層疊化的固化層的槽部80配置盤管式加熱器70的發熱部70a。
層疊化的固化層的槽部80能夠通過在形成燒結層24時分成照射光束的部位和不照射光束的部位來形成。換句話說，在金屬粉末層22中，想要設置槽部80的粉末區域不被照射光束而維持粉末狀態，最後，將該區域部分的粉末除去，而得到槽部80。
槽部80的形狀沒有特別限制，根據「所使用的盤管式元件的方式」、「盤管式元件設置的形態」等選擇適當的形狀即可。在使用盤管式加熱器的情況下，如圖10所示，也可以是圓環狀或環狀的槽部80。在該情況下，如圖9 (b)所示，優選通過使撓性的發熱部70a彎曲而沿著槽部配置盤管式加熱器。在圖示那樣的圓環狀或環狀的槽部80的情況下，可以是槽部的寬度尺寸w為O. I 5mm程度、槽部的高度尺寸h為O. I 5mm程度(參照圖10)。
在此，盤管式加熱器70在設置於槽部80的情況下，優選經由「造型物支承部件21 」 以及「燒結層24」的開口部90a、90b來進行設置(「開口部」請參照圖10)。具體地說，將盤管式加熱器70的發熱部70a從造型物支承部件21的開口部90a (特別是開口部的下側入口 90a』)插入，然後向燒結層24的開口部90b插入。由此，最終能夠相對於槽部從下側導入盤管式加熱器70的發熱部70a。在盤管式加熱器中，發熱部70a能夠可撓性地彎曲，因此， 在經過了開口部90a、90b後也最終也能夠沿著槽部80的形狀適當地設置。在這樣設置盤管式加熱器時，作為造型物支承部件21，如圖11所示，使用預先設置有開口部90a的結構即可(例如在金屬制的造型物支承部件21的情況下，能夠通過鑽頭加工等機械加工形成開口部90a)。此外，關於燒結層24的開口部90b，與槽部80的形成同樣，能夠通過在形成燒結層24時分成照射光束的部位和不照射光束的部位來形成。換句話說，在金屬粉末層22中， 與開口部90b相當的粉末區域不被照射光束而維持粉末狀態，最後將該區域部分的粉末除去，而得到開口部90b。燒結層的開口部90b如圖10所示，優選形成為與造型物支承部件 21的開口部90a和槽部80這雙方相連通。由此，有助於經由開口部順暢地配置盤管式加熱器70。
經由開口部90a、90b的盤管式元件70的配置，在將燒結層和造型物支承部件的一體化物從材料粉末箱暫時取出後再進行較好。由此，能夠容易地除去在開口部90a、90b中積存的金屬粉末。在除去金屬粉末時，如圖12所示，根據需要，也可以通過使用吸引機60 等來進行將殘留於開口部90a、90b的金屬粉末22吸出的操作。
在將加熱器元件70配置於槽部80之後，重新開始燒結層24的形成。換句話說， 再次反覆進行金屬粉末層的鋪設及光束的照射(參照圖13 (a)以及(b))。具體地說，首先， 填埋槽部80，然後，與上述同樣地反覆實施「基於疏砂板等的金屬粉末層的形成」以及「基於光束照射的燒結層24的形成」。通過經過以上的操作，最終得到在所需位置配設有加熱器元件的三維形狀造型物。
另外，優選的是，在配置加熱器元件之後，在填埋槽部80時，利用形成金屬粉末層時使用的疏砂板等在槽部中填充金屬粉末後，對該填充的金屬粉末照射光束L (參照圖 14 (a))。若對填充於槽部的金屬粉末照射光束，則該金屬粉末固化(即燒結而形成固化部 80a)，因此，適當地填埋了槽部80。此時，可以一次性對填充於槽部的金屬粉末賦予光束照射(圖14(b))。或者，分成多層地形成填充於槽部的金屬粉末，對各個層分別進行光束照射 (圖 14 (C))。
上述的形態只是示例了本發明的應用範圍中的典型例。本發明不限於此，可以是各種變更形態。以下詳細描述各種變更形態。
(槽部的切削加工)
圖15示出了「槽部的切削加工」的形態。在該形態中，在固化層的槽部中配置加熱器元件之前，對槽部80實施切削加工。由此，改善了表面粗糙度，因此，提高了在槽部中配置的加熱器元件與槽部之間的緊貼性。若提高了加熱器元件的緊貼性，即加熱器元件與槽部面的接觸率提高，則在三維形狀造型物的最終用途中，來自加熱器元件的熱能夠高效地向三維形狀造型物傳遞。另外，在此，本說明書所述的「切削加工」是指使用工具對三維形狀造型物進行切削，實質上特別是指用於將三維形狀造型物的表面凹凸除去的操作。
所使用的切削加工機構只要是能夠進行表面切削即可，可以是任意的切削加工機構。例如，能夠使用上述的光造型複合加工機的切削加工機構(例如參照圖2 (a))。換言之，切削加工機構可以是通用的數值控制(NC Numerical Control)工作機械或與其相當的機構。優選為能夠自動更換端銑刀等切削工具的加工中心(MC)。端銑刀例如主要使用超硬材料的雙刃球頭端銑刀。也可以根據需要，使用平頭端銑刀、圓角端銑刀、鑽頭等。
通過對槽部實施表面切削加工，能夠改善該槽部的表面粗糙度。例如，能夠使實施過表面切削加工的部位的表面粗糙度Rz優選為 ο μ m以下、更優選為5 μ m以下、進一步優選為O. I μ m以下。在此「表面粗糙度Rz」是指在粗糙度曲線(本發明中為「槽部表面的截面形狀輪廓(profile)」)中從平均線「至最高的峰頂部的高度」和「至最低的谷底部的深度」相加而得到的粗糙度尺度。
(多孔狀固化部的形成)
圖16示出了 「多孔狀固化部」的形態。在該形態中，在槽部80中填充了金屬粉末之後，對該填充的金屬粉末照射低能量的光束，形成用於填埋槽部80的多孔狀的固化部 80b (即「粗糙狀態的燒結部」)。即，使對填充於槽部80的金屬粉末照射的光束的輸出能量較低而使燒結密度不充分，形成燒結密度例如大約為40% 90%的固化部(三維形狀造型物的燒結層24的燒結密度約為90 100%程度)。通過這樣形成多孔狀固化部，能夠有效地防止光束對加熱器元件的損傷。在此，本說明書所述的「燒結密度(％)」實質上是指通過對造型物的截面照片進行圖像處理而求出的燒結截面密度(金屬材料的佔有率)。所使用的圖像處理軟體為Scion Image ver. 4. O. 2 (免費軟體)，將截面圖像二值化成燒結部(白)和空孔部(黑)之後，對圖像的全部像素數Pxall及燒結部(白)的像素數Pxwhito進行計數，由此能夠通過以下的式I來求出燒結截面密度P so
[式I]
權利要求
1.一種三維形狀造型物的製造方法，其特徵在於，反覆進行以下工序(i)對粉末層的規定部位照射光束，使所述規定部位的粉末燒結或熔融固化而形成固化層；以及(ii)在所得到的固化層上形成新的粉末層，對所述新的粉末層的規定部位照射光束而形成進一步的固化層；在反覆實施所述工序(i)和所述工序(ii)時，在固化層配置加熱器元件，由此在三維形狀造型物的內部設置所述加熱器元件。
2.如權利要求I所述的三維形狀造型物的製造方法，其特徵在於，在所述工序(i )及(ii )中，在造型物的支承部件上實施所述粉末層及所述固化層的形成，作為所述加熱器元件而使用盤管式加熱器，經由設置於所述支承部件的開口部將所述盤管式加熱器配置在所述固化層。
3.如權利要求I所述的三維形狀造型物的製造方法，其特徵在於，在形成於層疊化的固化層中的槽部配置所述加熱器元件。
4.如權利要求3所述的三維形狀造型物的製造方法，其特徵在於，對所述槽部實施切削加工，向實施了該切削加工後的面配置所述加熱器元件。
5.如權利要求3所述的三維形狀造型物的製造方法，其特徵在於，該三維形狀造型物的製造方法包括以下工序在所述槽部配置了所述加熱器元件之後，在該槽部填充低熔點金屬粉末材料；對所述低熔點金屬粉末材料照射光束，通過由此得到的固化部件來填埋該槽部。
6.如權利要求5所述的三維形狀造型物的製造方法，其特徵在於，通過比向所述粉末層的光束照射低的能量，進行針對所述低熔點金屬粉末材料的光束照射。
7.如權利要求6所述的三維形狀造型物的製造方法，其特徵在於，隨著遠離加熱器元件，針對所述低熔點金屬粉末材料的光束照射逐漸增大照射能量。
8.如權利要求5所述的三維形狀造型物的製造方法，其特徵在於，在形成了所述固化部件之後，對該固化部件及/或所述固化層進行用於形成平面的切削加工。
9.一種三維形狀造型物，是利用權利要求I所述的製造方法而得到的三維形狀造型物，其特徵在於，內置有加熱器元件以便能夠用作模具。
10.如權利要求9所述的三維形狀造型物，其特徵在於，與向所述模具的模腔部導入的原料樹脂最終到達的模腔區域相接近地內置有所述加熱器元件。
11.如權利要求9所述的三維形狀造型物，其特徵在於，與所述模具中形成薄壁成形部的模腔區域相接近地設置有所述加熱器元件。
12.如權利要求9所述的三維形狀造型物，其特徵在於，與所述模具的澆口部相接近地設置有所述加熱器元件。
全文摘要
一種三維形狀造型物的製造方法，其特徵在於，反覆進行如下工序(i)對粉末層的規定部位照射光束，使所述規定部位的粉末燒結或熔融固化而形成固化層的工序；以及(ii)在所得到的固化層上形成新的粉末層，對所述新的粉末層的規定部位照射光束而進一步形成固化層的工序，在反覆實施工序(i)和工序(ii)時，在固化層中配置加熱器元件，由此在三維形狀造型物的內部設置所述加熱器元件。
文檔編號B22F3/105GK102939177SQ20118002792
公開日2013年2月20日 申請日期2011年6月9日 優先權日2010年6月9日
發明者阿部諭, 內野野良幸, 不破勲, 吉田德雄, 森本一穗 申請人:松下電器產業株式會社, 株式會社Opm研究所