层叠造型装置和层叠造型方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及向材料粉末照射光束或电子束来造型三维形状造型物的层叠造型装置和层叠造型方法。
【背景技术】
[0002]以往，已知有如下层叠造型装置:向由材料粉末形成的粉末层照射光束或电子束来形成固化层，在该固化层上形成新的粉末层并通过照射光束或电子束来层叠固化层，反复进行上述操作，来制造三维形状的造型物。这样的层叠造型装置，具备:造型部，其具备供三维形状的造型物造型的造型台；粉末层形成部，其向造型台上供给材料粉末来形成粉末层；光束或电子束照射部，其向在造型台上层叠的粉末层照射光束或电子束来使该粉末层熔融固化而形成固化层；控制部，其控制各部的工作。由这样的层叠造型装置进行的基本动作工序会反复进行如下工序:在造型台上形成材料粉末的粉末层的工序；向粉末层上的与造型物的截面形状对应的区域照射光束或电子束来选择性地形成固化层的工序；使造型台下降设定高度并在固化层上形成新的材料粉末的粉末层的工序(例如，参照下述专利文献1)0
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献1:日本特开2010-132961号公报
【发明内容】
[0005]发明要解决的问题
[0006]所述现有的层叠造型装置的动作中，在不同时间进行在造型台上形成粉末层的工序、和向粉末层上的造型区域照射光束或电子束来选择地形成固化层的区域的工序，等完全形成粉末层之后，再向该粉末层照射光束或电子束。由此，反复进行的粉末层的形成工序所需要的时间，成为光束或电子束的照射工序的等待时间，因此存在整体的造型时间长时间化的问题。尤其在造型台的面积大的情况下，形成I层的粉末层所需要的时间变长，该时间会被反复多次，因此存在无法避免造型时间的长时间化的问题。
[0007]本发明应对这样的问题，最后以通过不等粉末层的形成完成就开始照射光束或电子束来谋求造型时间的缩短化为课题。
[0008]用于解决问题的手段
[0009]为达成这样的目的，本发明的层叠造型装置和层叠造型方法立足于以下的基本构成。
[0010](I) 一种层叠造型装置，具备:造型部，其具备供三维形状的造型物造型的造型台；粉末层形成部，其向造型台上供给材料粉末来形成粉末层；光束或电子束照射部，其向在造型台上层叠的粉末层照射光束或电子束来选择地形成固化层的区域；以及控制部，其控制各部的工作，所述控制部，在从所述粉末层形成部开始形成粉末层、到I层的粉末层形成完毕的期间，在已经形成的粉末层上识别可造型区域，并向该可造型区域内照射光束或电子束。
[0011](2) 一种层叠造型方法，包含:粉末层形成工序，在造型台上形成材料粉末的粉末层；和光束或电子束照射工序，向粉末层上照射光束或电子束来选择地形成固化层的区域，所述光束或电子束照射工序中，在从在所述粉末层形成工序中开始形成粉末层、到I层的粉末层形成完毕的期间，在已经形成的粉末层上识别可造型区域，并向该可造型区域内照射光束或电子束。
【附图说明】
[0012]图1是表示本发明的一实施方式涉及的层叠造型装置的概要结构的说明图。
[0013]图2是表示本发明的实施方式涉及的层叠造型装置中的控制部的工作的说明图。
[0014]图3是表示由本发明的实施方式涉及的层叠造型装置的控制部进行的扫描控制的一例的说明图。
[0015]图4是表示由本发明的实施方式涉及的层叠造型装置的控制部进行的扫描控制的另一例的说明图。
[0016]图5是表示图4所示的扫描控制所使用的光束或电子束扫描单元的说明图。
[0017]图6是表示图4所示的扫描控制中的扫描方式的例子的说明图。
[0018]附图标记说明
[0019]1:层叠造型装置
[0020]2:造型部
[0021]21:基台
[0022]22:升降装置
[0023]23:造型台
[0024]3:粉末层形成部
[0025]30:粉末层叠装置
[0026]31:移动装置
[0027]32:移动位置检测单元
[0028]4:光束或电子束照射部
[0029]40:光束或电子束震荡器
[0030]41:反射光学系统
[0031]42:光束或电子束扫描单元
[0032]42A:扫描镜
[0033]42B:扫描装置
[0034]5:控制部
[0035]L:光束或电子束
[0036]M:粉末层
[0037]La:光束或电子束照射位置
[0038]F:截面形状
【具体实施方式】
[0039]以下，参照【附图说明】本发明的实施方式。图1是表示本发明的一实施方式涉及的层叠造型装置的概要结构的说明图。作为基本结构，层叠造型装置I具备造型部2、粉末层形成部3、光束或电子束照射部4、控制部5。
[0040]造型部2具备供三维形状的造型物形成的造型台23。另外，造型部2具备成为装置的基础的基台21、在基台21上装备并使造型台23上下升降的升降装置22等。造型台23由与向其上供给的材料粉末类似的材质形成，或由与熔融固化了的材料粉末紧贴的材质形成。
[0041]粉末层形成部3向造型台23上供给材料粉末来形成粉末层M，具备一边沿造型台23的一方向(图示Y轴方向)移动、一边在造型台23上依次形成粉末层M的粉末层叠装置30。该粉末层叠装置30存积材料粉末、并沿造型台23的一边(沿图示X轴方向的边)线状地供给材料粉末。另外，粉末层形成部3具备使粉末层叠装置30沿造型台23的一方向(图示Y轴方向)移动的移动装置31，移动装置31具备对粉末层叠装置30沿一方向(图示Y轴方向)的移动位置进行检测的移动位置检测单元32。
[0042]光束或电子束照射部4向在造型台23上层叠的粉末层M照射光束或电子束L来选择性地形成固化层，具备:光束或电子束振荡器40，其振荡产生光束或电子束L ;反射光学系统41，其将从光束或电子束振荡器40射出的光束或电子束L弓I导至光束或电子束扫描单元42 ；以及光束或电子束扫描单元42，其按照加工数据来将光束或电子束L照射到粉末层M上的任意位置。光束或电子束振荡器40可以由二氧化碳激光器、YAG激光器等构成。光束或电子束扫描单元42具备:两片扫描镜42A，其反射光束或电子束L ;和扫描装置42B，其使该扫描镜42A绕不同的两个轴旋转。光束或电子束扫描单元42，通过控制扫描装置42B来调整两片扫描镜42A的角度，能够根据加工数据将粉末层M上的光束或电子束L的照射位置扫描到任意位置。
[0043]控制部5检测粉末层叠装置30的位置，按照加工数据来控制光束或电子束扫描单元42。另外，控制部5，在每当粉末层形成部3在造型台23上形成I层的粉末层且光束或电子束扫描单元4进行I层的加工处理之后，控制升降装置22，进行使造型台23的高度渐渐下降的控制。
[0044]图2是表示本发明的实施方式涉及的层叠造型装置中的控制部的动作的说明图。控制部5基本上基于所输入的加工数据来控制光束或电子束扫描单元42，在造型物的截面形状F内对在造型台23层叠的粉末层M上的光束或电子束照射位置Ls进行扫描。输入到控制部5的加工数据的X-Y平面坐标被初始设定为与造型台23上的平面位置对应，通过控制部5根据加工数据控制光束或电子束扫描单元42，在假想地描绘于造型台23上的截面形状F的内侧扫描光束或电子束照射位置Ls。
[0045]对此，控制部5，根据移动位置检测单元32的检测信号，对以下情况进行识别:粉末层叠装置30移动至图示的预定的Y轴方向的哪个位置，造型台23上