三维形成装置以及三维形成方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及三维形成装置以及三维形成方法。
【背景技术】
[0002]以往，作为使用金属材料来简单地形成三维形状的制造方法，公开有如专利文献I所示那样的方法。在专利文献I所公开的三维形状造型物的制造方法中，使用在原料中具有金属粉末、溶剂、粘着增进剂的金属膏形成层状的材料层。然后，对层状的材料层照射光束而形成金属的烧结层或者金属的熔融层，通过重复进行材料层的形成、光束的照射来层叠烧结层或者熔融层，得到所期望的三维形状造型物。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开2008-184622号公报
【发明内容】
[0006]发明要解决的技术问题
[0007]但在专利文献I所公开的三维形状造型物的制造方法中，仅有层状供给的材料层的一部分通过光束的照射来烧结或者熔融，形成为造型物的一部分，没有被照射光束的材料层只不过是要去除的浪费部分。另外，针对预定的光束的照射区域，在该附近虽不完全但也产生烧结或者熔融的材料层，该不完全部分附着到通过所期望的烧结或者熔融来形成了的部分，从而存在造型物的形状变得不稳定这样的不良状况。
[0008]因此，本发明的目的在于，在预定的位置供给三维造型物的形成所需的量的材料，对所供给了的材料照射促使进行烧成或者熔融的能量线，成形为所期望的形状，从而避免材料的浪费，并且提高能量线的利用率。
[0009]解决技术问题的技术方案
[0010]本发明是为了解决上述的问题的至少一部分而完成的，能够实现为以下的方式或者应用例。
[0011]〔应用例I〕本应用例的三维形成装置的特征在于，包括:材料供给单元，将混匀了金属粉末和粘合剂的被烧结材料供给到载物台；以及加热单元，向从所述材料供给单元所供给的所述被烧结材料，供给能够烧结所述被烧结材料的能量；所述三维形成装置还具备驱动单元，该驱动单元使所述材料供给单元和所述加热单元相对于所述载物台能够相对地三维移动，所述材料供给单元向所述载物台上的期望位置供给预定量的所述被烧结材料，从所述加热单元向所供给的所述被烧结材料供给所述能量。
[0012]根据本应用例的三维形成装置，向形成要形成的三维形状造型物的形状的区域供给所需量的烧结材料，通过加热单元向所供给的烧结材料供给能量，所以能够削减材料供给的损失、供给能量的损失。
[0013]此外，在本应用例中，“能够烧结”中的烧结是指通过向供给材料供给能量，使构成供给材料的粘合剂在供给能量的作用下蒸发，然后，剩余的金属粉末彼此通过供给能量而金属结合。此外，在本说明书中，对金属粉末进行熔融结合的方式也通过供给能量来使金属粉末结合，作为烧结来进行说明。
[0014]〔应用例2〕在上述的应用例中，其特征在于，所述驱动单元具备控制单元，该控制单元以使所述加热单元追随所述材料供给单元的移动路径的方式控制所述加热单元的移动路径。
[0015]根据上述的应用例，追随材料供给单元的移动路径而驱动加热单元，使从材料供给单元所供给的被烧结材料依次烧结或者熔融，形成预定形状，从而防止对能量照射前所供给的被烧结材料的热影响、例如产生被烧结材料的变质、变形，能够形成质量优良的三维形状造型物。
[0016]〔应用例3〕在上述的应用例中，其特征在于，所述三维形成装置具备多个所述材料供给单元，供给至少2种具有不同组成的所述被烧结材料。
[0017]根据上述的应用例，能够具备针对不同组成的每个组成供给被烧结材料的材料供给单元，从而通过每个组成的各材料供给单元的材料供给以及加热单元，能够实现不同材料的烧结或者熔融，能够容易地形成由2种以上的组成材料构成的造型物。
[0018]〔应用例4〕在上述的应用例中，其特征在于，所述加热单元是激光照射单元。
[0019]根据上述的应用例，能够向成为目标的供给材料集中照射能量，从而能够形成质量优良的三维形状造型物。另外，例如按照被烧结材料的种类，能够容易地控制照射能量(功率、照射时间、扫描速度)，从而能够得到所期望质量的三维形状造型物。
[0020]〔应用例5〕本应用例的三维形成方法包括:材料供给工序，将混匀了金属粉末和粘合剂的被烧结材料供给成期望形状；单层形成工序，通过烧结工序来形成单层，该烧结工序朝向通过所述材料供给工序而供给的所述被烧结材料，供给能够烧结所述被烧结材料的能量而使所述被烧结材料烧结；以及层叠工序，层叠于通过所述单层形成工序而形成的第一单层，并通过所述单层形成工序来形成第二单层，通过重复预定次数的所述层叠工序来形成三维形状造型物，其特征在于，在所述单层形成工序中，在结束所述材料供给工序之前开始所述烧结工序，并追随所述被烧结材料的供给而进行所述能量的供给，从而烧结所述被烧结材料。
[0021]根据本应用例的三维形成方法，形成要形成的三维形状造型物的形状的区域供给所需量的被烧结材料，通过加热单元朝向所供给的被烧结材料供给能量，所以能够削减材料供给的损失、供给能量的损失。另外，追随材料供给单元的移动路径而驱动加热单元，使从材料供给单元所供给的被烧结材料依次进行烧结或者熔融，形成为预定形状，从而能够防止产生对能量照射前所供给的被烧结材料的热影响、例如被烧结材料的变质、变形，形成品质优良的三维形状造型物。
[0022]〔应用例6〕在上述的应用例中，其特征在于，在所述层叠工序中，形成在重力方向上支承所述单层的支承部，所述支承部是在所述烧结工序中不被照射所述能量的未烧结部。
[0023]根据上述的应用例，能够防止所供给的烧结或者熔融前的膏状的柔软的被烧结材料由重力所导致的变形、所谓的自重所导致的变形，能够将三维形状造型物形成为期望的形状。
[0024]〔应用例7〕在上述的应用例中，其特征在于，所述三维形成方法具备支承部去除工序，该支承部去除工序去除所述支承部。
[0025]根据上述的应用例，支承部是未烧结部的状态，能够容易地去除。因此，即使在任意的位置形成支承部，也不会损害作为成品的三维形状造型物的形成，能够得到具备准确形状的三维形状造型物。
[0026]〔应用例8〕本应用例的三维形成装置的特征在于，第I臂具备材料供给喷嘴，该材料供给喷嘴用作将混匀金属粉末和粘合剂的被烧结材料供给到载物台的材料供给单元，第2臂具备加热装置，该加热装置用作向从所述材料供给单元所供给的所述被烧结材料供给能够烧结所述被烧结材料的能量的加热单元，所述三维形成装置具备驱动单元，该驱动单元使所述第I臂和所述第2臂相对于所述载物台能够相对地三维移动，所述材料供给单元向所述载物台上的期望位置供给预定量的所述被烧结材料，从所述加热单元向所供给的所述被烧结材料供给所述能量。
[0027]根据本应用例的三维形成装置，对形成要形成的三维形状造型物的形状的区域，从第I臂的材料供给喷嘴供给所需量的烧结材料，通过第2臂的加热装置向所供给的烧结材料供给能量，所以能够削减材料供给的损失、供给能量的损失。
[0028]〔应用例9〕在上述的应用例中，其特征在于，所述第I臂以及所述第2臂具备多个夫Ti O
[0029]根据上述的应用例，还能够形成复杂的形状，能够有效地形成三维形成造型物。
[0030]〔应用例10〕本应用例的三维形成装置的特征在于，所述三维形成装置具有控制构件，该控制构件包括:对具有材料供给喷嘴的第I臂和具有加热装置的第2臂进行驱动控制的驱动控制部；对被供给被烧结材料的载物台进行驱动控制的驱动控制部；对第I臂所具有的材料供给喷嘴进行动作控制的动作控制部；以及对第2臂所具有的加热装置进行动作控制的动作控制部。
[0031]根据本应用例的三维形成装置，根据例如从个人计算机等数据输出装置输出的三维形状造型物的造型用数据，能够控制第I臂、第2臂、载物台、材料供给喷嘴、加热装置，能够得到成品精度高的三维形状造型物。
[0032]〔应用例11〕在上述的应用例中，其特征在于，所述控制构件具备使第I臂、第2臂、载物台、材料供给喷嘴和加热装置协同动作的控制部。
[0033]根据上述的应用例，第I臂、第2臂、载物台、材料供给喷嘴、加热装置协同动作、驱动，所以在复杂形