層疊造型裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及層疊造型裝置。
【背景技術】
[0002]在基于激光的金屬的粉末燒結層疊法(光造型)中，當對金屬材料粉體照射激光進行燒結時，產生被稱為煙塵(Fume)的特有的煙塵霧。當在腔體內充滿煙塵時，可能遮蔽激光，所需能量的激光不能到達燒結部位。
[0003]當前的對金屬制物品進行造型的光造型機(燒結層疊造型裝置)，一般結構為進行操作，以使得將材料粉體散布在被惰性氣體(通常為氮氣)充滿的腔體內并照射激光。
[0004]為了穩(wěn)定地進行激光的照射，需要將腔體內的惰性氣體濃度保持一定，因此一邊將腔體內的污濁的惰性氣體排出一邊供給潔凈的惰性氣體。腔體內的惰性氣體的管理基本上由腔體的上部左右側的惰性氣體的給排口來進行。
[0005]在用于保持腔體內的環(huán)境的惰性氣體的供給和排出的動作中，可以通過將排煙塵來消除妨礙激光照射，但還不充分。特別地，當從腔體上側來照射激光時，即使煙塵稍微繼續(xù)上升，也會污染透鏡，有時不能繼續(xù)造型作業(yè)。
[0006]在專利文獻1 (日本特開2012-224919號公報)中，通過從腔體的頂面內側供給與腔體內的惰性氣體不同的種類或溫度的惰性氣體來將煙塵從激光的照射路徑中排除。
[0007]但是，如專利文獻1那樣，如果供給與腔體內的惰性氣體不同的種類的氣體，則更加難以維持腔體內的惰性氣體的濃度。另外，如果供給不同的溫度的氣體，則腔體內的溫度發(fā)生變化，可能導致不必要的機體或造型過程中的造型物的位移。

【發(fā)明內容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術問題在于提供一種改良后的層疊造型裝置，該層疊造型裝置可以維持腔體內的惰性氣體環(huán)境，并且可以將煙塵快速且有效地從激光的照射路徑中除去。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，提供一種層疊造型裝置，其中，具備:腔體，具有覆蓋所需的造型區(qū)域的造型空間，并且被規(guī)定濃度的惰性氣體充滿；煙塵擴散部，安裝于所述腔體的頂面內側，所述煙塵擴散部具有:殼體，還殼體具有不會遮斷向所述造型區(qū)域照射的激光的程度的盡可能小的開口部；惰性氣體供給路徑，使所述殼體內被與所述造型空間內的所述惰性氣體相同的種類的惰性氣體充滿，從所述開口部噴出所述惰性氣體，沿著所述激光的照射路徑形成所述惰性氣體的層流并從所述照射路徑來排煙塵。
[0010]在本發(fā)明中，使在設置于腔體內的煙塵擴散部的殼體內填充的惰性氣體與腔體內的造型空間內的惰性氣體為相同的種類，使殼體的惰性氣體從設置于殼體的開口部作為沿著激光的照射路徑的層流而噴出。根據(jù)這樣的結構，可以通過惰性氣體的層流將惰性氣體從激光的照射路徑中排除。另外，通過使煙塵擴散部的殼體內的惰性氣體和造型空間內的惰性氣體的種類相同，從而可以容易地維持造型空間內的惰性氣體環(huán)境。
[0011]以下，示例出本發(fā)明的各種實施方式。以下所示的實施方式可以相互組合。
[0012]優(yōu)選所述煙塵擴散部具備擴散部件，該擴散部件被設計為在所述殼體內包圍所述開口部，所述擴散部件具有多個微孔，所述惰性氣體供給路徑被設置于所述殼體與所述擴散部件之間，所述惰性氣體通過所述微孔從所述開口部噴出。
[0013]優(yōu)選所述殼體內的所述惰性氣體的溫度實質上與所述造型空間內的所述惰性氣體的溫度相同。
[0014]另外，提供一種層疊造型裝置，其中，優(yōu)選具備:腔體，具有覆蓋所需的造型區(qū)域的造型空間，并且被規(guī)定濃度的惰性氣體充滿；煙塵擴散部，以覆蓋所述腔體的窗口的方式安裝在所述腔體的頂面內側；以及惰性氣體供給裝置，向所述腔體內供給所述惰性氣體，所述煙塵擴散部具備:殼體，具有開口部，該開口部被設計成透過所述窗口并涵蓋所述造型區(qū)域的整體進行二維掃描、照射的激光可以通過，并且不會遮斷所述激光；擴散部件，為了在與所述殼體之間設置惰性氣體供給空間而在所述殼體內以包圍所述開口部的方式配置，并且具有多個微孔；惰性氣體供給路徑，使所述惰性氣體供給空間內的所述惰性氣體以高于所述造型空間內的所述惰性氣體的壓力的狀態(tài)通過所述多個微孔，從而使所述殼體內被所述惰性氣體充滿，并且所述惰性氣體供給空間內的所述惰性氣體與向所述造型空間內供給的所述惰性氣體是相同的種類相同的溫度，通過從所述開口部向下方噴出所述惰性氣體，從而從所述激光的照射路徑中將煙塵排除，所述惰性氣體供給裝置構成為對所述造型空間和所述惰性氣體供給空間供給種類和溫度相同的惰性氣體。
[0015]另外，優(yōu)選具有惰性氣體供給系統(tǒng)，該惰性氣體供給系統(tǒng)從所述惰性氣體供給裝置分支為所述造型空間和所述惰性氣體供給空間并輸送所述惰性氣體，并且使向所述殼體內供給的所述惰性氣體的溫度與向所述造型空間內供給的所述惰性氣體的溫度相同。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的一實施方式的層疊造型裝置的結構圖。
[0017]圖2是粉體層形成裝置3的立體圖。
[0018]圖3是涂覆機頭11以及細長部件9r，91的立體圖。
[0019]圖4是涂覆機頭11以及細長部件9r，91從其他的角度觀察的立體圖。
[0020]圖5是表示煙塵擴散部17的細節(jié)的結構圖。
[0021]圖6是煙塵擴散部17的立體圖。
[0022]圖7是使用本發(fā)明的一實施方式的層疊造型裝置的層疊造型方法的說明圖。
[0023]圖8是使用本發(fā)明的一實施方式的層疊造型裝置的層疊造型方法的說明圖。
【具體實施方式】
[0024]以下，使用附圖，針對本發(fā)明的實施方式進行說明。以下所示的實施方式中所示的各種特征事項可以相互組合。
[0025]如圖1?圖2所示，本發(fā)明的一實施方式的層疊造型裝置在腔體1內設置粉體層形成裝置3。粉體層形成裝置3具備:基座4，具有造型區(qū)域R ;涂覆機頭11，構成為被配置在基座4上，并且可以向水平的1軸方向(箭頭B方向)移動；細長部件9r，91，沿著涂覆機頭11的移動方向而設置在造型區(qū)域R的兩側。在造型區(qū)域R中，設置有可以在上下方向(圖1的箭頭A方向)移動的造型臺5。當使用層疊造型裝置時，在造型臺5上配置造型板7，在造型板上形成材料粉體層8。
[0026]如圖3?圖4所示，涂覆機頭11具備:材料收容部1 la ;材料供給部1 lb,設置在材料收容部11a的頂部內側；材料排出部11c，設置在材料收容部11a的底面上，并且排出材料收容部11a內的材料粉體。材料排出部11c是向與涂覆機頭11的移動方向(箭頭B方向)正交的水平的1軸方向(箭頭C方向)延伸的槽形。在涂覆機頭11的兩側面設置擠壓板11 fb，1 lrb，該擠壓板11 fb，1 lrb對從材料排出部11 c排出的材料粉體進行平坦化以形成材料粉體層8。另外，在涂覆機頭11的兩側面，設置對燒結材料粉體時所產生的煙塵進行吸煙塵的吸煙塵部llfs，llrs。吸煙塵部llfs，llrs沿著與涂覆機頭11的移動方向(箭頭B方向)正交的水平的1軸方向(箭頭C方向)而設置。材料粉體例如是金屬粉(例如:鐵粉)，例如，是平均粒徑為20 μ m的球形。
[0027]在細長部件9r，91上分別沿著涂覆機頭11的移動方向(箭頭B方向)設置開口部9ra，91a。在本實施方式中，開口部9ra被作為惰性氣體供給口來使用，開口部91a被作為惰性氣體排出口來使用。通過從開口部9ra供給惰性氣體，從開口部91a排出惰性氣體，從而箭頭C方向的惰性氣體可以在造型區(qū)域R上流動，因此在造型區(qū)域R中產生的煙塵隨著該惰性氣體的流動被容易地排出。另外，在本說明書中，所謂“惰性氣體”是指與材料粉體實質上不進行反應的氣體，例如有氮氣、氬氣、氦氣等。另外，也可以將開口部91a作為惰性氣體供給口來使用，將開口部9ra作為惰性氣體排出口來使用。
[0028]在腔體1的上方設置激光照射部13，從激光照射部13輸出的激光L透過設置于腔體1的窗口 la向形成于造型區(qū)域R的材料粉體層8照射。激光照射部13在造型區(qū)域R中可以由激光L進行二維掃描地構成即可，例如，由生成激光L的激光光源和在造型區(qū)域R中可以由激光L進行二維掃描的一對Galvano掃描儀構成。如果激光L可以燒結材料粉體，其種類就沒有限定，例如是C02激光、光纖激光、YAG激光等。窗口 la由可以透過激光L的材料形成。例如，當激光L是光纖激光或YAG激光時，窗口 la可以由石英玻璃構成。
[0029]在腔體1的頂部內側，以覆蓋窗口 la的方式設置煙塵擴散部17。如圖5?圖6所示，煙塵擴散部17具備圓筒形的殼體17a和配置在殼體17a內的圓筒形的擴散部件17c。在殼體17a與擴散部件17c之間設置惰性氣體供給空間17d。另外，在殼體17a的底面上，在擴散部件17c的內側設置開口