三维造型物及三维造型方法技术

本发明专利技术提供三维造型物及三维造型方法，在获得高生产率的同时，还高精度地实现了细微形状的精密造型。一种三维造型物，通过在第一单层上至少层叠第二单层而形成，所述第一单层包括向包含金属粉末和粘合剂的被烧结材料照射能够烧结所述被烧结材料的能量线而得到的烧结单层，所述第二单层包括所述烧结单层，所述烧结单层通过使烧结体集合而形成，所述烧结体是通过向呈液滴状吐出的所述被烧结材料照射所述能量线进行烧结而得到的，在将俯视观察时的所述烧结体的烧结体直径设为Ds、将相邻的所述烧结体的烧结体中心之间的距离设为Ps的情况下，0.5≤Ps/Ds<1.0。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及三维造型物及三维造型方法。
技术介绍
以往，作为使用金属材料简单地对三维造型物进行造型的制造方法，公开了如专利文献1所示的方法。专利文献1中公开的三维造型物的制造方法将原料中具有金属粉末、溶剂及增稠剂的金属膏形成为层状的材料层进行使用。然后，向层状的材料层照射光束而形成金属的烧结层或金属的熔融层，通过反复形成材料层和照射光束来层叠烧结层或熔融层，从而得到期望的三维造型物。在专利文献1的三维造型物的制造方法中，在构成三维造型物的层叠的材料层中的一层上，使用电流计镜(ガルバノミラー)沿根据三维CAD的数据等而得到的光束的照射路径进行光束扫描，使材料层熔融、凝固，从而能够得到期望的烧结层。另外，在专利文献2的三维造型物的制造方法中，公开了将第一层与第二层、第二层与第三层的原料的着落位置配置为不同。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2008-184622号公报专利文献2：美国专利申请公开第2014/0175706号说明书在专利文献1公开的三维造型物的制造方法中，为了提高生产率，需要扩大与光束扫描交叉的方向的材料层的熔融凝固宽度、或者需要加快扫描速度。而另一方面，在三维造型物包括细微的造型区域的情况下，通过进一步缩小熔融凝固宽度、放缓扫描速度，能够得到细微的造型。另外，在专利文献2公开的三维造型物的制造方法中，提出了为校正不完整的点吐出位置而另外打造不同于第一层的第二层、或者为了校正第一层形成并收缩后的高度而对吐出位置进行校正的方案，但并未给出最能提高效率及进行材料供给的方法。像这样，包含有提高三维造型物的生产率和提高细微形状部的精密造型精度这两相反的因素。但是，在专利文献1公开的三维造型物的制造方法中，为了实现生产率提高和精密造型精度提高，例如需要具备多个光束照射单元，以能够照射可广范围照射熔融凝固宽度的光束和精密造型用的光束，这导致装置大型化或装置成本增加。
技术实现思路
于是，本专利技术的目的在于，获得一种下述的三维造型物及该三维造型物的造型方法，其通过从一个能量线的照射单元照射的能量线即扩大熔融凝固宽度而得到高生产率，同时还高精度地实现了细微形状的精密造型。本专利技术是为解决上述技术问题的至少一部分而提出的，能够作为以下方式或应用例而实现。[应用例一]本应用例的三维造型物，其特征在于，通过在第一单层上至少层叠第二单层而形成，所述第一单层包括向包含金属粉末和粘合剂的被烧结材料照射能够烧结所述被烧结材料的能量线而得到的烧结单层，所述第二单层包括所述烧结单层，所述烧结单层通过集合烧结体而形成，所述烧结体是通过向呈液滴状吐出的所述被烧结材料照射所述能量线进行烧结而得到的，在将俯视观察下的所述烧结体的烧结体直径设为Ds、将相邻的所述烧结体的烧结体中心之间的距离设为Ps的情况下，0.5≤Ps/Ds<1.0。本应用例的三维造型物通过层叠金属造型物的烧结单层而得到，并且，通过照射能量线使金属粉末烧结而得到金属造型物的烧结单层。而且，烧结单层形成为多个烧结体的集合物。在将俯视观察下的烧结体的烧结体直径设为Ds、将相邻的烧结体的烧结体中心之间的距离设为Ps的情况下，由此得到的烧结单层以满足关系0.5≤Ps/Ds<1.0的方式而形成。根据本应用例，在上述关系中，通过使Ps更接近Ds、即、通过使Ps/Ds接近1.0，从而将相邻的烧结体配置为彼此分开。因此，能够在短时间内形成烧结单层，能够提高生产率。另外，通过使Ps/Ds接近0.5，从而将相邻的烧结体配置为彼此靠近、即配置为重叠的区域多，由此，能够形成相邻的烧结体致密集合的烧结单层，能够进行精密的造型。需要说明的是，在本应用例中，“能够烧结”中的烧结是指，通过向被烧结材料供给能量，使构成被烧结材料的粘合剂因所供给的能量而分解、汽化(気化)，于是，剩余的金属粉末因所供给的能量而彼此进行金属结合。需要注意的是，在本说明书中，金属粉末熔融结合的方式也是通过供给能量而使金属粉末结合，也作为烧结进行说明。[应用例二]在上述应用例中，其特征在于，所述烧结单层包括相邻的第一烧结体、第二烧结体及第三烧结体，所述第二单层配置为包含于所述第二单层中的所述烧结体的所述烧结体中心与通过连结包含于所述第一单层中的所述第一烧结体、所述第二烧结体及所述第三烧结体各自的所述烧结体中心而构成的俯视观察下的三角形区域重叠。在上述应用例一中，如果将第一单层中的相邻的第一烧结体、第二烧结体及第三烧结体各自的烧结体中心之间的距离Ps的值配置为接近Ds的值，则会存在相邻的烧结体之间产生烧结体的缺漏部的情况。但是，根据上述应用例，通过将包含于第二单层中的烧结体配置为烧结体中心与连结包含于下层的第一单层的烧结单层中的相邻的第一烧结体、第二烧结体及第三烧结体各自的烧结体中心而成的三角形区域的俯视观察下的区域内重叠，从而通过照射形成第二单层的烧结体的能量线，能够填埋第一单层中所产生的烧结体的缺漏部。由此，能够在消除可能于三维造型物内部成为烧结体的缺漏部、换言之缺陷部的区域的前提下得到三维造型物。[应用例三]在上述应用例中，其特征在于，所述能量线是激光。根据上述应用例，能够控制能量照射至准确位置，并且能够准确地控制能量的量的增减。因此，能够以高生产率得到高品质的三维造型物。[应用例四]本应用例的三维造型方法，其特征在于，通过在第一单层上至少层叠第二单层而得到三维造型物，所述第一单层包括向包含金属粉末和粘合剂的被烧结材料照射能够烧结所述被烧结材料的能量线而得到的烧结单层，所述第二单层包括所述烧结单层，在所述三维造型方法中，所述烧结单层通过集合烧结体而形成，所述烧结体是通过向呈液滴状吐出所述被烧结材料而形成的单位材料照射所述能量线进行烧结而得到的，在将俯视观察下的所述单位材料的单位材料直径设为Dm、将相邻的所述单位材料的单位材料中心之间的距离设为Pm的情况下，0.5≤Pm/Dm<1.0。本应用例的三维造型物的造型方法是将通过照射能量线使金属粉末烧结而得到的金属造型物的烧结单层层叠，从而得到三维造型物的方法。而且，烧结单层形成为多个烧结体的集合物。在将俯视观察下作为通过照射激光而形成为烧结体的原料的单位材料的单位材料直径设为Dm、将相邻的单位材料中心之间的距离设为Pm的情况下，由此得到的烧结单层以满足关系0.5≤Pm/Dm<1.0的方式形成。根据本应用例，在上述关系中，通过使Pm更接近Dm、即、通过使Pm/Dm接近1.0，从而将形成为相邻的烧结体的单位材料配置为彼此分开。因此，能够在短时间内形成烧结单层，能够提高生产率。另外，通过使Pm/Dm接近0.5，从而将形成为相邻的烧结体的单位材料配置为彼此靠近、即配置为重叠的区域多，由此，能够致密地配置相邻的单位材料，能够形成为通过烧结所配置的单位材料而得到的烧结体致密集合而成的烧结单层，可进行精密的造型。[应用例五]在上述应用例中，其特征在于，包含于所述烧结单层中的所述烧结体包括相邻的第一烧结体、第二烧结体及第三烧结体，在所述第二单层中，形成包含于所述第二单层中的所述烧结体的所述单位材料的所述单位材料中心与由包含于所述第一单层中的所述第一烧结体、所述第二烧结体及所述第三烧结体各自的烧结体中心构成的俯视观察下的三角形区域重叠。在上述应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维造型物，其特征在于，通过在第一单层上至少层叠第二单层而形成，所述第一单层包括向包含金属粉末和粘合剂的被烧结材料照射能够烧结所述被烧结材料的能量线而得到的烧结单层，所述第二单层包括所述烧结单层，所述烧结单层通过集合烧结体而形成，所述烧结体是通过向呈液滴状吐出的所述被烧结材料照射所述能量线进行烧结而得到的，在将俯视观察下的所述烧结体的烧结体直径设为Ds、将相邻的所述烧结体的烧结体中心之间的距离设为Ps的情况下，0.5≤Ps/Ds<1.0。

【技术特征摘要】
2015.07.24 JP 2015-1464251.一种三维造型物，其特征在于，通过在第一单层上至少层叠第二单层而形成，所述第一单层包括向包含金属粉末和粘合剂的被烧结材料照射能够烧结所述被烧结材料的能量线而得到的烧结单层，所述第二单层包括所述烧结单层，所述烧结单层通过集合烧结体而形成，所述烧结体是通过向呈液滴状吐出的所述被烧结材料照射所述能量线进行烧结而得到的，在将俯视观察下的所述烧结体的烧结体直径设为Ds、将相邻的所述烧结体的烧结体中心之间的距离设为Ps的情况下，0.5≤Ps/Ds<1.0。2.根据权利要求1所述的三维造型物，其特征在于，所述烧结单层包括相邻的第一烧结体、第二烧结体及第三烧结体，所述第二单层配置为包含于所述第二单层中的所述烧结体的所述烧结体中心与通过连结包含于所述第一单层中的所述第一烧结体、所述第二烧结体及所述第三烧结体各自的所述烧结体中心而构成的俯视观察下的三角形区域重叠。3.根据权利要求1或2所述的三维造型物，其特征在于，所述能量线是...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫下武，鎌仓知之，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP