用于制造三维成形物体的方法技术

在一种用于制造三维成形物体的方法中，通过向基底供给粉末材料形成粉末层并且通过将光束照射在粉末层的特定部分上以使粉末层的该特定部分烧结或熔化而形成固化层。通过重复粉末层形成和固化层形成而获得具有多个上下相互层叠的固化层的三维成形物体。在该方法中，在粉末层形成步骤之前，预先向基底施加应力以减小成形物体制造之后基底的变形量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种通过在无机或有机粉状材料上照射光束来制造三维成形物体的方法。
技术介绍
通常，已知的用于制造三维成形物体(下文简称为“成形物体”)的方法是通过在无机或有机粉状材料的粉末层的特定部分上照射光束并烧结或熔化粉末层的特定部分以形成固化层、在固化层上形成新的粉末层、在新的粉末层的特定部分上照射光束以形成新的固化层并重复上述步骤来完成的。本领域同样公知的一种用于制造成形物体的方法是通过在垂直可移动成形工作台上放置基底、在基底上形成粉末层并烧结该粉末层(例如参加日本专利待审公开No.8-281807)来实现的。图9A示意性表示在该制造方法中采用的金属光学成形机(下文简称为“光学成形机”)的横截面图。图9B表示通过光学成形机制造的成形物体的横截面图。基底41安装在垂直可移动工作台43上。粉末层21形成在基底41上。光束L照射在粉末层21的特定部分上以将其烧结成固化层22。由此形成的固化层22被层叠以形成成形物体3。然而，在日本专利待审公开No.8-281807公开的成形物体制造方法中，成形物体3在其于烧结加热之后得到冷却时收缩。这样产生了拉应力，基底41的结合在成形物体3上的表面通过所述拉应力被拉向中心。基底41的外周部分通过拉应力产生的向上弯曲力矩F2而向上弯曲。这样如果在成形操作之后未从成形物体3上取下基底41而是将其作为成形物体3的一部分，则有可能使成形物体3的形状变差。
技术实现思路
考虑到上述问题，本专利技术提供一种用于制造三维成形物体的方法，其-->能够抑制基底的成形后翘曲和变形并且还能够降低成形物体形状变差的可能性。根据本专利技术的一方面，提供一种用于制造三维成形物体的方法，包括用于通过向基底供给粉末材料而形状粉末层的粉末层形成步骤；用于通过在粉末层的特定部分上照射光束使粉末层的该特定部分烧结或熔化以形成固化层的固化层形成步骤；以及重复粉末层形成步骤和固化层形成步骤以制成具有多个上下相互层叠的固化层的三维成形物体的步骤，所述方法包括：用于在粉末层形成步骤之前预先向基底施加应力以在成形物体的制造之后降低基底的变形量的应力施加步骤。通过这种构造，在应力施加步骤中通过考虑成形操作之后在基底上发生的预测到的翘曲和变形来对基底施加预应力。因而，通过成形过程中在基底上产生的热应力导致的弯曲力矩由通过预先施加在基底上的应力产生的弯曲力矩抵消。这样抑制了基底的成形后翘曲和变形并降低了成形物体形状变差的可能性。应力施加步骤可以包括通过加工作业将基底预先形成为弯曲形状并随后将基底固定在刚性工作台上，使得基底变得基本上平直。利用这种构造，通过考虑成形操作之后在基底上发生的预测到的翘曲和变形将基底预先加工成弯曲形状。这样可以利用高精度处理基底。备选地，应力施加步骤可以包括利用加热单元加热基底的未放置三维成形物体的一个表面并随后将基底固定在刚性工作台上，使得基底变得基本上平直。利用这种构造，通过热处理处理基底。这样可以在短时间内使基底变形。在这种情况下，加热单元可以被构造成照射光束。利用这种构造，基底可以通过在成形操作中采用的光束得到变形。这样消除了采用另外的加热装置的需要，从而有助于降低成本。此外，加热单元可以沿与在固化层形成步骤中采用的光束照射路径基本上相同的照射路径将光束照射在基底上的与在固化层形成步骤中光束照射的表面相反的表面上。利用这种构造，基底的基本上相同的部分从其前和后表面得到加热。-->由此在前和后表面上形成的应力相互抵消，这样可以抑制基底的成形后翘曲和变形。此外，应力施加步骤可以包括对于基底上的放置三维成形物体的一个表面执行喷丸并随后将基底固定在刚性工作台上，使得基底变得基本上平直。利用这种构造，通过喷丸增大基底的表面粗糙度。这样确保了基底和固化层相互紧密粘附，由此降低了成形物体和基底分离的可能性。根据本专利技术的另一方面，提供一种用于制造三维成形物体的方法，其包括用于通过向基底供给粉末材料而形成粉末层的粉末层形成步骤；用于通过将第一光束照射在粉末层的特定部分上使粉末层的该特定部分烧结或熔化以形成固化层的固化层形成步骤；以及重复粉末层形成步骤和固化层形成步骤以制成具有多个上下相互层叠的固化层的三维成形物体的步骤，其中：在固化层形成步骤中将第一光束照射在粉末层的特定部分上的同时，第二光束照射在基底的后表面的预定部分上，从而降低成形物体的制造之后基底的变形量。利用这种构造，基底利用相同类型的热源从其相反表面得到加热。由此产生的向下的弯曲力矩和向上的弯曲力矩具有大体上相等的量值并相互抵消。这样可以抑制基底的成形后翘曲和变形。附图说明图1是表示在根据本专利技术第一实施方式的制造方法中采用的光学成形机的透视图。图2A-2C是以时间序列表示第一实施方式的制造方法的视图。图3是表示第一实施方式的制造方法的流程图。图4A是表示在第一实施方式的制造方法中采用的基底的剖视图，图4B和4C是表示连接在安装板上的基底的剖视图，图4D是表示基底固定在工作台上的光学成形机的剖视图，图4E是表示光学成形机在操作中的剖视图，以及图4F是表示成形物体的剖视图。图5A是表示加热操作的视图，在所述加热操作过程中，第一实施方式的制造方法中采用的基底受到气体燃烧器的加热，以及图5B是表示已经承-->受加热操作的基底的剖视图。图6A是表示针对在第一实施方式的制造方法中采用的基底执行的光束照射操作的视图，以及图6B是表示已经经历光束照射操作的基底的剖视图。图7A是表示针对在第一实施方式的制造方法中采用的基底执行的喷丸操作的视图，以及图7B是表示已经经历喷丸操作的基底的剖视图。图8是表示在根据本专利技术第二实施方式的制造方法中采用的光学成形机的剖视图，在该视图中光学成形机处于操作中。图9A是表示在常规制造方法中采用的光学成形机的剖视图，以及图9B是表示通过常规制造方法制造的成形物体的剖视图。具体实施方式(第一实施方式)现在将参照附图描述根据本专利技术第一实施方式的用于制造三维成形物体(下文简称为“成形物体”)的方法。图1表示在第一实施方式的制造方法中采用的金属光学成形机(下文简称为“光学成形机”)的示意性结构。光学成形机1包括用于由金属粉末(或粉状材料)2制成成形物体3的成形单元4、用于通过将金属粉末2供给到成形单元4而形成粉末层21的粉末层形成单元5、用于通过在粉末层21的特定部分上照射光束L而形成固化层22的固化单元6以及用于切削成形物体3的外周部分的切削和去除单元7。成形单元4包括其上布置粉末层21的基底41、与基底41相连的安装板42、用于固定基底41以使其上下移动的工作台43、以及用于在其中容纳基底41、安装板42和工作台43的成形槽44。粉末层形成单元5包括用于固定和上推金属粉末2的粉末槽51以及可以在由箭头E表示的方向上移动的粉末供给刮刀52，用于将上推的金属粉末2布置在基底41上以形成粉末层21。固化单元6包括用于发射光束L的光束振荡器61、用于聚集光束L的聚光透镜62以及用于将聚集的光束L投射在粉末层21上的电流镜63。切削和去除单元7包括用于切削成形物体3的切削刀具71、用于固定切削刀-->具71的铣刀头72以及用于将铣刀头72移动到切削位置的XY驱动单元73。金属粉末2可以是例如具有20μm平均粒径的铁粉。光束可以是例如CO2激光束本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制造三维成形物体的方法，包括用于通过向基底供给粉末材料而形成粉末层的粉末层形成步骤；用于通过在粉末层的特定部分上照射光束使粉末层的该特定部分烧结或熔化以形成固化层的固化层形成步骤；以及重复粉末层形成步骤和固化层形成步骤以制成具有多个上下相互层叠的固化层的三维成形物体的步骤，所述方法包括：用于在粉末层形成步骤之前向基底初步施加应力以降低在成形物体的制造之后基底的变形量的应力施加步骤。

【技术特征摘要】
2008.8.8 JP 206141/20081.一种用于制造三维成形物体的方法，包括用于通过向基底供给粉末材料而形成粉末层的粉末层形成步骤；用于通过在粉末层的特定部分上照射光束使粉末层的该特定部分烧结或熔化以形成固化层的固化层形成步骤；以及重复粉末层形成步骤和固化层形成步骤以制成具有多个上下相互层叠的固化层的三维成形物体的步骤，所述方法包括：用于在粉末层形成步骤之前向基底初步施加应力以降低在成形物体的制造之后基底的变形量的应力施加步骤。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，应力施加步骤包括通过加工作业将基底预先形成为弯曲形状并随后将基底固定在刚性工作台上，使得基底变得基本上平直。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，应力施加步骤包括利用加热单元加热基底的未放置三维成形物体的一个表面并随后将基底固定在刚性工作台上，使得基底变得基本上平直。4.如权利要求3所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：不破勋，吉田德雄，阿部谕，
申请(专利权)人：松下电工株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP