三维形状造型物的制造方法及三维形状造型物技术

为了提供减小因三维形状造型物的上表面附近的应力而可能发生的三维形状造型物的翘曲的粉末烧结层叠法，提供一种反复进行粉末层形成及通过光束的照射的固化层形成的三维形状造型物的制造方法。特别在本发明专利技术中，通过将形成固化层的区域的一部分设为不照射光束的非照射部，在三维形状造型物的上表面设置至少1个用于减小三维形状造型物的应力的狭缝槽。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请涉及三维形状造型物的制造方法及三维形状造型物。更详细地讲，本申请涉及通过对粉末层照射光束而形成固化层的三维形状造型物的制造方法及由此得到的三维形状造型物。
技术介绍
以往以来，已知对粉末材料照射光束而制造三维形状造型物的方法(通常称为“粉末烧结层积法”)。该方法中，基于以下的工序(i)及(ii)交替地反复实施粉末层形成和固体层形成来制造三维形状造型物(参照专利文献1或专利文献2)。(i)对粉末层的规定部位照射光束，使该规定部位的粉末烧结或熔融固化而形成固化层的工序。(ii)在所得到的固化层之上形成新的粉末层并同样照射光束而形成进一步的固化层的工序。按照这样的制造技术，能够在短时间内制造复杂的三维形状造型物。在作为粉末材料而使用无机物的金属粉末的情况下，能够将得到的三维形状造型物作为模具使用。另一方面，在作为粉末材料而使用有机物的树脂粉末的情况下，能够将得到的三维形状造型物作为各种模型使用。列举出作为粉末材料而使用金属粉末、使用由此得到的三维形状造型物作为模具的情况为例。如图11所示，首先，使刮刀(squeezingblade)23动作，在造型板21上形成规定厚度的粉末层22(参照图11(a))。接着，向粉末层的规定部位照射光束L，从粉末层形成固化层24(参照图11(b))。接着，在得到的固化层上形成新的粉末层，再次照射光束而形成新的固化层。如果像这样交替地反复实施粉末层形成和固化层形成，则固化层24层叠(参照图11(c))，最终能够得到由层叠化的固化层构成的三维形状造型物。形成为最下层的固化层24为与造型板21结合的状态，所以三维形状造型物和造型板成为一体化物。三维形状造型物与造型板的一体化物可以作为模具使用。现有技术文献专利文献专利文献1：特表平1－502890号公报专利文献2：特开2000－73108号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题在上述那样的粉末烧结层叠法中，本专利技术者们发现，在三维形状造型物中发生不希望的应力，根据该应力的大小，三维形状造型物会翘曲。在制造三维形状造型物时，被照射光束的粉末层的照射部位先熔化而成为熔融状态，然后如果被冷却则固化而形成固化层。当像这样从粉末层形成固化层时，存在于粉末层内的空隙减少，可能发生收缩现象。因而，认为由于这样的收缩现象而可能在固化层、即由它构成的三维形状造型物中发生应力(特别是“翘曲应力”)。特别是，本专利技术者们发现，在最终得到的三维形状造型物中，这样的应力可能残留在三维形状造型物的上表面附近(设固化层的层叠方向为“上方”的情况下的三维形状造型物的上侧表面及其附近)(参照图15)。虽然尚未总结出特定的理论，但可以认为原因是：在三维形状造型物的制造时随着固化层的层叠，已经形成的固化层在通过后来的光束照射而形成固化层时受到热的影响，先产生的应力可能被缓和。换言之，位于最上及其附近的固化层中应力不会被缓和(或者即便应力被缓和，其程度也较小)，在这样的固化层中、即在三维形状造型物的上表面附近容易残留应力。本专利技术是鉴于这样的情况而做出的。即，本专利技术的主要的目的是提供一种能够减小由于三维形状造型物的上表面附近的应力而可能发生的三维形状造型物的翘曲的粉末烧结层叠法。用于解决问题的手段为了达到上述目的，在本专利技术的一技术方案中，提供一种三维形状造型物的制造方法，通过以下的工序(i)和工序(ii)，交替地反复进行粉末层形成及固化层形成，(i)对粉末层的规定部位照射光束，使该规定部位的粉末烧结或熔融固化而形成固化层的工序；以及(ii)在所得到的固化层上形成新的粉末层，并对该新的粉末层的规定部位照射光束而形成进一步的固化层的工序，该三维形状造型物的制造方法的特征在于，通过将形成上述固化层的区域的一部分作为不照射上述光束的非照射部，在该三维形状造型物的上表面设置至少1个用于减小上述三维形状造型物的应力的狭缝槽。本专利技术还提供一种通过上述制造方法得到的三维形状造型物。有关本专利技术的一技术方案的三维形状造型物，将通过对粉末层照射光束而形成的固化层层叠而构成，在该三维形状造型物的上表面设有至少1个用于减小该三维形状造型物的应力的狭缝槽。专利技术效果根据本专利技术的一技术方案，能够减小可能在三维形状造型物的上表面附近发生的应力。由此，能够减小在粉末烧结层叠法中得到的三维形状造型物的翘曲。附图说明图1是示意地表示按照有关本专利技术的一技术方案的制造方法得到的三维形状造型物的形态的立体图及剖视图。图2是示意地表示按照有关本专利技术的一技术方案的制造方法得到的三维形状造型物的形态的立体图及剖视图。图3是用于说明狭缝开口的各种形态的示意图。图4是用于说明狭缝开口的形状为交叉形状的形态的示意图。图5是示意地表示作为树脂成形用模具使用的三维形状造型物的形态的立体图及剖视图。图6是示意地表示将狭缝槽用填充材料填埋的形态的立体图。图7是示意地表示将狭缝槽较深地设置的形态的立体图及剖视图。图8是示意地表示将狭缝槽以锥状较深地设置的形态的立体图及剖视图。图9是示意地表示狭缝槽的各种排列方式的立体图。图10是示意地表示作为树脂成形用模具使用的三维形状造型物的具体的形态的立体图。图11是示意地表示实施粉末烧结层叠法的光造型复合加工的工艺方式的剖视图。图12是示意地表示光造型复合加工机的结构的立体图。图13是表示光造型复合加工机的通常的动作的流程图。图14是示意地表示相当于以往技术的树脂成形用模具及由其得到的树脂成形品的立体图。图15是用于说明本专利技术者们发现的事项的曲线图。具体实施方式以下，参照附图更详细地说明本专利技术的一实施方式。附图中的各种要素的形态及尺寸只不过是例示，并不反映实际的形态及尺寸。在本说明书中，“粉末层”例如是指“由金属粉末构成的金属粉末层”或“由树脂粉末构成的树脂粉末层”。此外，“粉末层的规定部位”实质上是指所制造的三维形状造型物的区域。因而，通过对存在于该规定部位的粉末照射光束，该粉末烧结或熔融固化而构成三维形状造型物。进而，在粉末层是金属粉末层的情况下，“固化层”是指“烧结层”，在粉末层是树脂粉末层的情况下，“固化层”是指“硬化层”。此外，在本说明书直接或间接说明的“上下”的方向，例如是基于造型板与三维形状造型物的位置关系的方向，以造型板为基准，设制造三维形状造型物的一侧为“上方”，其相反侧为“下方”。[粉末烧结层叠法]首先，对作为本专利技术的制造方法的前提的粉末烧结层叠法进行说明。特别举例在粉末烧结层叠法中附加性地进行三维形状造型物的切削处理的光造型复合加工。图11示意地表示光造型复合加工的工艺方式，图12及图13分别表示能够实施粉末烧结层叠法和切削处理的光造型复合加工机的主要的结构及动作的流程图。光造型复合加工机1如图11及图12所示，具备粉末层形成机构2、光束照射机构3及切削机构4。粉末层形成机构2如图11所示，是用于通过将金属粉末或树脂粉末等粉末以规定厚度铺设来形成粉末层的机构。光束照射机构3是用于向粉末层的规定部位照射光束L的机构。切削机构4是用于将层叠化的固化层的侧面、即三维形状造型物的表面切削的机构。粉末层形成机构2如图11所示，主要具有粉末台25、刮刀23、造型台20及造型板21。粉末台25是能够在外周被壁26包围的粉末材料箱28内上下升降的台。刮刀23是将粉末台25上的粉末19向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维形状造型物的制造方法，通过以下的工序(i)和工序(ii)，交替地反复进行粉末层形成及固化层形成，(i)对粉末层的规定部位照射光束，使该规定部位的粉末烧结或熔融固化而形成固化层的工序；以及(ii)在所得到的固化层上形成新的粉末层，并对该新的粉末层的规定部位照射光束而形成进一步的固化层的工序，该三维形状造型物的制造方法的特征在于，通过将形成上述固化层的区域的一部分作为不照射上述光束的非照射部，在该三维形状造型物的上表面设置至少1个用于减小上述三维形状造型物的应力的狭缝槽。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.30 JP 2014-1552921.一种三维形状造型物的制造方法，通过以下的工序(i)和工序(ii)，交替地反复进行粉末层形成及固化层形成，(i)对粉末层的规定部位照射光束，使该规定部位的粉末烧结或熔融固化而形成固化层的工序；以及(ii)在所得到的固化层上形成新的粉末层，并对该新的粉末层的规定部位照射光束而形成进一步的固化层的工序，该三维形状造型物的制造方法的特征在于，通过将形成上述固化层的区域的一部分作为不照射上述光束的非照射部，在该三维形状造型物的上表面设置至少1个用于减小上述三维形状造型物的应力的狭缝槽。2.如权利要求1所述的三维形状造型物的制造方法，其特征在于，在上述上表面，以多个上述狭缝槽规则性地排列的方式设置该狭缝槽。3.如权利要求1所述的三维形状造型物的制造方法，其特征在于，将上述狭缝槽所形成的狭缝开口的短边尺寸设为0.05mm～1mm。4.如权利要求1所述的三维形状造型物的制造方法，其特征在于，将上述狭缝槽的深度尺寸设为上述三维形状造型物的厚度尺寸的10％～50％。5.如权利要求1所述的三维形状造型物的制造方法，其特征在于，以上述狭缝槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：武南正孝，阿部谕，森干夫，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP