用于制造三维制造物体的三维制造方法和装置制造方法及图纸

公开了用于制造三维制造物体的三维制造方法和装置。将激光束照射到制造桌上的材料粉末上以固化材料粉末并形成固化层。将材料粉末进一步沉积在固化层上，并将激光束照射到材料粉末的一部分上以固化材料粉末。它们被重复以制造制造物体。激光束的照射输出值基于关于在沉积材料粉末之前的沉积表面的测量信息或关于由照相机获取的沉积后的材料粉末的表面状态的测量信息来确定。可替代地，上述照射输出值基于关于通过能量束的照射已经固化的固化层的数量的奇偶校验信息来确定，或者根据使在沉积的材料粉末的沉积之前固化的固化层固化时使用的照射输出值来确定。

Method and device for 3D manufacturing of 3D manufacturing objects

A three-dimensional manufacturing method and device for manufacturing a three-dimensional manufacturing object is disclosed. The laser beam is irradiated to the material powder on the manufacturing table to solidify the material powder and form the curing layer. The material powder is further deposited on the curing layer, and the laser beam is irradiated to a part of the material powder to solidify the material powder. They are repeated to make objects. The output value of the laser beam is determined based on the measurement information on the deposited surface before the deposition of the powder material or on the measurement information of the surface state of the deposited material powder obtained by the camera. Alternatively, the radiation output value parity information quantity on the solidified layer by energy beam irradiation has been determined based on the solidification, or use the output according to the irradiation curing layer is solidified before deposition of material powder deposition when the values of the.

【技术实现步骤摘要】
用于制造三维制造物体的三维制造方法和装置
本专利技术涉及三维制造方法并且还涉及用于制造三维制造物体的装置，在三维制造方法中，将能量束照射到沉积的材料粉末的一部分上以固化材料粉末并形成固化层，并且用能量束照射和固化在形成的固化层上进一步沉积的材料粉末的一部分。
技术介绍
粉末分层制造方法被已知为制造三维制造物体的一种方法。在粉末分层制造方法中，重复以下的处理以制造制造物体，该处理沉积材料粉末薄膜并且然后激光被照射到材料粉末薄膜上的预定位置上以使得熔融或烧结或烘烤材料粉末，从而形成固化层。在粉末分层制造方法中，粉末的固化状态(熔融、烧结或烘烤、扩散接合状态)根据对材料粉末的热输入量而改变，并且如果对于薄膜的粉末量发生误差，则存在制造物体的特性会改变或者形状精度会下降的可能性。例如，关于沉积的材料粉末层的厚度，已知有由于材料粉末的重量而发生制造台的位移的现象，并且随着制造进行，粉末量升高，并且位移量增加(日本专利申请特开No.2012-241261)。在日本专利申请特开No.2012-241261中，认识到了由于薄膜的厚度在整个制造中不恒定而导致的每单位体积的粉末的热输入量之间产生差异的问题。根据上述日本专利申请特开No.2012-241261，为了使沉积的薄膜的厚度恒定并且抑制对于各层的每单位体积的粉末的热输入量之间产生的差异的影响，执行控制来沉积粉末以使得具有通过假设制造台将会由于粉末的重量而位移的量来计算的厚度。还知道一种现象，其中由于由激光的热输入导致的热应力而产生的制造板的翘曲以及根据翘曲量敷设的粉末的厚度出现的误差导致对每单位体积的粉末的热输入量之间出现差异(日本专利申请特开No.2013-163829)。在日本专利申请特开No.2013-163829中，使用如下的配置，其中在制造板上制造被当作基础固化层的制造物体，并且制造基础固化层直到不再发生制造板和基础固化层的翘曲为止。通过这种方式，试图抑制发生归因于翘曲量的尺寸的粉末敷设的厚度的误差，从而减少对于每层的每单位体积的粉末的热输入量中产生的误差的影响。然而，根据上述日本专利申请特开No.2012-241261和日本专利申请特开No.2013-163829中描述的常规技术，尽管可以使材料粉末层的厚度恒定，但是在薄膜的恒定厚度的情况下，没有考虑材料粉末是否如预期的那样被敷设，例如预期的均匀性。例如，为了提高制造精度，可以想到减小材料粉末的颗粒直径或单层材料粉末的厚度。例如，可以想到将材料粉末的颗粒直径减小到10μm以下，或将单层材料粉末的厚度减小到30μm以下。然而，在这种颗粒直径的情况下或这样的大小的层厚度的情况下，有时会出现这样的现象，在沉积之前表面精度高的地方的上部，粉末不会如预期的那样敷设，并因此粉末量减少。根据本专利技术人的发现，所沉积的材料粉末的均匀性受到其上沉积材料粉末的制造区域的基板的影响，即受到其上新沉积材料粉末的沉积表面的表面状态(表面精度、表面粗糙度等)的影响。上述沉积表面是例如构成其上沉积有第一层的材料粉末的制造区域的底部的制造板(基板)的表面，以及先前层的固化层(固化后)的表面。此外，特别是在这种沉积表面的表面精度高(表面粗糙度小)的情况下，会发生这样的现象，使得当沉积下一层时，材料粉末不会整齐地(例如均匀地)敷设。此外，相反，存在这样的趋势，即通过使不能以这种方式均匀地沉积的材料粉末固化而获得的固化层的表面精度相对较低(表面粗糙度大)，并且已经观察到材料粉末被均匀地沉积在具有这种低的表面精度的固化层上的现象。因此，即使每次可以以恒定的层厚度沉积材料粉末层，也存在实际沉积的粉末量将在其中材料粉末不能均匀沉积的材料粉末层中减少的可能性。在这种情况下，在所讨论的材料粉末层中，存在每单位体积的粉末的热输入量过大，并且制造的物体的特性将会改变且形状精度将会下降的可能性。
技术实现思路
根据本专利技术的目的是通过适当地控制对材料粉末的热输入量来抑制制造物体的特性改变和形状精度的降低。根据本专利技术的一个方面，制造三维制造物体的方法包括将能量束照射到沉积在制造区域中的材料粉末的一部分上以固化材料粉末并形成固化层的处理，并且进一步包括在所形成的固化层上沉积材料粉末并将能量束照射到材料粉末的一部分上以固化材料粉末，所述方法还包括：在沉积材料粉末之前测量基板的沉积表面的表面状态，或者测量沉积在制造区域中的材料粉末的表面状态，以及基于测量结果来控制能量束的照射输出。根据本专利技术的另一方面，制造三维制造物体的方法包括将能量束照射到沉积在制造区域中的材料粉末的一部分上以固化材料粉末并形成固化层的处理，并且进一步包括在所形成的固化层上沉积材料粉末并将能量束照射到材料粉末的一部分上以固化材料粉末，所述方法还包括：基于关于通过能量束的照射已经固化的固化层的数量的奇偶校验信息，或者使用在沉积材料粉末之前使得在前一次被固化的固化层固化时所使用的能量束的照射输出值，控制用于固化沉积在制造区域中的材料粉末的能量束的照射输出。通过适当地控制对材料粉末的热量输入量，可以抑制制造物体的特性的改变和形状精度的降低。从以下参照附图对示例性实施例的描述，本专利技术的其它特性将变得清楚。附图说明图1是示出了能够实现本专利技术的三维制造装置的配置示例的示意图。图2A、图2B、图2C和图2D是顺序地示出了在图1中所示的装置中执行第一层的粉末敷设处理的方式的说明图。图3A、图3B、图3C和图3D是顺序地示出了在图1中所示的装置中执行第二层和后续层的粉末敷设处理的方式的说明图。图4是示出了图1中所示的装置的控制系统(控制装置)的配置示例的框图。图5是示出了图1中所示的装置中的三维制造控制程序的流程的流程图。图6是示出了图1中所示的装置中的材料粉末层的沉积状态与激光照射输出之间的关系的图表。图7是示出了将与通过表面状态测量装置测量的表面状态对应的各种特性量与图1中所示的装置的激光照射输出进行相关的示例的图。具体实施方式现在将根据附图详细描述本专利技术的优选实施例。在下文中，参考附图中所示的实施例描述用于实现本专利技术的模式。注意，下面描述的实施例仅仅是示例性实施例，并且例如，本领域技术人员可以在不脱离本专利技术的要点的范围内适当地改变详细配置。此外，本实施例中描述的数值值是用于参考的目的，并且不限制本专利技术。<实施例1>图1示出了能够实现本专利技术的三维制造装置的配置的示例。在下文中，借助于图1中所示的装置，连同描述本专利技术的用于制造三维制造物体的制造装置的一个实施例，还详细描述了根据本专利技术的制造三维制造物体的方法，特别是用于控制使得所沉积的每层的材料粉末固化的能量束的照射输出的技术。图1中所示的制造装置的主要部分由主框架1支撑。供给台2、制造台3、粉末敷设单元4、制造激光单元5、材料粉末回收单元6和照相机7被安装在主框架1上。供给台2被布置于设置在制造桌102中的开口部分(开口的截面形状是任意的)的内部，使得供给台2可以通过未示出的驱动单元驱动而沿垂直方向上升和下降。材料粉末8被装载在供给台2的上部。供给台2可以将材料粉末8向上推对应于供给台2的升高量的量以到达制造桌102上方的位置。制造区域101主要包括设置在制造桌102中的开口部分(开口的截面形状是任意的)，以及制造台3，其被布置成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造三维制造物体的方法，其特性在于，所述方法包括将能量束照射到沉积在制造区域中的材料粉末的一部分上以固化材料粉末并形成固化层的处理，并且进一步包括在所形成的固化层上沉积材料粉末并将能量束照射到材料粉末的一部分上以固化材料粉末，所述方法还包括：在沉积材料粉末之前测量基板的沉积表面的表面状态，或者测量沉积在制造区域中的材料粉末的表面状态，以及基于测量结果来控制能量束的照射输出。

【技术特征摘要】
2016.07.08 JP 2016-1364181.一种制造三维制造物体的方法，其特性在于，所述方法包括将能量束照射到沉积在制造区域中的材料粉末的一部分上以固化材料粉末并形成固化层的处理，并且进一步包括在所形成的固化层上沉积材料粉末并将能量束照射到材料粉末的一部分上以固化材料粉末，所述方法还包括：在沉积材料粉末之前测量基板的沉积表面的表面状态，或者测量沉积在制造区域中的材料粉末的表面状态，以及基于测量结果来控制能量束的照射输出。2.根据权利要求1所述的制造三维制造物体的方法，其中，在所述制造区域中沉积的材料粉末的表面状态的测量结果是在所述制造区域中沉积的材料粉末的特定部位的表面状态，并且根据特定部位的表面状态的测量结果来确定被照射以用于固化特定部位的能量束的照射输出。3.根据权利要求1所述的制造三维制造物体的方法，其中，表面状态测量结果是关于表面粗糙度的信息。4.根据权利要求1所述的制造三维制造物体的方法，其中，使用图像捕获装置来进行表面状态的测量，所述图像捕获装置捕获包含所述制造区域在内的图像捕获区域的图像。5.根据权利要求4所述的制造三维制造物体的方法，其中，通过基于由所述图像捕获装置捕获的图像的表面状态的测量来获取关于表面粗糙度的信息。6.根据权利要求4所述的制造三维制造物体的方法，其中，所述能量束的照射输出是基于由所述图像捕获装置捕获的图像的浓度或亮度的平均值或分布信息来确定的。7.根据权利要求4所述的制造三维制造物体的方法，其中，能量束的照射输出是基于由所述图像捕获装置捕获的图像的空间频率来确定的。8.根据权利要求4所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿川哲平，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP