[发明专利]三维形状造型物的制造装置

说明书

本申请是申请日为2009年10月21日、申请号为201080047421.X、发明名称为“三维形状造型物的制造方法及其制造装置”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及三维形状造型物的制造方法及其制造装置。更详细地讲，本发明涉及通过重复进行对粉末层的规定部位照射光束而形成固化层的工序来制造由多个固化层层叠一体化而成的三维形状造型物的方法以及该方法所用的装置。

背景技术

以往，已知有通过对材料粉末照射光束来制造三维形状造型物的方法(一般称为“粉末烧结层叠法”)。在所述方法中，通过重复进行“(i)通过对粉末层的规定部位照射光束，使所述规定部位的粉末烧结或熔融固化，形成固化层，(ii)在得到的固化层上敷设新的粉末层，通过同样地照射光束，进一步形成固化层”，从而制造三维形状造型物(参照专利文献1或专利文献2)。在作为材料粉末采用金属粉末或陶瓷粉末等无机质的材料粉末的情况下，能够采用得到的三维形状造型物作为模具，在采用树脂粉末或塑料粉末等有机质的材料粉末的情况下，能够采用得到的三维形状造型物作为模型。根据如此的制造技术，可在短时间内制造复杂的三维形状造型物。

如果举例作为材料粉末采用金属粉末、采用所得到的三维形状造型物作为模具的情况，则如图1所示，首先，在基板21上形成规定厚度t1的粉末层22后(参照图1(a))，对粉末层22的规定部位照射光束，在造型板21上形成固化层24。然后，在所形成的固化层24上敷设新的粉末层22，通过再次照射光束形成新的固化层。如果如此反复形成固化层，则能够得到由多个固化层24层叠一体化而成的三维形状造型物(参照图1(b))。

专利文献1：日本特表平1-502890号公报

专利文献2：日本特开2000-73108号公报

发明内容

发明要解决的问题

三维形状造型物的制造大多在保持在可防止造型物氧化等的规定的不活泼性气氛下的腔室内进行。腔室内设有“形成粉末层的机构”、“可形成粉末层及/或固化层的造型台”等，另一方面，在腔室外设有光束照射机构。从光束照射机构发出的光束可通过腔室的光透射窗，照射在粉末层的规定部位。例如参照图2(a)及(b)得知，在腔室50上设有光透射窗52。光束L可通过光透射窗52入射到腔室50内。

这里，在对粉末层照射光束而使粉末烧结或熔融固化时，如图2(a)及(b)所示，从光束照射部位发生被称为“烟气”8的烟状的物质(例如金属蒸气或树脂蒸气)。该烟气上升，附着或烧粘在腔室的光透射窗上(参照图3)。因此，光透射窗变得模糊不清，使光束的透射率或折射率等降低。如果光束的透射率或折射率等降低，则不能得到所希望的固化层，妨碍当初所希望的造型物的制造。特别是在采用金属粉末层作为粉末层的情况下，因“烧结不稳定”或“不能提高烧结密度”等理由，担心三维形状造型物的强度下降。

此外，烟气直接影响到入射到腔室内的光束。具体而言，发生的烟气可上升。因此，上升的烟气有时遮挡光束的路径，使光束的照射量(对粉末层的照射量)降低。也就是说，因烟气的遮挡，供于粉末层的光束的能量有可能低于规定的值。

用于解决课题的手段

本发明是鉴于上述情况而完成的。也就是说，本发明的课题是提供一种尽量抑制了所发生的烟气的影响的粉末烧结层叠法。

为了解决上述问题，在本发明中，提供一种三维形状造型物的制造方法，其特征在于：

是在腔室内重复进行以下工序的三维形状造型物的制造方法，

(i)对粉末层的规定部位照射光束，使所述规定部位的粉末烧结或熔融固化，形成固化层的工序、及

(ii)在得到的固化层上形成新的粉末层，对所述新的粉末层的规定部位照射光束，进一步形成固化层的工序；

在所述腔室内形成局部气流，使因照射光束而发生的烟气的至少一部分与局部气流同伴。

本发明的制造方法的特征在于：通过在腔室内形成的局部气流来捕集烟气，以使光透射窗不因烟气而模糊不清及/或光束的路径不被烟气遮挡。

在本说明书中，所谓“烟气”指的是采用三维形状造型物的制造方法时，从被照射光束的粉末层及/或固化层发生的烟状的物质。例如，烟气是“起因于金属粉末材料的金属蒸气”或“起因于树脂粉末材料的树脂蒸气”。