噴嘴、層疊造型裝置及層疊造型物的制造方法
【專利摘要】實施方式的層疊造型裝置用的噴嘴具備材料供給部及支撐部。在材料供給部設(shè)置有供給材料的粉末體的材料供給口。支撐部將材料供給部支撐為能夠移動，以便改變供給粉末體的朝向。
【專利說明】
噴嘴、層疊造型裝置及層疊造型物的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明的實施方式涉及噴嘴、層疊造型裝置及層疊造型物的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，已知一種形成層疊造型物的層疊造型裝置。層疊造型裝置通過從噴嘴供給材料的粉末體并射出激光來使粉末體熔融而形成材料的層，并通過將該層堆疊來形成層疊造型物。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻I:日本特開2009-1900號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明要解決的課題
[0007]在這種裝置中，例如，如果能夠更可靠或者更高效地進行材料向造型位置的供給，那么就更有意義了。
[0008]用于解決課題的手段
[0009]實施方式的層疊造型裝置用的噴嘴具備材料供給部及支撐部。在材料供給部設(shè)置有噴出材料的粉末體的材料供給口。支撐部將材料供給部支撐為能夠移動，以便改變將粉末體噴出的朝向。
【附圖說明】
[0010]圖1是表示第一實施方式的層疊造型裝置的概略構(gòu)成的一個例子的圖。
[0011 ]圖2是表不第一實施方式的噴嘴的概略構(gòu)成的一個例子的側(cè)視圖。
[0012]圖3是表示第一實施方式的層疊造型裝置進行的造型處理(制造方法)的步驟的一個例子的說明圖。
[0013]圖4是第一實施方式的噴嘴的一個例子的示意性截面圖，且是表示材料的粉末體以第一朝向供給的狀態(tài)的圖。
[0014]圖5是第一實施方式的噴嘴的一個例子的示意性截面圖，且是表示材料的粉末體以第二朝向供給的狀態(tài)的圖。
[0015]圖6是表示變形例的噴嘴的一部分的概略構(gòu)成的一個例子的側(cè)視圖。
[0016]圖7是表不第二實施方式的噴嘴的概略構(gòu)成的一個例子的側(cè)視圖。
[0017]圖8是表示第二實施方式的層疊造型裝置進行的造型處理(制造方法)的步驟的一個例子的流程圖。
【具體實施方式】
[0018]以下，公開本發(fā)明的例示性的實施方式及變形例。以下所示的實施方式及變形例的構(gòu)成、控制(技術(shù)的特征)、以及通過該構(gòu)成、控制而產(chǎn)生的作用及結(jié)果(效果)為一個例子。
[0019]此外，在以下公開的實施方式、變形例中，包括同樣的構(gòu)成要素。在以下，對于同樣的構(gòu)成要素賦予共同的符號，并且省略重復(fù)的說明。
[0020]<第一實施方式>
[0021]如圖1所示那樣，層疊造型裝置I具備處理槽11、工作臺12、移動裝置13、噴嘴裝置
14、光學(xué)裝置15、計測裝置16及控制裝置17等。
[0022]層疊造型裝置I通過在配置到工作臺12上的對象物110上，將由噴嘴裝置14供給的材料121以層狀進行堆疊，由此對規(guī)定形狀的層疊造型物100進行造型。
[0023]對象物110是由噴嘴裝置14供給材料121的對象，包括基座IlOa及層110b。多個層IlOb層疊在基座IlOa的上表面上。材料121是粉末狀的金屬材料、樹脂材料等。在造型中能夠使用一種以上的材料121。
[0024]在處理槽11設(shè)置有主室21和副室22。副室22與主室21相鄰接地設(shè)置。在主室21與副室22之間設(shè)置有門部23。在門部23打開的情況下，主室21與副室22連通，在門部23關(guān)閉的情況下，主室21成為氣密狀態(tài)。
[0025]在主室21設(shè)置有供氣口21a及排氣口21b。通過供氣裝置(未圖示)的動作，經(jīng)由供氣口 21a向主室21內(nèi)供給氮氣、氬氣等不活性氣體。通過排氣裝置(未圖示)的動作，從主室21經(jīng)由排氣口 21b將主室21內(nèi)的氣體排出。
[0026]此外，在主室21內(nèi)設(shè)置有移送裝置(未圖示)。此外，從主室21到副室22設(shè)置有搬運裝置24。移送裝置將在主室21中處理后的層疊造型物100傳遞到搬運裝置24。搬運裝置24將從移送裝置傳遞的層疊造型物100向副室22內(nèi)搬運。即，在副室22中收容在主室21中處理后的層疊造型物100。在層疊造型物100被收容于副室22之后，門部23關(guān)閉，副室22與主室21被隔絕。
[0027]在主室21內(nèi)設(shè)置有工作臺12、移動裝置13、噴嘴裝置14的一部分、以及計測裝置16等。
[0028]工作臺12支撐對象物110。移動裝置13(第一移動機構(gòu))能夠使工作臺12在相互正交的3個軸向上移動。
[0029]噴嘴裝置14向位于工作臺12上的對象物110供給材料121。此外，噴嘴裝置14的噴嘴33向位于工作臺12上的對象物110照射激光200。噴嘴裝置14能夠并行地供給多種材料121，也能夠選擇性地供給多種材料121之一。此外，噴嘴33與材料121的供給相并行地照射激光200。激光200是能量線的一個例子。此外，也可以使用激光以外的能量線。能量線只要是如激光那樣能夠使材料熔融的能量線即可，也可以是電子束、從微波到紫外線區(qū)域的電磁波等。
[0030]噴嘴裝置14具有供給裝置31、供給裝置31A、噴嘴33及供給管34等。材料121從供給裝置31經(jīng)由供給管34向噴嘴33輸送。此外，氣體從供給裝置31A經(jīng)由供給管34A向噴嘴33輸送。
[0031]供給裝置31包括箱31a和供給部31b。箱31a中收容有材料121。供給部31b將箱31a的材料121供給規(guī)定量。供給裝置31供給包含粉狀的材料121的載氣(也可稱作運載氣體，carrier gas)。載氣例如為氮氣、氬氣等不活性氣體。此外，供給裝置31A包括供給部31b。供給裝置31A供給與供給裝置31所供給的氣體為相同種類的氣體(gas)。
[0032]如圖2也所示的那樣，噴嘴33具有射出部330及一個以上(例如二個)的材料供給部331。在以下，為了便于說明，規(guī)定了相互正交的X方向、Y方向及Z方向。X方向在圖2中為左右方向，Y方向在圖2中為與紙面垂直的方向，Z方向在圖2中為上下方向。工作臺12、層疊造型物100、對象物110、基座I 1a及層I 1b的上表面，大致沿著由X方向和Y方向規(guī)定的平面延展。在層疊造型裝置I中，噴嘴33及工作臺12中的至少一方沿著X方向及Y方向移動，由此噴嘴33與工作臺12相對地移動，沿著X方向及Y方向的平面形成材料121的層11Ob。然后，材料121的層IlOb依次沿Z方向?qū)盈B，由此形成立體的層疊造型物1013X方向及Y方向能夠稱為水平方向、橫向等。Z方向能夠稱為鉛垂方向、垂直方向、高度方向、厚度方向、縱向等。
[0033]射出部330經(jīng)由纜線210與光學(xué)系統(tǒng)42連接。從射出部330朝向造型位置射出激光200。此外，對于各個材料供給部331，從供給裝置31經(jīng)由供給管34供給材料121的粉末體，并且從供給裝置31A經(jīng)由供氣管34A供給氣體。從材料供給部331朝向造型位置供給材料，并且，與材料獨立地供給氣體。與材料獨立地供給的氣體作為保護氣體起作用。
[0034]此外，材料供給部331分別能夠圍繞旋轉(zhuǎn)中心Ax轉(zhuǎn)動地支撐于射出部330。通過材料供給部331進行轉(zhuǎn)動，由此材料121的粉末體被供給的朝向(角度、方向)變化。旋轉(zhuǎn)中心Ax的軸向例如被設(shè)定為沿著與激光200的射出方向正交的面的方向，被設(shè)定成，通過材料供給部331進行轉(zhuǎn)動而使材料121的粉末體的供給方向(開口部333 (參照圖4)的軸向、開口方向、Z方向)以與激光200的光路相交的狀態(tài)沿著該光路變化。材料供給部331的轉(zhuǎn)動角度可以構(gòu)成為通過手動設(shè)定，也可以構(gòu)成為自動(電動)地變化。此外，與材料121的粉末體被供給的朝向的變化有關(guān)的材料供給部331的可動支撐的方式，不限定于本實施方式的構(gòu)造，例如，材料供給部331也可以能夠滑動、即能夠移動地支撐于射出部330。作為一個例子，材料供給部331也可以被支撐為能夠沿著激光200的射出方向(圖2的上下方向)移動。射出部330為支撐部的一個例子。
[0035]移動裝置71能夠使噴嘴33的位置變化。利用移動裝置71使噴嘴33的位置沿著激光200的射出方向變化，由此噴嘴33與造型位置之間的距離變化。移動裝置71經(jīng)由信號線220與控制裝置17連接。移動裝置71能夠使噴嘴33沿著圖2的上下方向運動。移動裝置71例如能夠具有直線驅(qū)動器、馬達、連桿機構(gòu)等而構(gòu)成。
[0036]此外，如圖1所示那樣，光學(xué)裝置15具備光源41和光學(xué)系統(tǒng)42。光源41具有振蕩元件(未圖示)，通過振蕩元件的振蕩來射出激光200。光源41能夠變更所射出的激光的能量密度。
[0037]光源41經(jīng)由纜線210與光學(xué)系統(tǒng)42連接。從光源41射出的激光200經(jīng)由光學(xué)系統(tǒng)42進入噴嘴33 ο噴嘴33使激光200照射于對象物110、朝向?qū)ο笪?10噴射的材料121。
[0038]具體地說，光學(xué)系統(tǒng)42具備第一透鏡51、第二透鏡52、第三透鏡53、第四透鏡54、以及振鏡掃描器(galvano scanner)55等。第一透鏡51、第二透鏡52、第三透鏡53、以及第四透鏡54被固定。此外，光學(xué)系統(tǒng)42也可以具備調(diào)整裝置，該調(diào)整裝置使第一透鏡51、第二透鏡52、第三透鏡53、以及第四透鏡54能夠沿著2個軸向、具體地說為相對于光路交叉的方向(例如正交方向)移動。
[0039]第一透鏡51將經(jīng)由纜線210入射的激光200轉(zhuǎn)換為平行光。所轉(zhuǎn)換的激光200向振鏡掃描器55入射。
[0040]第二透鏡52使從振鏡掃描器55射出的激光200收斂。由第二透鏡52收斂后的激光200經(jīng)由纜線210到達噴嘴33。
[0041 ]第三透鏡53使從振鏡掃描器55射出的激光200收斂。由第三透鏡53收斂后的激光200照射到對象物110上。
[0042]第四透鏡54使從振鏡掃描器55射出的激光200收斂。由第四透鏡54收斂后的激光200照射到對象物110上。
[0043]振鏡掃描器55將由第一透鏡51轉(zhuǎn)換后的平行光，分為分別進入第二透鏡52、第三透鏡53及第四透鏡54的光。振鏡掃描器55具備第一電流鏡57、第二電流鏡58及第三電流鏡59。各電流鏡57、58、59能夠分光(即將光分開)，并且能夠使傾斜角度(射出角度)變化。
[0044]第一電流鏡57使通過了第一透鏡51的激光200的一部分通過，并使通過后的激光200向第二電流鏡58射出。此外，第一電流鏡57使激光200的另一部分反射，并使反射后的激光200向第四透鏡54射出。第一電流鏡57利用其傾斜角度使通過了第四透鏡54的激光200的照射位置變化。
[0045]第二電流鏡58使通過了第一電流鏡57的激光200的一部分通過，并使通過后的激光200向第三電流鏡59射出。此外，第二電流鏡58使激光200的另一部分反射，并使反射后的激光200向第三透鏡53射出。第二電流鏡58利用其傾斜角度使通過了第三透鏡53的激光200的照射位置變化。
[0046]第三電流鏡59使通過了第二電流鏡58的激光200的一部分向第二透鏡52射出。
[0047]在光學(xué)系統(tǒng)42中，由第一電流鏡57、第二電流鏡58及第三透鏡53構(gòu)成熔融裝置45。熔融裝置45利用激光200的照射，對從噴嘴33向?qū)ο笪?10供給的材料121(123)進行加熱，由此形成層IlOb并且進行退火處理。
[0048]此外，在光學(xué)系統(tǒng)42中，構(gòu)成有材料121的除去裝置46。除去裝置46利用激光200的照射來除去形成在基座IlOa上或者層IlOb的不需要的部位。具體地說，除去裝置46除去在噴嘴33供給材料121時由于材料121飛散而產(chǎn)生的不需要部位及在層IlOb的形成時產(chǎn)生的不需要部位等、與層疊造型物100的規(guī)定形狀不同的部位。除去裝置46射出具有足夠?qū)⒃摬恍枰课怀サ哪芰棵芏鹊募す?00。
[0049]計測裝置16對固化后的層IlOb的形狀及所造型的層疊造型物100的形狀進行計測。計測裝置16將計測出的形狀的信息向控制裝置17發(fā)送。計測裝置16例如具備攝像機61和圖像處理裝置62。圖像處理裝置62基于由攝像機61計測到的信息進行圖像處理。此外，計測裝置16例如通過干涉方式、光切斷方式等對層IlOb及層疊造型物100的形狀進行計測。
[0050]移動裝置71(第一移動機構(gòu))能夠使噴嘴33在相互正交的3個軸向上移動。
[0051]控制裝置17經(jīng)由信號線220而與移動裝置13、搬運裝置24、供給裝置31、供給裝置31A、光源41、振鏡掃描器55、圖像處理裝置62、以及移動裝置71電連接(參照圖2)。
[0052]控制裝置17對移動裝置13進行控制，由此使工作臺12沿3個軸向移動?？刂蒲b置17對搬運裝置24進行控制，由此將造型出的層疊造型物100向副室22搬運。控制裝置17對供給裝置31進行控制，由此對有無材料121的供給及供給量進行調(diào)整。控制裝置17對光源41進行控制，由此對從光源41射出的激光200的能量密度進行調(diào)整?？刂蒲b置17對振鏡掃描器55進行控制，由此對第一電流鏡57、第二電流鏡58及第三電流鏡59的傾斜角度進行調(diào)整。此外，控制裝置17對移動裝置71進行控制，由此對噴嘴33的位置進行控制。
[0053]控制裝置17具備存儲部17a。在存儲部17a中存儲有表示要造型的層疊造型物100的形狀(參照形狀)的數(shù)據(jù)等。此外，在存儲部17a中存儲有表示每個三維的處理位置(各點)處的噴嘴33和工作臺12的高度的數(shù)據(jù)等。
[0054]控制裝置17能夠具備從噴嘴33選擇性地供給多種不同的材料121、并對多種材料121的比率進行調(diào)整(變更)的功能。例如，控制裝置17根據(jù)存儲部17a所存儲的表示各材料121的比率的數(shù)據(jù)，對供給裝置31等進行控制，以按照該比率來形成材料121的層110b。通過該功能，能夠?qū)Ω鶕?jù)層疊造型物100的位置(場所)的不同而多種材料121的比率變化(漸減或者漸增)的傾斜材料(傾斜功能材料)進行造型。具體地說，例如，在形成層IlOb時，控制裝置17對供給裝置31進行控制，以成為與層疊造型物100的三維坐標(biāo)的各位置對應(yīng)地設(shè)定(存儲)的材料121的比率，由此能夠?qū)盈B造型物100造型為材料121的比率在三維的任意方向上變化的傾斜材料(傾斜功能材料)。每單位長度的材料121的比率的變化量(變化率)也能夠設(shè)定為多種。
[0055]控制裝置17具備對材料121的形狀進行判斷的功能。例如，控制裝置17通過對由計測裝置16取得的層IlOb或者層疊造型物100的形狀與存儲部17a所存儲的參照形狀進行比較，由此對是否形成了不是規(guī)定形狀的部位進行判斷。
[0056]此外，控制裝置17具備如下功能:除去通過材料121的形狀的判斷而判斷為不是規(guī)定形狀的部位的不需要部位，由此將材料121修整為規(guī)定形狀。例如，控制裝置17為，首先，在材料121飛散并附著到與規(guī)定形狀不同的部位的情況下，控制光源41，使得經(jīng)由第一電流鏡57從第四透鏡54射出的激光200成為能夠使材料121蒸發(fā)的能量密度。接著，控制裝置17對第一電流鏡57進行控制，使激光200向該部位照射而使材料121蒸發(fā)。
[0057]接下來，參照圖3，對基于層疊造型裝置I的層疊造型物100的制造方法進行說明。如圖3所示，首先，進行材料121的供給及激光200的照射?？刂蒲b置17對供給裝置31、31A等進行控制以從噴嘴33向規(guī)定的范圍供給材料121，并且，對光源41、振鏡掃描器55等進行控制以通過激光200使所供給的材料121熔融。由此，如圖3所示，在基座IlOa上的形成層IlOb的范圍內(nèi)，供給僅規(guī)定量的熔融的材料123。材料123被噴射至基座I 1a、層I 1b噴射后，變形而成為層狀或者薄膜狀等的材料123的集合?；蛘?，材料123被運載材料121的氣體(gas)冷卻或者通過向材料121的集合傳熱而被冷卻，由此以粒狀層疊，成為粒狀的集合。
[0058]接下來，在層疊造型裝置I中進行退火處理?？刂蒲b置17對光源41、熔融裝置45等進行控制，以向基座11Oa上的材料123的集合照射激光200。由此，材料123的集合再次熔融而成為層110b。
[0059]接下來，在層疊造型裝置I中進行形狀計測?？刂蒲b置17對計測裝置16進行控制，以對進行了退火處理后的基座IlOa上的材料123進行計測?？刂蒲b置17將由計測裝置16取得的層IlOb或者層疊造型物100的形狀與存儲部17a所存儲的參照形狀進行比較。
[0060]接下來，在層疊造型裝置I中進行修整。控制裝置17在通過形狀計測及與參照形狀的比較而例如得知基座IlOa上的材料123附著于與規(guī)定形狀不同的位置的情況下，對光源41、除去裝置46等進行控制，以使不需要的材料123蒸發(fā)。另一方面，控制裝置17在通過形狀計測及與參照形狀的比較而得知層IlOb為規(guī)定形狀的情況下，不進行修整。
[0061]上述的層IlOb的形成結(jié)束后，層疊造型裝置I在該層IlOb上形成新的層110b。層疊造型裝置I通過反復(fù)地堆疊層110b，由此對層疊造型物100進行造型。
[0062]在此，參照圖4、圖5，對本實施方式的例示性的噴嘴33的詳細構(gòu)成及功能進行說明。噴嘴33具有射出部330及一個以上(例如二個)的材料供給部331。射出部330具有細長的形狀，例如，由氮化硼(陶瓷材料)等耐熱性較高的材料構(gòu)成。射出部330的長邊方向(軸向)例如沿著Z方向。射出部330的短邊方向(寬度方向)例如沿著X方向及Y方向。射出部330例如呈現(xiàn)圓柱狀的外觀。此外，在射出部330的激光200的射出方向的端部，設(shè)置有隨著朝向射出方向而變細的前端細部分。射出部330具有作為外表面(面)的下表面330a、側(cè)面330b等。下表面330a位于射出部330的長邊方向的端部(下端)，也能夠被稱為端面。下表面330a面向工作臺12、層疊造型物100及對象物110等。下表面330a形成為平面狀。側(cè)面330b位于射出部330的短邊方向的端部，也能夠被稱為周面。側(cè)面330b形成為圓柱面狀。
[0063]在射出部330的下表面330a的中央部開口有開口部332。開口部332沿著射出部330的長邊方向延伸。開口部332的沿著短邊方向的截面、即與長邊方向正交的截面為圓形。開口部332的直徑也可以形成為朝向前端側(cè)逐漸變小。經(jīng)由纜線210(參照圖1)等向開口部332導(dǎo)入激光200。開口部332是激光200的通路，是射出口的一個例子。
[0064]材料供給部331具有細長的形狀，例如由金屬材料構(gòu)成。材料供給部331的長邊方向(軸向)例如沿著與XY平面及Z方向交叉的方向(傾斜方向)。材料供給部331呈現(xiàn)具有前端細部分的圓柱狀的外觀。材料供給部331具有作為外表面(面)的下表面331a及側(cè)面331b等。下表面331a位于材料供給部331的長邊方向的端部(下端)，也能夠被稱為端面。下表面331a面向工作臺12、層疊造型物100及對象物110等。下表面331a形成為平面狀。側(cè)面331b位于材料供給部331的短邊方向的端部，也能夠被稱為周面。側(cè)面331b形成為圓柱面狀。
[0065]在材料供給部331的下表面331a開口有開口部333、334。開口部333、334分別沿著材料供給部331的長邊方向相互平行地延伸。開口部333位于比開口部334更靠射出部330的中心側(cè)(中心軸側(cè))的位置。開口部333、334的沿著短邊方向的截面、即與長邊方向正交的截面為圓形。
[0066]在開口部333，經(jīng)由供給管34(參照圖1)等連接有供給裝置31。開口部333是向處理區(qū)域(造型位置Ps)供給的材料121的粉末體的通路。此外，開口部334經(jīng)由供給管34A(參照圖1)等連接有供給裝置31A。開口部334是向處理區(qū)域供給的氣體的通路。從開口部334供給的氣體，例如被用作為保護氣體。此外，開口部334的沿著短邊方向的截面，也可以是從開口部332的相反側(cè)包圍開口部333的形狀(例如圓弧狀、C字狀等)。
[0067]如圖4、圖5所示，從射出部330朝向?qū)ο笪?10照射的激光200(光路)，朝向?qū)ο笪?10聚束。因此，通過使噴嘴33與對象物110之間的距離(Z方向的距離)、即噴嘴33的Z方向的位置變化，由此能夠使造型位置Ps (照射位置)處的激光200的光徑D1、D2變化。激光200的光徑在被最大程度聚光的狀態(tài)下最小，從該狀態(tài)起，噴嘴33與對象物110之間的距離變得越大則激光200的光徑變得越大，并且，噴嘴33與對象物110之間的距離變得越小則激光200的光徑變得越大。圖4表示噴嘴33位于位置Pl的狀態(tài)，圖5表示噴嘴33位于比位置Pl更從對象物110的表面遠離的位置P2的狀態(tài)。即，噴嘴33位于位置P2(圖5)的狀態(tài)下的射出部330的下表面330a與造型位置Ps(對象物110的表面)之間的距離H2，比位于位置Pl(圖4)的狀態(tài)下的距離Hl更大(H2>H1)。在該情況下，噴嘴33位于位置Pl (圖4)的狀態(tài)下的激光200的造型位置Ps處的光徑Dl，比噴嘴33位于位置P2(圖5)的狀態(tài)下的激光200的造型位置Ps處的光徑D2更小(D1<D2)。造型位置Ps的激光200的光徑越小，則能夠進行精度更高、更精密的造型，光徑越大，則能夠進行更迅速的造型。因此，本實施方式的層疊造型裝置I通過使噴嘴33的位置變化，例如，對需要精度更高的造型的部位(造型位置Ps)，如圖4所示那樣，能夠通過更小的光徑Dl來執(zhí)行造型處理，對于需要更迅速的造型的部位(造型位置Ps)，如圖5所示那樣，能夠通過更大的光徑D2來執(zhí)行造型處理。由此，容易兼顧造型處理的精度的提高和造型處理的迅速化。
[0068]此外，如本實施方式那樣在射出部330的周圍配置有材料供給部331的噴嘴33中，如圖4、圖5所示那樣，來自材料供給部331的材料121的粉末體朝向激光200的光路傾斜地供給。在此，當(dāng)假設(shè)材料供給部331相對于射出部330的姿態(tài)(角度)固定(一定)時，從材料供給部331供給的材料121的粉末體的朝向(方向)是不變的，因此材料121的粉末體的供給位置相對于射出部330的下表面330a的距離不變化。因此，若如上述那樣，例如為了改變激光200的光徑而使噴嘴33與對象物110之間的距離變化，則將材料121的粉末體向造型位置Ps供給變難。具體地說，若使噴嘴33向圖4、圖5的上方移動，則材料121的粉末體的供給位置也會向上方移動。在這一點上，本實施方式的材料供給部331構(gòu)成為能夠變更材料121的粉末體被供給的朝向(方向)。如圖4、圖5所示那樣，噴嘴33位于位置Pl(圖4)的狀態(tài)下的射出部330與材料供給部331的角度α?，大于噴嘴33位于位置P2(圖5)的狀態(tài)下的角度α2。如此，可想，通過根據(jù)噴嘴33的位置來適當(dāng)?shù)卦O(shè)定材料供給部331的角度α1、α2(姿態(tài))，由此能夠抑制從開口部333供給材料121的粉末體的朝向從造型位置Ps偏移。此外，在材料121的粉末體的供給中材料供給部331相對于射出部330的姿態(tài)(角度)例如固定。材料供給部331的姿態(tài)能夠使用固定工具(結(jié)合工具，例如螺釘，未圖示)來固定。在該情況下，能夠構(gòu)成為，通過將基于固定工具的固定解除或者緩和而成為可對材料供給部331的姿態(tài)進行變更(調(diào)整)的狀態(tài)。
[0069]如以上那樣，在本實施方式中，通過使材料供給部331轉(zhuǎn)動(移動)，能夠使從材料供給部331供給材料121的粉末體的朝向變化。因此，例如，容易更可靠或者更高效地供給材料121的粉末體。此外，根據(jù)本實施方式，例如，能夠代替在以往裝置中使用的多個噴嘴而使用一個噴嘴33。因此，能夠得到材料121的粉末體的供給效率增大、或者層疊造型裝置I構(gòu)成得更小型這樣的優(yōu)點。
[0070]此外，噴嘴33具有能夠變更材料121的粉末體被供給的朝向的多個材料供給部331。因此，與從一個材料供給部331供給材料121的粉末體的情況相比，例如，能夠得到能夠更迅速地供給材料121的粉末體、或者材料121的粉末體的不均(偏差)減少這樣的優(yōu)點。
[0071]此外，在層疊造型裝置I中，通過從材料供給部331向圖4的造型位置Ps(第一造型位置)以第一朝向供給材料121的粉末體并且從射出部330射出激光200，由此進行該造型位置Ps(第一造型位置)處的造型，通過從材料供給部331向圖5的造型位置Ps(第二造型位置)以第二朝向供給材料121的粉末體并且從射出部330射出激光200，由此進行該造型位置Ps(第二造型位置)處的造型。因此，例如，能夠根據(jù)造型位置Ps，更可靠或者更高效地供給材料121的粉末體。
[0072]<第一實施方式的變形例>
[0073]圖6所示的本變形例的噴嘴33Α具備與上述實施方式同樣的構(gòu)成。因此，在本變形例中，也能夠得到基于與上述實施方式同樣的構(gòu)成的同樣的結(jié)果(效果)。此外，圖6僅示出一個材料供給部331，但本變形例的噴嘴33Α能夠具有多個材料供給部331。但是，在本變形例中，材料供給部331能夠裝卸地支撐于射出部330(支撐部)。具體地說，在材料供給部331的側(cè)面331b的前端部分形成有錐形面331c。此外，在射出部330設(shè)置有能夠裝卸地支撐材料供給部331的支架335。支架335具有臂部335a及可動部335b。臂部335a從射出部330突出。臂部335a固定于射出部330?？蓜硬?35b以能夠圍繞轉(zhuǎn)動中心Ax轉(zhuǎn)動的方式支撐于臂部335a。旋轉(zhuǎn)中心Ax的軸向例如被設(shè)定為沿著與激光200的射出方向正交的面的方向，并設(shè)定成通過安裝于可動部335b的材料供給部331與該可動部335b—起轉(zhuǎn)動而使材料121的粉末體的供給方向(開口部333的軸向、開口方向、Z方向)以與激光200的光路相交的狀態(tài)沿著該光路變化?？蓜硬?35b為，在材料121的粉末體的供給中，例如，以所設(shè)定的姿態(tài)(角度)固定于射出部330?？蓜硬?35b形成為環(huán)狀(ring)，在環(huán)內(nèi)具有研缽狀的支撐面335c(內(nèi)面)。支撐面335c具有與設(shè)置在材料供給部331的錐形面331c相對應(yīng)的形狀(曲率半徑、傾斜等)。材料供給部331從圖6的上側(cè)，朝向圖6的下側(cè)向可動部335b插入，直到支撐面335c與錐形面331c接觸的位置為止，在該位置通過固定工具(結(jié)合工具，例如螺釘，未圖示)，與可動部335b固定(結(jié)合)。通過將基于固定具的固定解除，由此能夠?qū)⒉牧瞎┙o部331從可動部335b取下。此夕卜，也可以構(gòu)成為，通過使固定具固定，由此臂部335a與可動部335b之間的角度也固定。如此，通過將材料供給部331構(gòu)成為相對于射出部330(支撐部)能夠裝卸，由此例如能夠更容易地更換材料供給部331。因此，例如，能夠得到能夠更容易地維護材料供給部331、或者能夠?qū)⒉牧瞎┙o部331更容易地更換為對其他材料121的粉末體進行供給的材料供給部331這樣的各種效果。支架335是支撐部的一個例子。此外，成為能夠裝卸的構(gòu)成不限定于上述變形例。
[0074]<第二實施方式>
[0075]本變形例的噴嘴33B具備與上述實施方式、變形例同樣的構(gòu)成。因此，在本實施方式中，也能夠得到基于與上述實施方式、變形例同樣的構(gòu)成的同樣的結(jié)果(效果)。但是，如圖7所示那樣，本實施方式的噴嘴33B具備使材料供給部331的姿態(tài)變化的移動裝置81。移動裝置81經(jīng)由信號線220與控制裝置17(參照圖1)電連接。移動裝置81例如能夠具有直線驅(qū)動器、馬達、連桿機構(gòu)等而構(gòu)成?？刂蒲b置17對移動裝置81進行控制，以使材料供給部331成為所期望的姿態(tài)。此外，控制裝置17能夠?qū)刂蒲b置17進行控制，以使在造型處理中材料供給部331的姿態(tài)不變化(被維持)?？刂蒲b置17的存儲部17a(圖1)存儲有用于移動裝置81的姿態(tài)的控制的信息(數(shù)據(jù))。移動裝置81是第二移動裝置的一個例子。
[0076]在此，參照圖8來說明噴嘴33B的材料供給部331的姿態(tài)的調(diào)整步驟(變更步驟)。首先，控制裝置17取得噴嘴33B進行造型的造型位置Ps(參照圖4)的位置信息(S10)。位置信息例如可以是與造型位置Ps的三維的位置坐標(biāo)對應(yīng)的信息，也可以是每個層IlOb的信息，還可以是層IlOb內(nèi)的每個區(qū)域的信息。接下來，控制裝置17取得與造型位置Ps對應(yīng)的、噴嘴33B的高度及材料供給部331的角度的信息(Sll)。在Sll中使用的高度及角度的信息，與位置信息建立對應(yīng)地存儲于存儲部17a。高度的信息例如能夠為移動裝置71的控制量，角度的信息例如能夠為移動裝置81的控制量。此外，高度的信息、角度的信息可以是表示高度、角度本身的數(shù)據(jù)，也可以是與高度、角度對應(yīng)的參數(shù)的信息。接下來，控制裝置17基于在Sll中取得的高度的信息及角度的信息，對移動裝置71、81進行控制(SI2)。由此，噴嘴33B、即射出部330及材料供給部331成為與造型位置Ps對應(yīng)的所期望的位置及姿態(tài)(角度)。即，如圖4、圖5所示那樣，在各造型位置Ps中，能夠得到以與該造型位置Ps對應(yīng)的光徑Dl、D2照射激光200、并且以與造型位置Ps對應(yīng)的朝向供給材料121的粉末體的狀態(tài)。此外，光徑D1、D2能夠與位置信息建立對應(yīng)地設(shè)定。接下來，控制裝置17通過成為所期望的位置及姿態(tài)的噴嘴33B，對造型位置Ps執(zhí)行造型處理(S13)。層疊造型裝置I通過執(zhí)行這樣的處理，來形成層110b(參照圖4、圖5)。
[0077]如此，控制裝置17(控制部)對移動裝置81(第二移動機構(gòu))進行控制，以使從材料供給部331供給材料121的粉末體的朝向根據(jù)造型位置Ps與噴嘴33B(材料供給部331)之間的距離的變化而變化。因此，例如，能夠向造型位置Ps更可靠或者更高效地供給材料121的粉末體。
[0078]此外，在層疊造型裝置I中，造型位置Ps的激光200的光徑根據(jù)造型位置Ps與噴嘴33B (材料供給部331)之間的距離的變化而變化。因此，激光200的光徑比較容易變更。因此，造型的精度、效率容易提高。然后，在具有該使光徑變化的功能的情況下，也能夠向造型位置Ps更可靠或者更高效地供給材料121的粉末體。
[0079]此外，在層疊造型裝置I中，從材料供給部331供給材料121的粉末體的朝向根據(jù)激光200的光徑的變化而變化。因此，容易得到與光徑的變化對應(yīng)而更可靠或者更高效地供給材料121的粉末體的狀態(tài)。此外，激光200的光徑的變化也可以不依靠噴嘴33B的移動來實現(xiàn)。即，在不伴隨噴嘴33B的移動而激光200的光徑變化的情況下，也能夠?qū)υ撛煨臀恢肞s更可靠或者更高效地供給材料121的粉末體。
[0080]以上，例示了本發(fā)明的實施方式及變形例，但上述實施方式及變形例為一個例子，不意圖限定發(fā)明的范圍。這些實施方式及變形例能夠以其他的各種方式來實施，在不脫離發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，能夠進行各種省略、置換、組合、變更。這些實施方式、其變形包含于發(fā)明的范圍、主旨，并且包含于權(quán)利要求書所記載的發(fā)明及其等同的范圍。通過上述實施方式及變形例所公開的構(gòu)成、控制(技術(shù)特征)以外，也能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明。此外，根據(jù)本發(fā)明，能夠得到通過技術(shù)特征得到的各種結(jié)果(效果，也包括派生的效果)中的至少一個。例如，也可以構(gòu)成為，材料供給部的姿態(tài)、位置不改變，而通過材料供給部的內(nèi)部、載氣等的變化來使供給材料的粉末體的朝向改變。
[0081]此外，例如，層疊造型裝置也可以以從多個材料供給部分別供給不同材料的粉末體的方式構(gòu)成或者使用，在該情況下，從各材料供給部供給的材料的粉末體的量、比率進行可變控制。例如，層疊造型裝置能夠構(gòu)成為，多個材料供給部分別以根據(jù)三維的造型位置來變化的供給量對材料的粉末體進行供給，由此能夠造型出材料的比率二維或者三維地逐漸變化的傾斜材料(傾斜功能材料)。此外，各材料供給部的材料的供給位置(材料供給部的方向、姿態(tài)、角度、位置等)也可以被控制為根據(jù)材料的種類、流量(供給量、噴出量)而分別不同。
【主權(quán)項】
1.一種層疊造型裝置用的噴嘴，其中，具備: 材料供給部，設(shè)置有噴出材料的粉末體的材料供給口 ；以及 支撐部，將上述材料供給部支撐為能夠移動，以便改變噴出上述粉末體的朝向。2.如權(quán)利要求1所述的噴嘴，其中， 上述材料供給部能夠裝卸地設(shè)置于上述支撐部。3.如權(quán)利要求1所述的噴嘴，其中， 上述材料供給部能夠滑動地支撐于上述支撐部。4.如權(quán)利要求3所述的噴嘴，其中， 上述材料供給部能夠沿著能量線的射出方向滑動地支撐于上述支撐部。5.如權(quán)利要求1?4中任一項所述的噴嘴，其中， 具備多個上述材料供給部。6.—種層疊造型裝置，具備: 光源，產(chǎn)生能量線； 射出部，射出能量線； 材料供給部，設(shè)置有噴出材料的粉末體的材料供給口，從上述材料供給口噴出上述粉末體的朝向能夠變化;以及 第一移動機構(gòu)，能夠使造型位置與上述材料供給部的相對位置變化。7.如權(quán)利要求6所述的層疊造型裝置，其中， 上述材料供給部被設(shè)置為能夠移動，以便改變噴出上述粉末體的朝向， 該層疊造型裝置具備: 第二移動機構(gòu)，使上述材料供給部移動，以使噴出上述粉末體的朝向變化；以及 控制部，對上述第二移動機構(gòu)進行控制。8.如權(quán)利要求7所述的層疊造型裝置，其中， 上述第一移動機構(gòu)能夠使造型位置與上述材料供給部之間的距離變化， 上述控制部對上述第二移動機構(gòu)進行控制，以使噴出上述粉末體的朝向根據(jù)上述距離的變化而變化。9.如權(quán)利要求8所述的層疊造型裝置，其中， 上述造型位置的能量線的光徑根據(jù)上述距離的變化而變化。10.如權(quán)利要求7?9中任一項所述的層疊造型裝置，其中， 上述控制部對上述第二移動機構(gòu)進行控制，以使噴出上述粉末體的朝向根據(jù)上述造型位置的能量線的光徑的變化而變化。11.如權(quán)利要求7?10中任一項所述的層疊造型裝置，其中， 上述材料供給部能夠滑動地支撐于上述射出部。12.如權(quán)利要求11所述的層疊造型裝置，其中， 上述材料供給部能夠沿著能量線的射出方向滑動地支撐于上述射出部。13.一種層疊造型物的制造方法，其中，具有: 從權(quán)利要求6?12中任一項所述的層疊造型裝置的上述材料供給部向第一造型位置以第一角度噴出材料的粉末體，并且從射出部向上述第一造型位置射出能量線，來進行造型的工序；以及 從上述材料供給部向第二造型位置以第二角度噴出材料的粉末體，并且從上述射出部向上述第二造型位置射出能量線，來進行造型的工序。
【文檔編號】B29C67/00GK106061716SQ201580010373
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2015年2月10日
【發(fā)明人】下山禎朗
【申請人】株式會社東芝