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公開番号2024147047
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-16
出願番号2023059815
出願日2023-04-03
発明の名称3Dプリンタ
出願人株式会社IHIエアロスペース
代理人弁理士法人相原国際知財事務所
主分類B29C 64/141 20170101AFI20241008BHJP(プラスチックの加工;可塑状態の物質の加工一般)
要約【課題】無重力(微小重力)若しくは低重力の環境において、広範な種類の材料を原料として、広範な雰囲気において物品を製造することが可能であり、しかも所要電力の小さな3Dプリンタを提供する。
【解決手段】3Dプリンタは、内部チャンバを取り囲むハウジングと、内部チャンバに配置され物品の製造に用いられる材料を溶融させるための材料溶融セクションと、内部チャンバに配置され溶融した材料を順次付加することにより物品が造形される物品造形セクションとを備え、材料溶融セクションは、材料を材料溶融位置に供給するための材料供給システムと、静電力を利用して材料を材料溶融位置で浮遊させる機能を有する材料位置制御システムと、材料を加熱するための材料加熱システムとを備え、材料位置制御システムは、材料加熱システムによる加熱によって溶融した材料を、材料溶融位置から物品造形セクション内で造形されつつある物品の表面へ移動させる機能をも有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
物品を製造するための３Ｄプリンタであって、
内部チャンバを取り囲むハウジングと、
前記内部チャンバに配置され、前記物品の製造に用いられる材料を溶融させるための材料溶融セクションと、
前記内部チャンバに配置され、溶融した前記材料を順次付加することにより前記物品が造形される物品造形セクションと、を備え、
前記材料溶融セクションは、
前記材料を材料溶融位置に供給するための材料供給システムと、
静電力を利用して前記材料を前記材料溶融位置で浮遊させる機能を有する材料位置制御システムと、
前記材料を加熱するための材料加熱システムと、を備え、
前記材料位置制御システムは、前記材料加熱システムによる加熱によって溶融した前記材料を、前記材料溶融位置から前記物品造形セクション内で造形されつつある前記物品の表面へ移動させる機能をも有する、３Ｄプリンタ。
続きを表示（約 540 文字）【請求項２】
前記材料位置制御システムは、空間内の互いに異なる方向においてそれぞれ対向して配置された少なくとも３対の電極対と、前記電極対のそれぞれを構成する電極に印加される電圧を制御する制御装置と、を備え、
前記材料加熱システムは、前記材料溶融位置に向けてレーザビームを照射する少なくとも１つのレーザ照射装置を備える、請求項１に記載の３Ｄプリンタ。
【請求項３】
前記物品造形セクションは、造形されつつある前記物品を、静電力を利用して空間内で浮遊させる機能を有する物品位置制御システムを備える、請求項１又は２に記載の３Ｄプリンタ。
【請求項４】
前記材料加熱システムは、溶融した前記材料が、前記材料溶融位置から前記物品造形セクション内で造形されつつある前記物品の表面へ移動する際に、溶融した前記材料を加熱する更なるレーザ照射装置を備える、請求項１又は２に記載の３Ｄプリンタ。
【請求項５】
前記物品造形セクションは、造形されつつある前記物品の表面のうち、前記材料溶融セクションから飛来する溶融した前記材料が付加される部位及びその近傍を加熱するための材料付加部加熱システムを備える、請求項１又は２に記載の３Ｄプリンタ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、３Ｄプリンタ、特に無重力（微小重力）若しくは低重力の環境における物品の製造に適した３Ｄプリンタに関する。
続きを表示（約 1,000 文字）【背景技術】
【０００２】
付加製造（additive manufacturing）技術を利用して物品を製造する３Ｄプリンタは、近年、広く使用されるようになっている。
【０００３】
このうち、金属材料から物品を製造する３Ｄプリンタの主要な方式として、以下の３つが知られている。
・粉末床溶融結合法（powder bed fusion）
・結合剤噴射法（binder jetting）
・指向エネルギー堆積法（directed energy deposition）
【０００４】
粉末床溶融結合法は、ステージ上に敷き詰められた金属粉末に対してレーザビームを照射してこれを溶融、固化させるという工程を繰り返すことにより、所望の形状を有する物品を製造する方法である。
【０００５】
結合剤噴射法は、液体の結合剤をステージ上に敷き詰められた金属粉末に対して噴射してこれを固形化させるという工程を繰り返すことにより、所望の形状を有する物品を製造する方法である。
【０００６】
指向エネルギー堆積法は、金属粉末の供給とレーザビームの照射とを同時に行うノズルをステージの表面に沿って走査させ、ステージ表面に金属粉末を線状に溶着させてゆくことにより、所望の形状を有する物品を製造する方法である。
【０００７】
以上の３つの方式は、いずれも、製造されつつある物品を支持するためのステージを必要とするため、製造可能な物品の形状が制約を受ける、製造工程終了後に物品をステージから分離させる必要がある等の問題があった。
【０００８】
この問題を解決するために、特許文献１は、製造されつつある物品を音波又は磁気を利用して空中に浮遊させ、周囲に配置されたヘッドから材料を噴射して物品の表面に付加してゆく方式を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
米国特許出願公開第２０１８／０００９１５８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、３Ｄプリンタによる金属物品の製造に対するニーズが、近年、宇宙空間において高まっている。
（【００１１】以降は省略されています）

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