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公開番号2025012804
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-24
出願番号2023115918
出願日2023-07-14
発明の名称積層造形装置及び未溶融部を冷却する方法
出願人株式会社IHI
代理人個人,個人,個人,個人
主分類B22F 12/20 20210101AFI20250117BHJP(鋳造;粉末冶金)
要約【課題】処理時間を短縮可能な技術を提供する。
【解決手段】積層造形装置1は、容器状の造形タンク14の内部に配置されるテーブル13と、テーブル13の造形面13aに粉末材料101を供給し、供給された粉末材料101を予熱し、及び予熱された粉末材料101にエネルギを供給することによって、造形物101S及び未溶融部101Uを得る処理部6と、造形面13aに直交する方向に沿って延び、冷却媒体が供給される冷却軸、冷却軸を保持すると共に、冷却軸の軸線方向に沿って冷却軸を移動させる冷却軸可動部、及び冷却軸可動部を保持すると共に、冷却軸可動部を冷却軸の軸線方向と交差する方向に移動させる位置決め部を有する冷却機構8と、少なくとも冷却機構8を制御し、冷却軸81の軸線方向に交差する方向に沿って、造形タンク14の内部における冷却軸81と造形タンク14との相対的な位置関係を変化させる制御部4と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
容器状の造形タンクの内部に配置され、粉末材料を支持するテーブルと、
前記テーブルの造形面に前記粉末材料を供給し、前記供給された前記粉末材料を予熱し、及び前記予熱された前記粉末材料にエネルギを供給することによって、前記粉末材料が溶融及び凝固して形成される造形物、並びに未溶融の前記粉末材料である未溶融部を得る処理部と、
前記造形面に直交する方向に沿って延び、冷却媒体が供給される冷却軸、前記冷却軸を保持すると共に、前記冷却軸の軸線方向に沿って前記冷却軸を移動させる冷却軸可動部、及び前記冷却軸可動部を保持すると共に、前記冷却軸可動部を前記冷却軸の軸線方向と交差する方向に移動させる位置決め部を有する冷却機構と、
少なくとも前記冷却機構を制御し、前記冷却軸の軸線方向に交差する方向に沿って、前記造形タンクの内部における前記冷却軸と前記造形タンクとの相対的な位置関係を変化させる制御部と、を備える、
積層造形装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記冷却軸可動部は、前記冷却軸の軸線方向に沿って前記冷却軸を往復させる、請求項１に記載の積層造形装置。
【請求項３】
前記冷却軸可動部は、前記冷却軸の軸線回りに前記冷却軸を回転させる、請求項１に記載の積層造形装置。
【請求項４】
前記位置決め部は、前記冷却軸の先端が前記造形面に対向する第１の位置、及び前記冷却軸の先端が前記造形面に対向しない第２の位置に前記冷却軸可動部を移動させる、請求項１に記載の積層造形装置。
【請求項５】
前記テーブルは円盤状であり、
前記テーブルの中心軸線まわりに前記テーブルを回転させる駆動部を備え、
前記制御部は、前記駆動部を制御し、前記冷却軸の先端が前記造形タンクの内部にある状態において、前記テーブルを回転させる、
請求項４に記載の積層造形装置。
【請求項６】
前記位置決め部は、回転軸及び前記回転軸と前記冷却軸可動部とを連結する連結部を有し、
前記位置決め部は、前記回転軸の軸線回りに前記回転軸を回動させることによって、前記第１の位置と前記第２の位置との間で前記冷却軸可動部を移動させる、
請求項５に記載の積層造形装置。
【請求項７】
前記冷却軸は、前記冷却軸の先端に連続して設けられた先端部を有し、
前記先端部は、前記冷却軸の先端から離間する方向に向けて先細るテーパ部が形成されている、
請求項１に記載の積層造形装置。
【請求項８】
前記冷却軸は、前記冷却軸の軸線方向から見て、軸本体部の直径よりも長い長さを有する先端部を有する、請求項３に記載の積層造形装置。
【請求項９】
前記冷却機構は、前記冷却軸可動部に取り付けられ、振動を発生させる振動装置を有する、請求項１に記載の積層造形装置。
【請求項１０】
造形タンクの内部に配置されたテーブルの造形面に粉末材料を供給し、前記供給された前記粉末材料を予熱し、及び前記予熱された前記粉末材料にエネルギを供給することによって、前記粉末材料が溶融及び凝固して形成される造形物、並びに未溶融の前記粉末材料である未溶融部を得るステップと、
前記造形面に直交する方向に沿って延び、冷却媒体が供給される冷却軸の軸線方向と交差する方向において、前記冷却軸の先端と前記未溶融部とが対向する位置に冷却軸を移動させ、前記冷却軸の軸線方向において、前記冷却軸を移動させて前記未溶融部に前記冷却軸を挿入するステップと、を備える、
未溶融部を冷却する方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、積層造形装置及び未溶融部を冷却する方法に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
粉末材料を溶融結合して、積層造形物を造形する積層造形装置が知られている。特許文献１は、積層造形物の造形中に冷却する技術を開示する。特許文献１に記載の技術は、造形中の冷却によって、過剰な蓄熱による造形欠陥を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１９－１１４８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
積層造形装置では、造形後に積層造形物を冷却し、積層造形物を装置から取り出す必要がある。取り出した積層造形物には、未溶融の粉末材料が付着しているため、ブラスト処理が行われる。当該技術分野においては、処理時間の短縮化が望まれている。そこで、本開示では、処理時間のさらなる短縮が可能な技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一側面に係る積層造形装置は、容器状の造形タンクの内部に配置され、粉末材料を支持するテーブルと、テーブルの造形面に粉末材料を供給し、供給された粉末材料を予熱し、及び予熱された粉末材料にエネルギを供給することによって、粉末材料が溶融及び凝固して形成される造形物、並びに未溶融の粉末材料である未溶融部を得る処理部と、造形面に直交する方向に沿って延び、冷却媒体が供給される冷却軸、冷却軸を保持すると共に、冷却軸の軸線方向に沿って冷却軸を移動させる冷却軸可動部、及び冷却軸可動部を保持すると共に、冷却軸可動部を冷却軸の軸線方向と交差する方向に移動させる位置決め部を有する冷却機構と、少なくとも冷却機構を制御し、冷却軸の軸線方向に交差する方向に沿って、造形タンクの内部における冷却軸と造形タンクとの相対的な位置関係を変化させる制御部と、を備える。
【０００６】
本開示の一側面に係る積層造形装置では、テーブルの造形面に粉末材料が供給され、予熱され、エネルギが供給される。その結果、造形物（造形処理部）及び未溶融部（造形未処理部）が造形面上に残る。冷却軸可動部及び位置決め部によって、未溶融部に冷却軸を差し込むことが可能になる。この場合、未溶融部の深部から冷却が行われるため、未溶融部の冷却効率が向上する。これにより、冷却時間を短縮することができる。その結果、処理時間を短縮することができる。また、造形タンクの内部で冷却軸と造形面との相対的な位置関係が変化することによって、未溶融部を攪拌することが可能になる。この場合、未溶融部の冷却と共に未溶融部が粉砕される。これにより、積層造形装置から造形物を取り出した後の工程（例えばブラスト処理）の処理時間を短縮することができる。その結果、処理時間を短縮することができる。
【０００７】
冷却軸可動部は、冷却軸の軸線方向に沿って冷却軸を往復させてもよい。冷却軸の往復に伴い、未溶融部の攪拌を促進することが可能になる。これにより、処理時間をさらに短縮することができる。
【０００８】
冷却軸可動部は、冷却軸の軸線回りに冷却軸を回転させてもよい。冷却軸の回転に伴い、未溶融部の攪拌を促進することが可能になる。これにより、処理時間をさらに短縮することができる。
【０００９】
位置決め部は、冷却軸の先端が造形面に対向する第１の位置、及び冷却軸の先端が造形面に対向しない第２の位置に冷却軸可動部を移動させてもよい。造形処理を行う際には、造形タンクの内部におけるテーブルの造形面上が高温になる。第２の位置に冷却軸を移動させることによって、造形処理を行う際に冷却軸を退避させることが可能になる。これにより、冷却軸の温度上昇が抑制される。その結果、未溶融部に対する冷却軸の冷却性能を向上させることができる。
【００１０】
テーブルは円盤状であってもよい。積層造形装置は、テーブルの中心軸線まわりにテーブルを回転させる駆動部を備えてもよい。制御部は、駆動部を制御し、冷却軸の先端が造形タンクの内部にある状態において、テーブルを回転させてもよい。テーブルの回転に伴い、未溶融部の攪拌を促進することが可能になる。これにより、処理時間をさらに短縮することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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