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公開番号2025035931
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-14
出願番号2023143294
出願日2023-09-04
発明の名称金属付加製造物の製造方法
出願人株式会社プロテリアル
代理人
主分類B22F 12/30 20210101AFI20250307BHJP(鋳造;粉末冶金)
要約【課題】金属付加製造物の変形を抑制すると共に、ベースプレートの変形を抑制し、金属粉末層の敷き詰め性を向上することによって付加製造法における変形や割れの課題を解決できる金属付加製造物の製造方法を提供する。
【解決方法】造形ステージに配置されたベースプレート上に、粉末床溶融結合法により金属付加製造物を形成する金属付加製造物の製造方法であって、前記ベースプレートは、同一高さに研削された複数の部材からなり、前記複数の部材は、研削面を上方にし、かつ研削方向を揃えて配置される付加製造物の製造方法である。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
造形ステージ上に設置したベース土台上に配置した複数の分割ベースプレート上に金属粉末層を形成し、当該金属粉末層の所定箇所に光ビームを照射して前記所定箇所の金属粉末を溶融凝固させて固化層を形成する、第１の工程と、
前記固化層の上面に新たな金属粉末層を形成し、前記新たな金属粉末層の所定箇所に前記光ビームを照射して更なる固化層を形成することを繰り返す第２の工程を備える金属付加製造物の製造方法であって、
前記複数の分割ベースプレートにおいて、前記金属粉末層を形成する面に、研削痕を有する研削面を形成し、且つ同一厚さの前記複数の分割ベースプレートを得る研削工程を有し、
前記複数の分割ベースプレートが、研削方向を同一方向に合わせて前記ベース土台上に配置されていること
を特徴とする金属付加製造物の製造方法。
続きを表示（約 980 文字）【請求項２】
前記金属付加製造物を得た後、分割ベースプレートと一体となった前記金属付加製造物を、分割ベースプレートごと前記ベース土台から取り外す工程と、
前記金属付加製造物と分割ベースプレートとを分離する工程とを有すること
を特徴とする、請求項１に記載の金属付加製造物の製造方法。
【請求項３】
前記金属付加製造物から分離した分割ベースプレートを前記研削工程に適用し、前記第１の工程および第２の工程に適用することを特徴とする、請求項２に記載の金属付加製造物の製造方法。
【請求項４】
前記研削工程が、個々の分割ベースプレートを前記ベース土台に取付け、前記ベース土台上で、前記分割ベースプレートが同一厚さを有し、且つ同一方向の研削痕を有する研削面を形成するようにまとめて研削する、集約的研削工程であることを特徴とする請求項１または２に記載の金属付加製造物の製造方法。
【請求項５】
前記分割ベースプレートが非磁性材料からなり、前記ベース土台は磁性材料からなることを特徴とする請求項１または２に記載の金属付加製造物の製造方法。
【請求項６】
前記分割ベースプレートがオーステナイト系のステンレス材からなることを特徴とする請求項５に記載の金属付加製造物の製造方法。
【請求項７】
前記分割ベースプレートが磁性材料からなり、前記ベース土台も磁性材料からなることを特徴とする請求項１または２に記載の金属付加製造物の製造方法。
【請求項８】
前記分割ベースプレートがフェライト系またはマルテンサイト系のステンレス材からなることを特徴とする請求項７に記載の金属付加製造物の製造方法。
【請求項９】
前記ベース土台が複数に分割された分割ベース土台であり、一つの分割ベース土台の上に前記個々の分割ベースプレートを取り付け、他の分割ベース土台の上に別の個々の分割ベースプレートを取り付けることを特徴とする請求項１または２に記載の金属付加製造物の製造方法。
【請求項１０】
前記分割ベースプレートを予熱した上で当該分割ベースプレートの上に金属粉末層を形成することを特徴とする請求項１または２に記載の金属付加製造物の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属付加製造物の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、金属部材を製造する方法として付加製造法（積層造形法とも呼ぶ）が用いられるようになってきている。付加製造法の中でも粉末床溶融結合法では、上下方向に可動なベース土台上に設置されたベースプレートの上に金属粉末を敷き詰めて、これらの金属粉末をレーザまたは電子ビーム等のエネルギー源によって溶融および凝固、または焼結することで固化層を得た後、更にその上に金属粉末を敷き詰めて、更なる固化層を得る工程を繰り返して金属部材を得る手法である。
【０００３】
このような、エネルギー源を用いて金属粉末から固化層を得る付加製造工程においては、金属粉末を溶融し凝固することによって固化層を得た後、固化層が時間経過と共に徐々に収縮することが知られている。その結果として、付加製造工程の後の方に形成した固化層が収縮することで、付加製造工程の初期に形成した、下方の固化層が上方に引っ張られるように変形するという問題がある。
【０００４】
このような問題に対して、特許文献１では、粉末を支持する複数の分割プレートを含む基板と、前記分割プレート上の前記粉末を固める粉末固化部と、前記分割プレートの移動及び／又は変形の方向を規定する方向規制部を含むガイドと、を備える、積層造形装置を開示している。このような構成とすることで、基板の移動及び／又は変形の方向を方向規制部によって規制し、結果として、造形物の熱変形に応じて基板が柔軟に追従できるので、熱変形が生じた造形物に対して意図しない熱応力を生じさせることなく、造形物の造形精度または品質の低下を抑制することができるとされている。
【０００５】
また、特許文献２では、材料粉体を積層するためのベースプレートを、固定部材を用いて前記ベースプレートを１以上の箇所で治具プレートに固定することと、当該固定箇所を治具プレートの中心付近とすることなどが開示されている。このような構成を有することで、ベースプレートの変形を許容し、焼結体とベースプレートの変形が終息した後は、焼結体とベースプレートの残留応力が釣り合った状態にでき、それ以上の変形が生じないようにすることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０２０－１６８７８７
特開２０１９－１８３２１９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載されるようなベースプレートでは、付加製造工程の後半になるにつれてベースプレートの剛性が不足して変形が生じる恐れがある。また、ベースプレートが複数の部材から成り、そのベースプレート表面の変形や表面凹凸によって金属粉末層の敷き詰めに乱れが生じる恐れがある。その結果として、ベースプレートに接する部分の固化層に溶融不良部などの欠陥が生じ、付加製造工程の後の方に形成した固化層が収縮することで、この欠陥を起点とする変形や割れなどが生じる恐れがある。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、金属付加製造物の変形を抑制すると共に、ベースプレートの変形を抑制し、金属粉末層の敷き詰め性を向上することによって付加製造法における変形や割れの課題を解決できる金属付加製造物の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の金属付加製造物の製造方法は、造形ステージ上に設置したベース土台上に配置した複数の分割ベースプレート上に金属粉末層を形成し、当該金属粉末層の所定箇所に光ビームを照射して前記所定箇所の金属粉末を溶融凝固させて固化層を形成する、第１の工程と、前記固化層の上面に新たな金属粉末層を形成し、前記新たな金属粉末層の所定箇所に前記光ビームを照射して更なる固化層を形成することを繰り返す第２の工程を備える金属付加製造物の製造方法であって、前記複数の分割ベースプレートにおいて、前記金属粉末層を形成する面に研削痕を有する研削面を形成し、且つ同一厚さの前記複数の分割ベースプレートを得る研削工程を有し、前記複数の分割ベースプレートが、研削方向を同一方向に合わせて前記ベース土台上に配置されていることを特徴とする。
【００１０】
また、前記金属付加製造物を得た後、前記分割ベースプレートと一体となった前記金属付加製造物を、分割ベースプレートごと前記ベース土台から取り外す工程と、前記金属付加製造物と分割ベースプレートとを分離する工程とを有するものである。
（【００１１】以降は省略されています）

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