特許ウォッチ

公開番号2025133085
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-10
出願番号2025030270
出願日2025-02-27
発明の名称付加製造装置および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 12/37 20210101AFI20250903BHJP(鋳造;粉末冶金)
要約【課題】幅広い冷却速度を実現し、所望の特性を有する付加製造物を製造することができるDED方式の付加製造装置および付加製造物の製造方法を提供する。
【解決方法】回転テーブル上のベースプレートに向けて粉末材料を供給する、粉末材料供給ステップと、前記ベースプレートに向けて供給された粉末材料に光ビームを照射し、前記粉末材料を溶融する、溶融ステップと、溶融した前記粉末材料を前記ベースプレートに付着させて空冷し、凝固させて前記ベースプレート上にビードを形成する、凝固ステップとを有し、前記粉末材料供給ステップ、前記溶融ステップおよび前記凝固ステップを、前記回転テーブルを光ビームの照射方向に対して垂直方向に回転させながら行い、これらのステップを繰り返すことで付加製造物を形成することを特徴とする、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】
回転テーブル上のベースプレートに向けて粉末材料を供給する、粉末材料供給ステップと、
前記ベースプレートに向けて供給された粉末材料に光ビームを照射し、前記粉末材料を溶融する、溶融ステップと、
溶融した前記粉末材料を前記ベースプレートに付着させて空冷し、凝固させて前記ベースプレート上にビードを形成する、凝固ステップとを有し、
前記粉末材料供給ステップ、前記溶融ステップおよび前記凝固ステップを、前記回転テーブルを光ビームの照射方向に対して垂直方向に回転させながら行い、これらのステップを繰り返すことで付加製造物を形成すること
を特徴とする、付加製造物の製造方法。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記回転テーブルの回転中心からの距離が２００ｍｍ以上となる位置に前記光ビームを照射と前記粉末材料を供給し、前記回転テーブルは、回転速度が８００ｒｐｍ以上２０００ｒｐｍ以下となるように前記ベースプレートの回転を制御することを特徴とする、請求項２に記載の付加製造物の製造方法。
【請求項３】
前記光ビームがレーザビームであり、前記レーザビームの出力が２ｋＷ以上６ｋＷ以下であり且つ前記レーザビームの、前記ベースプレート上におけるビーム径φが１ｍｍ以上３ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載の付加製造物の製造方法。
【請求項４】
前記ベースプレートは、回転することによって、前記ベースプレート上に付着した、溶融した前記粉末材料を空冷することを特徴とする、請求項１に記載の付加製造方法。
【請求項５】
前記粉末材料がＮｉ基合金粉末であることを特徴とする、請求項１に記載の付加製造方法。
【請求項６】
光ビームを照射し、粉末材料を供給する光ビーム照射用ヘッド部と、
前記光ビーム照射用ヘッド部からの前記光ビームの照射方向上に設置された、ベースプレートと、
前記ベースプレートの下方に設置され、前記ベースプレートを前記光ビームの照射方向に対して垂直方向に回転させる回転テーブルと、
前記回転テーブルの下方に設置され、前記回転テーブルを光ビーム照射方向に対して垂直方向に移動させる土台部と、を備え、
前記回転テーブルを回転させながら、前記光ビーム照射用ヘッド部からの前記光ビームと前記粉末材料を前記ベースプレートに向けて同時に照射および供給すること
を特徴とする付加製造装置。
【請求項７】
前記土台部は、前記回転テーブルの回転中心から光ビームの照射位置までの距離が２００ｍｍ以上となるように前記ベースプレート上の光ビーム照射位置を制御し、前記回転テーブルは、回転速度が８００ｒｐｍ以上２０００ｒｐｍ以下となるように前記ベースプレートの回転を制御することを特徴とする、請求項６に記載の付加製造装置。
【請求項８】
前記光ビームがレーザビームであり、前記レーザビームの出力が２ｋＷ以上６ｋＷ以下であり且つ前記レーザビームの、前記ベースプレート上におけるビーム径φが１ｍｍ以上３ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項６に記載の付加製造装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は付加製造装置および付加製造物の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,500 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指向性エネルギー堆積（ＤＥＤ：ＤｉｒｅｃｔｅｄＥｎｅｒｇｙＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）方式は、収束させた熱エネルギーを利用して材料を溶融し、結合、堆積させる方法である。ＤＥＤ方式は他の付加製造方式と比較して、造形にかかる時間が短いことや、大型の物品を製造することができることなどが特徴である。
【０００３】
このようなＤＥＤ方式の造形方法として特許文献１には、混合粉末に対してレーザを照射することによって粉末同士、さらには下地を溶融結合して、１００００Ｋ／秒程度の速度で冷却することによって下地上に鉄基合金が形成する工程が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２３－０３２５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されるような従来のＤＥＤ方式の付加製造方法では、一点にレーザが長時間照射されることで粉末材料や溶融された粉末材料の周囲に配された装置構造にまで入熱してしまい、他の付加製造方法と比較して、溶融された粉末材料の冷却が遅くなってしまうという問題がある。その結果として、従来のＤＥＤ方式の付加製造方法では十分な冷却速度を満たさず、他の付加製造方法で形成するような合金組織が形成しない場合があり、所望の特性を有する付加製造物を得られない。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、溶融された粉末材料だけではなく、その周囲に生ずる入熱を低減することで、溶融した粉末材料の冷却速度を向上し、所望の特性を有する付加製造物を製造することができるＤＥＤ方式の付加製造装置および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】
【０００７】
第一の本発明である付加製造物の製造方法は、回転テーブル上のベースプレートに向けて粉末材料を供給する、粉末材料供給ステップと、前記ベースプレートに向けて供給された粉末材料に光ビームを照射し、前記粉末材料を溶融する、溶融ステップと、溶融した前記粉末材料を前記ベースプレートに付着させて空冷し、凝固させて前記ベースプレート上にビードを形成する、凝固ステップとを有し、前記粉末材料供給ステップ、前記溶融ステップおよび前記凝固ステップを、前記回転テーブルを光ビームの照射方向に対して垂直方向に回転させながら行い、これらのステップを繰り返すことで付加製造物を形成することを特徴とする。
【０００８】
また、前記回転テーブルの回転中心からの距離が２００ｍｍ以上となる位置に前記光ビームを照射と前記粉末材料を供給し、前記回転テーブルは、回転速度が８００ｒｐｍ以上２０００ｒｐｍ以下となるように前記ベースプレートの回転を制御することを特徴とすることが好ましい。
【０００９】
また、前記光ビームがレーザビームであり、前記レーザビームの出力が２ｋＷ以上６ｋＷ以下であり且つ前記レーザビームの、前記ベースプレート上におけるビーム径φが１ｍｍ以上３ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１０】
また、前記光ビームがレーザビームであり、前記レーザビームの出力が３ｋＷ以上６ｋＷ以下であり且つ前記レーザビームの、前記ベースプレート上におけるビーム径φが１ｍｍ以上３ｍｍ以下であることが好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許