JP2017170899A5

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Publication number: JP2017170899A5
Application number: JP2017058621A
Authority: JP
Filing date: 2017-03-24
Publication date: 2018-11-01
Anticipated expiration: 2037-03-24

Description

本発明の対象は、三次元物体を層ごとに製造する方法であって、ここで第一の工程では、製造フレーム（１０）内にある高さ調節可能な製造プラットフォーム（６）を下げ、装置（９）を用いて、電磁線の作用により固化可能な材料の層を製造プラットフォーム（６）に載せ、ここで粉末材料は、粉末配分装置（７）によって供給される。過剰な粉末材料は、余剰分容器（８）に押し出される。第二の工程では粉末材料を、放射加熱器（２）、温度測定装置（１１）、及び温度調節器（１２）から成る加熱系によって加熱する。粉末材料の加熱は、５０００ｎｍ、又はそれより長い波長で最大放射強度を有する放射によって行う。粉末材料の加熱は、好ましくは５２５０ｎｍ、又はそれより長い波長、特に好ましくは６０００ｎｍ、又はそれより長い波長で最大放射強度を有する放射によって行う。粉末材料の加熱は、極めて特に好ましくは７０００ｎｍ、又はそれより長い波長で最大放射強度を有する放射によって行う。第三の工程では、電磁線を放射する放射源（１）によって粉末床（３）の表面における所望の箇所で、選択的に溶融及び／又は焼結する。これらの工程は、三次元物体（４）が生じるまで層ごとに繰り返す。製造プロセス、及び場合によっては必要な粉末ケーク（５）の冷却が終了した後、三次元物体（４）を粉末ケークから取り出すことができる。

５０００ｎｍ超の波長で最大放射強度を有する熱放射要素は緩慢であるとみなされ、このため迅速な温度制御／調整は、非常に困難であるように思われる。意外なことに、粉末床の表面を、面積の大きい熱放射要素によって様々な方向から同時に照射することにより、粉末床表面の迅速な温度処理が、５０００ｎｍの波長、又はそれより高い波長で最大放射強度を有する電磁線によっても可能であることが判明した。ここで放射照度は好ましくは、加熱すべき粉末床の垂直投影面積に対して少なくとも２０００Ｗ／ｍ²である。粉末床の垂直投影面積は、製造フレームによって区切られている製造領域の面積にも相当する。ここで放射照度は特に好ましくは、加熱すべき粉末床の垂直投影面積に対して少なくとも３０００Ｗ／ｍ²である。ここで、粉末床の表面に電磁線を放つ熱放射要素の面積は、加熱すべき粉末床の垂直投影面積の少なくとも１００％である。粉末床の表面に電磁線を放つ熱放射要素の面積は好ましくは、加熱すべき粉末床の垂直投影面積の少なくとも１５０％である。粉末床の表面に電磁線を放つ熱放射要素の面積は好ましくは、加熱すべき粉末床の垂直投影面積の少なくとも２００％である。

ここで、粉末床の表面に電磁線を放つ熱放射要素（２）の面積は合計で、製造フレーム（１０）によって区切られている粉末床の垂直投影面積の少なくとも１００％である。ここで粉末床の表面に電磁線を放つ熱放射要素の面積は好ましくは、製造フレーム（１０）によって区切られている粉末床の垂直投影面積の少なくとも１５０％である。ここで粉末床の表面に電磁線を放つ熱放射要素の面積は特に好ましくは、製造フレーム（１０）によって区切られている粉末床の垂直投影面積の少なくとも２００％である。ここで熱放射要素の面法線の方向への合計放射率は、少なくとも０．２である。ここで熱放射要素の面法線の方向への合計放射率は、好ましくは少なくとも０．５である。熱放射要素は、熱放射要素の放射の最大強度が、少なくとも５０００ｎｍの波長にあるように構成されている。熱放射要素は好ましくは、熱放射要素の放射の最大強度が、少なくとも５２５０ｎｍ、特に好ましくは少なくとも６０００ｎｍの波長にあるように構成されている。熱放射要素は極めて特に好ましくは、熱放射要素の放射の最大強度が、少なくとも７０００ｎｍの波長にあるように構成されている。

熱放射要素は、熱放射要素の放射の最大強度が、最大で２０％変動するように構成されている。熱放射要素は好ましくは、熱放射要素の放射の最大強度が、最大で１０％変動するように構成されている。熱放射要素は特に好ましくは、熱放射要素の放射の最大強度が、最大で５％変動するように構成されている。熱放射要素の温度処理は例えば、誘導、対流、熱伝導、又は電磁線によって、熱源により行うことができる。ここで熱放射要素の放射発散度は、少なくとも５００Ｗ／ｍ²である。ここで熱放射要素の放射発散度は好ましくは、少なくとも１０００Ｗ／ｍ²である。放射加熱器において、熱源（１４）、及び熱放射要素（１３）は、１つの部材に統合されていてよく、及び／又は熱源は熱放射要素によって完全に取り囲まれていてよく、又は熱放射要素（１５）及び熱源（１６）は、別個の部材として存在していてよい。好ましい実施形態において、粉末床表面における温度分布を均一に調整するため、熱放射要素は相互に独立して温度処理することができる。

Claims

三次元物体を層ごとに製造する方法であって、
以下の工程：
ａ）電磁線の作用によって固化可能な粉末材料の層を載せる工程、
ｂ）熱放射要素の放射によって、最大温度がDIN 53765に従う融点を１０Ｋ下回る温度に、粉末材料を加熱する工程、前記熱放射要素の最大放射強度は、５０００ｎｍの波長、又はそれよりも長い波長にあり、ここで、前記熱放射要素の面積が、加熱すべき粉末床の垂直投影面積の少なくとも１００％であり、かつ、前記最大放射強度の波長変動は１０％未満であり、
ｃ）三次元物体の断面に相当する前記粉末材料の少なくとも１つの領域を、選択的に溶融及び／又は焼結させる工程、
ｄ）三次元物体が得られるまで、前記工程ａ）〜ｃ）を繰り返す工程、
が含まれている、前記方法。
請求項１に記載の方法において、
前記熱放射要素の放射照度が、加熱すべき粉末床の垂直投影面積に対して少なくとも２０００Ｗ／ｍ²であることを特徴とする、前記方法。
三次元物体を層ごとに製造するための装置において、
熱放射要素が含まれており、電磁線を粉末床の表面に放つ前記熱放射要素の面積が、製造フレームによって区切られている粉末床の垂直投影面積の少なくとも１００％であり、ここで、前記熱放射要素の最大放射強度は、少なくとも５０００ｎｍの波長にあるように構成されており、かつ、前記最大放射強度の波長変動は１０％未満であることを特徴とする、前記装置。
請求項３に記載の装置において、
前記熱放射要素は、該熱放射要素の面法線の方向への合計放射率が、少なくとも０．２であるように構成されていることを特徴とする、前記装置。
請求項１又は２に記載の方法で使用される粉末材料において、
５０００ｎｍを超える波長における吸収率が、少なくとも０．８であることを特徴とする、前記粉末材料。