JPH0839275A - 高密度エネルギー造形方法 - Google Patents
高密度エネルギー造形方法Info
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Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 レーザー光線又は電子ビーム等の高密度エネ
ルギー線により製品の形状を金属粉等から直接造形する
方法に関するもので、材料の歩留まりが良くかつ高精度
な製品を造形することを目的としている。 【構成】 耐熱プレート１２上に一様に金属粉を散布し
たのち、２本の高密度エネルギー線を一点に集中させる
ためエネルギー発生装置０３，０４の高密度エネルギー
線を金属粉上に集中させて金属粉を溶融させ、この位置
を必要な形状に順次移動し、この動作を繰り返して所要
な形状を造形して行く。
ルギー線により製品の形状を金属粉等から直接造形する
方法に関するもので、材料の歩留まりが良くかつ高精度
な製品を造形することを目的としている。 【構成】 耐熱プレート１２上に一様に金属粉を散布し
たのち、２本の高密度エネルギー線を一点に集中させる
ためエネルギー発生装置０３，０４の高密度エネルギー
線を金属粉上に集中させて金属粉を溶融させ、この位置
を必要な形状に順次移動し、この動作を繰り返して所要
な形状を造形して行く。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザー光線又は電子
ビーム等の高密度エネルギー線により製品の形状を金属
粉等から直接造形する方法に関する。
ビーム等の高密度エネルギー線により製品の形状を金属
粉等から直接造形する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の金属製品の造形方法は鋳造、プレ
ス又は機械加工等により行なっており特に精密加工分野
においては大部分のものが機械加工による削り出しで行
なわれでいた。
ス又は機械加工等により行なっており特に精密加工分野
においては大部分のものが機械加工による削り出しで行
なわれでいた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで前述のような
従来の金属製品特に精密部品の造形方法として採用され
ている鋳造法及びプレス法等の場合は、削り屑の発生は
少ないが、その精度は機械加工法に比べて相当悪い不具
合があり、又、機械加工法の場合においては、切屑の発
生を伴なう為材料の歩留まりが悪いと云う不具合があっ
た。
従来の金属製品特に精密部品の造形方法として採用され
ている鋳造法及びプレス法等の場合は、削り屑の発生は
少ないが、その精度は機械加工法に比べて相当悪い不具
合があり、又、機械加工法の場合においては、切屑の発
生を伴なう為材料の歩留まりが悪いと云う不具合があっ
た。
【０００４】本発明は前記従来技術の各不具合点を解消
し、金属粉より直接製品を造形する高精度でかつ歩留ま
りの良い新たな金属製品の造形方法を提供することを目
的としている。
し、金属粉より直接製品を造形する高精度でかつ歩留ま
りの良い新たな金属製品の造形方法を提供することを目
的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明の高密度エネルギー造形方法は、多種類の金属を
混合した金属粉を溶融して造形する方法に於て、該金属
粉を耐熱プレート上に一様に撒き当該金属粉に、レーザ
ー或は電子ビーム等複数の高密度エネルギー線の焦点を
合わせて同時に照射し溶融可能としたことを特徴として
いる。
本発明の高密度エネルギー造形方法は、多種類の金属を
混合した金属粉を溶融して造形する方法に於て、該金属
粉を耐熱プレート上に一様に撒き当該金属粉に、レーザ
ー或は電子ビーム等複数の高密度エネルギー線の焦点を
合わせて同時に照射し溶融可能としたことを特徴として
いる。
【０００６】そして、金属粉の主成分としては、ニッケ
ル、モリブデン、パラジュウム、セラミック、鉄等を混
合したものを使用する。
ル、モリブデン、パラジュウム、セラミック、鉄等を混
合したものを使用する。
【０００７】また、造形に際しては、複数の高密度エネ
ルギー線照射装置を必要形状に沿って数値制御（ＮＣ）
等で順次移動させ、金属粉を照射溶融後凝固させて直線
又は曲線等様々な製品形状を造形することが効果的であ
る。
ルギー線照射装置を必要形状に沿って数値制御（ＮＣ）
等で順次移動させ、金属粉を照射溶融後凝固させて直線
又は曲線等様々な製品形状を造形することが効果的であ
る。
【０００８】さらに、合金成分が次第に変化して行く構
造の傾斜機能材料を製造するためには、金属粉成分を順
次変化させて行くことが望ましい。
造の傾斜機能材料を製造するためには、金属粉成分を順
次変化させて行くことが望ましい。
【０００９】
【作用】本発明は、単一の高密度エネルギー線では金属
粉を溶融不可能なレーザーあるいは電子ビーム等の高密
度エネルギー線を複数本耐熱プレート上に置かれた金属
粉に対しその焦点を一点に集中することにより金属粉を
溶融し、この集中点を数値制御等で必要とする形状に従
って順次移動させて行くことで金属製品を直接造形して
行く方法に関するもので、またこの金属粉の成分を順次
変化させていくことにより合金成分が次第に変化して行
く構造の傾斜機能材料を製造することができる。（例え
ば最初鉄粉により作成して行き次第にニッケル、クロム
等を添加し、この量を増加させて最後はニッケルのみの
超耐熱性材料を製造する。）
粉を溶融不可能なレーザーあるいは電子ビーム等の高密
度エネルギー線を複数本耐熱プレート上に置かれた金属
粉に対しその焦点を一点に集中することにより金属粉を
溶融し、この集中点を数値制御等で必要とする形状に従
って順次移動させて行くことで金属製品を直接造形して
行く方法に関するもので、またこの金属粉の成分を順次
変化させていくことにより合金成分が次第に変化して行
く構造の傾斜機能材料を製造することができる。（例え
ば最初鉄粉により作成して行き次第にニッケル、クロム
等を添加し、この量を増加させて最後はニッケルのみの
超耐熱性材料を製造する。）
【００１０】このように本発明においては、金属粉より
直接製品を造形するため、材料歩留まりが良く、かつ、
高精度なものとなる。
直接製品を造形するため、材料歩留まりが良く、かつ、
高精度なものとなる。
【００１１】又、成分の構成割合を次第に変化させてい
く、傾斜機能材料を容易に製造可能となる。
く、傾斜機能材料を容易に製造可能となる。
【００１２】
【実施例】以下図面により本発明の一実施例について説
明する。図１〜図４は本発明方法による金属粉溶融成形
作業の状態を示す説明図であり、図６は本発明方法を実
施するための高密度エネルギー造形装置の概略図を示
す。また、図５及び図７は本発明方法により製作された
部材の概略図である。
明する。図１〜図４は本発明方法による金属粉溶融成形
作業の状態を示す説明図であり、図６は本発明方法を実
施するための高密度エネルギー造形装置の概略図を示
す。また、図５及び図７は本発明方法により製作された
部材の概略図である。
【００１３】図１に示すように本発明方法は、２本の高
密度エネルギー線（例えばレーザーあるいは電子ビーム
等）を耐熱プレート上に置かれた金属粉に対しその焦点
を集中することにより、２本の高密度エネルギー線が交
わるａ点のエネルギー密度が１本線の場合に比較して２
倍となることを利用し、単一のエネルギー線では溶融し
ない金属粉（例えばニッケル、モリブデン、パラジュウ
ム、セラミック、鉄等を混合したもの）を溶融可能とす
る。
密度エネルギー線（例えばレーザーあるいは電子ビーム
等）を耐熱プレート上に置かれた金属粉に対しその焦点
を集中することにより、２本の高密度エネルギー線が交
わるａ点のエネルギー密度が１本線の場合に比較して２
倍となることを利用し、単一のエネルギー線では溶融し
ない金属粉（例えばニッケル、モリブデン、パラジュウ
ム、セラミック、鉄等を混合したもの）を溶融可能とす
る。
【００１４】図６に示す高密度エネルギー造形装置によ
り本発明方法の実施について説明すると、図６において
０１はＹ軸クロスレール、０２はＹ軸サドルで、図示Ｘ
Ｙ平面上においてＹ軸クロスレール０１はＹ軸方向に移
動可能に構成され、またＹ軸サドル０２はＸ軸方向に移
動可能に構成されている。
り本発明方法の実施について説明すると、図６において
０１はＹ軸クロスレール、０２はＹ軸サドルで、図示Ｘ
Ｙ平面上においてＹ軸クロスレール０１はＹ軸方向に移
動可能に構成され、またＹ軸サドル０２はＸ軸方向に移
動可能に構成されている。
【００１５】Ｙ軸サドル０２にはＹ軸エネルギー発生装
置０３が取付けられている。
置０３が取付けられている。
【００１６】前記Ｙ軸クロスレール０１及びＹ軸サドル
０２の移動はそれぞれサーボモータ０４及び０５により
駆動される。
０２の移動はそれぞれサーボモータ０４及び０５により
駆動される。
【００１７】又同様にＸＺ平面上に各々サーボモータ０
９，１０により移動するＺ軸クロスレール０６、Ｚ軸サ
ドル０７を設ける。そしてこのＺ軸サドル０７上に、Ｚ
軸エネルギー発生装置０８を設置する。
９，１０により移動するＺ軸クロスレール０６、Ｚ軸サ
ドル０７を設ける。そしてこのＺ軸サドル０７上に、Ｚ
軸エネルギー発生装置０８を設置する。
【００１８】１１は金属粉散布部で、必要に応じて金属
粉を耐熱プレート１２上に、その上面が平坦で、かつ一
様になるように散布する機能を有するよう構成してい
る。（図３参照）
粉を耐熱プレート１２上に、その上面が平坦で、かつ一
様になるように散布する機能を有するよう構成してい
る。（図３参照）
【００１９】つぎに本装置の作動について説明すると、
まず図２に示すように、耐熱プレート１２上に一様に金
属粉を散布した後、Ｙ軸エネルギー発生装置０３及びＺ
軸エネルギー発生装置０８の高密度エネルギー線を金属
粉上に集中させて溶融させ、この位置を必要とする形状
に従って順次移動させる。
まず図２に示すように、耐熱プレート１２上に一様に金
属粉を散布した後、Ｙ軸エネルギー発生装置０３及びＺ
軸エネルギー発生装置０８の高密度エネルギー線を金属
粉上に集中させて溶融させ、この位置を必要とする形状
に従って順次移動させる。
【００２０】次に図３に示す様に金属粉散布部１１によ
り耐熱プレート１２上の未溶融部分に一様かつ平坦に金
属粉を散布する。
り耐熱プレート１２上の未溶融部分に一様かつ平坦に金
属粉を散布する。
【００２１】この工程を順次繰り返すことにより図３、
図４に示すように必要な形状を順次造形して行く。
図４に示すように必要な形状を順次造形して行く。
【００２２】必要形状となるまで上記工程を繰り返すこ
とにより図５に示すような製品形状が完成する。
とにより図５に示すような製品形状が完成する。
【００２３】本発明方法を用いる際の溶融温度として
は、耐熱プレートが溶けない程度の温度に抑えることが
必要であり、単一の金属では、耐熱プレートが溶融しな
い温度内に融点がある場合、基本的に可能であるが、合
金とする場合、一方の金属が溶融点に達しない時点で、
他方の金属の蒸発温度に達しておれば、混合は不可能で
ある。但し、一般的に存在する合金の場合は本発明方法
は適用可能である。
は、耐熱プレートが溶けない程度の温度に抑えることが
必要であり、単一の金属では、耐熱プレートが溶融しな
い温度内に融点がある場合、基本的に可能であるが、合
金とする場合、一方の金属が溶融点に達しない時点で、
他方の金属の蒸発温度に達しておれば、混合は不可能で
ある。但し、一般的に存在する合金の場合は本発明方法
は適用可能である。
【００２４】なお、重力の影響等で、基本的に融合しな
い金属による合金は、本発明方法によっても製造できな
い。
い金属による合金は、本発明方法によっても製造できな
い。
【００２５】また電子ビームによる場合は、当然、装置
全体を真空容器内に設置する必要があり、レーザービー
ムの場合も、溶融金属が大気により酸化、窒化等の変化
しないように、全体を真空容器内に設置するか、溶融部
分をアルゴン又は、ヘリューム等でシールドする必要が
ある。
全体を真空容器内に設置する必要があり、レーザービー
ムの場合も、溶融金属が大気により酸化、窒化等の変化
しないように、全体を真空容器内に設置するか、溶融部
分をアルゴン又は、ヘリューム等でシールドする必要が
ある。
【００２６】つぎに装置の位置制御について説明する
と、エネルギー発生部分の移動については、工作機械の
位置制御に用いられる、数値制御（ＮＣ）装置（市販
品）を使用し、Ｘ−Ｙ・Ｙ−Ｚ・Ｚ−Ｘ平面上で各軸の
移動量を同期制御することにより、１／１００ｍｍ単位
の位置決めが可能である。
と、エネルギー発生部分の移動については、工作機械の
位置制御に用いられる、数値制御（ＮＣ）装置（市販
品）を使用し、Ｘ−Ｙ・Ｙ−Ｚ・Ｚ−Ｘ平面上で各軸の
移動量を同期制御することにより、１／１００ｍｍ単位
の位置決めが可能である。
【００２７】さらに図７について説明すると、図７は本
発明方法により製作した傾斜機能材を示すもので、最初
は鉄粉で造形し、次第にニッケル割合を増加させて行き
最後はニッケルのみよりなる傾斜機能材を造形する状態
を示すものである。
発明方法により製作した傾斜機能材を示すもので、最初
は鉄粉で造形し、次第にニッケル割合を増加させて行き
最後はニッケルのみよりなる傾斜機能材を造形する状態
を示すものである。
【００２８】以上本発明の一実施例につき縷々説明した
が、本発明は上記実施例に限定されるものでなく、本発
明技術思想の範囲内において変更し得るものであり、そ
れらは何れも本発明の技術的範囲に属する。
が、本発明は上記実施例に限定されるものでなく、本発
明技術思想の範囲内において変更し得るものであり、そ
れらは何れも本発明の技術的範囲に属する。
【００２９】
【発明の効果】以上述べたように本発明の高密度エネル
ギー造形方法によれば、レーザー光線又は電子ビーム等
の高密度エネルギー線により、金属粉より直接製品を造
形するので材料歩留まりが良く経済的であると共に、高
精度な製品を製造することが可能となった。
ギー造形方法によれば、レーザー光線又は電子ビーム等
の高密度エネルギー線により、金属粉より直接製品を造
形するので材料歩留まりが良く経済的であると共に、高
精度な製品を製造することが可能となった。
【００３０】又、本発明方法により、成分の構成割合を
次第に変化させていく、傾斜機能材料を容易に製造する
ことが可能となった。
次第に変化させていく、傾斜機能材料を容易に製造する
ことが可能となった。
【図１】本発明の実施例におけるエネルギー線集中状態
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図２】本発明における２本の高密度エネルギー線によ
る金属粉の溶融成形時の作用説明図である。
る金属粉の溶融成形時の作用説明図である。
【図３】本発明における金属粉の散布状態の説明図であ
る。
る。
【図４】本発明における２本の高密度エネルギー線によ
る金属粉溶融成形作業状態の説明図である。
る金属粉溶融成形作業状態の説明図である。
【図５】本発明方法により製作された部品の完成状態図
である。
である。
【図６】本発明方法を実施するための高密度エネルギー
造形装置の概略図である。
造形装置の概略図である。
【図７】本発明方法により製造した傾斜機能材の説明図
である。
である。
０１ Ｙ軸クロスレール ０２ Ｙ軸サドル ０３ Ｙ軸エネルギー発生装置 ０４ Ｙ軸クロスレール駆動サーボモータ ０５ Ｙ軸サドル駆動サーボモータ ０６ Ｚ軸クロスレール ０７ Ｚ軸サドル ０８ Ｚ軸エネルギー発生装置 ０９ Ｚ軸クロスレール駆動サーボモータ １０ Ｚ軸サドル駆動サーボモータ １１ 金属粉散布部 １２ 耐熱プレート
Claims (4)
- 【請求項１】 多種類の金属を混合した金属粉を溶融し
て造形する方法に於て、該金属粉を耐熱プレート上に一
様に撒き当該金属粉に、レーザー或は電子ビーム等複数
の高密度エネルギー線の焦点を合わせて同時に照射し溶
融可能としたことを特徴とする高密度エネルギー造形方
法。 - 【請求項２】 金属粉の主成分としてニッケル、モリブ
デン、パラジュウム、セラミック、鉄等を混合してなる
請求項１記載の高密度エネルギー造形方法。 - 【請求項３】 複数の高密度エネルギー線照射装置を必
要形状に沿って数値制御（ＮＣ）等で順次移動させ、金
属粉を照射溶融後凝固させて直線又は曲線等様々な製品
形状を造形することを特徴とする請求項１および２記載
の高密度エネルギー造形方法。 - 【請求項４】 当該金属粉成分を順次変化させて、傾斜
機能材を作成することを特徴とする請求項１，２、およ
び３記載の高密度エネルギー造形方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6197171A JPH0839275A (ja) | 1994-08-01 | 1994-08-01 | 高密度エネルギー造形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6197171A JPH0839275A (ja) | 1994-08-01 | 1994-08-01 | 高密度エネルギー造形方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0839275A true JPH0839275A (ja) | 1996-02-13 |
Family
ID=16369981
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6197171A Withdrawn JPH0839275A (ja) | 1994-08-01 | 1994-08-01 | 高密度エネルギー造形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0839275A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3178585A1 (en) | 2015-12-10 | 2017-06-14 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for treating raw-material powder, apparatus for treating raw-material powder, and method for producing object |
-
1994
- 1994-08-01 JP JP6197171A patent/JPH0839275A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3178585A1 (en) | 2015-12-10 | 2017-06-14 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for treating raw-material powder, apparatus for treating raw-material powder, and method for producing object |
| US10421156B2 (en) | 2015-12-10 | 2019-09-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Apparatus for treating raw-material powder, apparatus for treating raw-material powder, and method for producing object |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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