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JP7746826B2 - Powder coating device and three-dimensional modeling device - Google Patents
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JP7746826B2 - Powder coating device and three-dimensional modeling device - Google Patents

Powder coating device and three-dimensional modeling device

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JP7746826B2 JP2021189202A JP2021189202A JP7746826B2 JP 7746826 B2 JP7746826 B2 JP 7746826B2 JP 2021189202 A JP2021189202 A JP 2021189202A JP 2021189202 A JP2021189202 A JP 2021189202A JP 7746826 B2 JP7746826 B2 JP 7746826B2
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Description

本開示は、粉末塗布装置及び三次元造形装置に関する。 This disclosure relates to a powder coating device and a three-dimensional modeling device.

特許文献1には、材料である粉末を固化させて造形物を製造する積層造形装置が記載されている。この積層造形装置は、粉末を含む粉末床を保持可能な造形テーブルと、造形テーブルに保持された粉末をレーザにより固化させるレーザ光射出部と、造形テーブルに供給される粉末を堆積させる粉末供給テーブルと、粉末供給テーブルに堆積している粉末を造形テーブルへ掻き寄せるリコータ装置と、を備える。 Patent Document 1 describes an additive manufacturing device that produces a molded object by solidifying a powder material. This additive manufacturing device includes a modeling table capable of holding a powder bed containing powder, a laser beam emitter that solidifies the powder held on the modeling table with a laser, a powder supply table that deposits powder supplied to the modeling table, and a recoater device that scrapes the powder deposited on the powder supply table onto the modeling table.

特開2007-307742号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-307742

三次元造形装置では、作業テーブル上に積層された粉末床に電子ビーム、レーザ等が照射されることによって、粉末床が高温になり得る。この場合、粉末床の熱がリコータ装置のような粉末塗布装置(均し部材)に伝わる。このような伝熱によって、粉末塗布装置が熱膨張をすると、粉末塗布装置に反り上がり等の変形が発生することが考えられる。粉末塗布装置が変形した場合、粉末床を平坦に均すことが困難となり、造形品質が低下する虞がある。 In a three-dimensional modeling device, a powder bed stacked on a work table can become very hot when irradiated with an electron beam, laser, or other light. In this case, the heat from the powder bed is transferred to a powder coating device (leveling member) such as a recoater. If this heat transfer causes the powder coating device to thermally expand, it is possible that deformation such as warping may occur in the powder coating device. If the powder coating device deforms, it becomes difficult to level the powder bed, which could result in a decrease in modeling quality.

本開示は、造形品質の低下を抑制することができる粉末塗布装置及び三次元造形装置を提供することを目的とする。 The purpose of this disclosure is to provide a powder coating device and a three-dimensional modeling device that can suppress deterioration in modeling quality.

本開示の一形態に係る粉末塗布装置は、水平方向に沿った一方向に延在する、粉末床の表面を均すための均し部材と、均し部材を支持する支持機構と、を備え、均し部材は、均し部材の少なくとも一部が支持機構に対して一方向に沿って摺動可能な状態で、支持機構に支持されている。 A powder application device according to one embodiment of the present disclosure includes a leveling member extending in one horizontal direction for leveling the surface of a powder bed, and a support mechanism for supporting the leveling member, and the leveling member is supported by the support mechanism in a state in which at least a portion of the leveling member is slidable in one direction relative to the support mechanism.

本開示の一形態に係る三次元造形装置は、チャンバと、チャンバ内に配置され、粉末床を保持する作業テーブルと、作業テーブルに保持された粉末床にエネルギビームを照射する照射装置と、チャンバ内に配置され、粉末床の表面を均す上記の粉末塗布装置と、を含む。 A three-dimensional modeling apparatus according to one embodiment of the present disclosure includes a chamber, a work table disposed within the chamber and holding a powder bed, an irradiation device that irradiates an energy beam onto the powder bed held on the work table, and the above-mentioned powder application device disposed within the chamber and leveling the surface of the powder bed.

上記の粉末塗布装置のように、均し部材が水平方向に沿った一方向に延在している場合、高温になった均し部材の熱膨張の方向は、主として、延在方向である一方向に沿いやすい。上記の粉末塗布装置では、一方向に延在する均し部材が当該一方向に摺動可能となるように支持機構に支持されている。これにより、均し部材は、膨張した分だけ一方向に摺動することができる。したがって、均し部材において膨張による反り上がり等が抑制されるので、造形品質の低下を抑制できる。 When the leveling member extends in one horizontal direction, as in the powder coating device described above, the direction of thermal expansion of the leveling member when it becomes hot tends to be primarily along that one direction, the extension direction. In the powder coating device described above, the leveling member extending in one direction is supported by a support mechanism so that it can slide in that one direction. This allows the leveling member to slide in one direction by the amount of expansion. Therefore, warping and other problems caused by expansion in the leveling member are suppressed, and a decrease in modeling quality can be suppressed.

支持機構は、複数の支持部材を含み、複数の支持部材のそれぞれは、一方向に沿って互いに離間していてもよい。この構成では、隣り合う支持部材同士の間を空間として形成することができる。 The support mechanism may include multiple support members, each of which may be spaced apart from one another in one direction. In this configuration, a space may be formed between adjacent support members.

支持機構は、均し部材を下向きに付勢する付勢部材を含んでもよい。この構成では、均し部材の上端の高さ位置を一定に保持することができる。 The support mechanism may include a biasing member that biases the leveling member downward. This configuration allows the height position of the upper end of the leveling member to be maintained constant.

支持機構を支持するベースフレームを更に備え、ベースフレームの熱膨張率は、均し部材の熱膨張率よりも小さくてもよい。この構成では、ベースフレームの熱膨張による変形が抑制される。 The device may further include a base frame that supports the support mechanism, and the thermal expansion coefficient of the base frame may be smaller than that of the leveling member. This configuration suppresses deformation of the base frame due to thermal expansion.

支持機構を支持するベースフレームを更に備え、ベースフレームは、当該ベースフレームを冷却するための冷却機構を含んでもよい。この構成では、ベースフレームが高温になることが抑制される。 The device may further include a base frame that supports the support mechanism, and the base frame may include a cooling mechanism for cooling the base frame. This configuration prevents the base frame from becoming too hot.

本開示の一形態によれば、造形品質の低下を抑制することができる粉末塗布装置及び三次元造形装置が提供される。 According to one aspect of the present disclosure, a powder coating device and a three-dimensional modeling device are provided that can suppress deterioration in modeling quality.

図1は、一例の粉末塗布装置を備えた三次元造形装置を模式的に示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating an example of a three-dimensional modeling apparatus equipped with a powder coating device. 図2は、一例の三次元造形装置の処理部を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view illustrating a processing section of an example three-dimensional modeling apparatus. 図3は、一例の三次元造形装置の粉末塗布装置を作業テーブルの径方向から見た模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram of a powder coating device of an example three-dimensional modeling apparatus, viewed from the radial direction of the work table. 図4は、一例の三次元造形装置の粉末塗布装置を作業テーブルの周方向から見た模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram of a powder coating device of an example three-dimensional modeling apparatus, viewed from the circumferential direction of the work table. 図5は、一例の三次元造形装置の粉末塗布装置を作業テーブルの周方向から見た模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram of a powder coating device of an example three-dimensional modeling apparatus, viewed from the circumferential direction of the work table. 図6は、他の例の粉末塗布装置を模式的に示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a schematic diagram of another example of a powder coating apparatus. 図7は、さらに他の例の粉末塗布装置を模式的に示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a schematic diagram of a powder coating apparatus according to still another embodiment. 図8は、さらに他の例の粉末塗布装置を模式的に示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing a schematic diagram of a powder coating apparatus according to still another embodiment. 図9は、さらに他の例の粉末塗布装置を模式的に示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing a schematic diagram of a powder coating apparatus according to still another embodiment. 図10は、さらに他の例の粉末塗布装置を模式的に示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing a schematic diagram of a powder coating apparatus according to still another embodiment.

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は適宜省略する。 Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. In the description of the drawings, identical elements will be designated by the same reference numerals, and duplicate descriptions will be omitted where appropriate.

図1に示す三次元造形装置1は、いわゆる3D(三次元)プリンタである。三次元造形装置1は、層状に配置した粉末Pに部分的にエネルギを付与することにより、粉末Pを焼結又は溶融する。三次元造形装置1は、粉末Pの焼結又は溶融を繰り返すことにより、三次元の造形物Mを製造する。 The three-dimensional modeling device 1 shown in Figure 1 is a so-called 3D (three-dimensional) printer. The three-dimensional modeling device 1 sinters or melts powder P by partially applying energy to powder P arranged in layers. The three-dimensional modeling device 1 produces a three-dimensional object M by repeatedly sintering or melting powder P.

造形物Mは、例えば、機械部品などである。造形物Mは、その他の構造物であってもよい。粉末Pは、多数の粉末体によって構成される。粉末Pは、例えば、金属粉末である。金属粉末の例としては、例えば、チタン系金属粉末、インコネル(登録商標)粉末、アルミニウム粉末、ステンレス鋼粉末などが挙げられる。粉末Pは、金属粉末に限定されない。粉末Pは、例えば、樹脂粉末であってもよいし、CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)など、炭素繊維と樹脂とを含む粉末であってもよい。粉末Pは、導電性を有するその他の粉末であってもよい。粉末Pは、導電性を有していなくてもよい。 The molded object M is, for example, a machine part. The molded object M may also be other structures. The powder P is composed of a large number of powder bodies. The powder P is, for example, metal powder. Examples of metal powder include titanium-based metal powder, Inconel (registered trademark) powder, aluminum powder, and stainless steel powder. The powder P is not limited to metal powder. The powder P may be, for example, resin powder, or powder containing carbon fiber and resin, such as CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastics). The powder P may also be other powders that are conductive. The powder P does not have to be conductive.

図1に示すように、三次元造形装置1は、ハウジング(チャンバ)5、駆動部10、造形処理部30、及び制御部50を備える。ハウジング5は、複数のコラムによって支持されている。ハウジング5は、造形空間Sを形成する。造形空間Sは、造形処理部30による粉末Pの処理を行うための減圧可能な気密空間である。ハウジング5は、例えば真空チャンバであってもよい。 As shown in FIG. 1, the three-dimensional printing device 1 includes a housing (chamber) 5, a drive unit 10, a printing processing unit 30, and a control unit 50. The housing 5 is supported by multiple columns. The housing 5 forms a printing space S. The printing space S is an airtight space that can be depressurized for processing powder P by the printing processing unit 30. The housing 5 may be, for example, a vacuum chamber.

造形空間Sには、作業テーブル6及び造形タンク7が配置されている。作業テーブル6は、造形処理が行われる処理台である。作業テーブル6は、例えば円板状を呈しており、回転軸線Cを中心に回転可能に設置されている。回転軸線Cは、例えば、鉛直方向に沿っている。作業テーブル6の主面6a(上面)には、造形物Mの原料である粉末Pが配置される。主面6aは、回転軸線Cと直交するように形成されている。 A work table 6 and a modeling tank 7 are arranged in the modeling space S. The work table 6 is a processing table on which the modeling process is carried out. The work table 6 is, for example, disk-shaped and is installed so that it can rotate around a rotation axis C. The rotation axis C extends, for example, vertically. Powder P, which is the raw material for the model M, is placed on the main surface 6a (upper surface) of the work table 6. The main surface 6a is formed so as to be perpendicular to the rotation axis C.

作業テーブル6は、ハウジング5内において、造形タンク7内に配置されている。造形タンク7内において、作業テーブル6は、鉛直方向に沿った方向D1に移動可能である。そして、作業テーブル6は、粉末Pの層数に応じて順次降下する。造形タンク7の周壁は、作業テーブル6の移動を案内する。造形タンク7の周壁の形状は、作業テーブル6の外形に対応していてよい。造形タンク7の周壁と作業テーブル6とは、粉末P及び造形された造形物Mを収容する収容部を構成し得る。作業テーブル6は、造形タンク7の底部を構成してもよい。 The work table 6 is disposed within the housing 5 and within the modeling tank 7. Within the modeling tank 7, the work table 6 is movable in a direction D1 along the vertical direction. The work table 6 descends sequentially according to the number of layers of powder P. The peripheral walls of the modeling tank 7 guide the movement of the work table 6. The shape of the peripheral walls of the modeling tank 7 may correspond to the outer shape of the work table 6. The peripheral walls of the modeling tank 7 and the work table 6 may form a storage section that stores the powder P and the modeled object M. The work table 6 may form the bottom of the modeling tank 7.

駆動部10は、造形に要する種々の動作を実現する。例えば、駆動部10は、作業テーブル6を回転及び昇降させる。駆動部10は、回転ユニット11及び昇降ユニット12を含み得る。回転ユニット11は、回転軸線Cを中心に作業テーブル6を回転させる。回転ユニット11の上端は作業テーブル6に接続されていてもよい。また、回転ユニット11の下端は、駆動源(例えばモータ)に接続されていてもよい。昇降ユニット12は、作業テーブル6を方向D1に沿って昇降させる。昇降ユニット12が作業テーブル6を昇降させることにより、作業テーブル6上の粉末P及び造形物Mは、昇降する。 The drive unit 10 performs various operations required for modeling. For example, the drive unit 10 rotates and elevates the work table 6. The drive unit 10 may include a rotation unit 11 and an elevation unit 12. The rotation unit 11 rotates the work table 6 about the rotation axis C. The upper end of the rotation unit 11 may be connected to the work table 6. The lower end of the rotation unit 11 may be connected to a drive source (e.g., a motor). The elevation unit 12 elevates the work table 6 along direction D1. When the elevation unit 12 elevates the work table 6, the powder P and the model M on the work table 6 are elevated.

造形処理部30は、粉末Pを処理することにより、造形物Mを得る。粉末Pの処理は、例えば、粉末Pの供給処理、粉末Pの予熱処理、及び、粉末Pの造形処理を含む。造形処理部30は、作業テーブル6の主面6aの上方に配置されている。図2に示すように、造形処理部30は、例えば、第1造形処理ユニット31A及び第2造形処理ユニット31Bを有する。第1造形処理ユニット31A及び第2造形処理ユニット31Bは、作業テーブル6の回転方向D2(周方向)に沿って並んで配置されている。第1造形処理ユニット31A及び第2造形処理ユニット31Bは、例えば、回転軸線Cを中心とした180°の回転対称の関係となるように形成されている。第1造形処理ユニット31A及び第2造形処理ユニット31Bは、例えば、互いに同一の構成要素を有している。以下、第1造形処理ユニット31A及び第2造形処理ユニット31Bを特に区別して説明しない場合、これらをまとめて単に「造形処理ユニット31」と称する。 The modeling processing unit 30 processes the powder P to obtain a model M. The processing of the powder P includes, for example, a process of supplying the powder P, a process of preheating the powder P, and a process of modeling the powder P. The modeling processing unit 30 is arranged above the main surface 6a of the work table 6. As shown in FIG. 2, the modeling processing unit 30 has, for example, a first modeling processing unit 31A and a second modeling processing unit 31B. The first modeling processing unit 31A and the second modeling processing unit 31B are arranged side by side along the rotation direction D2 (circumferential direction) of the work table 6. The first modeling processing unit 31A and the second modeling processing unit 31B are formed, for example, to have a relationship of 180° rotational symmetry about the rotation axis C. The first modeling processing unit 31A and the second modeling processing unit 31B have, for example, the same components as each other. Hereinafter, unless the first formation processing unit 31A and the second formation processing unit 31B are specifically described separately, they will be collectively referred to simply as the "formation processing unit 31."

造形処理ユニット31は、例えば、供給部35、加熱部32及び照射部(照射装置)33を有する。供給部35は、作業テーブル6の主面6a上に粉末Pを供給する。供給部35は、原料タンク34と粉末塗布装置100とを含む。原料タンク34は、内部に粉末Pを貯留している。また、原料タンク34は、貯留している粉末Pを作業テーブル6の主面6a上に供給する。 The modeling processing unit 31 has, for example, a supply unit 35, a heating unit 32, and an irradiation unit (irradiation device) 33. The supply unit 35 supplies powder P onto the main surface 6a of the work table 6. The supply unit 35 includes a raw material tank 34 and a powder coating device 100. The raw material tank 34 stores powder P therein. The raw material tank 34 also supplies the stored powder P onto the main surface 6a of the work table 6.

粉末塗布装置100は、作業テーブル6の主面6a上に供給された粉末Pの積層物の最上層の表面(上面)を均す。以下、この粉末Pの積層物を「粉末床PA」と呼ぶ。粉末床PAは、粉末Pが溶融又は焼結された造形物Mを含んでもよい。粉末塗布装置100は、作業テーブル6の主面6a上において径方向に延びるように配置される。すなわち、粉末塗布装置100は、作業テーブル6の回転方向に交差する方向に沿って延在している。粉末塗布装置100は、作業テーブル6の回転に伴って、粉末床PAの表面に当接して粉末床PAを敷き均す。このようにして、粉末床PAは、均一の厚さで主面6a上に塗布される。 The powder coating device 100 levels the surface (top surface) of the top layer of a stack of powder P supplied onto the main surface 6a of the work table 6. Hereinafter, this stack of powder P will be referred to as the "powder bed PA." The powder bed PA may include a molded object M formed by melting or sintering the powder P. The powder coating device 100 is disposed so as to extend radially on the main surface 6a of the work table 6. In other words, the powder coating device 100 extends along a direction intersecting the direction of rotation of the work table 6. As the work table 6 rotates, the powder coating device 100 comes into contact with the surface of the powder bed PA and spreads and levels the powder bed PA. In this way, the powder bed PA is applied to a uniform thickness on the main surface 6a.

加熱部32は、主面6a上に塗布された粉末床PAを予熱する。加熱部32は、例えば、加熱部32の下方の粉末床PAを輻射熱によって加熱する装置であってよい。加熱部32は、例えば、赤外線ヒータであってもよいし、他の方式により加熱するヒータであってもよい。 The heating unit 32 preheats the powder bed PA applied to the main surface 6a. The heating unit 32 may be, for example, a device that heats the powder bed PA below the heating unit 32 by radiant heat. The heating unit 32 may be, for example, an infrared heater or a heater that heats using another method.

照射部33は、予熱された粉末床PAに対して電子ビーム(エネルギビーム)を照射する。照射部33は、例えば、電子銃である。照射部33は、カソードとアノードとの間に生じる電位差に応じた電子ビームを発生させる。そして、照射部33は、電界調整により収束させた電子ビームを粉末床PAの所望の位置に照射する。電子ビームの照射によって加熱された粉末Pは、溶融又は焼結する。そして、照射部33が粉末Pへの電子ビームの照射を停止すると、粉末Pの温度が下がるため、粉末Pが凝固する。作業テーブル6の回転に伴って、粉末Pへの電子ビームの照射と停止とが複数回繰り返されることにより、造形物Mが形成される。 The irradiation unit 33 irradiates the preheated powder bed PA with an electron beam (energy beam). The irradiation unit 33 is, for example, an electron gun. The irradiation unit 33 generates an electron beam corresponding to the potential difference generated between the cathode and anode. The irradiation unit 33 then irradiates the electron beam, which is focused by adjusting the electric field, at a desired position on the powder bed PA. The powder P heated by the irradiation of the electron beam is melted or sintered. When the irradiation unit 33 stops irradiating the powder P with the electron beam, the temperature of the powder P drops, causing it to solidify. As the work table 6 rotates, the electron beam is irradiated and stopped multiple times to form the molded object M.

図2に示すように、供給部35、加熱部32及び照射部33は、回転方向D2(図2において反時計回りとなる方向)に沿って上流から下流に向かって、この順に並んで配置される。このように供給部35、加熱部32及び照射部33が回転方向D2に沿って配置された状態で、作業テーブル6が回転方向D2に回転することにより、供給部35による供給処理と、加熱部32による予熱処理と、照射部33による造形処理とが並行して行われる。作業テーブル6の回転に伴って、各処理が繰り返し行われることによって、主面6a上に造形物Mが造形される。 As shown in FIG. 2, the supply unit 35, heating unit 32, and irradiation unit 33 are arranged in this order from upstream to downstream along the rotation direction D2 (counterclockwise in FIG. 2). With the supply unit 35, heating unit 32, and irradiation unit 33 arranged in this manner along the rotation direction D2, the work table 6 rotates in the rotation direction D2, whereby the supply process by the supply unit 35, the preheating process by the heating unit 32, and the modeling process by the irradiation unit 33 are carried out in parallel. As the work table 6 rotates, each process is repeated, and a model M is formed on the main surface 6a.

制御部50は、三次元造形装置1の装置全体の制御を行う電子制御ユニットである。制御部50は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、及びRAM(Random Access Memory)等のハードウェアと、ROMに記憶されたプログラム等のソフトウェアとを含むコンピュータである。制御部50の形態及び配置場所については特に限定されない。制御部50は、駆動部10及び造形処理部30と通信可能に接続されている。制御部50は、CPUがプログラムを実行することによって、駆動部10及び造形処理部30の動作を制御する。 The control unit 50 is an electronic control unit that controls the entire 3D printing apparatus 1. The control unit 50 is a computer that includes hardware such as a CPU (Central Processing Unit), ROM (Read Only Memory), and RAM (Random Access Memory), as well as software such as programs stored in the ROM. There are no particular limitations on the form or location of the control unit 50. The control unit 50 is connected to the drive unit 10 and the printing processing unit 30 so that it can communicate with them. The control unit 50 controls the operation of the drive unit 10 and the printing processing unit 30 by the CPU executing the programs.

すなわち、制御部50は、作業テーブル6を回転させる回転制御を行う。例えば、制御部50は、作業テーブル6の回転速度などを設定する。制御部50は、作業テーブル6を昇降させる昇降制御を行う。例えば、制御部50は、作業テーブル6の降下速度などを設定する。制御部50は、作業テーブル6の主面6a上に粉末Pを供給する供給制御を行う。制御部50は、作業テーブル6の主面6a上に形成された粉末床PAを予熱する予熱制御を行う。例えば、制御部50は、粉末床PAに与える熱量などを設定する。制御部50は、粉末床PAの粉末Pを溶融又は焼結させる際の電子ビームの照射制御を行う。例えば、制御部50は、電子ビームの照射を開始するタイミング、電子ビームの照射を終了するタイミング、及び電子ビームの照射位置などを設定する。このように、制御部50は、作業テーブル6の回転制御及び昇降制御、予熱制御、照射制御、供給制御を行うことによって、造形物Mを形成するための一連の造形処理を実行する。 That is, the control unit 50 performs rotation control to rotate the work table 6. For example, the control unit 50 sets the rotation speed of the work table 6, etc. The control unit 50 performs elevation control to raise and lower the work table 6. For example, the control unit 50 sets the descent speed of the work table 6, etc. The control unit 50 performs supply control to supply powder P onto the main surface 6a of the work table 6. The control unit 50 performs preheat control to preheat the powder bed PA formed on the main surface 6a of the work table 6. For example, the control unit 50 sets the amount of heat to be applied to the powder bed PA, etc. The control unit 50 performs electron beam irradiation control when melting or sintering the powder P in the powder bed PA. For example, the control unit 50 sets the timing to start irradiation of the electron beam, the timing to end irradiation of the electron beam, and the irradiation position of the electron beam. In this way, the control unit 50 performs rotation control, elevation control, preheating control, irradiation control, and supply control of the work table 6, thereby executing a series of molding processes to form the molded object M.

粉末塗布装置100について更に詳細に説明する。図3及び図4は、粉末塗布装置100を模式的に示す図である。図3では、粉末塗布装置100を作業テーブル6の径方向から見ている。図4では、粉末塗布装置100を作業テーブル6の周方向から見ている。すなわち、図3では、紙面左右方向が作業テーブル6の回転方向に一致し、図4では、紙面表裏方向が作業テーブル6の回転方向に一致する。また、図4では、紙面右側が作業テーブル6の中心側であり、紙面左側が作業テーブル6の外周側である。図3及び図4に示すように、一例の粉末塗布装置100は、供給部35の下流に設けられており、供給部35から供給された粉末Pを均す。 The powder coating apparatus 100 will now be described in more detail. Figures 3 and 4 are schematic diagrams showing the powder coating apparatus 100. In Figure 3, the powder coating apparatus 100 is viewed from the radial direction of the work table 6. In Figure 4, the powder coating apparatus 100 is viewed from the circumferential direction of the work table 6. That is, in Figure 3, the left-to-right direction of the page corresponds to the rotation direction of the work table 6, and in Figure 4, the front-to-back direction of the page corresponds to the rotation direction of the work table 6. Also, in Figure 4, the right side of the page corresponds to the center of the work table 6, and the left side of the page corresponds to the outer periphery of the work table 6. As shown in Figures 3 and 4, an example powder coating apparatus 100 is provided downstream of the supply unit 35 and levels the powder P supplied from the supply unit 35.

粉末塗布装置100は、均し部材110と、支持機構120と、ベースフレーム130とを含む。均し部材110は、粉末床PA上の粉末Pを均す部分であり、水平方向に沿った一方向に延在している。以下の説明において、均し部材が延在する一方向を長手方向という場合がある。 The powder application device 100 includes a leveling member 110, a support mechanism 120, and a base frame 130. The leveling member 110 is a part that levels the powder P on the powder bed PA, and extends in one direction along the horizontal direction. In the following description, the direction in which the leveling member extends may be referred to as the longitudinal direction.

図示例の均し部材110は、粉末床PAの移動方向に交差するように、平面視において、作業テーブル6の径方向に沿って作業テーブル6の中央から作業テーブル6の外縁近傍まで直線状に延在している。一例の均し部材110は、粉末床PAを均すための平板状の第1部分111と、第1部分111の上端に形成された第2部分112とを含む。図示例の第1部分111は、矩形平板状をなしている。第1部分111と第2部分112とは一体的に形成されていてよい。一例として、均し部材110は、ステンレス鋼等の金属によって形成されている。 The leveling member 110 in the illustrated example extends linearly from the center of the work table 6 to near the outer edge of the work table 6 in a plan view along the radial direction of the work table 6, so as to intersect with the direction of movement of the powder bed PA. The leveling member 110 in the illustrated example includes a flat first portion 111 for leveling the powder bed PA, and a second portion 112 formed on the upper end of the first portion 111. The first portion 111 in the illustrated example has a rectangular flat plate shape. The first portion 111 and the second portion 112 may be formed integrally. As an example, the leveling member 110 is made of a metal such as stainless steel.

一例において、第2部分112の厚さは、第1部分111の厚さよりも厚く形成されている。なお、第1部分111及び第2部分112の厚さは、長手方向に交差する水平方向の長さである。厚さ方向において第2部分112が第1部分111から突出しているため、第1部分111の均し動作によって粉末Pが上側に移動した場合、粉末Pは第2部分112の下端に接触し得る。これにより、粉末Pが支持機構120の位置まで移動することが抑制されている。 In one example, the thickness of the second portion 112 is greater than the thickness of the first portion 111. Note that the thicknesses of the first portion 111 and the second portion 112 are lengths in the horizontal direction intersecting the longitudinal direction. Because the second portion 112 protrudes from the first portion 111 in the thickness direction, if the powder P moves upward due to the smoothing operation of the first portion 111, the powder P may come into contact with the lower end of the second portion 112. This prevents the powder P from moving up to the position of the support mechanism 120.

支持機構120は、均し部材110を吊下げた状態で支持している。均し部材110が支持機構120に支持されている状態において、均し部材110は、支持機構120に対して長手方向に摺動可能となっている。例えば、均し部材110は、支持機構120に対して全体的に摺動可能であってもよい。また、均し部材110は、支持機構120に対して部分的に摺動可能であってもよい。 The support mechanism 120 supports the leveling member 110 in a suspended state. When the leveling member 110 is supported by the support mechanism 120, the leveling member 110 is able to slide longitudinally relative to the support mechanism 120. For example, the leveling member 110 may be entirely slidable relative to the support mechanism 120. Alternatively, the leveling member 110 may be partially slidable relative to the support mechanism 120.

図4に示すように、一例の支持機構120は、複数の支持部材121によって構成されている。複数の支持部材121のそれぞれは、長手方向に沿って互いに離間している。すなわち、互いに隣り合う支持部材121同士の間には空間が形成されている。複数の支持部材121のうち、いずれか一つの支持部材121は、均し部材110に固定されていてもよい。図示例では、3つの支持部材121(支持部材121A,121B,121C)のうち、作業テーブル6の径方向における最も外側に配置された支持部材121Aが均し部材110に固定されており、それ以外の支持部材121B,121Cは、均し部材110を摺動可能に支持している。例えば、支持部材121は、均し部材110よりも熱膨張率及び熱伝導率の小さいセラミック等の材料によって形成されていてよい。 As shown in FIG. 4 , an example support mechanism 120 is composed of multiple support members 121. The multiple support members 121 are spaced apart from each other along the longitudinal direction. That is, a space is formed between adjacent support members 121. Any one of the multiple support members 121 may be fixed to the leveling member 110. In the illustrated example, of the three support members 121 (support members 121A, 121B, 121C), support member 121A, which is located on the outermost radial side of the work table 6, is fixed to the leveling member 110, and the other support members 121B and 121C slidably support the leveling member 110. For example, the support member 121 may be made of a material such as ceramic that has a lower thermal expansion coefficient and thermal conductivity than the leveling member 110.

ベースフレーム130は、均し部材110及び支持機構120の長手方向に沿って延在する矩形板状をなしている。ベースフレーム130は、支持機構120を支持している。例えば、支持機構120は、ボルト等の締結部材によってベースフレーム130の下端に固定されていてもよい。ベースフレーム130は、例えば、ハウジング5を構成するフレームに固定されていてよい。図示例では、ベースフレーム130の長手方向の一端130a(例えば作業テーブル6の径方向における外縁側の端部)がハウジング5のフレームに固定されている。ベースフレーム130は、例えば、均し部材110よりも熱膨張率及び熱伝導率の小さいセラミック等の材料によって形成されていてよい。 The base frame 130 is a rectangular plate extending along the longitudinal direction of the leveling member 110 and the support mechanism 120. The base frame 130 supports the support mechanism 120. For example, the support mechanism 120 may be fixed to the lower end of the base frame 130 by a fastening member such as a bolt. The base frame 130 may be fixed to a frame constituting the housing 5, for example. In the illustrated example, one longitudinal end 130a of the base frame 130 (for example, the end on the outer edge side in the radial direction of the work table 6) is fixed to the frame of the housing 5. The base frame 130 may be formed, for example, from a material such as ceramic that has a lower thermal expansion coefficient and thermal conductivity than the leveling member 110.

以上説明のとおり、一例の粉末塗布装置100は、水平方向に沿った一方向に延在する、粉末床PAの表面を均すための均し部材110と、均し部材110を支持する支持機構120と、を備え、均し部材110は、均し部材110の少なくとも一部が支持機構120に対して一方向に沿って摺動可能な状態で、支持機構120に支持されている。 As described above, one example of a powder application device 100 includes a leveling member 110 that extends in one horizontal direction to level the surface of the powder bed PA, and a support mechanism 120 that supports the leveling member 110. The leveling member 110 is supported by the support mechanism 120 in a state in which at least a portion of the leveling member 110 is slidable in one direction relative to the support mechanism 120.

図5は、このような粉末塗布装置100の動作を示す図である。一例の三次元造形装置1では、ハウジング5内を真空(減圧)状態にして、三次元造形が実施される。この場合、ハウジング5内では対流が起こらないため、電子ビームの照射によって加熱された粉末床PAからの熱の輻射及び伝導によって粉末塗布装置100が加熱される。そのため、粉末床PAに近い側から順に粉末塗布装置100が加熱される。すなわち、均し部材110、支持機構120、ベースフレーム130の順に加熱されるため、粉末床PAに近いほど温度が高くなりやすい。例えば、ベースフレーム、支持機構及び均し部材が、いずれも金属製の板体で形成されている場合、粉末床PAに近いほど熱膨張による変形量が大きくなることで、例えば、均し部材が上向きに反り上がる等の可能性が考えられる。この場合、粉末床PAを平坦に均すことが困難となり、造形品質の低下に繋がる虞がある。しかしながら、上述の例では、均し部材110が長手方向に摺動可能に支持されている。すなわち、均し部材110の膨張し易い方向と摺動の方向とが一致している。そのため、図5に示すように、均し部材110は、膨張した分だけ長手方向に摺動することができる。したがって、均し部材110の反り上がり等が抑制されるので、造形品質の低下を抑制できる。 Figure 5 illustrates the operation of such a powder coating apparatus 100. In one example of a three-dimensional modeling apparatus 1, the housing 5 is placed in a vacuum (reduced pressure) state, and three-dimensional modeling is performed. In this case, because convection does not occur within the housing 5, the powder coating apparatus 100 is heated by thermal radiation and conduction from the powder bed PA, which is heated by the electron beam irradiation. Therefore, the powder coating apparatus 100 is heated in order, starting from the side closest to the powder bed PA. That is, the leveling member 110, the support mechanism 120, and the base frame 130 are heated in that order, so the temperature tends to be higher the closer to the powder bed PA. For example, if the base frame, support mechanism, and leveling member are all formed from metal plates, the amount of deformation due to thermal expansion increases the closer to the powder bed PA, which could cause the leveling member to warp upward, for example. This could make it difficult to flatten the powder bed PA, potentially leading to a decrease in modeling quality. However, in the example described above, the leveling member 110 is supported so that it can slide longitudinally. In other words, the direction in which the leveling member 110 tends to expand and the sliding direction are the same. Therefore, as shown in Figure 5, the leveling member 110 can slide in the longitudinal direction by the amount of expansion. This prevents the leveling member 110 from warping up, thereby preventing a decrease in modeling quality.

ベースフレーム130の熱膨張率は、均し部材110の熱膨張率よりも小さくてもよい。この構成では、ベースフレーム130の熱膨張による変形が抑制される。例えば、ベースフレームが熱膨張によって変形する場合を考える。ベースフレームでは、粉末床PAに近い部分ほど高温になりやすい。この場合、粉末床PAに近い部分ほど変形量が大きくなるため、ベースフレームは上側に反り上がるように変形しやすい。このようにベースフレームが変形すると、この変形に伴って均し部材が反り上がるように変形する可能性がある。上記構成では、熱膨張によるベースフレーム130の変形が抑制されるため、ベースフレーム130の変形に伴う均し部材110の変形も抑制される。 The thermal expansion coefficient of the base frame 130 may be smaller than that of the leveling member 110. With this configuration, deformation of the base frame 130 due to thermal expansion is suppressed. For example, consider a case where the base frame deforms due to thermal expansion. The parts of the base frame closer to the powder bed PA are more likely to become hotter. In this case, the parts closer to the powder bed PA are more likely to deform, causing the base frame to warp upward. When the base frame deforms in this way, there is a possibility that the leveling member will deform and warp upward in response to this deformation. With the above configuration, deformation of the base frame 130 due to thermal expansion is suppressed, and therefore deformation of the leveling member 110 due to deformation of the base frame 130 is also suppressed.

支持機構120は、複数の支持部材121を含み、複数の支持部材121のそれぞれは、一方向に沿って互いに離間していてもよい。この構成では、隣り合う支持部材121同士の間を空間として形成することができる。この場合、均し部材110から支持部材121を介してベースフレーム130に熱が伝導することを抑制できる。 The support mechanism 120 includes multiple support members 121, which may be spaced apart from one another in one direction. In this configuration, spaces can be formed between adjacent support members 121. In this case, heat conduction from the leveling member 110 to the base frame 130 via the support members 121 can be suppressed.

少なくとも一つの支持部材121は均し部材110に固定されていてよい。この構成では、熱膨張に伴う均し部材110の摺動の方向を制御することができる。すなわち、上記の例では、作業テーブル6の径方向の外側に配置された支持部材121Aが均し部材110に固定されている。この場合、支持部材121B,121Cのみが均し部材110の膨張に伴って摺動するため、均し部材110は、作業テーブル6の径方向の内側に向かって摺動することになる。 At least one support member 121 may be fixed to the leveling member 110. With this configuration, the sliding direction of the leveling member 110 due to thermal expansion can be controlled. That is, in the above example, the support member 121A, which is positioned radially outward of the work table 6, is fixed to the leveling member 110. In this case, only the support members 121B and 121C slide in response to the expansion of the leveling member 110, so the leveling member 110 slides radially inward of the work table 6.

続いて、粉末塗布装置100のより具体的ないくつかの例について説明する。図6から図10は、それぞれ粉末塗布装置を作業テーブル6の径方向から見た模式図である。図6に示す粉末塗布装置200は、均し部材210と、支持機構220と、ベースフレーム130とを含む。均し部材210は、粉末床PA上の粉末Pを均す部分であり、水平方向に沿った一方向に延在している。 Next, several more specific examples of the powder coating apparatus 100 will be described. Figures 6 to 10 are each schematic diagrams of the powder coating apparatus viewed from the radial direction of the work table 6. The powder coating apparatus 200 shown in Figure 6 includes a leveling member 210, a support mechanism 220, and a base frame 130. The leveling member 210 is a part that levels the powder P on the powder bed PA, and extends in one horizontal direction.

図示例の均し部材210は、平面視において、作業テーブル6の径方向に沿って作業テーブル6の中央から作業テーブル6の外縁近傍まで直線状に延在している。一例の均し部材210は、粉末床PAを均すための平板状の第1部分211と、第1部分211の上端に形成された第2部分212とを含む。 In a plan view, the leveling member 210 in the illustrated example extends linearly along the radial direction of the work table 6 from the center of the work table 6 to near the outer edge of the work table 6. The leveling member 210 in the illustrated example includes a flat first portion 211 for leveling the powder bed PA, and a second portion 212 formed on the upper end of the first portion 211.

第2部分212は、第1部分211に連続した下側部分212aと、下側部分212aに連続した上側部分212bとを含む。図示例の下側部分212aの断面形状は、長手方向から見て矩形状を呈している。 The second portion 212 includes a lower portion 212a that is continuous with the first portion 211, and an upper portion 212b that is continuous with the lower portion 212a. In the illustrated example, the cross-sectional shape of the lower portion 212a is rectangular when viewed in the longitudinal direction.

上側部分212bは、長手方向から見て、上側になるにつれて互いに離間するように傾斜する一対の側面212b1,212b2と、側面212b1の上端及び側面212b2の上端を互いに接続する平坦な上面212b3と、を有している。すなわち、上側部分212bの断面形状は、長手方向から見て、下底よりも上底が長い台形状を呈している。第1部分211と第2部分212とは一体的に形成されていてよい。 When viewed in the longitudinal direction, the upper portion 212b has a pair of side surfaces 212b1, 212b2 that slope upwards and move away from each other, and a flat top surface 212b3 that connects the upper ends of side surfaces 212b1 and 212b2. In other words, when viewed in the longitudinal direction, the cross-sectional shape of the upper portion 212b is a trapezoid whose upper base is longer than its lower base. The first portion 211 and second portion 212 may be formed integrally.

支持機構220は、ベースフレーム130の下端に固定されている。支持機構220は、均し部材210の上側部分212bを収容可能な、上側部分212bに対応した形状の空間221を有している。すなわち、支持機構220は、長手方向から見て、上側になるにつれて互いに離間するように傾斜する一対の側面220a,220bと、側面220aの上端及び側面220bの上端を互いに接続する平坦な上面220cと、を有している。空間221は、下向きに開口している。一対の側面220a,220bのそれぞれの角度は、一対の側面212b1,212b2と実質的に同じであってよい。 The support mechanism 220 is fixed to the lower end of the base frame 130. The support mechanism 220 has a space 221 shaped to accommodate the upper portion 212b of the leveling member 210. That is, when viewed in the longitudinal direction, the support mechanism 220 has a pair of side surfaces 220a, 220b that slope away from each other as they extend upward, and a flat top surface 220c that connects the upper ends of side surfaces 220a and 220b. The space 221 opens downward. The angles of the pair of side surfaces 220a, 220b may be substantially the same as those of the pair of side surfaces 212b1, 212b2.

支持機構220は、一対の側面220a,220b及び上面220cによって画成される空間221内に均し部材210の上側部分212bを収容することによって、均し部材210を支持している。均し部材210が支持機構220に支持されている状態において、均し部材210は、支持機構220に対して長手方向に摺動可能となっている。なお、支持機構220は、支持機構120が複数の支持部材121によって構成されるのと同様に、長手方向に互いに離間する複数の支持部材によって構成されていてもよい。 The support mechanism 220 supports the leveling member 210 by accommodating the upper portion 212b of the leveling member 210 within a space 221 defined by a pair of side surfaces 220a, 220b and a top surface 220c. When the leveling member 210 is supported by the support mechanism 220, the leveling member 210 is able to slide longitudinally relative to the support mechanism 220. Note that the support mechanism 220 may be composed of multiple support members spaced apart longitudinally, similar to how the support mechanism 120 is composed of multiple support members 121.

図7に示す粉末塗布装置300は、均し部材310と、支持機構320と、ベースフレーム130とを含む。均し部材310は、粉末床PA上の粉末Pを均す部分であり、水平方向に沿った一方向に延在している。 The powder application apparatus 300 shown in Figure 7 includes a leveling member 310, a support mechanism 320, and a base frame 130. The leveling member 310 is a part that levels the powder P on the powder bed PA, and extends in one direction along the horizontal direction.

図示例の均し部材310は、平面視において、作業テーブル6の径方向に沿って作業テーブル6の中央から作業テーブル6の外縁近傍まで直線状に延在している。一例の均し部材310は、粉末床PAを均すための平板状の第1部分311と、第1部分311の上端に形成された第2部分312とを含む。 In a plan view, the leveling member 310 in the illustrated example extends linearly along the radial direction of the work table 6 from the center of the work table 6 to near the outer edge of the work table 6. The leveling member 310 in the illustrated example includes a flat first portion 311 for leveling the powder bed PA, and a second portion 312 formed on the upper end of the first portion 311.

第2部分312は、第1部分311に連続した下側部分312aと、下側部分312aに連続した上側部分312bと、を含む。図示例の下側部分312aの断面形状は、長手方向から見て矩形状を呈している。 The second portion 312 includes a lower portion 312a that is continuous with the first portion 311, and an upper portion 312b that is continuous with the lower portion 312a. In the illustrated example, the cross-sectional shape of the lower portion 312a is rectangular when viewed in the longitudinal direction.

上側部分312bは、長手方向から見て、上側になるにつれて互いに離間するように傾斜する一対の側面312b1,312b2と、側面312b1の上端と側面312b2の上端とを接続する平坦な上面312b3と、を有している。すなわち、上側部分312bの断面形状は、長手方向から見て、下底よりも上底が長い台形状を呈している。第1部分311と第2部分312とは一体的に形成されていてよい。 When viewed in the longitudinal direction, the upper portion 312b has a pair of side surfaces 312b1, 312b2 that slope upward so that they move away from each other, and a flat top surface 312b3 that connects the upper end of side surface 312b1 with the upper end of side surface 312b2. In other words, when viewed in the longitudinal direction, the cross-sectional shape of the upper portion 312b is a trapezoid whose upper base is longer than its lower base. The first portion 311 and second portion 312 may be formed integrally.

支持機構320は、ベースフレーム130の下端に固定されている。支持機構320は、均し部材310の上側部分312bを収容可能な形状の空間321を有している。一例の支持機構320は、長手方向から見て、上側になるにつれて互いに離間するように傾斜する一対の側面320a,320bと、側面320aの上端と側面320bの上端とを基端としてそれぞれ上側に延在する側面である一対の延在部320c,320dと、一対の延在部320c,320dの上端同士を接続する平坦な上面320eと、を有している。一対の側面320a,320bのそれぞれの角度は、一対の側面312b1,312b2と実質的に同じであってよい。 The support mechanism 320 is fixed to the lower end of the base frame 130. The support mechanism 320 has a space 321 shaped to accommodate the upper portion 312b of the leveling member 310. In one example, the support mechanism 320 has a pair of side surfaces 320a, 320b that slope upward as they move away from each other when viewed in the longitudinal direction; a pair of extending portions 320c, 320d that extend upward from the upper ends of side surfaces 320a and 320b; and a flat upper surface 320e that connects the upper ends of the pair of extending portions 320c, 320d. The angle of each of the pair of side surfaces 320a, 320b may be substantially the same as that of the pair of side surfaces 312b1, 312b2.

支持機構320は、一対の側面320a,320b、一対の延在部320c,320d及び上面320eによって画成される空間321内に均し部材310の上側部分312bを収容することによって、均し部材310を支持している。均し部材310が支持機構320に支持されている状態において、均し部材310の上面312b3と支持機構320の上面320eとの間の空間には、例えば圧縮コイルバネ、板バネ等を含む付勢部材325が収容されている。均し部材310は、付勢部材325によって下側に付勢された状態で、支持機構320に対して長手方向に摺動可能となっている。付勢部材325は、長手方向に沿って等間隔で複数配置されていてもよい。均し部材310が下向きに付勢されていることによって、均し部材310の上端の高さ位置は一定に保持されている。付勢部材325は、支持機構320と均し部材310とのいずれかに固定されていてよい。なお、支持機構320は、支持機構120が複数の支持部材121によって構成されるのと同様に、長手方向に互いに離間する複数の支持部材によって構成されていてもよい。 The support mechanism 320 supports the leveling member 310 by accommodating the upper portion 312b of the leveling member 310 within a space 321 defined by a pair of side surfaces 320a, 320b, a pair of extensions 320c, 320d, and a top surface 320e. When the leveling member 310 is supported by the support mechanism 320, a biasing member 325, such as a compression coil spring or a leaf spring, is accommodated in the space between the top surface 312b3 of the leveling member 310 and the top surface 320e of the support mechanism 320. The leveling member 310 is biased downward by the biasing member 325 and is therefore slidable longitudinally relative to the support mechanism 320. Multiple biasing members 325 may be arranged at equal intervals along the longitudinal direction. The downward biasing of the leveling member 310 maintains a constant height position of the top end of the leveling member 310. The biasing member 325 may be fixed to either the support mechanism 320 or the leveling member 310. Note that the support mechanism 320 may be composed of multiple support members spaced apart from each other in the longitudinal direction, similar to how the support mechanism 120 is composed of multiple support members 121.

図8に示す粉末塗布装置400は、均し部材410と、支持機構420と、ベースフレーム130とを含む。均し部材410は、粉末床PA上の粉末Pを均す部分であり、水平方向に沿った一方向に延在している。 The powder application apparatus 400 shown in Figure 8 includes a leveling member 410, a support mechanism 420, and a base frame 130. The leveling member 410 is a part that levels the powder P on the powder bed PA, and extends in one direction along the horizontal direction.

図示例の均し部材410は、平面視において、作業テーブル6の径方向に沿って作業テーブル6の中央から作業テーブル6の外縁近傍まで直線状に延在している。一例の均し部材410は、粉末床PAを均すための平板状の第1部分411と、第1部分411の上端に形成された第2部分412とを含む。 In a plan view, the leveling member 410 in the illustrated example extends linearly along the radial direction of the work table 6 from the center of the work table 6 to near the outer edge of the work table 6. The leveling member 410 in the illustrated example includes a flat first portion 411 for leveling the powder bed PA, and a second portion 412 formed on the upper end of the first portion 411.

第2部分412は、第1部分411に連続した下側部分412aと、下側部分412aに連続した上側部分412bとを含む。図示例の下側部分412aの断面形状は、長手方向から見て矩形状を呈している。 The second portion 412 includes a lower portion 412a that is continuous with the first portion 411, and an upper portion 412b that is continuous with the lower portion 412a. In the illustrated example, the cross-sectional shape of the lower portion 412a is rectangular when viewed in the longitudinal direction.

上側部分412bは、長手方向から見て周方向に等間隔で凹凸の形成されたスプライン軸412cを含む。スプライン軸412cの幅方向の大きさは、下側部分412aの幅方向の大きさよりも大きい。第1部分411と第2部分412とは一体的に形成されていてよい。 The upper portion 412b includes a spline shaft 412c with circumferentially equally spaced concave and convex portions when viewed from the longitudinal direction. The width of the spline shaft 412c is greater than the width of the lower portion 412a. The first portion 411 and the second portion 412 may be integrally formed.

支持機構420は、ベースフレーム130の下端に固定されている。支持機構420は、均し部材410の上側部分412bを収容可能な、上側部分412bに対応した形状の空間421を有している。すなわち、支持機構420の空間421は、長手方向から見て周方向に等間隔で凹凸の溝が形成された、スプライン軸412cに対応した形状を有している。 The support mechanism 420 is fixed to the lower end of the base frame 130. The support mechanism 420 has a space 421 that can accommodate the upper portion 412b of the leveling member 410 and that corresponds in shape to the upper portion 412b. In other words, the space 421 of the support mechanism 420 has a shape that corresponds to the spline shaft 412c, with uneven grooves formed at equal intervals around the circumference when viewed from the longitudinal direction.

支持機構420は、複数の凹凸によって画成される空間421内に均し部材410の上側部分412bを収容することによって、均し部材410を支持している。均し部材410が支持機構420に支持されている状態において、均し部材410は、支持機構420に対して長手方向に摺動可能となっている。なお、支持機構420は、支持機構120が複数の支持部材121によって構成されるのと同様に、長手方向に互いに離間する複数の支持部材によって構成されていてもよい。 The support mechanism 420 supports the leveling member 410 by accommodating the upper portion 412b of the leveling member 410 within a space 421 defined by multiple projections and recesses. When the leveling member 410 is supported by the support mechanism 420, the leveling member 410 is able to slide longitudinally relative to the support mechanism 420. Note that the support mechanism 420 may be composed of multiple support members spaced apart longitudinally, similar to how the support mechanism 120 is composed of multiple support members 121.

図9に示す粉末塗布装置500は、均し部材510と、支持機構520と、ベースフレーム130とを含む。均し部材510は、粉末床PA上の粉末Pを均す部分であり、水平方向に沿った一方向に延在している。 The powder application apparatus 500 shown in Figure 9 includes a leveling member 510, a support mechanism 520, and a base frame 130. The leveling member 510 is a part that levels the powder P on the powder bed PA, and extends in one direction along the horizontal direction.

図示例の均し部材510は、平面視において、作業テーブル6の径方向に沿って作業テーブル6の中央から作業テーブル6の外縁近傍まで直線状に延在している。一例の均し部材510は、粉末床PAを均すための平板状の第1部分511と、第1部分511の上端に形成された第2部分512とを含む。 In the illustrated example, the leveling member 510 extends linearly in the radial direction of the work table 6 from the center of the work table 6 to near the outer edge of the work table 6 in a plan view. The leveling member 510 in the example includes a flat first portion 511 for leveling the powder bed PA, and a second portion 512 formed on the upper end of the first portion 511.

第2部分512は、第1部分511に連続した下側部分512aと、下側部分512aに連続した上側部分512bとを含む。図示例の下側部分512aの断面形状は、長手方向から見て矩形を呈している。 The second portion 512 includes a lower portion 512a that is continuous with the first portion 511, and an upper portion 512b that is continuous with the lower portion 512a. In the illustrated example, the cross-sectional shape of the lower portion 512a is rectangular when viewed in the longitudinal direction.

上側部分512bは、長手方向に延在し、上向きに開口する溝部513を有している。溝部513は、長手方向から見て、上側になるにつれて互いに近付く方向に傾斜する一対の側面512b1,512b2と、側面512b1の下端と側面512b2の下端とを接続する平坦な底面512b3と、によって画成されている。すなわち、溝部513の断面形状は、長手方向から見て、下底よりも上底が短い台形状を呈している。第1部分511と第2部分512とは一体的に形成されていてよい。 The upper portion 512b has a groove 513 that extends in the longitudinal direction and opens upward. When viewed in the longitudinal direction, the groove 513 is defined by a pair of side surfaces 512b1, 512b2 that slope toward each other as they approach each other, and a flat bottom surface 512b3 that connects the lower end of side surface 512b1 with the lower end of side surface 512b2. In other words, when viewed in the longitudinal direction, the cross-sectional shape of the groove 513 is trapezoidal, with the upper base shorter than the lower base. The first portion 511 and second portion 512 may be formed integrally.

支持機構520は、ベースフレーム130の下端に固定されている。支持機構520は、均し部材510の溝部513に収容可能な形状を呈している。すなわち、支持機構520は、長手方向から見て、上側になるにつれて互いに近付くように傾斜する一対の側面520a,520bと、側面520aの下端と側面520bの下端とを接続する平坦な底面520cと、を有している。 The support mechanism 520 is fixed to the lower end of the base frame 130. The support mechanism 520 has a shape that allows it to be housed in the groove 513 of the leveling member 510. That is, when viewed in the longitudinal direction, the support mechanism 520 has a pair of side surfaces 520a, 520b that slope upwards and approach each other, and a flat bottom surface 520c that connects the lower end of side surface 520a with the lower end of side surface 520b.

支持機構520は、溝部513内に収容されることによって、均し部材510を支持している。均し部材510が支持機構520に支持されている状態において、均し部材510は、支持機構520に対して長手方向に摺動可能となっている。なお、支持機構520は、支持機構120が複数の支持部材121によって構成されるのと同様に、長手方向に互いに離間する複数の支持部材によって構成されていてもよい。 The support mechanism 520 is housed in the groove 513, thereby supporting the leveling member 510. When the leveling member 510 is supported by the support mechanism 520, the leveling member 510 is able to slide longitudinally relative to the support mechanism 520. Note that the support mechanism 520 may be composed of multiple support members spaced apart from each other in the longitudinal direction, similar to how the support mechanism 120 is composed of multiple support members 121.

また、図面では、均し部材510の上端とベースフレーム130の下端とが接触しているように見えるが、均し部材510とベースフレーム130とは、互いに離間していてもよい。支持機構520が、長手方向に互いに離間する複数の支持部材によって構成されている場合、均し部材510とベースフレーム130とが互いに離間することによって、均し部材510とベースフレーム130との間に空隙が形成される。 In addition, although the drawing shows the upper end of the leveling member 510 and the lower end of the base frame 130 in contact, the leveling member 510 and the base frame 130 may be spaced apart from each other. If the support mechanism 520 is composed of multiple support members that are spaced apart from each other in the longitudinal direction, a gap is formed between the leveling member 510 and the base frame 130 by separating the leveling member 510 and the base frame 130 from each other.

図10に示す粉末塗布装置600は、均し部材110と、支持機構120と、ベースフレーム630とを含む。ベースフレーム630は、均し部材110及び支持機構120の長手方向に沿って延在する矩形板状をなしている。ベースフレーム630は、支持機構120を支持している。例えば、支持機構120は、ボルト等の締結部材によってベースフレーム630の下端に固定されていてもよい。ベースフレーム630は、例えば、ハウジング5を構成するフレームに固定されていてよい。ベースフレーム630の内部には、ベースフレーム630を冷却するための流体が流通する配管631(冷却機構)が埋設されている。配管631を流通する流体は、特に限定されないが、例えば、オイル、水等の液体であってよい。 The powder coating apparatus 600 shown in FIG. 10 includes a leveling member 110, a support mechanism 120, and a base frame 630. The base frame 630 is a rectangular plate extending along the longitudinal direction of the leveling member 110 and the support mechanism 120. The base frame 630 supports the support mechanism 120. For example, the support mechanism 120 may be fixed to the lower end of the base frame 630 by fastening members such as bolts. The base frame 630 may be fixed to a frame that constitutes the housing 5, for example. A pipe 631 (cooling mechanism) through which a fluid for cooling the base frame 630 flows is embedded inside the base frame 630. The fluid flowing through the pipe 631 is not particularly limited, but may be a liquid such as oil or water.

配管631は、例えば、複数設けられている。複数の配管631は、ベースフレーム630の長手方向に沿って、上下方向に互いに離間して延在している。例えば、配管631は、上下方向に均等に配置されていてもよい。また、配管631は、下側になるほど、すなわち、支持機構に近いほど密になるように配置されてもよい。ベースフレーム630は、例えば、均し部材110よりも熱伝導率の小さいセラミック等の材料によって形成されてもよいし、均し部材110と同じ金属によって形成されてもよい。ベースフレーム630が、ベースフレーム630を冷却するための冷却機構としての配管631を含んでいる構成では、ベースフレーム630が高温になることが抑制される。この場合、ベースフレーム630が金属で形成されていても、ベースフレーム630の過度な変形が抑制される。 For example, multiple pipes 631 are provided. The multiple pipes 631 extend vertically at a distance from each other along the longitudinal direction of the base frame 630. For example, the pipes 631 may be evenly spaced vertically. Alternatively, the pipes 631 may be arranged so that they are denser toward the lower end, i.e., closer to the support mechanism. The base frame 630 may be formed, for example, from a material such as ceramic that has a lower thermal conductivity than the leveling member 110, or from the same metal as the leveling member 110. In a configuration in which the base frame 630 includes pipes 631 as a cooling mechanism for cooling the base frame 630, the base frame 630 is prevented from becoming too hot. In this case, even if the base frame 630 is formed from metal, excessive deformation of the base frame 630 is prevented.

本開示は、前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。 This disclosure is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible without departing from the spirit of the present invention.

例えば、支持機構及び均し部材の形状は、上述の例に限定されない。均し部材の上側部分の形状として、断面台形状、スプライン形状等を示したが、例えば、均し部材の上側部分は、支持機構に対応して支持機構に支持可能な形状であればよく、断面円形状、断面矩形状等の他の形状であってもよい。 For example, the shapes of the support mechanism and leveling member are not limited to the examples described above. While trapezoidal cross-sections, spline shapes, and the like have been shown as shapes for the upper part of the leveling member, the upper part of the leveling member may have any shape that corresponds to the support mechanism and can be supported by the support mechanism, and may also have other shapes, such as a circular cross-section or a rectangular cross-section.

また、支持機構が3つの支持部材によって構成されている例を示したが、支持機構は2つ以下の支持部材、又は4つ以上の支持部材によって構成されてもよい。 Furthermore, although an example in which the support mechanism is composed of three support members has been shown, the support mechanism may be composed of two or fewer support members, or four or more support members.

また、ベースフレームの長手方向の一端がハウジングに固定された片端支持の例を示したが、ベースフレームは長手方向の両端が支持された両端支持であってもよい。例えば、第1造形処理ユニット31Aのベースフレームと第2造形処理ユニット31Bのベースフレームとが互いに支持し合うことによって、それぞれのベースフレームを両端支持にすることができる。 Furthermore, while an example of single-end support in which one longitudinal end of the base frame is fixed to the housing has been shown, the base frame may also be double-end supported in which both longitudinal ends are supported. For example, the base frame of the first formation processing unit 31A and the base frame of the second formation processing unit 31B can support each other, thereby making each base frame double-end supported.

また、回転する作業テーブルの上方に粉末塗布装置が固定される例を示したが、粉末塗布装置は、作業テーブルに対して相対的に移動可能に設けられていればよい。例えば、粉末塗布装置は、固定された作業テーブルの上方において水平面に沿って往復移動可能に配置されていてもよい。 In addition, while an example has been shown in which the powder coating device is fixed above a rotating work table, the powder coating device may be provided so as to be movable relative to the work table. For example, the powder coating device may be disposed above a fixed work table so as to be able to move back and forth along a horizontal plane.

また、エネルギビームとして電子ビームを照射する例を示したが、電子ビーム以外のエネルギビームが照射されてもよい。すなわち、エネルギビームは、粉末床にエネルギを供給し得るビームであればよく、例えば、イオンビームその他の荷電粒子ビームであってもよいし、レーザビーム等であってもよい。 Furthermore, although an example of irradiating an electron beam as an energy beam has been shown, an energy beam other than an electron beam may also be irradiated. In other words, the energy beam may be any beam capable of supplying energy to the powder bed, and may be, for example, an ion beam or other charged particle beam, or a laser beam, etc.

1 三次元造形装置
6 作業テーブル
100 粉末塗布装置
110 均し部材
120 支持機構
121 支持部材
130 ベースフレーム
325 付勢部材
631 配管(冷却機構)
PA 粉末床
1 Three-dimensional modeling device 6 Working table 100 Powder coating device 110 Leveling member 120 Support mechanism 121 Support member 130 Base frame 325 Urging member 631 Piping (cooling mechanism)
PA powder bed

Claims (5)

水平方向に沿った一方向に延在しており、粉末床の表面を均すための均し部材と、
前記均し部材を支持する支持機構と、を備え、
前記均し部材は、前記均し部材の少なくとも一部が前記支持機構に対して前記一方向に沿って摺動可能な状態で、前記支持機構に支持されており、
前記支持機構は、前記均し部材を支持する複数の支持部材を含み、
前記複数の支持部材のそれぞれは、前記一方向に沿って互いに離間している、粉末塗布装置。
a leveling member extending in one direction along the horizontal direction and for leveling the surface of the powder bed;
a support mechanism for supporting the leveling member,
the leveling member is supported by the support mechanism in a state in which at least a portion of the leveling member is slidable relative to the support mechanism in the one direction ,
the support mechanism includes a plurality of support members that support the leveling member,
The powder coating apparatus , wherein each of the plurality of support members is spaced apart from one another along the one direction .
前記支持機構は、前記均し部材を下向きに付勢する付勢部材を含む、請求項1に記載の粉末塗布装置。 The powder coating apparatus according to claim 1 , wherein the support mechanism includes a biasing member that biases the leveling member downward. 前記支持機構を支持するベースフレームを更に備え、
前記ベースフレームの熱膨張率は、前記均し部材の熱膨張率よりも小さい、請求項1又は2に記載の粉末塗布装置。
a base frame supporting the support mechanism;
3. The powder coating apparatus according to claim 1 , wherein the base frame has a coefficient of thermal expansion smaller than that of the leveling member.
前記支持機構を支持するベースフレームを更に備え、
前記ベースフレームは、当該ベースフレームを冷却するための冷却機構を含む、請求項1又は2に記載の粉末塗布装置。
a base frame supporting the support mechanism;
3. The powder coating apparatus according to claim 1, wherein the base frame includes a cooling mechanism for cooling the base frame.
チャンバと、
前記チャンバ内に配置され、前記粉末床を保持する作業テーブルと、
前記作業テーブルに保持された前記粉末床にエネルギビームを照射する照射装置と、
前記チャンバ内に配置され、前記粉末床の表面を均す請求項1~のいずれか一項に記載の粉末塗布装置と、を含む、三次元造形装置。
a chamber;
a work table disposed within the chamber and holding the powder bed;
an irradiation device for irradiating the powder bed held on the work table with an energy beam;
and the powder applying device according to any one of claims 1 to 4 , which is disposed in the chamber and levels the surface of the powder bed.
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