特許 6963571 厚さの一部がくり抜かれたパネルの形態の補強材を備えた付加製造プレート

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6963571

(24)【登録日】2021年10月19日

(45)【発行日】2021年11月10日

(54)【発明の名称】厚さの一部がくり抜かれたパネルの形態の補強材を備えた付加製造プレート

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/245 20170101AFI20211028BHJP

   B22F 12/30 20210101ALI20211028BHJP

   B29C 64/153 20170101ALI20211028BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20211028BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20211028BHJP

【ＦＩ】

   B29C64/245

   B22F12/30

   B29C64/153

   B33Y30/00

   B33Y10/00

【請求項の数】8

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2018-564370(P2018-564370)

(86)(22)【出願日】2017年5月18日

(65)【公表番号】特表2019-522578(P2019-522578A)

(43)【公表日】2019年8月15日

(86)【国際出願番号】EP2017062010

(87)【国際公開番号】WO2017211566

(87)【国際公開日】20171214

【審査請求日】2020年3月11日

(31)【優先権主張番号】1655293

(32)【優先日】2016年6月9日

(33)【優先権主張国】FR

(73)【特許権者】

【識別番号】514326694

【氏名又は名称】コンパニー ゼネラール デ エタブリッスマン ミシュラン

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100088694

【弁理士】

【氏名又は名称】弟子丸 健

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100095898

【弁理士】

【氏名又は名称】松下 満

(74)【代理人】

【識別番号】100098475

【弁理士】

【氏名又は名称】倉澤 伊知郎

(74)【代理人】

【識別番号】100130937

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 泰史

(72)【発明者】

【氏名】エッフェルネッリ アルビン

【審査官】 神田 和輝

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−０８３７７４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２２Ｆ ３／１０５

Ｂ２２Ｆ ３／１６

Ｂ２２Ｆ １２／３０

Ｂ２９Ｃ ６４／００−６４／４０

Ｂ３３Ｙ １０／００−９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

付加製造プロセスによって少なくとも１つの要素（２６）を製造するための支持体として機能することが意図された付加製造プレート（１０）であって、
前記プレート（１０）は、製造支持体としての機能を果たすモノリシック本体（３２）を備え、前記本体（３２）は、パネルの形をとり、前記パネルの長さ（Ｌ３２）及び幅（Ｗ３２）が、前記パネルの厚さ（Ｅ３２）よりも大きく、前記本体（３２）は、要素（２６）がその上に直接製造される上面（２８）を備え、前記付加製造プレートは、本体（３２）から独立しかつ前記本体の下面（３４）に固定された補強材（１２）を備え、前記補強材（１２）は、パネル（３６）の形をとり、長さ（Ｌ３６）及び幅（Ｗ３６）が、厚さ（Ｅ３６）よりも大きく、前記補強材（１２）を形成する前記パネル（３６）は、前記厚さ（Ｅ３６）内でくり抜かれており、前記補強材（１２）を形成するパネル（３６）は、全厚さ（Ｅ３６）を貫通してくり抜かれておらず、
前記パネル（３６）に形成された空洞（４０）は、前記パネル（３６）の前記下面（３７）上のみに開口し、前記パネルの前記上面（４２）には開口しない、
ことを特徴とする付加製造プレート（１０）。

【請求項2】

前記補強材（１２）を形成する前記パネル（３６）は、前記幅（Ｗ３６）及び前記長さ（Ｌ３６）内にリブ補強構造を呈するように厚さ（Ｅ３６）内でくり抜かれている、
請求項１に記載の付加製造プレート（１０）。

【請求項3】

前記補強材（１２）を形成する前記パネル（３６）のリブ（３８）は、前記補強材（１２）を形成する前記パネル（３６）の前記幅（Ｗ３６）及び前記長さ（Ｌ３６）の中心に位置する中心島部（Ｃ）の周りに複数の分岐を形成する、
請求項２に記載の付加製造プレート（１０）。

【請求項4】

前記パネル（３６）は、前記本体（３２）の前記幅（Ｗ３２）未満の幅（Ｗ３６）、及び前記本体（３２）の前記長さ（Ｌ３２）未満の長さ（Ｌ３６）を有する、
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の付加製造プレート（１０）。

【請求項5】

前記補強材（１２）を形成する前記パネル（３６）は、円形断面（３０）の吸着カップ（３０）を受けるための環状支持面（４４）を有する下面（４２）を備えている、
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の付加製造プレート（１０）。

【請求項6】

前記パネル（３６）は、２つの対向するコーナー部（５６）に２つのセンタリング手段（５８）を組み込んでいる、
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の付加製造プレート（１０）。

【請求項7】

請求項１ないし６による、補強材（１２）を備えている付加製造プレート（１０）を備える、付加製造機。

【請求項8】

請求項１から６による、補強材（１２）を備えている付加製造プレート（１０）を使用する付加製造プロセス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザービーム及び／又は電子ビームを使用して粉体粒を焼結又は溶融させることによる、粉体ベースの付加製造の分野に関する。より詳細には、本発明は、製造される要素の幾何学的品質に関する。

【背景技術】

【0002】

粉体粒の焼結又は溶融は、製造要素内に残留応力をもたらす製造プロセスであり、これらの残留応力は、要素がその上で製造される付加製造プレートの有意な変形をもたらす可能性が高い。有意な変形は、１０分の数ミリから数ミリの変形と理解され、変形の大きさは、粉体の種類及び製造された要素の幾何学的形状に応じて変わる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

第１の問題点は、付加製造プレートが製造プロセスの間に著しく変形する場合、このプレートで支持される要素が、寸法の製造公差に関してもはや製造できない点である。

【0004】

他の問題点は、粉体床堆積による付加製造の範囲において、付加製造プレートの有意な変形は、粉体床堆積デバイスのローラ及び／又はスクレーパーが、製造されている要素を擦る可能性がある。このローラの擦れは製造中の要素に損傷を与える可能性があり、付加製造機の長時間の停止につながる。

【0005】

従って、本発明の目的は、上記の問題点の少なくとも１つに対処することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

このために、本発明の主題は、付加製造プロセスによって少なくとも１つの要素を製造するための支持体として機能することが意図された付加製造プレートであり、プレートは、製造支持体としての機能を果たすモノリシック本体を備え、本体は、パネルの形をとり、パネルの長さ及び幅は、パネルの厚さよりも大きく、本体は、要素がその上に直接製造される上面を備える。

【0007】

本発明によれば、付加製造プレートは、本体から独立しかつ本体の下面に固定された補強材を備え、補強材は、同様にパネルの形をとり、長さ及び幅が、厚さよりも大きく、補強材を形成するパネルは、厚さ内でくり抜かれている、

【0008】

さらに本発明によれば、補強材を形成するパネルは、全厚さを貫通してくり抜かれていない。好ましくは、パネルに形成された空洞は、パネルの下面上のみに開口し、パネルの上面上には開口しない。

【0009】

付加製造プレートの剛性を高くすることで、本発明による補強材は、製造プロセスの間の付加製造プレートの過度の変形に対処し、それによって製造要素の製造公差を守ること及び付加製造機の長時間にわたる停止を防止することができる。

【0010】

他の利点によれば、補強材は、付加製造プレートが過度に摩耗した場合に、新しいプレート及び補強材で形成された組立体が所望の公差に機械仕上げされる前に、このプレートから取り外して新しいプレートに再度取り付けることができる。

【0011】

好都合には、補強材は、製造プロセスに起因する製造要素の残留応力を取り除くための熱処理を行うためにプレート及び製造要素が加熱炉に配置される場合に、付加製造プレートの変形を制限することも可能にする。

【0012】

最後に、その厚さ内でくり抜くことで、補強材は、付加製造プレートに付与される剛性とそれによる付加重量との間の良好な妥協案をもたらす。

【0013】

本発明のさらなる特徴及び利点は、以下の説明から明らかになるはずである。非限定的な例として与えられるこの説明は、添付の図面を参照する。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】付加製造機内に本発明による補強材を備えている付加製造プレートの使用を示す図である。

【図2】本発明による補強材を備えている付加製造プレートの底面斜視図である。

【図3】本発明による補強材を備えている付加製造プレートの断面図である。

【図4】本発明による付加製造プレートの下の補強材の取り付けについての分解図である。

【図5】本発明による補強材を備えている付加製造プレートで利用可能な位置決め手段の詳細図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明は、補強材を備えている付加製造プレートに関する。
図１に示すように、付加製造プレート１０及びその補強材１２は、付加製造プロセスを実施するために、付加製造機（図１には一部が示されている）に使用することが意図される。

【0016】

より詳細には、プレート１０及びその補強材１２は、粉体床堆積による付加製造プロセスを実施するために使用される。
このために、プレート１０及びその補強材１２は、ラムピストン又はウォームねじの端部などのアクチュエータ１４に取り付けられ、これによって、付加製造機の製造チャンバ１８と連通する製造スリーブ１６の内部で、プレート１０及びその補強材１２を垂直に並進的に摺動させることができる。

【0017】

公知の方法で、付加製造機は、製造チャンバ１８内に、プレート１０上に順々に付加製造粉体の複数の層を堆積させるための堆積デバイス２０と、レーザービーム、電子ビーム、又は何らかの他の適切なビームとすることができるビーム２４を放出するための少なくとも１つのデバイス２２とを備える。

【0018】

図１に例示するように、アクチュエータ１４は、プレート１０及びその補強材１２を垂直に並進的に（ＴＶ）製造チャンバ１８の作業面Ｐ１８の所まで駆動することができ、その後、アクチュエータ１４は、プレート１０及びその補強材１２を堆積デバイス２０による新しい粉体層の全ての新しい堆積の後で１段ずつ降下させることができる。

【0019】

新しい粉体層の堆積ごとに、この新しい粉体層の粒は、要素２６の形状で決まる輪郭が製造されるように焼結又は溶融される。本発明の場合、１又は複数の要素２６は、付加製造プレートの上面２８の上に直接製造される。上面２８の上に直接製造することは、要素２６が製造プロセスの終わりに付加製造プレート１０に固定され、その後、例えばワイヤを利用して切断することでプレート１０から切り離す必要があることを意味すると理解される。

【0020】

プレート１０及びその補強材１２をアクチュエータ１４に固定するために、接続デバイス３０を備える。本発明の場合、この接続デバイス３０は、好ましくは円形断面の吸着カップの形をとり、このような接続デバイスは、プレートが変形した場合に障害を起こすリスクが低く、さらに機械的ロック手段よりも粉体と接触して故障又は早期摩耗するリスクが低い。

【0021】

図２に例示するように、プレート１０は、製造支持体として機能するモノリシック本体３２を備える。このモノリシック本体３２はパネルの形をとり、このパネルの長さＬ３２及び幅Ｗ３２は、このパネルの厚さＥ３２よりも大きい。目安として、長さＬ３２及び幅Ｗ３２は、このパネルの厚さＥ３２よりも約１０倍大きい。
図２に例示する実施形態において、本体３２を形成するパネルの長さＬ３２及び幅Ｗ３２は等しく、約３５センチである。

【0022】

上記のように、本体３２は、要素２６がその上で直接製造される上面２８を備える。
本発明は、好ましくは金属合金製の要素２６の付加製造の範囲にあるので、本体は同様に金属合金製であり、好ましくはマルエージング鋼を含む付加製造粉体用の２５ＣＤ４鋼、又はチタンを含む付加製造粉体用のチタン合金、又はアルミニウムを含む付加製造粉体用のアルミニウム合金である。

【0023】

要素２６を製造公差内で製造して、付加製造機の長期にわたる停止を回避するために、本発明のプレート１０は補強材１２を備えており、補強材１２は本体３２とは独立して、本体３２の下面３４に固定されている。

【0024】

さらに本発明によれば、この補強材１２はパネル３６の形をとり、長さＬ３６及び幅Ｗ３６は、その厚さＥ３６よりも大きく、この補強材１２を形成するパネル３６は、その厚さＥ３６内でくり抜かれている。目安として、長さＬ３６及び幅Ｗ３６は、このパネル３６の厚さＥ３６よりも約６から７倍だけ大きい。

【0025】

補強材１２を備えたプレート１０をコンベアベルト上で搬送するのを容易にするために、及びプレート１０と製造スリーブ１６との間にシールを装着するのを可能にするために、パネル３６は、本体３２の幅Ｗ３２より小さい幅Ｗ３６、及び本体３２の長さＬ３２よりも小さい長さＬ３６を有する。
補強材１２を形成するパネル３６は、金属合金製であり、好ましくはＳ３５５鋼である。

【0026】

本発明によれば、製造コストを低減するために、プレート１０の本体３２及び補強材１２のパネル３６は、鋳物鋳造プロセス及びその後に続く機械加工によって大量生産される。
好都合には、付加製造プロセス及びその後の要素２６を有するプレート１０を付加製造チャンバ１８から抜き出した後で、補強材をプレート１０と一体のままとすることで、補強材は、製造プロセスに起因する要素２６の残留応力を取り除くための熱処理を行うためにこのプレート１０及び製造要素２６を加熱炉の中に置く場合にもプレート１０の剛性を高めることができる。

【0027】

他の利点によれば、補強材１２は、プレート１０が付加製造プロセスの間又は熱処理加熱炉の中で受ける可能性がある例えば約５００℃の高温でのプレート１０の剛性を高めることができる。
上述のように、補強材１２を形成するパネル３６は、プレート１０に付与される付加重量を制限するために、その厚さＥ３６内でくり抜かれている。

【0028】

補強材１２とプレート１０との間の完全な気密接続をもたらすことなく接続用吸着カップ３０の適切な動作を保証するために、補強材１２のパネル３６は、全厚さＥ３６を貫通してくり抜かれていない。図３に示すように、パネル３６に形成された空洞４０は、パネル３６の下面３７上にのみ開口しており、その上面４２上では開口していない。

【0029】

パネル３６と本体３２との間に付加製造粉体粒を閉じ込めるのを防ぐために、空洞４０はパネル３６の下面３７上に開口することが好ましい。
空洞４０にもかかわらずプレート１０に付与された剛性を最適にするために、補強材１２を形成するパネル３６は、その幅Ｗ３６及び長さＬ３６内でリブ補強構造を呈するようにその厚さＥ３６内でくり抜かれている。

【0030】

好ましくは、パネル３６のリブ３８は、補強材１２を形成するパネル３６の幅Ｗ３６及び長さＬ３６の中心に位置する中心島部Ｃの周りに複数の分岐を形成する。従って、リブ３８は、中心島部Ｃから延びることで、補強材１２、結果的にはプレート１０に適切な剛性を与える。
最適な構成において、リブ３８は、中心島部Ｃの周りに８個の分岐を形成し、１つの分岐は、中心島部Ｃの周りで４５°おきに延びる。

【0031】

プレート１０及びその補強材１２を円形断面の吸着カップ３０を用いてアクチュエータ１４に固定するために、パネル３６は、円形断面の吸着カップ３０を受けるための環状支持面４４を有する下面４２を備える。この環状支持面４４は、リブ３８を取り囲む。従って、リブ３８で形成された各分岐は、中心島部Ｃとこの環状支持面４４との間で延びる。

【0032】

図３から図５に示すように、パネル３６は、本体３２の下面３４に当接する上面４２を備える。
この当接を維持するために、パネル３６を貫通するボア４６及びねじ４８が設けられている。より詳細には、パネル３６の各端部５０は、１列の４本のねじ４８で保持される。

【0033】

補強材１２をプレート１０上に取り付けるのを容易にするために、パネル３６の２つの対向するコーナー部５６に突出する２本のセンタリングピン５２が設けられており、センタリングピン５２に向かい合うセンタリングボア５４が本体３２内に設けられている。

【0034】

補強材１２を備えているプレート１０を付加製造機の内部で、例えばアクチュエータ１４に対して関連付けるのを保証するために、パネル３６は、２つの対向するコーナー部５６内に２つのセンタリング手段５８を組み込んでいる。センタリング手段５８は、この目的でパネル３６内に設けられたハウジング５９内に配置されて組み込まれる。
各センタリング手段５８は、補強材１２を備えているプレート１０を付加製造機の内部で、例えばアクチュエータ１４又はプレートの自動搬送用のデバイスに対して関連付けるのに役立つ、ハウジング６０を備える。

【0035】

同時に、位置決め手段が、各センタリング手段５８と補強材１２との間に設けられる。好ましくは、これらの位置決め手段は、パネル３６に固定された２本のピン６２及び６４を備え、センタリング手段５８は、第１のピン６２を受け入れるボア６６及び第２のピン６４を受け入れる楕円穴６８を備え、不静定な位置決めを防ぐために、楕円穴６８は、第２のピン６４が中心島部Ｃに関する半径方向に並進移動するのを可能にする。

【0036】

好都合には、ピン６２又は６４のうちの一方は、補強材１２をプレート１０に対して位置決めするために使用することもできる。
もちろん、ピン６２及び６４と並行して、センタリング手段５８とパネル３６との間にねじ締結具７０が設けられる。

【0037】

センタリング手段５８は、耐摩耗性の及び／又は幾何学的精度が低下することなく高温に耐える熱機械的特性を有する材料で作られているのが好都合である。このことは、これらのセンタリング手段５８を同じ補強材を備えた新しいプレート上で又は他の補強材を備えた新しいプレート上で再利用することを可能にする。それにもかかわらず、早期摩耗の場合、センタリング手段５８は、補強材１２及びプレート１０とは独立に交換することができる。
また、本発明は、上述したような補強材１２を備えている付加製造プレート１０を含む付加製造機、及び補強材１２を備えている付加製造プレート１０の付加製造プロセスでの使用もカバーする。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】