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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025001143
(43)【公開日】2025-01-08
(54)【発明の名称】粉末除去装置
(51)【国際特許分類】
B22F 12/88 20210101AFI20241225BHJP
B29C 64/153 20170101ALI20241225BHJP
B29C 64/165 20170101ALI20241225BHJP
B29C 64/35 20170101ALI20241225BHJP
B29C 64/371 20170101ALI20241225BHJP
B33Y 30/00 20150101ALI20241225BHJP
B33Y 40/20 20200101ALI20241225BHJP
B22F 10/28 20210101ALI20241225BHJP
B22F 10/73 20210101ALI20241225BHJP
【ＦＩ】
B22F12/88
B29C64/153
B29C64/165
B29C64/35
B29C64/371
B33Y30/00
B33Y40/20
B22F10/28
B22F10/73
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023100575
(22)【出願日】2023-06-20
(71)【出願人】
【識別番号】000191009
【氏名又は名称】新東工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100113435
【弁理士】
【氏名又は名称】黒木 義樹
(74)【代理人】
【識別番号】100161425
【弁理士】
【氏名又は名称】大森 鉄平
(72)【発明者】
【氏名】梶田 浩二
(72)【発明者】
【氏名】所 美鈴
【テーマコード（参考）】
4F213
4K018
【Ｆターム（参考）】
4F213AC04
4F213WA25
4F213WB01
4F213WL02
4F213WL03
4F213WL55
4F213WW02
4F213WW38
4K018AA06
4K018AA15
4K018AA33
4K018BA03
4K018BA17
4K018BA20
4K018BB04
(57)【要約】
【課題】積層造形物に付着した粉末を適切に除去できる技術を提供する。
【解決手段】粉末除去装置は、処理室と、処理室に配置され、積層造形物を固定するホルダと、ホルダに固定された積層造形物に振動を与える振動器と、ホルダを支持する回転軸を有し、回転軸を中心にホルダを回転させる回転ユニットと、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】粉末除去装置は、処理室と、処理室に配置され、積層造形物を固定するホルダと、ホルダに固定された積層造形物に振動を与える振動器と、ホルダを支持する回転軸を有し、回転軸を中心にホルダを回転させる回転ユニットと、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
処理室と、
前記処理室に配置され、積層造形物を固定するホルダと、
前記ホルダに固定された前記積層造形物に振動を与える振動器と、
前記ホルダを支持する回転軸を有し、前記回転軸を中心に前記ホルダを回転させる回転ユニットと、
を備える、粉末除去装置。
前記処理室に配置され、積層造形物を固定するホルダと、
前記ホルダに固定された前記積層造形物に振動を与える振動器と、
前記ホルダを支持する回転軸を有し、前記回転軸を中心に前記ホルダを回転させる回転ユニットと、
を備える、粉末除去装置。
【請求項2】
前記振動器とは異なる別な振動器をさらに備え、
前記振動器及び前記別な振動器は、互いに異なる方向から前記積層造形物に振動を与える、請求項１に記載の粉末除去装置。
前記振動器及び前記別な振動器は、互いに異なる方向から前記積層造形物に振動を与える、請求項１に記載の粉末除去装置。
【請求項3】
前記処理室に配置され、前記積層造形物に気体を噴射するノズルをさらに備える、請求項１又は２に記載の粉末除去装置。
【請求項4】
前記処理室に接続された不活性ガスのガス源をさらに備え、
前記積層造形物の原料は金属粉末を含む、請求項１又は２に記載の粉末除去装置。
前記積層造形物の原料は金属粉末を含む、請求項１又は２に記載の粉末除去装置。
【請求項5】
前記処理室に接続され、前記処理室の気体に含まれる塵を捕集する集塵機をさらに備え、
前記集塵機の排気口は、前記処理室に接続される、請求項４に記載の粉末除去装置。
前記集塵機の排気口は、前記処理室に接続される、請求項４に記載の粉末除去装置。
【請求項6】
前記処理室は、その下方に粉末を排出する排出口を有し、
前記排出口には篩が設けられる、請求項１又は２に記載の粉末除去装置。
前記排出口には篩が設けられる、請求項１又は２に記載の粉末除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、粉末除去装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１は、三次元の積層造形物を製造する付加製造方法を開示する。この方法は、三次元物体のモデルデータを二次元断面層データ（スライスデータ）に分割した後、二次元断面層データそれぞれに対応する断面部材（層）を順次造形しつつ、断面部材を順次積層することによって積層造形物を形成する。この方法は、断面部材を順次積層する工程の後に、積層造形物の実体部以外の不要部を除去し、粉末として回収する工程を含む。回収する方法は、例えば、空気などの気体を吹き付ける方法、超音波振動などの振動を付与する方法、または、これらを組み合わせた方法を含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１８－１７２７６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１記載の方法は、積層造形物に付着した粉末をより効果的に除去するという観点から、改善の余地がある。本開示は、積層造形物に付着した粉末を適切に除去できる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の一側面に係る粉末除去装置は、処理室と、処理室に配置され、積層造形物を固定するホルダと、ホルダに固定された積層造形物に振動を与える振動器と、ホルダを支持する回転軸を有し、回転軸を中心にホルダを回転させる回転ユニットとを備える。
【発明の効果】
【0006】
本開示によれば、積層造形物に付着した粉末を適切に除去できる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、図面を参照しながら本開示の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において同一要素には同一符号が付され、重複する説明は省略される。図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。「上」「下」「左」「右」の語は、図示する状態に基づくものであり、便宜的なものである。
【0009】
［造形システムの概要］
図１は、実施形態に係る粉末除去装置が備わる造形システムの一例を模式的に示す概要図である。図１に示される造形システム１００は、造形物Ｍ１（積層造形物の一例）を造形し、造形後の造形物Ｍ１に付着した粉末Ｍ２を除去する設備である。造形物Ｍ１は、原料の粉末を焼結、又は、溶融及び凝固させて２次元形状の層を形成することを繰り返して得られる３次元形状の造形物である。原料は、例えば金属を含む。金属は、一例として、ステンレス、アルミシリコン、チタンなどを含む。
図１は、実施形態に係る粉末除去装置が備わる造形システムの一例を模式的に示す概要図である。図１に示される造形システム１００は、造形物Ｍ１（積層造形物の一例）を造形し、造形後の造形物Ｍ１に付着した粉末Ｍ２を除去する設備である。造形物Ｍ１は、原料の粉末を焼結、又は、溶融及び凝固させて２次元形状の層を形成することを繰り返して得られる３次元形状の造形物である。原料は、例えば金属を含む。金属は、一例として、ステンレス、アルミシリコン、チタンなどを含む。
【0010】
造形システム１００は、粉末除去装置１及び付加製造装置２を含む。付加製造装置２は、例えば３次元のＣＡＤデータに基づいて造形物Ｍ１を形成する。３次元のＣＡＤデータは、一層ごとの断面形状のデータを含む。一例として、付加製造装置２は、板部材であるプレートＰ上に金属を含む粉末状の原料（金属粉末の一例）の膜をブレードなどで成膜することと、膜にレーザなどを照射して２次元形状の層を形成することとを繰り返して、３次元形状の造形物Ｍ１を形成する。造形された造形物Ｍ１は、未焼結又は未溶融の原料の粉末Ｍ２が付着した状態で、付加製造装置２からプレートＰとともに取り出される。
【0011】
粉末除去装置１は、付加製造装置２において造形された造形物Ｍ１に付着した粉末Ｍ２を除去する。粉末除去装置１はキャビネット３を有する。キャビネット３は、その内部に処理室Ｓを画成する。キャビネット３には搬入部４が接続される。搬入部４には、ローラコンベアなどの搬送装置４ａが配置される。搬送装置４ａは、プレートＰとともに造形物Ｍ１を処理室Ｓへ搬送する。処理室Ｓにおいて造形物Ｍ１は後述するホルダ５に固定され、種々の姿勢とされた状態で振動が付与される。これにより、粉末Ｍ２が造形物Ｍ１から分離されて落下する。処理室Ｓの内部の詳細については後述する。造形物Ｍ１は、キャビネット３の搬出口３ａから搬出され、ローラコンベアなどの搬送装置６で搬出される。キャビネット３の搬出口３ａは図示しない扉によって開閉可能に構成される。
【0012】
キャビネット３の下部には、粉末Ｍ２が排出される排出口３ｂを有する。排出口３ｂにはホッパ７が接続される。ホッパ７は、落下した粉末Ｍ２を回収容器Ｃに供給する。回収容器Ｃは、不活性ガスが封入される。これにより粉末Ｍ２の酸化が防止される。回収容器Ｃに収容された粉末Ｍ２は、付加製造装置２において造形物Ｍ１の原料として再利用される。
【0013】
キャビネット３の排出口３ｂには篩８が設けられる。篩８は、排出される粉末Ｍ２を分級する。付加製造装置２においては、積層造形時に原材となる粉末より大きい粒子（スパッタ）が生成されることがある。原料となる粉末は平均１０μｍ～５０μｍ程度であり、１００μｍを超える粒子は、溶融しにくく、付加製造装置２の敷膜時にブレードと造形物最上面との間に引っ掛かり、積層造形に影響を与えるおそれがある。篩８は、再利用できないスパッタを除去する。これにより、再利用可能な大きさの粉末が回収される。篩８は、超音波などによって振動する機構を備えてもよい。
【0014】
処理室Ｓには集塵機９が接続される。集塵機９は、処理室Ｓ内の気体に含まれる塵を捕集する。集塵機９は、塵を除去するフィルタ９ａを有する。フィルタ９ａを通過した気体は排気口９ｂから排気される。集塵機９の動作は、処理室Ｓ内の粉塵状況に応じて実行されてもよい。例えば処理室Ｓ内に粉塵センサを設け、粉塵センサの検出値が閾値を超えた場合に集塵機９が動作するようにしてもよい。これにより、集塵機９が過度に動作することが低減される。
【0015】
処理室Ｓの内部は、造形物Ｍ１に付着した粉末Ｍ２が飛散するため、粉塵爆発の可能性を低下させる必要がある。このため、処理室Ｓには、不活性ガスのガス源１０が接続される。不活性ガスは一例として窒素ガス、アルゴンガスなどである。不活性ガスは、ガス導入口１１，１２から処理室Ｓへ導入される。これにより、処理室Ｓは不活性ガスの雰囲気となる。ガス導入口１１，１２には、ニードルバルブなどの流量調整バルブが設けられてもよい。処理室Ｓの雰囲気が酸素濃度１０％以下となった場合には、金属の粉末が飛散し、かつ、着火源が存在したとしても粉塵爆発が起こりにくい。このため、流量調整バルブなどによって、処理室Ｓの雰囲気は、酸素濃度１０％以下に設定される。処理室Ｓの雰囲気は、酸素濃度５％以下に設定されてもよい。なお、酸素濃度を１０％以下とすることにより、粉末Ｍ２が処理室Ｓ内で酸化して再利用できなくなることも回避される。また、処理室Ｓを不活性ガス雰囲気とすることにより、回収容器Ｃに不活性ガスを封入するための別途の封入処理が省略される。
【0016】
集塵機９の排気口９ｂは、配管９ｃによって処理室Ｓに接続される。このように、集塵機９は処理室Ｓ内の気体（空気又は不活性ガス）を循環させる。これにより、処理室Ｓの雰囲気（酸素濃度１０％以下）を保つために供給される不活性ガスの量を抑えることができる。
【0017】
処理室Ｓには、造形物Ｍ１に気体を噴射するノズル１３が配置される。ノズル１３は、ガス源１０に接続され、造形物Ｍ１に不活性ガスを噴射する。ノズル１３の気流によって、造形物Ｍ１の表面の粉末を吹き飛ばして落下させることができる。
【0018】
粉末除去装置１は、上述した構成要素を動作させる制御部１４を備える。制御部１４は、制御部１４は、例えばＰＬＣ（Programmable Logic Controller）として構成される。制御部１４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサと、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）などのメモリと、タッチパネル、マウス、キーボード、ディスプレイなどの入出力装置と、ネットワークカードなどの通信装置とを含むコンピュータシステムとして構成されてもよい。制御部１４は、メモリに記憶されているコンピュータプログラムに基づくプロセッサの制御のもとで各ハードウェアを動作させることにより、粉末除去装置１の動作を自動化できる。
【0019】
［粉末除去装置の詳細］
図２は、粉末除去装置の処理室内部の一例を模式的に示す斜視図である。図２に示されるように、処理室Ｓには、造形物Ｍ１を固定するホルダ５が配置される。ホルダ５は、搬送装置５０及び固定部材５１，５２，５３を備える。搬送装置５０は、ローラコンベアであり、本体部５０ａ及びローラ５０ｂを備える。本体部５０ａは、例えば２つの板状部材を対向させた枠体であり、２つの板状部材でローラ５０ｂの両端を回転可能に支持する。固定部材５１，５２，５３は、搬送装置５０の本体部５０ａに設けられる。固定部材５１，５２，５３は、一例としてクランプである。固定部材５１，５２は、例えば、ローラ５０ｂの両端を挟むように配置される。固定部材５３は、ローラ５０ｂの搬送方向に重なるように配置される。固定部材５１，５２，５３は、ローラ５０ｂ上に配置されたプレートＰを挟み込むことによってローラ５０ｂ上に配置されたプレートＰを固定する。これにより、造形物Ｍ１がホルダ５に固定される。本体部５０ａには、固定位置を位置決めする部材が設けられてもよい。
図２は、粉末除去装置の処理室内部の一例を模式的に示す斜視図である。図２に示されるように、処理室Ｓには、造形物Ｍ１を固定するホルダ５が配置される。ホルダ５は、搬送装置５０及び固定部材５１，５２，５３を備える。搬送装置５０は、ローラコンベアであり、本体部５０ａ及びローラ５０ｂを備える。本体部５０ａは、例えば２つの板状部材を対向させた枠体であり、２つの板状部材でローラ５０ｂの両端を回転可能に支持する。固定部材５１，５２，５３は、搬送装置５０の本体部５０ａに設けられる。固定部材５１，５２，５３は、一例としてクランプである。固定部材５１，５２は、例えば、ローラ５０ｂの両端を挟むように配置される。固定部材５３は、ローラ５０ｂの搬送方向に重なるように配置される。固定部材５１，５２，５３は、ローラ５０ｂ上に配置されたプレートＰを挟み込むことによってローラ５０ｂ上に配置されたプレートＰを固定する。これにより、造形物Ｍ１がホルダ５に固定される。本体部５０ａには、固定位置を位置決めする部材が設けられてもよい。
【0020】
ホルダ５には、ホルダ５に固定された造形物Ｍ１に振動を与える第１振動器６０（振動器の一例）及び第２振動器６１（別な振動器の一例）が設けられる。第１振動器６０及び第２振動器６１は、一例として、超音波で振動する装置、ボールバイブレータ、リレーノッカー、振動モータ、又は、ピストンバイブレータである。第１振動器６０及び第２振動器６１は、互いに異なる方向から造形物Ｍ１に振動を与える。例えば、第１振動器６０は、プレートＰの側方下部を支持する本体部５０ａに設けられ、プレートＰの側方下部に振動を与える。例えば、第２振動器６１は、プレートＰの上方端部を固定する固定部材５３に設けられてもよい。プレートＰの異なる表面から振動が与えられることによって造形物Ｍ１には任意の方向から振動が与えられるため、粉末除去の効率が向上する。
【0021】
ホルダ５は、回転ユニット３０によって支持される。回転ユニット３０は、回転軸３１及びフレーム３２を備える。フレーム３２は、ホルダ５を抱えるようにホルダ５を支持する部材である。フレーム３２は、ホルダ５の底部に固定される支持部と、支持部の両端からそれぞれ立設された端部を有する。回転軸３１は、処理室Ｓの側壁に水平方向に延びるように回転可能に固定され、フレーム３２の両端部を支持する。このように、ホルダ５は、回転軸３１によって支持され、回転軸３１の延在方向を中心として回転可能となる。回転軸３１は、図示しない駆動源によって駆動する。
【0022】
［造形物の一例］
図３の（Ａ）～（Ｃ）は、造形物の一例を示す図である。積層造形では、その特徴ある作製方法を活かして内部に空間をもつ形状を作ることによって部材の軽量化を図ることが多い。図３の（Ａ）に示される造形物は、表面に微細な孔が形成されている。図３の（Ｂ）に示される造形物は、６方向から形成された複数の穴を有する。図３の（Ｃ）に示される造形物は、複雑な内部構造を有する。図３の（Ａ）～（Ｃ）に示される造形物は、従来の粉末除去方法、例えば気体を吹き付ける方法では十分に粉末を除去できないおそれがある。例えば、造形物（Ａ）は、貫通した孔形状ではない（止まり孔）ため、気体を吹き付ける方法では十分に粉末を除去することが難しい。粉末除去装置１は、造形物を任意の姿勢にした上で振動を与えることができるので、図３の（Ａ）～（Ｃ）に示される造形物であっても適切に粉末を除去できる。
図３の（Ａ）～（Ｃ）は、造形物の一例を示す図である。積層造形では、その特徴ある作製方法を活かして内部に空間をもつ形状を作ることによって部材の軽量化を図ることが多い。図３の（Ａ）に示される造形物は、表面に微細な孔が形成されている。図３の（Ｂ）に示される造形物は、６方向から形成された複数の穴を有する。図３の（Ｃ）に示される造形物は、複雑な内部構造を有する。図３の（Ａ）～（Ｃ）に示される造形物は、従来の粉末除去方法、例えば気体を吹き付ける方法では十分に粉末を除去できないおそれがある。例えば、造形物（Ａ）は、貫通した孔形状ではない（止まり孔）ため、気体を吹き付ける方法では十分に粉末を除去することが難しい。粉末除去装置１は、造形物を任意の姿勢にした上で振動を与えることができるので、図３の（Ａ）～（Ｃ）に示される造形物であっても適切に粉末を除去できる。
【0023】
【0024】
続いて、ステップＳ１２として、造形物Ｍ１に付着している粉末Ｍ２が除去される。まず、造形物Ｍ１が粉末除去装置１にプレートＰとともに搬入される。そして、処理室Ｓの扉が開とされ、造形物Ｍ１が処理室Ｓ内のホルダ５の位置まで搬送されると、固定部材５１，５２，５３によってプレートＰがホルダ５に固定される。そして、処理室Ｓの扉が閉とされ、ガス源１０から不活性ガスが処理室Ｓに供給される。これにより、処理室Ｓは、酸素濃度が１０％以下の不活性ガス雰囲気となる。続いて、回転ユニット３０によってホルダ５の姿勢が変更されるとともに第１振動器６０及び第２振動器６１によって造形物Ｍ１に振動が与えられる。一例として、ホルダ５は反転姿勢となり、その状態で第１振動器６０及び第２振動器６１によって造形物Ｍ１に振動が与えられる。ホルダ５は複数の異なる姿勢で第１振動器６０及び第２振動器６１によって造形物Ｍ１に振動が与えられる。粉末Ｍ２が未だ付着している場合には、ノズル１３から不活性ガスを噴射して粉末Ｍ２を除去する。このとき、分離された粉末Ｍ２は篩８を介して回収容器Ｃに回収される。続いて、処理室Ｓに大気を導入し、処理室Ｓの扉を開とし、固定部材５１，５２，５３を解除して、造形物Ｍ１が粉末除去装置１からプレートＰとともに取り出される。
【0025】
続いて、ステップＳ１４として形状検査が行われる。形状検査は、造形物Ｍ１の形状が設計通りとなっているか否かを検査する工程である。例えば三次元スキャナ装置によって造形物Ｍ１の形状が検出され、設計値と比較される。
【0026】
続いて、ステップＳ１６として造形物Ｍ１からプレートＰが切断される。例えばワイヤカットによってプレートＰが切断される。
【0027】
続いて、ステップＳ１８として最終検査が行われる。例えば、プレートＰの切断面の良否を含めた造形物Ｍ１の形状が検査される。一例として三次元スキャナ装置が用いられる。ステップＳ１８が終了すると、図４に示されるフローチャートは終了する。そして、造形物Ｍ１は梱包され、出荷される。
【0028】
［実施形態のまとめ］
粉末除去装置１では、造形物Ｍ１が処理室Ｓに配置されたホルダ５に固定される。ホルダ５に固定された造形物Ｍ１は、回転ユニット３０によって回転軸３１を中心に回転する。また、ホルダ５に固定された造形物Ｍ１には、第１振動器６０及び第２振動器６１によって振動が与えられる。このように、造形物Ｍ１は、反転などの様々な姿勢にされ、振動が与えられる。このため、粉末除去装置１は、造形物Ｍ１を粉末Ｍ２が落ち易い姿勢にして粉末Ｍ２をふるい落とすことができる。よって、粉末除去装置１は、図３の（Ａ）～（Ｃ）に示されるような表面又は内部に複雑な構造を持つ造形物であっても、造形物に付着した粉末を適切に除去できる。
粉末除去装置１では、造形物Ｍ１が処理室Ｓに配置されたホルダ５に固定される。ホルダ５に固定された造形物Ｍ１は、回転ユニット３０によって回転軸３１を中心に回転する。また、ホルダ５に固定された造形物Ｍ１には、第１振動器６０及び第２振動器６１によって振動が与えられる。このように、造形物Ｍ１は、反転などの様々な姿勢にされ、振動が与えられる。このため、粉末除去装置１は、造形物Ｍ１を粉末Ｍ２が落ち易い姿勢にして粉末Ｍ２をふるい落とすことができる。よって、粉末除去装置１は、図３の（Ａ）～（Ｃ）に示されるような表面又は内部に複雑な構造を持つ造形物であっても、造形物に付着した粉末を適切に除去できる。
【0029】
［変形例］
以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上記の例示的実施形態に限定されることなく、様々な省略、置換、及び変更がなされてもよい。例えば、上記の例示的実施形態においては、ホルダ５がプレートＰを固定することによって、造形物Ｍ１とプレートＰとを合わせた物体をホルダ５が固定する場合を例示したが、ホルダ５は造形物Ｍ１を直接固定してもよい。つまり、ホルダ５は、直接的または間接的に造形物Ｍ１を固定すればよい。また、粉末除去装置１は、第１振動器６０及び第２振動器６１の何れか一方の振動器のみを備えてもよいし、３以上の振動器を備えてもよい。
以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上記の例示的実施形態に限定されることなく、様々な省略、置換、及び変更がなされてもよい。例えば、上記の例示的実施形態においては、ホルダ５がプレートＰを固定することによって、造形物Ｍ１とプレートＰとを合わせた物体をホルダ５が固定する場合を例示したが、ホルダ５は造形物Ｍ１を直接固定してもよい。つまり、ホルダ５は、直接的または間接的に造形物Ｍ１を固定すればよい。また、粉末除去装置１は、第１振動器６０及び第２振動器６１の何れか一方の振動器のみを備えてもよいし、３以上の振動器を備えてもよい。
【0030】
粉末Ｍ２は金属を含んでなくてもよい。例えば、粉末Ｍ２は樹脂粉であってもよい。粉末除去装置１は、配管９ｃを備えていなくてもよい。この場合、集塵機９は、装置外に排気すればよい。粉末除去装置１は、一つの振動器だけ備える場合であってもよい。粉末除去装置１は、集塵機９、ガス源１０、及び、ノズル１３を備えなくてもよいし、キャビネット３の排出口３ｂが設けられてなくてもよい。粉末除去装置１の動作の一部又は全部は、制御部１４によって実行されてもよいし、作業員などによって実行されてもよい。処理室Ｓに酸素センサが配置され、粉末除去装置１は、酸素センサの検出値に応じて動作を停止させてもよい。これにより、粉末除去装置１は、大気吸引時などの異常時に粉末除去処理を停止できるため、より安全に処理が可能になる。着火源があっても粉塵爆発を起こさない物性を有する粉末Ｍ２を用いる場合には、処理室Ｓに供給される気体は、不活性ガスに限定されず、コンプレッサなどによって供給される圧縮空気でもよい。回転ユニット３０の回転軸３１は、水平方向に延在することに限定されず、水平方向から傾いた状態で処理室Ｓの側壁に設けられてもよいし、垂直方向に延在するように処理室Ｓの底部に設けられてもよい。
【0031】
造形物Ｍ１の一連の製造工程は、図４に示されるフローチャートに限定されない。例えば、付加製造装置２から取り出す前後で刷毛又は吸引器で粉末が除去されてもよい。また、ステップＳ１４の形状検査とステップＳ１６のプレート切断との間に熱処理を実行してもよい。あるいは、ステップＳ１６のプレート切断とステップＳ１８の最終検査との間に手作業によるサポート除去、仕上げ、作業確認のための検査、などの工程が含まれてもよい。
【実施例0032】
以下、本開示の効果を確認すべく本発明者が実施した実施例及び比較例について説明される。
【0033】
［実施例１］造形物Ｍ１は、図３の（Ａ）に示される造形物とした。粉末Ｍ２の材料はステンレスであり、粉末Ｍ２の粒径は平均１０μｍであった。粉末除去装置１を用いて造形物Ｍ１に付着する粉末Ｍ２を除去した。第１振動器６０及び第２振動器６１はボールバイブレータとした。粉末Ｍ２を除去するまでの時間は１分であった。
【0034】
［実施例２］第１振動器６０及び第２振動器６１は超音波振動装置とした。その他は実施例１と同一である。粉末Ｍ２を除去するまでの時間は１０分であった。
【0035】
［実施例３］第１振動器６０及び第２振動器６１はエア式のリレーノッカーとした。その他は実施例１と同一である。粉末Ｍ２を除去するまでの時間は３分であった。
【0036】
［実施例４］造形物Ｍ１は、図３の（Ｂ）に示される造形物とした。その他は実施例１と同一である。粉末Ｍ２を除去するまでの時間は１分であった。
【0037】
［実施例５］造形物Ｍ１は、図３の（Ｃ）に示される造形物とした。その他は実施例１と同一である。粉末Ｍ２を除去するまでの時間は１分であった。
【0038】
［実施例６］粉末Ｍ２の材料はアルミシリコンであり、粉末Ｍ２の粒径は平均３０μｍであった。その他は実施例１と同一である。粉末Ｍ２を除去するまでの時間は１分であった。
【0039】
［実施例７］粉末Ｍ２の材料はチタンであり、粉末Ｍ２の粒径は平均４０μｍであった。その他は実施例１と同一である。粉末Ｍ２を除去するまでの時間は１分であった。
【0040】
［比較例１］粉末除去装置１を用いること無く、エアブローで造形物Ｍ１に付着する粉末Ｍ２を除去した。その他は実施例１と同一である。粉末Ｍ２を除去するまでの時間は３５分であった。
【0041】
［比較例２］粉末除去装置１を用いること無く、超音波洗浄機で造形物Ｍ１に付着する粉末Ｍ２を除去した。その他は実施例１と同一である。粉末Ｍ２を除去するまでの時間は１５分であった。
【0042】
［比較例３］造形物Ｍ１は、図３の（Ｂ）に示される造形物とした。粉末除去装置１を用いること無く、エアブローで造形物Ｍ１に付着する粉末Ｍ２を除去した。その他は実施例１と同一である。粉末Ｍ２を除去するまでの時間は５分であった。
【0043】
［比較例４］造形物Ｍ１は、図３の（Ｃ）に示される造形物とした。粉末除去装置１を用いること無く、エアブローで造形物Ｍ１に付着する粉末Ｍ２を除去した。その他は実施例１と同一である。粉末Ｍ２を除去するまでの時間は１３分であった。
【0044】
［比較例５］粉末Ｍ２の材料はアルミシリコンであり、粉末Ｍ２の粒径は平均３０μｍであった。その他は実施例１と同一である。粉末Ｍ２を除去するまでの時間は１０分であった。
【0045】
［比較例６］粉末Ｍ２の材料はチタンであり、粉末Ｍ２の粒径は平均４０μｍであった。その他は実施例１と同一である。粉末Ｍ２を除去するまでの時間は７分であった。
【0046】
以上、図３の（Ａ）に示される造形物においては、実施例１、実施例２、実施例３において処理時間が１分、１０分、３分であったのに対して、比較例１、比較例２において処理時間が３５分、１５分であった。このように、図３の（Ａ）に示される造形物において、実施例１－３の方が比較例１，２よりも短い時間で粉末Ｍ２を除去できることが確認された。なお、比較例２については合格基準値を満たす除去をすることができなかった。
【0047】
図３の（Ｂ）に示される造形物においては、実施例４において処理時間が１分であったのに対して、比較例３において処理時間が５分であった。このように、図３の（Ｂ）に示される造形物において、実施例４の方が比較例３よりも短い時間で粉末Ｍ２を除去できることが確認された。
【0048】
図３の（Ｃ）に示される造形物においては、実施例５において処理時間が１分であったのに対して、比較例４において処理時間が１３分であった。このように、図３の（Ｃ）に示される造形物において、実施例５の方が比較例４よりも短い時間で粉末Ｍ２を除去できることが確認された。
【0049】
粉末Ｍ２の材料がアルミシリコンの場合、実施例６において処理時間が１分であったのに対して、比較例５において処理時間が１０分であった。このように、粉末Ｍ２の材料がアルミシリコンの場合において、実施例６の方が比較例５よりも短い時間で粉末Ｍ２を除去できることが確認された。
【0050】
粉末Ｍ２の材料がチタンの場合、実施例７において処理時間が１分であったのに対して、比較例５において処理時間が１０分であった。このように、粉末Ｍ２の材料がアルミシリコンの場合において、実施例６の方が比較例５よりも短い時間で粉末Ｍ２を除去できることが確認された。
【0051】
［本開示に含まれる形態］
本開示は、以下条項に記載の形態を含む。
本開示は、以下条項に記載の形態を含む。
【0052】
（条項１）
本開示に係る粉末除去装置は、処理室と、前記処理室に配置され、積層造形物を固定するホルダと、前記ホルダに固定された前記積層造形物に振動を与える振動器と、前記ホルダを支持する回転軸を有し、前記回転軸を中心に前記ホルダを回転させる回転ユニットと、を備える。この装置では、積層造形物が処理室に配置されたホルダに固定される。ホルダに固定された積層造形物は、回転ユニットによって回転軸を中心に回転する。また、ホルダに固定された積層造形物には、振動器によって振動が与えられる。このように、積層造形物は、反転などの様々な姿勢にされ、振動が与えられる。このため、この装置は、積層造形物を粉末が落ち易い姿勢にして粉末をふるい落とすことができる。よって、この装置は、内部に複雑な構造を持つ積層造形物であっても、積層造形物に付着した粉末を適切に除去できる。
本開示に係る粉末除去装置は、処理室と、前記処理室に配置され、積層造形物を固定するホルダと、前記ホルダに固定された前記積層造形物に振動を与える振動器と、前記ホルダを支持する回転軸を有し、前記回転軸を中心に前記ホルダを回転させる回転ユニットと、を備える。この装置では、積層造形物が処理室に配置されたホルダに固定される。ホルダに固定された積層造形物は、回転ユニットによって回転軸を中心に回転する。また、ホルダに固定された積層造形物には、振動器によって振動が与えられる。このように、積層造形物は、反転などの様々な姿勢にされ、振動が与えられる。このため、この装置は、積層造形物を粉末が落ち易い姿勢にして粉末をふるい落とすことができる。よって、この装置は、内部に複雑な構造を持つ積層造形物であっても、積層造形物に付着した粉末を適切に除去できる。
【0053】
（条項２）
条項１に記載の粉末除去装置は、前記振動器とは異なる別な振動器をさらに備え、前記振動器及び前記別な振動器は、互いに異なる方向から前記積層造形物に振動を与えてもよい。この粉末除去装置は、任意の振動方向によって効果的に粉末をふるい落とすことができる。
条項１に記載の粉末除去装置は、前記振動器とは異なる別な振動器をさらに備え、前記振動器及び前記別な振動器は、互いに異なる方向から前記積層造形物に振動を与えてもよい。この粉末除去装置は、任意の振動方向によって効果的に粉末をふるい落とすことができる。
【0054】
（条項３）
条項１又は２に記載の粉末除去装置は、前記処理室に配置され、前記積層造形物に気体を噴射するノズルをさらに備えてもよい。この粉末除去装置は、ノズルから噴射される気体によって積層造形物の表面に付着する粉末を吹き落とすことができる。
条項１又は２に記載の粉末除去装置は、前記処理室に配置され、前記積層造形物に気体を噴射するノズルをさらに備えてもよい。この粉末除去装置は、ノズルから噴射される気体によって積層造形物の表面に付着する粉末を吹き落とすことができる。
【0055】
（条項４）
条項１～３の何れか一項に記載の粉末除去装置は、前記処理室に接続された不活性ガスのガス源をさらに備え、前記積層造形物の原料は金属粉末を含んでもよい。積層造形物の原料が金属粉末を含む場合には、粉塵爆発の可能性が高い。この粉末除去装置は、処理室内を不活性ガス雰囲気とすることにより、仮に粉末が飛散した状態で静電気などの着火源が発生しても粉塵爆発の可能性を低減できる。また、この粉末除去装置は、金属粉末の酸化を抑制できるので、回収した原料を付加製造装置の原料として再利用できる。
条項１～３の何れか一項に記載の粉末除去装置は、前記処理室に接続された不活性ガスのガス源をさらに備え、前記積層造形物の原料は金属粉末を含んでもよい。積層造形物の原料が金属粉末を含む場合には、粉塵爆発の可能性が高い。この粉末除去装置は、処理室内を不活性ガス雰囲気とすることにより、仮に粉末が飛散した状態で静電気などの着火源が発生しても粉塵爆発の可能性を低減できる。また、この粉末除去装置は、金属粉末の酸化を抑制できるので、回収した原料を付加製造装置の原料として再利用できる。
【0056】
（条項５）
条項４に記載の粉末除去装置は、前記処理室に接続され、前記処理室の気体に含まれる塵を捕集する集塵機をさらに備え、前記集塵機の排気口は、前記処理室に接続されてもよい。この粉末除去装置は、集塵機を介した気体を循環させることで、集塵機を介した気体を排気する場合と比べて、不活性ガスの消費量を抑えることができる。
条項４に記載の粉末除去装置は、前記処理室に接続され、前記処理室の気体に含まれる塵を捕集する集塵機をさらに備え、前記集塵機の排気口は、前記処理室に接続されてもよい。この粉末除去装置は、集塵機を介した気体を循環させることで、集塵機を介した気体を排気する場合と比べて、不活性ガスの消費量を抑えることができる。
【0057】
（条項６）
条項１～５の何れか一項に記載の粉末除去装置において、前記処理室は、その下方に粉末を排出する排出口を有し、前記排出口には篩が設けられてもよい。この粉末除去装置は、積層造形中に生成する大粒の粉末を篩で除去できるので、回収した原料を付加製造装置の原料として再利用できる。
条項１～５の何れか一項に記載の粉末除去装置において、前記処理室は、その下方に粉末を排出する排出口を有し、前記排出口には篩が設けられてもよい。この粉末除去装置は、積層造形中に生成する大粒の粉末を篩で除去できるので、回収した原料を付加製造装置の原料として再利用できる。
【符号の説明】
【0058】
１…粉末除去装置、５…ホルダ、３０…回転ユニット、６０…第１振動器（振動器の一例）、６１…第２振動器（振動器の一例）、Ｓ…処理室。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】