本發(fā)明涉及一種積層制造方法，特別是涉及一種積層制造方法及其加工機(jī)。

背景技術(shù)：

參閱圖1，一種中國(guó)臺(tái)灣證書(shū)號(hào)第m498668號(hào)專(zhuān)利所公開(kāi)的列印裝置1，主要包含承載一個(gè)工件的一個(gè)成形平臺(tái)11、相對(duì)該成形平臺(tái)11鋪灑粉末的一個(gè)鋪粉機(jī)構(gòu)12、一個(gè)雷射機(jī)構(gòu)13，及一個(gè)鍛打機(jī)構(gòu)14。該雷射機(jī)構(gòu)13用于熔融所述粉末而形成一燒結(jié)體。該鍛打機(jī)構(gòu)14用于鍛打所述燒結(jié)體，而使燒結(jié)體結(jié)構(gòu)更緊密。

惟，所述鍛打的方式，容易損傷燒結(jié)體，或使燒結(jié)體變形，且由于該燒結(jié)體是由多層沉積層堆疊而成，因此，每形成一層沉積層就要施以一次鍛釘，有制程時(shí)間延長(zhǎng)的缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠提升層與層間的密實(shí)度，及縮減制程時(shí)間的積層制造方法及其加工機(jī)。

本發(fā)明的積層制造方法，適用于在一個(gè)載臺(tái)制造一個(gè)積層體，包含下列步驟：

步驟a：傳遞振波至該載臺(tái)。

步驟b：在該載臺(tái)上堆疊兩層以上的沉積層，而形成該積層體。

本發(fā)明的積層制造方法及其加工機(jī)，所述振波是一種由輸入的低于90hz且非共振頻的低頻波所激發(fā)出具有最大振幅的高頻波，其振動(dòng)頻率范圍介于500hz～900hz。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種降低設(shè)備成本的積層制造加工機(jī)。一種積層制造加工機(jī)，適用制造一個(gè)積層體，該積層制造裝置包含一個(gè)載臺(tái)、一個(gè)積層制造裝置，及一個(gè)振動(dòng)裝置。

該載臺(tái)用于承載一工件。

該積層制造裝置包括用于輸送粉末至該載臺(tái)上方的一物料供給單元，及用于熔融所述粉末成為一層沉積層的一熔融單元，使兩層以上的沉積層在該載臺(tái)上堆疊成為該積層體。

該振動(dòng)裝置包括與該載臺(tái)接觸的一個(gè)振動(dòng)單元，該振動(dòng)單元用于產(chǎn)生振波，使振波通過(guò)該載臺(tái)傳遞至所述沉積層。

一種積層制造加工機(jī)，適用制造一個(gè)積層體，該積層制造裝置包含一個(gè)載臺(tái)，及一個(gè)積層制造裝置。

該載臺(tái)用于承載該工件。

該積層制造裝置包括用于輸送粉末至該載臺(tái)上方的一物料供給單元，及用于熔融所述粉末成為一層沉積層的一熔融單元，該熔融單元具有用于輸送惰性氣體的一個(gè)工作氣路組、用于匯集惰性氣體與粉末且相對(duì)該載臺(tái)釋出粉末的一腔體，及與該載臺(tái)產(chǎn)生移轉(zhuǎn)式電漿電弧效應(yīng)的一熔融槍?zhuān)鲆妻D(zhuǎn)式電漿電弧效應(yīng)用于熔融由該腔體釋出的粉末，使兩層以上的沉積層在該載臺(tái)上堆疊成為該積層體。

本發(fā)明的積層制造加工機(jī)，該積層制造裝置為雷射積層加工裝置，且該熔融單元以雷射光熔融由該物料供給單元相對(duì)該工件釋出且堆疊在該載臺(tái)上的粉末。

本發(fā)明的積層制造加工機(jī)，該積層制造裝置為移轉(zhuǎn)式電漿電弧加工裝置，且該熔融單元具有用于輸送惰性氣體的一個(gè)工作氣路組、用于匯集惰性氣體與粉末且相對(duì)該載臺(tái)釋出粉末的一腔體，及與該載臺(tái)產(chǎn)生移轉(zhuǎn)式電漿電弧效應(yīng)的一熔融槍?zhuān)鲆妻D(zhuǎn)式電漿電弧效應(yīng)用于熔融由該腔體釋出的粉末。

本發(fā)明的積層制造加工機(jī)，還包括驅(qū)動(dòng)該熔融單元分別沿一條x軸方向、一條y軸方向位移的一個(gè)第一驅(qū)動(dòng)單元。

本發(fā)明的積層制造加工機(jī)，還包括驅(qū)動(dòng)該熔融單元分別沿一條z軸方向位移的一個(gè)第二驅(qū)動(dòng)單元。

本發(fā)明的積層制造加工機(jī)，還包括一個(gè)機(jī)體，及一個(gè)第三驅(qū)動(dòng)單元，且該載臺(tái)具有樞設(shè)在該機(jī)體的一個(gè)擺動(dòng)部，及設(shè)置在該擺動(dòng)部上的一個(gè)承載部，該第三驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)該擺動(dòng)部以該x軸為中心旋動(dòng)。

本發(fā)明的積層制造加工機(jī)，還包括驅(qū)動(dòng)該載臺(tái)的承載部以該z軸為中心旋動(dòng)的一個(gè)第四驅(qū)動(dòng)單元。

本發(fā)明的有益效果在于：在所述沉積層堆疊過(guò)程中，結(jié)合同步振動(dòng)的方式，使該積層體具有低應(yīng)力、低變形量、細(xì)小顯微結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)而提升層與層間的密實(shí)度，及縮減制程時(shí)間。

本發(fā)明的另一個(gè)功效在于：使用移轉(zhuǎn)式電漿電弧設(shè)備的熔融單元在成本上更低，且積層體的密實(shí)度與外觀(guān)同樣能夠達(dá)到制程需求。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的其他的特征及功效，將于參照?qǐng)D式的實(shí)施方式中清楚地呈現(xiàn)，其中：

圖1是中國(guó)臺(tái)灣證書(shū)號(hào)第m498668號(hào)專(zhuān)利的一個(gè)示意圖；

圖2是一個(gè)示意圖，說(shuō)明本發(fā)明積層制造方法及其加工機(jī)的一個(gè)第一實(shí)施例；

圖3是一個(gè)示意圖，說(shuō)明本發(fā)明積層制造方法及其加工機(jī)的一個(gè)第二實(shí)施例；

圖4是一個(gè)示意圖，說(shuō)明本發(fā)明積層制造加工機(jī)的一個(gè)第三實(shí)施例；

圖5是一個(gè)示意圖，說(shuō)明試片a中的積層體剝離工件；

圖6是一個(gè)示意圖，說(shuō)明試片b的積層體的堆疊狀態(tài)；及

圖7是一個(gè)示意圖，說(shuō)明試片c的積層體的堆疊狀態(tài)。

具體實(shí)施方式

在本發(fā)明被詳細(xì)描述之前，應(yīng)當(dāng)注意在以下的說(shuō)明內(nèi)容中，類(lèi)似的元件是以相同的編號(hào)來(lái)表示。

參閱圖2，本發(fā)明積層制造加工機(jī)的一個(gè)實(shí)施例，包含一個(gè)機(jī)體2、一個(gè)載臺(tái)3、一個(gè)積層制造裝置4、一個(gè)振動(dòng)裝置5，及一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置6。

該載臺(tái)3具有樞設(shè)在該機(jī)體2的一個(gè)擺動(dòng)部31，及設(shè)置在該擺動(dòng)部31上的一個(gè)承載部32。

該積層制造裝置4包括用于輸送粉末至該載臺(tái)3的承載部32上方的一物料供給單元41，及用于熔融所述粉末成為一層沉積層71的一熔融單元42。該熔融單元42在本實(shí)施例為一種移轉(zhuǎn)式電漿電弧設(shè)備，并具有用于輸送惰性氣體的一個(gè)工作氣路組421、用于匯集惰性氣體與粉末且相對(duì)該載臺(tái)3的承載部32釋出粉末的一腔體422，及與該載臺(tái)3的承載部32產(chǎn)生電弧效應(yīng)的一熔融槍423。所述移轉(zhuǎn)式電漿電弧效應(yīng)用于熔融由該腔體422釋出的粉末。

該振動(dòng)裝置5包括與該載臺(tái)3的擺動(dòng)部31接觸的一個(gè)振動(dòng)單元51。該振動(dòng)單元51在本實(shí)施例是以一偏心凸輪(圖未示)轉(zhuǎn)動(dòng)造成振動(dòng)而產(chǎn)生振波，其頻率與轉(zhuǎn)速成正比，可通過(guò)調(diào)整轉(zhuǎn)速，造成不同頻率的振動(dòng)，較佳的，所述振波是一種由輸入的低于90hz且非共振頻的低頻波所激發(fā)出具有最大振幅的高頻波，其振動(dòng)頻率范圍介于500hz～900hz。

該驅(qū)動(dòng)裝置6包括驅(qū)動(dòng)該熔融單元42分別沿一條x軸方向、一條y軸方向位移的一個(gè)第一驅(qū)動(dòng)單元61、驅(qū)動(dòng)該熔融單元42分別沿一條z軸方向位移的一個(gè)第二驅(qū)動(dòng)單元62、驅(qū)動(dòng)該載臺(tái)3的擺動(dòng)部31以該x軸為中心旋動(dòng)的一個(gè)第三驅(qū)動(dòng)單元63，及驅(qū)動(dòng)該載臺(tái)3的承載部32以該z軸為中心旋動(dòng)的一個(gè)第四驅(qū)動(dòng)單元64。

加工時(shí)，只需控制該第一驅(qū)動(dòng)單元61、該第二驅(qū)動(dòng)單元62、該第三驅(qū)動(dòng)單元63與該第四驅(qū)動(dòng)單元64，就可以使該熔融單元42依循該x軸方向、該y軸方向、該z軸方向位移，及使該載臺(tái)3的擺動(dòng)部31以該x軸為中心旋動(dòng)，使該載臺(tái)3的承載部32以該z軸為中心旋動(dòng)，借此，在該承載部32上進(jìn)行掃描填充，而堆疊數(shù)層沉積層71至形成一個(gè)積層體7，或在該承載部32上設(shè)置一個(gè)工件(圖未示)，而在該工件上形成與該工件結(jié)合的一個(gè)積層體7。

重要的是，在所述沉積層71堆疊過(guò)程中，該振動(dòng)單元51會(huì)同步產(chǎn)生振動(dòng)，而產(chǎn)生高頻的振動(dòng)，使振波通過(guò)該載臺(tái)3傳遞至所述沉積層71，借此，使熔融且逐漸冷卻的沉積層71在高頻振動(dòng)的狀態(tài)下，具有低應(yīng)力、低變形量、細(xì)小顯微結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)而提升層與層間的密實(shí)度。

參閱圖3，是本發(fā)明一個(gè)第二實(shí)施例，其與該第一實(shí)施例大致相同，不同處在于：

該積層制造裝置4包括取代如圖1的熔融單元42的另一個(gè)熔融單元43，而以雷射光熔融由該物料供給單元41相對(duì)該工件釋出且堆疊在該載臺(tái)3上的粉末。

借此，同樣能夠在所述沉積層71堆疊過(guò)程中，以該振動(dòng)單元51同步產(chǎn)生振波，并通過(guò)該載臺(tái)3傳遞至所述沉積層71，借此，使熔融且逐漸冷卻的沉積層71在高頻振動(dòng)的狀態(tài)下，具有低應(yīng)力、低變形量、細(xì)小顯微結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)而提升層與層間的密實(shí)度。

由于本領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者根據(jù)以上說(shuō)明可以推知擴(kuò)充細(xì)節(jié)，因此不多加說(shuō)明。

以下分別以一般3d列印裝置、如圖2的本發(fā)明的第一實(shí)施例、如圖3的本發(fā)明的第二實(shí)施例，所制造的試片a、試片b、試片c，比對(duì)積層效果。

制程條件如下：

參圖5可以清楚的看出，試片a中的積層體7剝離工件，參圖6，試片b的積層體7則堆疊的相當(dāng)密實(shí)，且與該工件穩(wěn)固的結(jié)合，參圖7，而試片c的積層體7則同樣堆疊的相當(dāng)密實(shí)，且同樣與該工件穩(wěn)固的結(jié)合，且外觀(guān)也相當(dāng)整齊。

另外，參閱下表，以本發(fā)明圖3所公開(kāi)的第二實(shí)施例所制造的試片c1、試片c2、試片c3、試片c4，探討導(dǎo)入振波后的影響，可以發(fā)現(xiàn)：

試片c1在沒(méi)有導(dǎo)入振波的情形下，其積層體7的應(yīng)力值高達(dá)209mpa，試片c2及試片c3在導(dǎo)入低頻波后，其積層體7的應(yīng)力值分別下降至129mpa及115mpa，試片c4在導(dǎo)入由所述非共振頻的低頻波所激發(fā)出具有最大振幅的高頻波后，其積層體7的應(yīng)力值大幅下降至94mpa。顯見(jiàn)，試片c4相較于沒(méi)有導(dǎo)入振波的試片c1，能夠進(jìn)一步消除殘留應(yīng)力。

參閱圖3，是本發(fā)明一個(gè)第三實(shí)施例，其與該第一實(shí)施例大致相同，不同處在于：該第三實(shí)施例省略了如圖2的振動(dòng)裝置5。

同樣，只需控制該第一驅(qū)動(dòng)單元61、該第二驅(qū)動(dòng)單元62、該第三驅(qū)動(dòng)單元63與該第四驅(qū)動(dòng)單元64，就可以在該承載部32上進(jìn)行掃描填充，而堆疊數(shù)層沉積層71至形成該積層體7，或在該承載部32上設(shè)置一個(gè)工件(圖未示)，而在該工件上形成與該工件結(jié)合的積層體7。值得說(shuō)明的是，該熔融單元42的移轉(zhuǎn)式電漿電弧效應(yīng)是在大于30伏特的電壓下產(chǎn)生且不能產(chǎn)生鎖孔現(xiàn)象，因此，在熔融由該腔體422釋出的粉末時(shí)，可以使熱量集中在噴入的粉末上，而非已有的沉積層71或工件(圖未示)上，借此，熔融的金屬液可以快速凝固成沉積層71而不致下垂。

經(jīng)由以上的說(shuō)明，可將前述實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)歸納如下：

1、本發(fā)明能夠在所述沉積層71堆疊過(guò)程中，結(jié)合同步振動(dòng)的方式，使該積層體7具有低應(yīng)力、低變形量、細(xì)小顯微結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)而提升層與層間的密實(shí)度，且由于是同步施以振動(dòng)，因此，能夠縮減制程時(shí)間。

2、本發(fā)明不僅僅針對(duì)使用雷射光的熔融單元43可以提升積層體7的密實(shí)度，且同樣適用使用移轉(zhuǎn)式電漿電弧設(shè)備的熔融單元42，而使用移轉(zhuǎn)式電漿電弧設(shè)備的熔融單元42在成本上更低，對(duì)于精密度要求比較低的成品來(lái)說(shuō)，該積層體7的密實(shí)度與外觀(guān)同樣能夠達(dá)到制程需求。

以上所述者，僅為本發(fā)明的實(shí)施例而已，當(dāng)不能以此限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，即凡依本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)及說(shuō)明書(shū)內(nèi)容所作的簡(jiǎn)單的等效變化與修飾，皆仍屬本發(fā)明的范圍。