Title:
Fertigungsmaschine
Kind Code:
A1
Abstract:

Eine Fertigungsmaschine umfasst eine Inertgas-Zufuhrvorrichtung (61), die ein Inertgas in einen Formungsbereich (20) zuführt, um eine Sauerstoffkonzentration einer Bearbeitungsatmosphäre einzustellen; und eine Steuervorrichtung (51), die eine Bedingung steuert, die auf die Inertgas-Zufuhrvorrichtung (61) beim Zuführen des Inertgases angewendet wird. Die Steuervorrichtung (51) umfasst: eine Speichereinheit (57), die Daten über eine Beziehung zwischen einem Typ eines Pulvermaterials und einer im Formungsbereich (200) festzulegenden Sauerstoffkonzentration speichert; eine Steuereinheit (56), die einen Typ eines Pulvermaterials, das für die additive Fertigung verwendet wird, empfängt und den eingegebenen Typ des Pulvermaterial gegenüber den in der Speichereinheit (57) gespeicherten Daten prüft, um eine Bedingung zu bestimmen, die auf die Inertgas-Zufuhrvorrichtung (61) beim Zuführen des Inertgases angewendet wird; und eine Kommunikationseinheit (58), die die bestimmte Bedingung, die beim Zuführen des Inertgases angewendet wird, der Inertgas-Zufuhrvorrichtung (61) angibt. Durch eine solche Konfiguration wird eine Fertigungsmaschine geschaffen, die eine Bearbeitungsbedingung bei der additiven Fertigung durch gerichtete Energieabscheidung in Abhängigkeit vom Typ des zu verwendenden Pulvermaterials geeignet einstellen kann.



Inventors:
Takashima, Shigeyuki (Nara, Yamatokoriyama-shi, JP)
Mezawa, Yuhei (Nara, Yamatokoriyama-shi, JP)
Fujishima, Makoto (Nara, Yamatokoriyama-shi, JP)
Application Number:
DE102016214326A
Publication Date:
02/09/2017
Filing Date:
08/03/2016
Assignee:
DMG MORI CO., LTD. (Nara, Yamatokoriyama-shi, JP)
International Classes:
Foreign References:
JP2004314168A2004-11-11
JP2012206137A2012-10-25
Attorney, Agent or Firm:
MERH-IP Matias Erny Reichl Hoffmann Patentanwälte PartG mbB, 80336, München, DE
Claims:
1. Fertigungsmaschine, die eine additive Fertigung durch Abgeben eines Pulvermaterials an ein Werkstück und auch Bestrahlen des Werkstücks mit einem Energiestrahl durchführt, die umfasst:
eine Inertgas-Zufuhreinheit (61), die ein Inertgas in einen Formungsbereich (200) zuführt, um eine Sauerstoffkonzentration einer Bearbeitungsatmosphäre einzustellen; und
eine Steuervorrichtung (51), die eine Bedingung steuert, die auf die Inertgas-Zufuhreinheit (61) beim Zuführen des Inertgases angewendet wird,
wobei die Steuervorrichtung (51) umfasst:
eine Speichereinheit (57), die Daten über eine Beziehung zwischen einem Typ eines Pulvermaterials, das bei der additiven Fertigung verwendet wird, und einer im Formungsbereich (200) festzulegenden Sauerstoffkonzentration speichert;
eine Steuereinheit (56), die einen Typ eines Pulvermaterials empfängt, das zur additiven Fertigung verwendet wird, und den eingegebenen Typ des Pulvermaterials gegenüber den Daten prüft, die in der Speichereinheit (57) gespeichert sind, um eine Bedingung zu bestimmen, die auf die Inertgas-Zufuhreinheit (61) beim Zuführen des Inertgases angewendet wird; und
eine Kommunikationseinheit (58), die die Bedingung, die beim Zuführen des Inertgases angewendet wird, die durch die Steuereinheit (56) bestimmt wird, der Inertgas-Zufuhreinheit (61) angibt.

2. Fertigungsmaschine nach Anspruch 1, die ferner umfasst:
eine Leseeinheit (94), die einen Identifizierer (63) liest, der einen Behälter (60) mit einem Pulvermaterial darin begleitet, und diese Informationen zur Steuereinheit (56) überträgt; und
eine Pulvermaterial-Zufuhreinheit (70), die das Pulvermaterial vom Behälter 60 mit dem Identifizierer (63) empfängt, der durch die Leseeinheit (94) gelesen wird, und das Pulvermaterial in ein Inneres des Formungsbereichs (200) zuführt, wobei
die Steuereinheit (56) den Typ des Pulvermaterials auf der Basis der Informationen des Identifizierers (63), die von der Leseeinheit (94) empfangen werden, bestimmt.

3. Fertigungsmaschine nach Anspruch 2, wobei die Pulvermaterial-Zufuhreinheit (70) innerhalb eines Raums (220) angeordnet ist, wobei die Fertigungsmaschine ferner umfasst:
eine Behälteraufnahmeeinheit (90), die innerhalb des Raums (220) vorgesehen ist und einen Aufnahmeraum bildet, der ermöglicht, dass der Behälter (60) darin von außerhalb des Raums (220) aufgenommen wird;
eine Türeinheit (96/93), die in eine offene Position gesetzt wird, um den Eintritt in den Raum (220) zu ermöglichen und/oder um zu ermöglichen, dass der im Aufnahmeraum aufgenommene Behälter (60) von innerhalb des Raums (220) entnommen wird; und
eine Verriegelungsmechanismuseinheit (97/95), die an der Türeinheit (96/93) vorgesehen ist und eine Betätigung einschränkt, die durchgeführt wird, um die Türeinheit (96/93) zu öffnen, wobei:
die Steuereinheit (56) bestimmt, ob der bestimmte Typ des Pulvermaterials in den in der Speichereinheit (57) gespeicherten Daten enthalten ist; und
wenn die Steuereinheit (56) bestimmt, dass der Typ des Pulvermaterials in den Daten enthalten ist, die Kommunikationseinheit (58) der Verriegelungsmechanismuseinheit (97/95) befiehlt, die Einschränkung der Betätigung, die durchgeführt wird, um die Türeinheit (96/93) zu öffnen, aufzuheben.

4. Fertigungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die ferner umfasst:
eine Pulvermaterial-Zufuhreinheit (70), die eine Tankeinheit (72) aufweist, die einen abgedichteten Raum zum Aufnehmen des Pulvermaterials aufweist und in ein Inneres des Formungsbereichs (200) das Pulvermaterial, das in der Tankeinheit (72) aufgenommen ist, zuführt; und
eine Sauerstoffkonzentrations-Detektionseinheit (44), die an der Tankeinheit (72) vorgesehen ist und eine Sauerstoffkonzentration im abgedichteten Raum detektiert, wobei:
die Speichereinheit (57) Daten über eine Beziehung zwischen eine, Typ eines Pulvermaterials, das in der Tankeinheit (72) aufgenommen ist, und der Veränderung der Sauerstoffkonzentration im abgedichteten Raum mit der Zeit speichert; und
die Steuereinheit (56) eine Sauerstoffkonzentration, die durch die Sauerstoffkonzentrations-Detektionseinheit (44) detektiert wird, wenn die Zeit abläuft, gegenüber den in der Speichereinheit (57) gespeicherten Daten prüft, um zu bestimmen, ob der in die Steuereinheit (56) eingegebene Typ des Pulvermaterials korrekt ist oder nicht.

5. Fertigungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei:
die Speichereinheit (57) Daten über eine Beziehung zwischen einem Typ eines Pulvermaterials, das bei der additiven Fertigung verwendet wird, und einer Bedingung, die beim Betreiben der Fertigungsmaschine bei der additiven Fertigung angewendet wird, speichert; und
die Steuereinheit (56) den eingegebenen Typ des Pulvermaterials gegenüber den in der Speichereinheit (57) gespeicherten Daten prüft, um eine Bedingung zu bestimmen, die beim Betreiben der Fertigungsmaschine bei der additiven Fertigung angewendet wird.

Description:
HINTERGRUND DER ERFINDUNGGebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fertigungsmaschine und insbesondere auf eine Fertigungsmaschine, die zur additiven Fertigung in der Lage ist.

Hinsichtlich einer herkömmlichen Fertigungsmaschine offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2004-314168 beispielsweise ein Laserschweißgerät, das für Pumpen vorgesehen ist und Schweißen ohne Reißen eines Basismaterials schnell und genau schaffen soll. Das in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2004-314168 offenbarte Laserschweißgerät weist eine Pulverzufuhreinrichtung, die ein Metallmaterial (Pulver) mit Argongas, das als Trägergas dient, zuführt, eine Kaskadenpulverzufuhrdüse, die das zugeführte Metallmaterial mit dem Argongas gleichmäßig vermischt und gleichzeitig ein Gasgemisch von Argon und Stickstoff als Abschirmungsgas verwendet, und einen Roboter mit mehreren Spindeln, um die Düse zu bewegen, auf.

Ferner offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2012-206137 ein Reparaturgerät, das in Betracht gezogen wird, um das Schweißen ohne menschlichen Eingriff zu erleichtern. Das in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2012-206137 offenbarte Reparaturgerät weist eine Materialzufuhreinrichtung, eine Laservorrichtung, die Laserflecklicht abstrahlt, und einen Schweißroboter auf, der das Laserflecklicht in Richtungen in drei Dimensionen bewegt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Weise zum Anbringen eines Materials, um ein Werkstück mit einer dreidimensionalen Form bereitzustellen, ist eine additive Fertigung. Andererseits ist eine Weise zum Entfernen eines Materials, um ein Werkstück mit einer dreidimensionalen Form bereitzustellen, eine subtraktive Fertigung. Die additive Fertigung erhöht die Masse des Werkstücks und die subtraktive Fertigung verringert die Masse des Werkstücks.

Eine solche additive Fertigung ist gerichtete Energieabscheidung. Bei der gerichteten Energieabscheidung wird ein Pulvermaterial an ein Werkstück abgegeben und das Werkstück wird mit einem Energiestrahl bestrahlt. Die additive Fertigung gemäß einer solchen gerichteten Energieabscheidung weist eine optimale Bearbeitungsbedingung auf, die in Abhängigkeit vom Typ des zu verwendenden Pulvermaterials variiert.

Folglich besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, das obige Problem zu lösen und eine Fertigungsmaschine zu schaffen, die eine Bearbeitungsbedingung bei der additiven Fertigung durch gerichtete Energieabscheidung in Abhängigkeit vom Typ des zu verwendenden Pulvermaterials geeignet einstellen kann.

Eine Fertigungsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Fertigungsmaschine, die eine additive Fertigung durch Abgeben von Pulvermaterial an ein Werkstück und auch Bestrahlen des Werkstücks mit einem Energiestrahl durchführt. Die Fertigungsmaschine umfasst: eine Inertgas-Zufuhreinheit, die ein Inertgas in einen Formungsbereich zuführt, um eine Sauerstoffkonzentration einer Bearbeitungsatmosphäre einzustellen; und eine Steuervorrichtung, die eine Bedingung steuert, die auf die Inertgas-Zufuhreinheit beim Zuführen des Inertgases angewendet wird. Die Steuervorrichtung umfasst: eine Speichereinheit, die Daten über eine Beziehung zwischen einem Typ eines Pulvermaterials, das bei der additiven Fertigung verwendet wird, und einer im Formungsbereich festzulegenden Sauerstoffkonzentration speichert; eine Steuereinheit, die einen Typ eines für die additive Fertigung verwendeten Pulvermaterials empfängt und den eingegebenen Typ des Pulvermaterials gegenüber den in der Speichereinheit gespeicherten Daten prüft, um eine Bedingung zu bestimmen, die auf die Inertgas-Zufuhreinheit beim Zuführen des Inertgases angewendet wird; und eine Kommunikationseinheit, die die durch die Steuereinheit bestimmte Bedingung, die beim Zuführen des Inertgases angewendet wird, der Inertgas-Zufuhreinheit angibt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Fertigungsmaschine geschaffen werden, die eine Bearbeitungsbedingung bei der additiven Fertigung durch gerichtete Energieabscheidung in Abhängigkeit vom Typ des zu verwendenden Pulvermaterials geeignet einstellen kann.

Die vorangehenden und weitere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen besser ersichtlich.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine Vorderansicht, die eine Fertigungsmaschine in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

2 ist eine perspektivische Ansicht der Fertigungsmaschine in 1 in einem Formungsbereich bei der additiven Fertigung.

3 zeigt einen Kopf zur additiven Fertigung, der an einer Werkzeugspindel befestigt ist.

4 ist ein Querschnitt, der eine Oberfläche eines Werkstücks bei der Additiven Fertigung in einer vergrößerten Ansicht zeigt.

5 stellt einen Bereich dar, in dem die Werkzeugspindel in 1 schwenkt.

6 ist ein Blockdiagramm, das einen Mechanismus zum Einstellen einer Sauerstoffkonzentration in der Maschine in der Fertigungsmaschine in 1 darstellt.

7 ist eine Tabelle, die ein Beispiel von Daten zeigt, die in einer Speichereinheit in 6 gespeichert sind.

8 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Aussehen der Fertigungsmaschine in 1 zeigt.

9 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Aussehen eines Pulverzufuhreinrichtungs-Installationsraums in 8 zeigt.

10 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Inneres des Pulverzufuhreinrichtungs-Installationsraums in 8 zeigt.

11 ist eine perspektivische Ansicht eines Bereichs, der von einer Zwei-Punkt-Linie XI in 10 umgeben ist, in einer vergrößerten Ansicht.

12 ist ein Ablaufplan, der einen Ablauf der Einstellung einer Sauerstoffkonzentration in der Maschine in der Fertigungsmaschine in 1 zeigt.

13 ist eine perspektivische Ansicht eines Bereichs, der von einer Zwei-Punkt-Linie XIII in 10 umgeben ist, in einer vergrößerten Ansicht.

14 ist ein Diagramm, das eine Hardwarekonfiguration einer Steuervorrichtung in 6 zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Nachstehend wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, um die vorliegende Erfindung in Ausführungsformen zu beschreiben. In den Zeichnungen, auf die nachstehend Bezug genommen wird, sind dieselben oder entsprechende Elemente mit denselben Zeichen bezeichnet.

1 ist eine Vorderansicht, die eine Fertigungsmaschine in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In 1 ist ein Abdeckungskörper, der das Aussehen der Fertigungsmaschine darstellt, gezeigt, als ob er transparent ist, so dass das Innere der Fertigungsmaschine sichtbar ist. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Inneres eines Formungsbereichs zeigt, wenn eine additive Fertigung in der Fertigungsmaschine in 1 durchgeführt wird.

Mit Bezug auf 1 und 2 ist eine Fertigungsmaschine 100 eine AM/SM-Hybrid-Fertigungsmaschine, die zur additiven Fertigung (AM) für ein Werkstück und subtraktiven Fertigung (SM) für ein Werkstück in der Lage ist. Die Fertigungsmaschine 100 weist eine Drehfunktion mittels eines stationären Werkzeugs und eine Fräsfunktion mittels eines Drehwerkzeugs als Funktionen der SM auf.

Zuerst wird eine Beschreibung der Gesamtstruktur der Fertigungsmaschine 100 gegeben. Die Fertigungsmaschine 100 umfasst ein Bett 136, einen ersten Spindelkasten 111, einen zweiten Spindelkasten 116, eine Werkzeugspindel 121 und eine untere Werkzeugauflage 131.

Das Bett 136 ist ein Basiselement zum Abstützen des ersten Spindelkastens 111, des zweiten Spindelkastens 116, der Werkzeugspindel 121 und der unteren Werkzeugauflage 131 und an einer Installationsoberfläche in einer Fabrik oder dergleichen montiert. Der erste Spindelkasten 111, der zweite Spindelkasten 116, die Werkzeugspindel 121 und die untere Werkzeugauflage 131 sind in einem Formungsbereich 200 vorgesehen, der durch einen Spritzschutz 210 definiert ist.

Der erste Spindelkasten 111 und der zweite Spindelkasten 116 sind so vorgesehen, dass sie in einer z-Achsen-Richtung, die sich horizontal erstreckt, einander zugewandt sind. Der erste Spindelkasten 111 und der zweite Spindelkasten 116 weisen eine erste Spindel 112 bzw. eine zweite Spindel 117 zum Drehen eines Werkstücks in einem Drehprozess auf, der mittels eines stationären Werkzeugs durchgeführt wird. Die erste Spindel 112 ist drehbar um eine Mittelachse 201 vorgesehen, die zur z-Achse parallel ist. Die zweite Spindel 117 ist drehbar um eine Mittelachse 202 vorgesehen, die zur z-Achse parallel ist. Die erste Spindel 112 und die zweite Spindel 117 sind jeweils mit einem Spannmechanismus zum lösbaren Halten eines Werkstücks versehen.

Der zweite Spindelkasten 116 ist so vorgesehen, dass er in der z-Achsen-Richtung mittels irgendeines von verschiedenen Vorschubmechanismen, Führungsmechanismen, eines Servomotors und dergleichen beweglich ist.

Die Werkzeugspindel (obere Werkzeugauflage) 121 bewirkt, dass sich ein Drehwerkzeug in einem Fräsprozess dreht, der mittels des Drehwerkzeugs durchgeführt wird. Die Werkzeugspindel 121 ist drehbar um eine Mittelachse 203 vorgesehen, die zu einer x-Achse parallel ist, die sich vertikal erstreckt. Die Werkzeugspindel 121 ist mit einem Klemmmechanismus zum lösbaren Halten des Drehwerkzeugs versehen.

Die Werkzeugspindel 121 ist über dem Bett 136 durch eine Säule oder dergleichen (nicht dargestellt) abgestützt. Die Werkzeugspindel 121 ist so vorgesehen, dass sie durch irgendeinen von verschiedenen Vorschubmechanismen, Führungsmechanismen, eines Servomotors und dergleichen, die an der Säule oder dergleichen vorgesehen sind, in der x-Achsen-Richtung, einer y-Achsen-Richtung, die sich horizontal und senkrecht zur z-Achsen-Richtung erstreckt, und der z-Achsen-Richtung beweglich ist. Die Position der Bearbeitung durch das an der Werkzeugspindel 121 befestigte Drehwerkzeug bewegt sich dreidimensional. Ferner ist die Werkzeugspindel 121 so vorgesehen, dass sie um eine Mittelachse 204 schwenkbar ist, die zur y-Achse parallel ist.

Obwohl in 1 nicht gezeigt, sind eine automatische Werkzeugwechselvorrichtung zum automatischen Wechseln eines an der Werkzeugspindel 121 befestigten Werkzeugs und ein Werkzeugmagazin, das austauschbare Werkzeuge lagert, die an der Werkzeugspindel 121 befestigt werden sollen, um den ersten Spindelkasten 111 vorgesehen.

An der unteren Werkzeugauflage 131 sind mehrere stationäre Werkzeuge zum Drehen befestigt. Die untere Werkzeugauflage 131 weist eine sogenannte Revolverform auf und mehrere stationäre Werkzeuge sind radial an der unteren Werkzeugauflage 131 befestigt. Die untere Werkzeugauflage 131 ist für Schwenkindizierung vorgesehen.

Insbesondere umfasst die untere Werkzeugauflage 131 eine Schwenkeinheit 132. Die Schwenkeinheit 132 ist so vorgesehen, dass sie um eine Mittelachse 206 schwenkbar ist, die zur z-Achse parallel ist. In Positionen, die in Intervallen in der Richtung des Umfangs angeordnet sind, der auf der Mittelachse 206 zentriert ist, sind Werkzeughalter zum Halten von stationären Werkzeugen befestigt. Die Schwenkeinheit 132 schwenkt um die Mittelachse 206, um dadurch die stationären Werkzeuge, die von den Werkzeughaltern gehalten werden, auf dem Umfang zu bewegen, und ein für das Drehen zu verwendendes stationäres Werkzeug wird indiziert.

Die untere Werkzeugauflage 131 ist über dem Bett 136 durch einen Sattel oder dergleichen (nicht dargestellt) abgestützt. Die untere Werkzeugauflage 131 ist so vorgesehen, dass sie in der x-Achsen-Richtung und z-Achsen-Richtung durch irgendeinen von verschiedenen Vorschubmechanismen, Führungsmechanismus, eines Servomotors und dergleichen, die am Sattel oder dergleichen vorgesehen sind, beweglich ist.

Die Fertigungsmaschine 100 umfasst ferner einen Kopf 21 zur additiven Fertigung. Der Kopf 21 zur additiven Fertigung führt eine additive Fertigung (gerichtete Energieabscheidung) durch Abgeben eines Pulvermaterials an ein Werkstück und Bestrahlen des Werkstücks mit einem Energiestrahl durch. Als Energiestrahl werden Laserlicht und ein Elektronenstrahl repräsentativ erwähnt. In der vorliegenden Ausführungsform wird die additive Fertigung unter Verwendung von Laserlicht durchgeführt.

Der Kopf 21 zur additiven Fertigung weist einen Kopfkörper (einen Körper) 22, ein Laserwerkzeug (eine Emissionseinheit) 26 und eine Kabelverbindung 23 auf.

Das Laserlicht und ein Pulvermaterial werden in den Kopfkörper 22 eingeführt. Das Laserwerkzeug 26 emittiert Laserlicht in Richtung des Werkstücks und bestimmt auch einen Laserlichteinwirkungsbereich des Werkstücks. Das in den Kopf 21 zur additiven Fertigung eingeführte Pulvermaterial wird in Richtung des Werkstücks über eine Düseneinheit 27 abgegeben. Die Kabelverbindung 23 ist als Verbindung zum Verbinden eines später beschriebenen Kabels 24 mit dem Kopfkörper 22 vorgesehen.

Die Fertigungsmaschine 100 umfasst ferner eine Pulverzufuhreinrichtung 70, die als Pulvermaterial-Zufuhreinheit dient, eine Laseroszillationsvorrichtung 76, ein Kabel 24, eine Inertgas-Zufuhrvorrichtung 61 als Inertgas-Zufuhreinheit und einen Messer 41 für den Sauerstoffgehalt in der Maschine.

Die Pulverzufuhreinrichtung 70 führt ein für die additive Fertigung zu verwendendes Pulvermaterial in Richtung des Kopfs 21 zur additiven Fertigung im Formungsbereich 200 zu. Die Pulverzufuhreinrichtung 70 ist in einem Pulverzufuhreinrichtungs-Installationsraum (einem Raum) 220 installiert. Die Pulverzufuhreinrichtung 70 umfasst eine Pulvertrichter 72 als Tankeinheit und eine Mischeinheit 71. Der Pulvertrichter 72 bildet einen geschlossenen Raum zum Lagern des für die additive Fertigung zu verwendenden Pulvermaterials. Die Mischeinheit 71 mischt das im Pulvertrichter 72 gelagerte Pulvermaterial mit einem Trägergas für das Pulvermaterial.

Die Laseroszillationsvorrichtung 76 erzeugt ein Laserlicht, das für die additive Fertigung verwendet werden soll. Das Kabel 24 besteht aus einer Lichtleitfaser zum Führen des Laserlichts von der Laseroszillationsvorrichtung 76 in Richtung des Kopfs 21 zur additiven Fertigung, eine Rohrleitung zum Führen des Pulvermaterials von der Pulverzufuhreinrichtung 70 in Richtung des Kopfs 21 zur additiven Fertigung und ein Rohrelement, das sie umschließt.

Die gerichtete Energieabscheidung, die die additive Fertigung durch Abgeben eines Pulvermaterials an ein Werkstück durchführt, erfordert die Einstellung einer Sauerstoffkonzentration einer Bearbeitungsatmosphäre. Als Mittel dafür ist die Fertigungsmaschine 100 mit einer Inertgas-Zufuhrvorrichtung 61 und einem Messer 41 für den Sauerstoffgehalt in der Maschine versehen.

Die Inertgas-Zufuhrvorrichtung 61 führt ein Inertgas zum Formungsbereich 200 über die Rohrleitung 62 zu. Als Inertgas werden Argon und Stickstoff repräsentativ erwähnt. Die Inertgas-Zufuhrvorrichtung 61 weist ein Steuerventil (nicht dargestellt) zum Einstellen einer Durchflussrate des zum Formungsbereich 200 zugeführten Inertgases auf. Der Messer 41 für den Sauerstoffgehalt in der Maschine detektiert eine Sauerstoffkonzentration im Formungsbereich 200 (eine Sauerstoffkonzentration in der Maschine).

Es ist zu beachten, dass, obwohl in der vorliegenden Ausführungsform ein Raum, in dem eine Sauerstoffkonzentration durch Zuführen eines Inertgases eingestellt wird, als Formungsbereich 200 beschrieben wird, die vorliegende Erfindung nicht auf eine solche Konfiguration begrenzt ist. Der Raum, in dem eine Sauerstoffkonzentration durch Zuführen eines Inertgases eingestellt wird, ist ein Bereich, in dem Staub des Pulvermaterials entstehen kann. Der Raum, in dem eine Sauerstoffkonzentration durch Zuführen eines Inertgases eingestellt wird, kann sich beispielsweise um einen Bearbeitungspunkt im Formungsbereich 200 befinden oder kann sich zu einem Raum erstrecken, der isoliert ist, ohne mit dem Formungsbereich 200 Hermetizität aufzuweisen.

3 zeigt einen Kopf zur additiven Fertigung, der an einer Werkzeugspindel befestigt ist. Mit Bezug auf 13 ist der Kopf 21 zur additiven Fertigung so vorgesehen, dass er lösbar an der Werkzeugspindel 121 befestigt werden kann. Vom Kopf 21 zur additiven Fertigung ist der Kopfkörper 22 so vorgesehen, dass er an der Werkzeugspindel 121 lösbar befestigt werden kann.

Wenn die additive Fertigung durchgeführt wird, wird der Kopf 21 zur additiven Fertigung an der Werkzeugspindel 121 befestigt. Die Werkzeugspindel 121 bewegt sich in der x-Achsen-Richtung, der y-Achsen-Richtung und der z-Achsen-Richtung, um dadurch eine Bearbeitungsposition der additiven Fertigung dreidimensional zu verlagern, die durch den Kopf 21 zur additiven Fertigung eingenommen wird. Wenn eine subtraktive Fertigung durchgeführt wird, wird der Kopf 21 zur additiven Fertigung von der Werkzeugspindel 121 getrennt und in einer Kopflagereinrichtung (nicht dargestellt) gelagert.

Die Werkzeugspindel 121 ist mit einem Klemmmechanismus versehen, und wenn der Kopf 21 zur additiven Fertigung an der Werkzeugspindel 121 befestigt wird, arbeitet der Klemmmechanismus zum Koppeln des Kopfs 21 zur additiven Fertigung mit der Werkzeugspindel 121. Ein Beispiel des Klemmmechanismus ist ein Mechanismus, der einen Klemmzustand durch eine Federkraft erhält, und einen Freigabezustand durch einen hydraulischen Druck erhält.

In der vorliegenden Ausführungsform wird ferner irgendein Laserwerkzeug 26 von mehreren Laserwerkzeugen 26 (in 3 ein Laserwerkzeug 26A, ein Laserwerkzeug 26B und ein Laserwerkzeug 26C) selektiv am Kopfkörper 22 in Abhängigkeit von einer anzuwendenden Bedingung der additiven Fertigung befestigt. Die mehreren Laserwerkzeuge 26 liefern Laserlicht, um zu ermöglichen, dass ein Werkstück einen Bereich aufweist, der in der Form, Größe und dergleichen, der diesem ausgesetzt wird, variiert.

4 ist ein Querschnitt, der eine Oberfläche eines Werkstücks bei der additiven Fertigung in einer vergrößerten Ansicht zeigt. Mit Bezug auf 2 und 4 wird bei der additiven Fertigung die Werkzeugspindel 121, an der der Kopf 21 zur additiven Fertigung befestigt ist, bewegt und/oder die erste Spindel 112 des ersten Spindelkastens 111, die das Werkstück 400 hält, wird gedreht, um den Kopf 21 zur additiven Fertigung und das Werkstück 400 relativ zu bewegen, während bewirkt wird, dass das Laserwerkzeug 26 dem Werkstück 400 zugewandt ist. Zu der Zeit werden Laserlicht 311, Pulvermaterial 312 und Gas 313 als Abschirmung und Träger in Richtung des Werkstücks 400 vom Kopf 21 zur additiven Fertigung (Laserwerkzeug 26) abgegeben. Folglich wird ein geschmolzener Punkt 314 auf einer Oberfläche des Werkstücks 400 gebildet und folglich verschweißt das Pulvermaterial 312.

Insbesondere wird eine Schweißschicht 316 in einer Oberfläche des Werkstücks 400 ausgebildet. Auf der Schweißschicht 316 wird ein Schweißmaterial 315 aufgehäuft. Wenn das Schweißmaterial 315 abgekühlt wird, bildet es eine bearbeitbare Schicht auf der Oberfläche des Werkstücks 40. Als Pulvermaterial kann irgendeines von Metallpulver einer Aluminiumlegierung und Magnesiumlegierung und dergleichen und Keramikpulver verwendet werden.

5 stellt einen Bereich dar, in dem die Werkzeugspindel in 1 schwenkt. Mit Bezug auf 5 ist die Werkzeugspindel 121 so vorgesehen, dass sie zum Schwenken um eine Mittelachse 204 in der Lage ist. Die Werkzeugspindel 121 schwenkt in einem Bereich von ±120 Grad in Bezug auf eine Position, die ermöglicht, dass die Werkzeugspindel 121 eine Spindelnase aufweist, die nach unten gewandt ist (d. h. eine in 1 gezeigte Position). 5 zeigt die Werkzeugspindel 121, die um einen Winkel von +120 Grad aus der in 1 gezeigten Position schwenkt. Die Werkzeugspindel 121 schwenkt in einem Bereich vorzugsweise von ±90 Grad oder mehr aus der in 1 gezeigten Position.

Bei der additiven Fertigung, die mit dem Kopf 21 zur additiven Fertigung durchgeführt wird, der an der Werkzeugspindel 121 befestigt ist, schwenkt, wenn die Werkzeugspindel 121 geschwenkt wird, der Kopf 21 zur additiven Fertigung auch zusammen mit der Werkzeugspindel 121. Dies kann eine Richtung ändern, in der der Kopf 21 zur additiven Fertigung eine additive Fertigung durchführt (d. h. eine Richtung, in der das Laserlicht auf das Werkstück gerichtet wird), wie gewünscht.

Anschließend wird ein Mechanismus in der Fertigungsmaschine 100 von 1 zum Einstellen einer Sauerstoffkonzentration in der Maschine beschrieben.

6 ist ein Blockdiagramm, das den Mechanismus in der Fertigungsmaschine in 1 zum Einstellen einer Sauerstoffkonzentration in der Maschine darstellt. 7 ist eine Tabelle, die ein Beispiel von Daten zeigt, die in einer Speichereinheit in 6 gespeichert sind.

Mit Bezug auf 6 und 7 weist die Fertigungsmaschine 100 ferner eine Steuervorrichtung 51 auf. Die Steuervorrichtung 51 ist eine Steuerkonsole (ein Bedienfeld), mit dem die Fertigungsmaschine 100 ausgestattet ist. Die Steuervorrichtung 51 steuert eine auf die Inertgas-Zufuhrvorrichtung 61 beim Zuführen des Inertgases anzuwendende Bedingung. Die Steuervorrichtung 51 umfasst eine Speichereinheit 57, eine Steuereinheit 56 und eine Kommunikationseinheit 58.

In der Speichereinheit 57 sind Daten über eine Beziehung zwischen einem Typ eines Pulvermaterials, das bei der Additiven Fertigung verwendet wird, und einer im Formungsbereich 200 festzulegenden Sauerstoffkonzentration gespeichert. In dem in 7 gezeigten Beispiel ist in der Speichereinheit 57 gespeichert, dass für Pulvermaterialien aus Aluminium, Titan und Edelstahl Sauerstoffkonzentrationen von A% oder weniger, B% oder weniger bzw. C% oder weniger festgelegt werden sollten. Ferner kann für die additive Fertigung, die unter Verwendung von mehreren Typen von miteinander vermischten Pulvermaterialien durchgeführt wird, in der Speichereinheit 57 eine Sauerstoffkonzentration in Abhängigkeit vom Mischverhältnis gespeichert sein.

Ferner ist in der Speichereinheit 57 eine Zuordnung von Informationen eines später beschriebenen Strichcodes zu einem Typ von Pulvermaterial gespeichert.

Die Steuereinheit 56 empfängt einen Typ von Pulvermaterial, das für die additive Fertigung verwendet wird. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Verfahren, das einen Strichcode (einen Identifizierer), der an einem Behälter des Pulvermaterials vorgesehen ist, liest, als Mittel zum Eingeben eines Typs von Pulvermaterial in die Steuereinheit 56 verwendet, wie später beschrieben wird. Das Mittel zum Eingeben eines Typs von Pulvermaterial ist nicht auf ein solches Verfahren begrenzt und es kann beispielsweise ein Verfahren sein, in dem eine Bedienperson es über ein Konsolenfeld 87 der Fertigungsmaschine 100 eingibt (siehe 8).

Die Steuereinheit 56 prüft den eingegebenen Typ von Pulvermaterial gegenüber den in der Speichereinheit 57 gespeicherten Daten, um eine Bedingung zu bestimmen, die auf die Inertgas-Zufuhrvorrichtung 61 beim Zuführen des Inertgases angewendet wird. Wenn beispielsweise der eingegebene Typ des Pulvermaterials Aluminium ist, bestimmt die Steuereinheit 56 eine Bedingung, die auf die Inertgas-Zufuhrvorrichtung 61 beim Zuführen des Inertgases angewendet wird (in der vorliegenden Ausführungsform ein Grad, in dem das Steuerventil geöffnet wird), so dass der Formungsbereich 200 eine Sauerstoffkonzentration von A% oder weniger aufweist.

Die Kommunikationseinheit 58 gibt die beim Zuführen des Inertgases angewendete Bedingung, die von der Steuereinheit 56 bestimmt wird, der Inertgas-Zufuhrvorrichtung 61 an.

8 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Aussehen der Fertigungsmaschine in 1 zeigt. 9 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Aussehen des Pulverzufuhreinrichtungs-Installationsraums in 8 zeigt. 10 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Inneres des Pulverzufuhreinrichtungs-Installationsraums in 8 zeigt. 11 ist eine perspektivische Ansicht eines Bereichs, der von einer Zwei-Punkt-Linie XI in 10 umgeben ist, in einer vergrößerten Ansicht.

Mit Bezug auf 6 bis 11 weist die Fertigungsmaschine 100 ferner einen Behälteraufnahmekasten (eine Behälteraufnahmeeinheit) 90, eine äußere Tür 91, eine innere Tür (eine Türeinheit) 93, eine Verriegelungsmechanismuseinheit 95 und einen Strichcodeleser (eine Leseeinheit) 94 auf.

Der Behälteraufnahmekasten 90 ist im Pulverzufuhreinrichtungs-Installationsraum 220 vorgesehen. Der Behälteraufnahmekasten 90 liegt in Form eines Gehäuses vor, das einen Behälter 60 mit einem Pulvermaterial darin aufnehmen kann.

Die äußere Tür 91 und die innere Tür 93 sind am Behälteraufnahmekasten 90 derart vorgesehen, dass sie geöffnet und geschlossen werden können. Die äußere Tür 91 und die innere Tür 93 sind derart vorgesehen, dass sie einer Außenseite bzw. einer Innenseite des Pulverzuführungseinrichtungs-Installationsraums 220 zugewandt sind. Wenn die äußere Tür 91 in eine offene Position gesetzt ist, kann der Behälter 60 im Behälteraufnahmekasten 90 von außerhalb des Pulverzuführungseinrichtungs-Installationsraums 220 angeordnet werden. Wenn die innere Tür 93 in eine offene Position gesetzt ist, kann der Behälter 60 aus dem Behälteraufnahmeraum 90 im Pulverzufuhreinrichtungs-Installationsraum 220 herausgenommen werden.

Die Verriegelungsmechanismuseinheit 95 ist an der inneren Tür 93 vorgesehen. Sobald die Verriegelungsmechanismuseinheit 95 die Tür verriegelt hat, wird eine Betätigung der offenen inneren Tür 93 eingeschränkt. Sobald die Verriegelungsmechanismuseinheit 95 die Tür entriegelt hat, wird eine Betätigung der zum Öffnen der inneren Tür 93 ermöglicht.

Der Behälter 60 ist von einem Strichcode 63 begleitet. Der Strichcode 63 ist als Identifizierer vorgesehen, der den Typ eines Pulvermaterials darstellt, das im Behälter 60 versiegelt ist. Der Identifizierer ist nicht auf den Strichcode begrenzt und kann beispielsweise ein QR-Code (eingetragene Handelsmarke) sein. Ein Strichcodeleser 94 ist innerhalb des Behälteraufnahmekastens 90 vorgesehen. Der Strichcodeleser 94 ist so konfiguriert, dass er zum Lesen des Strichcodes 63, der den Behälter 60 begleitet, in einem Zustand, in dem der Behälter 60 im Behälteraufnahmekasten 90 aufgenommen ist, in der Lage ist.

Die Fertigungsmaschine 100 weist ferner eine Lesestarttaste 98 und eine Einführungsvollendungstaste 99 auf. Die Lesestarttaste 98 ist außerhalb des Pulverzufuhreinrichtungs-Installationsraums 220 vorgesehen. Die Lesestarttaste 98 ist dem Behälteraufnahmekasten 90 beigefügt. Die Einführungsvollendungstaste 99 ist innerhalb des Pulverzufuhreinrichtungs-Installationsraums 220 vorgesehen. Die Einführungsvollendungstaste 99 ist dem Behälteraufnahmekasten 90 beigefügt.

Wenn die Lesestartaste 98 gedrückt wird, gibt die Kommunikationseinheit 58 einen Befehl an den Strichcodeleser 94 aus, um das Lesen des Strichcodes 63 zu starten. Wenn die Einführungsvollendungstaste 99 gedrückt wird, erkennt die Steuereinheit 56, dass ein Pulvermaterial in die Pulverzufuhreinrichtung 70 eingeführt wurde, und die Steuereinheit 56 geht zu einem nächsten Schritt weiter.

Die Fertigungsmaschine 100 weist ferner eine Raumtür (eine Türeinheit) 96 und eine Verriegelungsmechanismuseinheit 97 auf.

Die Raumtür 96 ist zum Pulverzufuhreinrichtungs-Installationsraum 220 vorgesehen. Wenn die Raumtür 96 in eine offene Position gesetzt ist, kann eine Bedienperson den Pulverzufuhreinrichtungs-Installationsraum 220 betreten.

Die Verriegelungsmechanismuseinheit 97 ist an der Raumtür 96 vorgesehen. Sobald die Verriegelungsmechanismuseinheit 97 die Tür verriegelt hat, wird eine Betätigung zum Öffnen der Raumtür 96 eingeschränkt. Sobald die Verriegelungsmechanismuseinheit 97 die Tür entriegelt hat, wird eine Betätigung zum Öffnen der Raumtür 96 ermöglicht.

12 ist ein Ablaufplan, der einen Ablauf der Einstellung einer Sauerstoffkonzentration in der Maschine in der Fertigungsmaschine in 1 zeigt.

Mit Bezug auf 6 bis 12 wird anfänglich ein Behälter 60 mit einem Pulvermaterial darin im Behälteraufnahmekasten 90 angeordnet (S101). Insbesondere wird die äußere Tür 91 des Behälteraufnahmekastens 90 geöffnet und der Behälter 60 wird im Behälteraufnahmekasten 90 angeordnet. Die äußere Tür 91 des Behälteraufnahmekastens 90 wird geschlossen.

Dann wird der Strichcode 63, der den Behälter 60 begleitet, gelesen (S102). Insbesondere wird die Lesestarttaste 98 gedrückt, um zu bewirken, dass der Strichcodeleser 94 das Lesen des Strichcodes 63 startet. Informationen des Strichcodes 63, die durch den Strichcodeleser 64 erhalten werden, werden zur Steuereinheit 56 über die Kommunikationseinheit 58 übertragen.

Dann wird der Typ des Pulvermaterials bestimmt (S103). Insbesondere prüft die Steuereinheit 56 die Informationen des Strichcoes 63, die vom Strichcodeleser 94 erhalten werden, gegenüber den Daten, die in der Speichereinheit 57 gespeichert sind, und bestimmt den Typ des Pulvermaterials.

Wenn der Typ des Pulvermaterials im Schritt von S103 bestimmt ist, werden die innere Tür 93 und die Raumtür 96 entriegelt (S104). In Reaktion auf einen Befehl an die Verriegelungsmechanismuseinheit 95 von der Kommunikationseinheit 58 entriegelt insbesondere die Verriegelungsmechanismuseinheit 95 die innere Tür 93 und eine Betätigung zum Öffnen der Tür wird ermöglicht. In Reaktion auf einen Befehl an die Verriegelungsmechanismuseinheit 97 von der Kommunikationseinheit 58 entriegelt die Verriegelungsmechanismuseinheit 97 die Raumtür 96 und eine Betätigung zum Öffnen der Tür wird ermöglicht.

Im Gegensatz dazu hält im Schritt von S103, wenn die Informationen des Strichcodes 63 nicht in den in der Speichereinheit 57 gespeicherten Daten enthalten sind, die Verriegelungsmechanismuseinheit 95 die Verriegelung der inneren Tür 93 aufrecht und die Verriegelungsmechanismuseinheit 97 hält die Verriegelung der Raumtür 96 aufrecht.

In diesem Fall weist der Behälter 60 einen neuen Typ von Pulvermaterial darin auf und folglich ist eine Registrierungsoperation erforderlich (S105). Insbesondere werden Informationen hinsichtlich des neuen Typs von Pulvermaterial über einen Pulverregistrierungsbildschirm 92 eingegeben, der außerhalb des Pulverzufuhreinrichtungs-Installationsraums 220 vorgesehen ist. Diese Registrierungsoperation erfordert die vorherige Eingabe einer ID oder dergleichen und kann folglich nur durch einen speziellen Administrator durchgeführt werden.

Nach dem Schritt von S104 wird der Behälter 60 aus dem Behälteraufnahmekasten 90 entnommen (S106). Insbesondere wird die entriegelte Raumtür 96 geöffnet und eine Bedienperson betritt den Pulverzufuhreinrichtungs-Installationsraum 220. Anschließend wird die entriegelte innere Tür 93 geöffnet und der Behälter 60 wird aus dem Behälteraufnahmekasten 90 entnommen.

Es ist zu beachten, dass, obwohl die vorliegende Ausführungsform die innere Tür 93 und die Raumtür 95 mit der Verriegelungsmechanismuseinheit 95 bzw. der Verriegelungsmechanismuseinheit 97 versieht, eine solche Konfiguration nicht ausschließlich ist und nur eine der inneren Tür 93 und der Raumtür 96 mit einer Verriegelungsmechanismuseinheit versehen sein kann.

Dann wird das Pulvermaterial in die Pulverzufuhreinrichtung 70 (Pulvertrichter 72) vom Behälter 60 eingeführt (S107).

Dann wird der entleerte Behälter 60 wieder im Behälteraufnahmekasten 90 aufgenommen (S108). Die innere Tür 93 wird geschlossen und die Einführungsvollendungstaste 99 wird gedrückt, um somit die Einführung des Pulvermaterials in die Pulverzufuhreinrichtung 70 zu vollenden.

Dann wird die Sauerstoffkonzentration im Formungsbereich 200 eingestellt (S109). Insbesondere prüft die Steuereinheit 56 den Typ des Pulvermaterials, der in Schritt 103 bestimmt wurde, gegenüber den in der Speichereinheit 57 gespeicherten Daten, um eine Bedingung zu bestimmen, die auf die Inertgas-Zufuhrvorrichtung 61 beim Zuführen eines Inertgases angewendet wird (z. B. ein Grad, in dem das Steuerventil geöffnet wird). Die Kommunikationseinheit 58 gibt die Bedingung, die beim Zuführen des Inertgases angewendet wird, die durch die Steuereinheit 56 bestimmt wird, der Inertgas-Zufuhrvorrichtung 61 an.

Gemäß einer solchen Konfiguration wird eine Durchflussrate eines Inertgases, das zum Formungsbereich 200 zugeführt wird, in Abhängigkeit vom Typ eines Pulvermaterials eingestellt, das bei der additiven Fertigung verwendet wird, und eine Sauerstoffkonzentration in der Maschine kann geeignet eingestellt werden.

Dabei kann der Typ des Pulvermaterials genauer verstanden werden durch Bestimmen des Typs des Pulvermaterials unter Verwendung des Strichcodes 63, der den Behälter 60 begleitet. Wenn der Behälter 60 einen neuen Typ von Pulvermaterial darin aufweist, kann die Bedienperson ferner nicht den Pulverzufuhreinrichtungs-Installationsraum 220 betreten und kann den Behälter 60 nicht aus dem Behälteraufnahmekasten 90 entnehmen. Folglich kann eine Situation vermieden werden, in der eine Sauerstoffkonzentration in der Maschine nicht geeignet eingestellt wird, da in der Speichereinheit 57 keine Daten gespeichert sind.

13 ist eine perspektivische Ansicht eines Bereichs, der von einer Zwei-Punkt-Linie XIII in 10 umgeben ist, in einer vergrößerten Ansicht. Mit Bezug auf 6 und 13 umfasst die Fertigungsmaschine 100 ferner einen Mechanismus, der detektiert, dass ein Pulvermaterial missbraucht wird, wie nachstehend beschrieben wird.

Die Fertigungsmaschine 100 weist ferner einen Messer 44 für den Sauerstoffgehalt im Trichter (eine Sauerstoffkonzentrations-Detektionseinheit) auf. Der Messer 44 für den Sauerstoffgehalt im Trichter ist innerhalb des Pulvertrichters 72 vorgesehen. Der Messer 44 für den Sauerstoffgehalt im Trichter detektiert eine Sauerstoffkonzentration innerhalb des Pulvertrichters 72 (eine Sauerstoffkonzentration im Trichter).

Der Pulvertrichter 72 bildet einen Raum, der das Pulvermaterial aufnimmt, als abgedichteten Raum. In diesem Fall variiert, wenn die Oxidation des Pulvermaterials fortschreitet, die Sauerstoffkonzentration im Pulvertrichter 72 (oder fällt), wenn die Zeit abläuft. Die variierende Sauerstoffkonzentration im Trichter hat ein Profil, das mit dem Typ des verwendeten Pulvermaterials variiert.

In der Speichereinheit 57 sind Daten über eine Beziehung zwischen einem Typ eines Pulvermaterials und einem Profil einer variierenden Sauerstoffkonzentration gespeichert. Eine Sauerstoffkonzentration im Trichter, die durch den Messer 44 für den Sauerstoffgehalt im Trichter detektiert wird, wenn die Zeit abläuft, wird zur Steuereinheit 56 über die Kommunikationseinheit 58 übertragen. Die Steuereinheit 56 prüft Informationen der Sauerstoffkonzentration im Trichter vom Messer 44 für den Sauerstoffgehalt im Trichter gegenüber den in der Speichereinheit 57 gespeicherten Daten, um festzustellen, ob der in die Steuereinheit 56 eingegebene Typ des Pulvermaterials korrekt ist oder nicht.

Wenn die Steuereinheit 56 bestimmt, dass der in die Steuereinheit 56 eingegebene Typ des Pulvermaterials nicht korrekt ist, kann die Steuereinheit 56 ein Programm ausführen, das die additive Fertigung zwangsläufig unterbricht, eine Warnung an die Bedienperson ausgibt oder dergleichen.

Gemäß einer solchen Konfiguration kann, wenn der Behälter 60 ein Pulvermaterial eines Typs enthält, der von jenem verschieden ist, der dem Strichcode 63 entspricht, oder dergleichen, ein Missbrauch des Pulvermaterials detektiert werden.

In der Speichereinheit 57 sind ferner Daten über eine Beziehung zwischen einem Typ eines Pulvermaterials und einer Bedingung, die beim Betreiben der Fertigungsmaschine bei der additiven Fertigung angewendet wird, gespeichert. In diesem Fall prüft die Steuereinheit 56 den eingegebenen Typ des Pulvermaterials gegenüber den in der Speichereinheit 57 gespeicherten Daten, um eine Bedingung zu bestimmen, die beim Betreiben der Fertigungsmaschine 100 bei der additiven Herstellung angewendet wird.

Die beim Betreiben der Fertigungsmaschine 100 bei der additiven Fertigung angewendete Bedingung umfasst beispielsweise eine Vorschubrate des Kopfs 21 zur additiven Fertigung (eine axiale Vorschubeinheit 81 in 6), die Ausgabe von Laserlicht (Laseroszillationsvorrichtung 76), eine Menge an zugeführtem Pulvermaterial (Pulverzufuhreinrichtung 70), eine Durchflussrate eines Gases für einen Träger eines Pulvermaterials (Pulverzufuhreinrichtung 70) und dergleichen.

14 ist ein Diagramm, das eine Hardwarekonfiguration einer Steuervorrichtung in 6 zeigt. Mit Bezug auf 14 umfasst eine Steuervorrichtung 51 einen Prozessor 501 (typischerweise eine CPU (eine Zentraleinheit)), einen Speicher 502, eine Kommunikations-IF (Schnittstelle) 503, eine Betriebstaste 504 und eine Anzeige 505. Der Speicher 502 weist einen ROM (Festwertspeicher) 502a, einen RAM (Direktzugriffsspeicher) 502b und einen Flash-Speicher 502c auf. Die Komponenten 501505 sind durch einen Bus kommunikativ miteinander verbunden.

Es ist zu beachten, dass der Speicher 502 keinen Flash-Speicher 502c umfassen kann und stattdessen ein beschreibbares, anderes nichtflüchtiges Speichermedium (beispielsweise ein HDD (Festplattenlaufwerk)) umfassen kann. Alternativ kann der Speicher 502 zusammen mit dem Flash-Speicher 502c ein beschreibbares, anderes nichtflüchtiges Speichermedium umfassen.

Der Prozessor 501 führt ein im Speicher 502 gespeichertes Programm aus. Der ROM 502a ist ein nichtflüchtiges Speichermedium und speichert typischerweise ein BIOS (Basis-Eingabe/Ausgabe-System) und Firmware. Der RAM 502b speichert vorübergehend eine Vielfalt von Typen von Programmen, Daten, die vom Prozessor 501 erzeugt werden, der ein Programm ausführt, und von einem Benutzer eingegebene Daten. Im Flash-Speicher 502c ist ein Körper eines NC-Programms und eines durch den Benutzer erzeugten Programms gespeichert.

Es ist zu beachten, dass der Prozessor 501 der Steuereinheit 56 in 6 entspricht. Insbesondere wird die Steuereinheit 56 durch den Prozessor 501 implementiert, der ein Programm ausführt, das im Speicher 502 gespeichert ist. Der Speicher 502 entspricht der Speichereinheit 57 in 6. Die Kommunikations-IF 503 entspricht der Kommunikationseinheit 58 in 6.

Eine Software wie z. B. ein Programm, das im Speicher 502 gespeichert ist, kann in einer Speicherkarte oder einem anderen Speichermedium gespeichert und als Programmprodukt verteilt werden. Alternativ kann die Software als herunterladbares Programmprodukt durch einen Informationsdienstanbieter, der mit dem sogenannten Internet verbunden ist, bereitgestellt werden. Eine solche Software wird vom Speichermedium durch einen Speicherkarten-Leser/Schreiber oder eine andere Lesevorrichtung gelesen oder alternativ über eine Schnittstelle heruntergeladen und danach vorübergehend im Halbleiterspeicher-RAM 502b gespeichert. Die Software wird vom RAM 502b durch den Prozessor 501 gelesen und ferner im Flash-Speicher 502c in Form eines ausführbaren Programms gespeichert. Der Prozessor 501 führt das Programm aus.

Jede Komponente, die die Steuervorrichtung 51 konfiguriert, die in der Figur gezeigt ist, ist eine allgemeine Komponente. Folglich kann auch gesagt werden, dass ein wesentlicher Teil der vorliegenden Erfindung die im Speicher 502, einer Speicherkarte und/oder einem anderen Speichermedium gespeicherte Software oder über ein Netz herunterladbare Software ist.

Es ist zu beachten, dass ein Aufzeichnungsmedium nicht auf einen DVD-ROM (ROM einer digitalen vielseitigen Platte), einen CD-ROM (Kompaktdisk-ROM), eine FD (flexible Platte) und eine Festplatte begrenzt ist. Beispielsweise kann es ein Magnetband, ein Kassettentyp, eine optische Platte (MO (magnetoptische Platte)/MD (Miniplatte)), eine optische Karte, ein Masken-ROM, ein EPROM (elektronisch programmierbarer Festwertspeicher), ein EEPROM (elektronisch löschbarer programmierbarer Festwertspeicher), ein Flash-ROM oder ein ähnlicher Halbleiterspeicher oder ein ähnliches Medium, das ein Programm dauerhaft trägt, sein. Ferner ist das Aufzeichnungsmedium ein nichtflüchtiges Medium, das ermöglicht, dass ein Computer das Programm und dergleichen davon liest, und schließt ein flüchtiges Medium wie z. B. eine Trägerwelle und dergleichen aus.

Ferner umfasst ein Programm, wie hier bezeichnet, nicht nur ein Programm, das direkt durch eine CPU ausführbar ist, sondern auch ein Programm in Form eines Quellenprogramms, eines komprimierten Programms, eines verschlüsselten Programms und dergleichen.

Ein Programm gemäß der vorliegenden Ausführungsform steuert die Steuervorrichtung 51, die eine Bedingung steuert, die auf die Inertgas-Zufuhrvorrichtung 61 beim Zuführen eines Inertgases angewendet wird. Gemäß einem Aspekt bewirkt das Programm, dass der Prozessor 501 die Schritte durchführt: Empfangen einer Eingabe eines Typs eines Pulvermaterials, das bei der additiven Fertigung verwendet wird; Prüfen des eingegebenen Typs des Pulvermaterials gegenüber Daten, die im Speicher 502 gespeichert sind (insbesondere Daten über eine Beziehung zwischen einem Typ eines bei der additiven Fertigung verwendeten Pulvermaterials und einer in einem Formungsbereich festzulegenden Sauerstoffkonzentration), um eine Bedingung zu bestimmen, die auf die Inertgas-Zufuhrvorrichtung 61 beim Zuführen des Inertgases angewendet wird; und Befehlen der Kommunikations-IF 503, die bestimmte Bedingung zur Inertgas-Zufuhrvorrichtung 61 zu übertragen.

Wenn eine Struktur der Fertigungsmaschine 100 in einer Ausführungsform der vorstehend beschriebenen vorliegenden Erfindung zusammengefasst wird, ist die Fertigungsmaschine 100 in der vorliegenden Ausführungsform eine Fertigungsmaschine, die eine additive Fertigung durch Abgeben eines Pulvermaterials an ein Werkstück und auch Bestrahlen des Werkstücks mit einem Energiestrahl durchführt. Die Fertigungsmaschine 100 umfasst: eine Inertgas-Zufuhrvorrichtung 61, die als Inertgas-Zufuhreinheit dient, die ein Inertgas in den Formungsbereich 200 zuführt, um eine Sauerstoffkonzentration einer Bearbeitungsatmosphäre einzustellen; und eine Steuervorrichtung 51, die eine Bedingung steuert, die auf die Inertgas-Zufuhrvorrichtung 61 beim Zuführen des Inertgases angewendet wird. Die Steuervorrichtung 51 umfasst: eine Speichereinheit 57, die Daten über eine Beziehung zwischen einem Typ eines Pulvermaterials, das bei der additiven Fertigung verwendet wird, und einer im Formungsbereich 200 festzulegenden Sauerstoffkonzentration speichert; eine Steuereinheit 56, die einen Typ eines Pulvermaterials empfängt, das zur additiven Fertigung verwendet wird, und den eingegebenen Typ des Pulvermaterials gegenüber den in der Speichereinheit 57 gespeicherten Daten prüft, um eine Bedingung zu bestimmen, die auf die Inertgas-Zufuhrvorrichtung 61 beim Zuführen des Inertgases angewendet wird; und eine Kommunikationseinheit 58, die die beim Zuführen des Inertgases angewendete Bedingung, die durch die Steuereinheit 56 bestimmt wird, der Inertgas-Zufuhreinrichtung 61 angibt.

Die Fertigungsmaschine 100 in einer so konfigurierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ermöglicht, dass die Sauerstoffkonzentration in der Maschine bei der additiven Fertigung durch gerichtete Energieabscheidung in Abhängigkeit vom Typ des zu verwendenden Pulvermaterials geeignet eingestellt wird.

Es ist zu beachten, dass, obwohl die vorliegende Ausführungsform für die Fertigungsmaschine 100 beschrieben wurde, die zur additiven Fertigung und subtraktiven Fertigung in der Lage ist, die vorliegende Erfindung auch auf eine Fertigungsmaschine anwendbar ist, die nur zur additiven Fertigung in der Lage ist.

Eine Fertigungsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Fertigungsmaschine, die eine additive Fertigung durch Abgeben eines Pulvermaterials an ein Werkstück und auch Bestrahlen des Werkstücks mit einem Energiestrahl durchführt. Die Fertigungsmaschine umfasst: eine Inertgas-Zufuhreinheit, die ein Inertgas in einen Formungsbereich zuführt, um eine Sauerstoffkonzentration einer Bearbeitungsatmosphäre einzustellen; und eine Steuervorrichtung, die eine Bedingung steuert, die auf die Inertgas-Zufuhreinheit beim Zuführen des Inertgases angewendet wird. Die Steuervorrichtung umfasst: eine Speichereinheit, die Daten über eine Beziehung zwischen einem Typ eines Pulvermaterials, das bei der additiven Fertigung verwendet wird, und einer im Formungsbereich festzulegenden Sauerstoffkonzentration speichert; eine Steuereinheit, die einen Typ eines Pulvermaterials, das für die additive Fertigung verwendet wird, speichert und den eingegebenen Typ des Pulvermaterials gegenüber den Daten, die in der Speichereinheit gespeichert sind, prüft, um eine Bedingung zu bestimmen, die auf die Inertgas-Zufuhreinheit beim Zuführen des Inertgases angewendet wird; und eine Kommunikationseinheit, die die Bedingung, die beim Zuführen des Inertgases angewendet wird, die durch die Steuereinheit bestimmt wird, der Inertgas-Zufuhreinheit angibt.

Die so konfigurierte Fertigungsmaschine ermöglicht, dass eine Sauerstoffkonzentration in einer Bearbeitungsatmosphäre in Abhängigkeit vom Typ des Pulvermaterials, das bei der additiven Fertigung verwendet wird, geeignet eingestellt wird.

Weiterhin bevorzugt umfasst die Fertigungsmaschine ferner: eine Leseeinheit, die einen Identifizierer liest, der einen Behälter mit einem Pulvermaterial darin begleitet, und diese Informationen zur Steuereinheit überträgt; und eine Pulvermaterial-Zufuhreinheit, die das Pulvermaterial vom Behälter mit dem durch die Leseeinheit gelesenen Identifizierer empfängt und das Pulvermaterial in Richtung eines Inneren des Formungsbereichs zuführt. Die Steuereinheit bestimmt den Typ des Pulvermaterials auf der Basis der Informationen des Identifizierers, die von der Leseeinheit empfangen werden.

Die so konfigurierte Fertigungsmaschine ermöglicht, dass die Steuereinheit einen Typ eines Pulvermaterials, das zur additiven Fertigung verwendet wird, genauer versteht.

Weiterhin bevorzugt ist die Pulvermaterial-Zufuhreinheit innerhalb eines Raums angeordnet. Die Fertigungsmaschine umfasst ferner: eine Behälteraufnahmeeinheit, die innerhalb des Raums vorgesehen ist und einen Aufnahmeraum bildet, der ermöglicht, dass der Behälter darin von außerhalb des Raums aufgenommen wird; eine Türeinheit, die in eine offene Position gesetzt wird, um den Eintritt in den Raum zu ermöglichen, und/oder zu ermöglichen, dass der Behälter, der im Aufnahmeraum aufgenommen ist, von innerhalb des Raums entnommen wird; und eine Verriegelungsmechanismuseinheit, die an der Türeinheit vorgesehen ist und eine Betätigung einschränkt, die durchgeführt wird, um die Türeinheit zu öffnen. Die Steuereinheit bestimmt, ob der bestimmte Typ des Pulvermaterials in den in der Speichereinheit gespeicherten Daten enthalten ist. Wenn die Steuereinheit bestimmt, dass der Typ des Pulvermaterials in den Daten enthalten ist, befiehlt die Kommunikationseinheit der Verriegelungsmechanismuseinheit, die Einschränkung der Betätigung, die durchgeführt wird, um die Türeinheit zu öffnen, aufzuheben.

Die so konfigurierte Fertigungsmaschine kann verhindern, dass ein Pulvermaterial, das in der Speichereinheit nicht gespeichert ist, in die Pulvermaterial-Zufuhreinheit zugeführt wird.

Weiterhin bevorzugt umfasst die Fertigungsmaschine ferner: eine Pulvermaterial-Zufuhreinheit, die eine Tankeinheit aufweist, die einen abgedichteten Raum zum Aufnehmen des Pulvermaterials bildet, und das in der Tankeinheit aufgenommene Pulvermaterial in ein Inneres des Formungsbereichs zuführt; und eine Sauerstoffkonzentrations-Detektionseinheit, die an der Tankeinheit vorgesehen ist und eine Sauerstoffkonzentration im abgedichteten Raum detektiert. Die Speichereinheit speichert Daten über eine Beziehung zwischen einem Typ eines Pulvermaterials, das in der Tankeinheit aufgenommen ist, und einer Veränderung der Sauerstoffkonzentration im abgedichteten Raum mit der Zeit. Die Steuereinheit prüft eine durch die Sauerstoffkonzentrations-Detektionseinheit detektierte Sauerstoffkonzentration, wenn die Zeit abläuft, gegenüber den in der Speichereinheit gespeicherten Daten, um zu bestimmen, ob der in die Steuereinheit eingegebene Typ des Pulvermaterials korrekt ist oder nicht.

Wenn in der so konfigurierten Fertigungsmaschine ein eingegebener Typ eines Pulvermaterials von einem Typ eines Pulvermaterials, der tatsächlich in der Tankeinheit der Pulvermaterial-Zufuhreinheit aufgenommen ist, verschieden ist, kann die Steuereinheit detektieren, dass das aufgenommene Pulvermaterial missbraucht wird.

Weiterhin bevorzugt speichert die Speichereinheit Daten über eine Beziehung zwischen einem Typ eines Pulvermaterials, das bei der additiven Fertigung verwendet wird, und einer Bedingung, die beim Betreiben der Fertigungsmaschine bei der additiven Fertigung angewendet wird. Die Steuereinheit prüft den eingegebenen Typ des Pulvermaterials gegenüber den in der Speichereinheit gespeicherten Daten, um eine Bedingung zu bestimmen, die beim Betreiben der Fertigungsmaschine bei der additiven Fertigung angewendet wird.

Die so konfigurierte Fertigungsmaschine ermöglicht, dass eine Bedingung, die beim Betrieb der Fertigungsmaschine angewendet wird, in Abhängigkeit vom Typ des Pulvermaterials, das bei der additiven Fertigung verwendet wird, geeignet eingestellt wird.

Die vorliegende Erfindung wird hauptsächlich auf eine Fertigungsmaschine angewendet, die zur additiven Fertigung in der Lage ist.

Obwohl die vorliegende Erfindung in Ausführungsformen beschrieben wurde, sollte selbstverständlich sein, dass die hier offenbarten Ausführungsformen in jeglicher Hinsicht erläuternd und nicht einschränkend sind. Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ist durch die Bestimmungen der Ansprüche definiert und soll beliebige Modifikationen innerhalb der Bedeutung und des Schutzbereichs umfassen, die zu den Bestimmungen der Ansprüche äquivalent sind.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • JP 2004-314168 [0002]
  • JP 2012-206137 [0003]