(57)【要約】【課題】異種金属間の接合面における剥離が抑制され、且つ低コストである付加造形物の製造が可能な金属付加製造装置及び製造方法を提供する。【解決手段】金属付加製造装置１は、第一金属材料で形成されたベース部材１００に異なる種類の第二金属材料を付加して付加造形物１１０を製造する。ベース部材は、ベース本体１０１と、ベース本体の表面１０１ａにおいて隣接して形成される線状で複数の第一ビード１０２と、を備える。金属付加製造装置１は、粉末材料供給装置１０と、造形光ビーム照射装置２０と、第二ビード１０３を形成する第二ビード形成制御部３２と、肉盛層１０４を形成する肉盛層形成制御部３３と、を備える。複数の第一ビードは、ベース本体の表面上で区画される複数箇所の領域Ａｒ１−Ａｒ４にそれぞれ備えられ、領域毎で同一である複数の第一ビードの延在方向は複数存在する。【選択図】図１
2020199533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一金属材料で形成されたベース部材に前記第一金属材料とは異なる種類の第二金属材料を付加して付加造形物を製造する金属付加製造装置であって、
前記ベース部材は、
ベース本体と、
前記ベース本体の表面において所定の隙間を有してそれぞれ隣接し、且つ所定の幅で形成される線状で複数の第一ビードと、を備え、
前記金属付加製造装置は、
前記第二金属材料から形成される第二粉末材料を、前記ベース本体の前記表面に形成される前記複数の第一ビードの間及び前記複数の第一ビードの上方に供給する粉末材料供給装置と、
前記複数の第一ビードの間及び前記複数の第一ビードの上方に供給される前記第二粉末材料を溶融させるための造形光ビームを照射する造形光ビーム照射装置と、
前記粉末材料供給装置及び前記造形光ビーム照射装置を制御し、前記複数の第一ビードの間に供給した前記第二粉末材料を溶融させた後、固化させて前記第一ビードと並列で且つ前記第一ビードと固着する線状の第二ビードを形成する第二ビード形成制御部と、
前記粉末材料供給装置及び前記造形光ビーム照射装置を制御し、前記複数の第一ビードの上方に供給した前記第二粉末材料を溶融させた後、固化させて、前記第一ビード及び前記第二ビードと固着する肉盛層を形成する肉盛層形成制御部と、
を備え、
前記複数の第一ビードは、前記ベース本体の前記表面上で区画される複数箇所の領域にそれぞれ備えられ、領域毎で同一である前記複数の第一ビードの延在方向は、複数存在する、金属付加製造装置。
【請求項２】
前記粉末材料供給装置は、前記第一金属材料から形成される第一粉末材料を、前記ベース本体の前記表面上で区画される前記複数箇所の前記領域内に噴射して供給し、
前記造形光ビーム照射装置は、前記領域内に供給される前記第一粉末材料を溶融させるための前記造形光ビームを照射し、
前記金属付加製造装置は、さらに、
前記粉末材料供給装置及び前記造形光ビーム照射装置を制御し、前記複数箇所の前記領域内に供給した前記第一粉末材料を溶融させた後、固化させて、前記ベース本体と固着する前記線状の前記第一ビードを前記領域内に形成する第一ビード形成制御部を備える、請求項１に記載の金属付加製造装置。
【請求項３】
前記ベース部材の前記第一ビードは、前記ベース本体の前記表面に予め設けられる、請求項１に記載の金属付加製造装置。
【請求項４】
前記複数箇所の領域は、少なくとも三箇所以上存在し、
前記少なくとも三箇所以上の領域は、一部の領域と残りの領域の二種類の領域に分類され、同種に分類された二箇所以上の領域における前記第一ビードの前記延在方向は同一方向であり、分類された前記二種類の領域の前記第一ビードの前記延在方向は異なる方向である、請求項１−３の何れか１項に記載の金属付加製造装置。
【請求項５】
前記二種類の領域の前記第一ビードの前記延在方向のうち、前記一部の領域における前記第一ビードの前記延在方向は、前記ベース部材が最も大きく熱変位する方向と交差する、請求項４に記載の金属付加製造装置。
【請求項６】
前記ベース本体の前記表面上において、前記二種類の領域のうち、前記一部の領域が占める割合は、前記第一ビードの前記延在方向が交差する前記残りの領域が占める割合より大きい、請求項５に記載の金属付加製造装置。
【請求項７】
各前記領域内において、前記複数の第一ビードは、それぞれが直線で形成される、請求項１−６の何れか１項に記載の金属付加製造装置。
【請求項８】
同一の前記領域内に形成される前記複数の第一ビードは、隣接する前記第一ビードと端部同士が接続され、一筆書きが可能な一本の連続線を形成する、請求項１−７の何れか１項に記載の金属付加製造装置。
【請求項９】
第一金属材料で形成されたベース部材に前記第一金属材料とは異なる種類の第二金属材料を付加して製造する金属付加製造装置による付加造形物の製造方法であって、
前記ベース部材は、
ベース本体と、
前記ベース本体の表面において所定の隙間を有してそれぞれ隣接し、且つ所定の幅で形成される線状で複数の第一ビードと、を備え、
前記複数の第一ビードは、前記ベース本体の前記表面上で区画される複数箇所の領域にそれぞれ備えられ、領域毎で同一である前記複数の第一ビードの延在方向は、複数存在し、
前記金属付加製造装置は、
前記第二金属材料から形成される第二粉末材料を、前記ベース本体の前記表面に形成される前記複数の第一ビードの間及び前記複数の第一ビードの上方に供給する粉末材料供給装置と、
前記複数の第一ビードの間及び前記複数の第一ビードの上方に供給される前記第二粉末材料を溶融させるために造形光ビームを照射する造形光ビーム照射装置と、を備え、
前記製造方法は、
前記粉末材料供給装置及び前記造形光ビーム照射装置を制御し、前記複数の第一ビードの間に供給した前記第二粉末材料を溶融させた後、固化させて前記第一ビードと並列で且つ前記第一ビードと固着する線状の第二ビードを形成する第二ビード形成工程と、
前記粉末材料供給装置及び前記造形光ビーム照射装置を制御し、前記複数の第一ビードの上方に供給した前記第二粉末材料を溶融させた後、固化させて、前記第一ビード及び前記第二ビードと固着する肉盛層を形成する肉盛層形成工程と、を備える付加造形物の製造方法。
【請求項１０】
前記金属付加製造装置は、
前記粉末材料供給装置が、前記第一金属材料から形成される第一粉末材料を、前記ベース本体の前記表面上で区画される前記複数箇所の前記領域内に噴射して供給し、
前記造形光ビーム照射装置が、前記領域内に供給される前記第一粉末材料を溶融させるための前記造形光ビームを照射し、
前記製造方法は、
前記粉末材料供給装置及び前記造形光ビーム照射装置を制御し、前記複数箇所の前記領域内に供給した前記第一粉末材料を溶融させた後、固化させて、前記ベース本体と固着する前記線状の前記第一ビードを前記領域内に複数形成する第一ビード形成工程を備える、請求項９に記載の付加造形物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属付加製造装置及び付加造形物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属付加製造装置によって、ベース部材に肉盛りし付加造形物を製造する技術がある。この場合、金属付加製造装置は、まず、ベース部材上にレーザ光を照射し、ベース部材を溶融させて表面上に溶融池を形成する。そして、溶融池にベース部材とは材質が異なる粉末の異種金属を噴射して供給し、溶融させた後、固化させてベース部材に肉盛り（付加造形）を行なう。このように製造された付加造形物では、ベース部材に異種金属が付加されることにより、例えば、ベース部材の強度を向上させることができる。
【０００３】
しかしながら、ベース部材の強度の向上を目的とした場合、肉盛材（異種金属）の材質はベース部の材質と異なるため、通常、線膨張係数が異なる。また、通常、ベース部材と肉盛材との接合面形状は、平面である。このため、製造された付加造形物に熱が加わると、ベース部材及び肉盛材は、それぞれが有する線膨張係数に応じて、接合面と平行な方向に異なる所定の量ずつ伸長することになる。これにより、両者の接合面には熱応力が生じ、剥離する場合がある。
【０００４】
このような課題に対し、特許文献１の発明では、異種金属である第一金属部及び第二金属部の間の接合部を三角波状に形成している。そして、三角波状の接合部内では、第二金属部から第一金属部側に向かうに従って、漸次、第一金属部を構成する金属の量が多くなるように形成されている。つまり、三角波状の接合部では、第一金属部の金属及び第二金属部の金属の配合（材料組成）の比率が、第二金属部から第一金属部側に向かうに従って連続的に変化する傾斜部が形成されている。これにより、第一金属部及び第二金属部の間である傾斜部において発生する熱応力を抑制し、第一金属部及び第二金属部が剥離することを防止すると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−２１４６３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した傾斜部を金属付加製造装置が備えるレーザ光の照射によって形成する場合、傾斜部内において連続的に変化する二種類の金属の配合の比率を所望の比率とするためのレーザ光の照射に係る条件設定は複雑なものとなり、コスト増の要因となる。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、異種金属間の接合面における剥離が抑制され、且つ低コストである付加造形物の製造が可能な金属付加製造装置及び製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１．金属付加製造装置）
本発明の金属付加製造装置は、第一金属材料で形成されたベース部材に前記第一金属材料とは異なる種類の第二金属材料を付加して付加造形物を製造する金属付加製造装置である。前記ベース部材は、ベース本体と、前記ベース本体の表面において所定の隙間を有してそれぞれ隣接し、且つ所定の幅で形成される線状で複数の第一ビードと、を備える。
【０００９】
前記金属付加製造装置は、前記第二金属材料から形成される第二粉末材料を、前記ベース本体の前記表面に形成される前記複数の第一ビードの間及び前記複数の第一ビードの上方に供給する粉末材料供給装置と、前記複数の第一ビードの間及び前記複数の第一ビードの上方に供給される前記第二粉末材料を溶融させるための造形光ビームを照射する造形光ビーム照射装置と、前記粉末材料供給装置及び前記造形光ビーム照射装置を制御し、前記複数の第一ビードの間に供給した前記第二粉末材料を溶融させた後、固化させて前記第一ビードと並列で且つ前記第一ビードと固着する線状の第二ビードを形成する第二ビード形成制御部と、前記粉末材料供給装置及び前記造形光ビーム照射装置を制御し、前記複数の第一ビードの上方に供給した前記第二粉末材料を溶融させた後、固化させて、前記第一ビード及び前記第二ビードと固着する肉盛層を形成する肉盛層形成制御部と、を備える。前記複数の第一ビードは、前記ベース本体の前記表面上で区画される複数箇所の領域にそれぞれ備えられ、領域毎で同一である前記複数の第一ビードの延在方向は、複数存在する。
【００１０】
このように形成された付加造形物に熱が加えられると、第一ビード及び第二ビードは、それぞれが有する線膨張係数に応じた量だけ体積が膨張する。このとき、膨張による熱変位の方向が、相互に接触する第一ビード及び第二ビードの各側面と交差する方向である場合、第一ビードと第二ビードとは、各側面と交差する方向に相互に押圧し合うことになる。これにより、第一ビード（第一金属材料側）と第二ビード（第二金属材料側）、延いては第一ビードが一体的に形成されるベース本体（第一金属材料側）と、第二ビードが一体的に形成される肉盛層（第二金属材料側）とが剥離することを良好に抑制する。
【００１１】
ただし、このとき、熱変位が生じる方向は一方向ではない。このため、例えば、ベース本体の表面上における所定の領域において、熱変位が第一ビードと第二ビードとの接触面と平行な方向にも作用すると、たとえ、面同士が、熱変位に応じた分だけ押圧し合っていても、接触面と平行な方向には滑りが生じる虞がある。
【００１２】
しかしながら、本発明では、ベース本体の表面上で区画される領域毎に形成された第一ビードの延在方向は複数存在する。このため、例え、一つの領域に配置される第一ビードと第二ビードとの接触面間にすべりを生じさせる熱変位が生じても、他の領域においては、第一ビード及び第二ビードの接触面間にすべりは生じにくい。つまり、一つの領域に生じたすべりを他の領域が良好に規制することができる。これにより、付加造形物として、第一金属材料と第二金属材料との間における剥離が好適に抑制される。また、上記金属付加製造装置によれば、剥離が好適に抑制される付加造形物は高価な傾斜部を設けずとも形成できるので、低コストとすることができる。
【００１３】
（２．付加造形物の製造方法）
また、本発明の付加造形物の製造方法は、第一金属材料で形成されたベース部材に前記第一金属材料とは異なる種類の第二金属材料を付加して製造する金属付加製造装置による付加造形物の製造方法である。前記ベース部材は、ベース本体と、前記ベース本体の表面において所定の隙間を有してそれぞれ隣接し、且つ所定の幅で形成される線状で複数の第一ビードと、を備え、前記複数の第一ビードは、前記ベース本体の前記表面上で区画される複数箇所の領域にそれぞれ備えられ、領域毎で同一である前記複数の第一ビードの延在方向は、複数存在する。
【００１４】
前記金属付加製造装置は、前記第二金属材料から形成される第二粉末材料を、前記ベース本体の前記表面に形成される前記複数の第一ビードの間及び前記複数の第一ビードの上方に供給する粉末材料供給装置と、前記複数の第一ビードの間及び前記複数の第一ビードの上方に供給される前記第二粉末材料を溶融させるために造形光ビームを照射する造形光ビーム照射装置と、を備える。
【００１５】
そして、前記製造方法は、前記粉末材料供給装置及び前記造形光ビーム照射装置を制御し、前記複数の第一ビードの間に供給した前記第二粉末材料を溶融させた後、固化させて前記第一ビードと並列で且つ前記第一ビードと固着する線状の第二ビードを形成する第二ビード形成工程と、前記粉末材料供給装置及び前記造形光ビーム照射装置を制御し、前記複数の第一ビードの上方に供給した前記第二粉末材料を溶融させた後、固化させて、前記第一ビード及び前記第二ビードと固着する肉盛層を形成する肉盛層形成工程と、を備える。これにより、上述した金属付加製造装置により製造される付加造形物と同様の効果を備えた付加造形物が製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第一実施形態に係る金属付加製造装置１の概要図である。
【図２】金属付加製造装置１が製造する付加造形物の部分断面図である。
【図３】金属付加製造装置１により形成される第一ビードの一例を説明する図である。
【図４】第一ビードの変形態様を説明する図である。
【図５】図２におけるベース部材のＶ−Ｖ矢視断面図であり、隣接する第一ビードの間に第二ビードが形成されている状態を説明する図である。
【図６】第一実施形態に係る付加造形物の製造方法のフローチャート１である。
【図７】領域Ａｒ２、Ａｒ４に付与される力を説明する図である。
【図８】第一実施形態における変形例１の第一ビードを説明する図である。
【図９】本発明の第二実施形態に係る金属付加製造装置２の概要図である。
【図１０】金属付加製造装置２が製造する付加造形物の部分断面図である。
【図１１】第二実施形態に係る付加造形物の製造方法のフローチャート２である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（１．第一実施形態）
（１−１．概要）
以下に、本発明に係る第一実施形態の金属付加製造装置１について、図１−図６を用いて説明する。金属付加製造装置１は、図１に示すように、公知のＬＭＤ(Laser Metal Deposition)型の金属付加製造装置である。ＬＭＤ型の金属付加製造装置は、初めに、ベースとなる金属材料の表面上に造形光ビームＢＭを照射し、金属材料を溶融させて表面上に溶融池を形成する。その後、金属付加製造装置は、溶融池に粉末状の金属材料を噴射して供給し、溶融させた後に固化させて付加造形物を形成する。
【００１８】
これにより、ベースとなる金属材料の所望の位置に、且つ所望の形状で金属を付加し付加造形物を形成することができる。なお、造形光ビームＢＭとしては、安価な近赤外波長のレーザ光が適用できる。また、造形光ビームＢＭとしては、ＣＯ２レーザ（遠赤外レーザ光）、半導体レーザ、又は電子ビーム等も適用可能である。
【００１９】
詳細については後に述べるが、第一実施形態に係る金属付加製造装置１は、図２の断面図に示すように、例えば、ＳＰＣＣ、ＳＰＣＥ等の鉄系材料（第一金属材料に相当する）で形成されたベース部材１００に、鉄とは異なる種類の金属である、例えば、ハイス鋼（high-speed steel、第二金属材料に相当する）の肉盛層１０４を付加、即ちコーティング（肉盛り）して付加造形物１１０を製造する。このように、本実施形態では、第一金属材料で形成されたベース部材１００の強度を向上させるため、第一金属材料（例えば、鉄）よりも硬度及び強度が高い第二金属材料（例えば、ハイス鋼）による肉盛層１０４をベース部材１００に付加する。
【００２０】
具体的には、金属付加製造装置１は、粉末状のハイス鋼Ｈｓ（Ｐ）を、ベース部材１００の表面（上面）に向けて噴射するとともに、噴射された粉末状のハイス鋼Ｈｓ（Ｐ）に、造形光ビームＢＭを照射する。これにより、ベース+部材１００の表面に供給される粉末状のハイス鋼Ｈｓ（Ｐ）を溶融させ、その後、固化させてベース部材１００の表面にハイス鋼Ｈｓをコーティングし付加造形物１１０を製造する。詳細については後述する。
【００２１】
ここで、まず、ハイス鋼Ｈｓのコーティング（肉盛り）が行われるベース部材１００について説明を行なう（図２参照）。なお、図２は、付加造形物１１０の一部の断面図である。ベース部材１００を形成する第一金属材料としては、鉄Ｆｅ以外にも、アルミ、銅、黄銅等が適用できる。また、コーティング材（肉盛層１０４）としての第二金属材料は、ハイス鋼Ｈｓ以外にも、工具鋼、超硬等が適用できる。さらに、上記態様に限らず、鉄Ｆｅ、アルミ、銅、黄銅等を第二金属材料とし、ハイス鋼Ｈｓ、工具鋼及び超硬等を第一金属材料としても良い。ただし、この場合におけるコーティング（肉盛り）の目的は、強度向上ではなく、例えば、ベース部材１００の表面改質や形状の復元等が挙げられる。
【００２２】
図２に示すように、ベース部材１００は、例えば、板状のベース本体１０１及びベース本体１０１の表面上に形成される複数の第一ビード１０２を備える。複数の第一ビード１０２は、図３に示すように、それぞれベース本体１０１の表面１０１ａ上において直線状（線状に相当する）に延在するとともに、延在方向と直交する方向に所定の隙間を有して等間隔で整列するよう形成される。
【００２３】
つまり、各第一ビード１０２は、隣接する第一ビード１０２との間の所定の隙間の大きさが第一隙間Ｌ１となるようそれぞれ配置されるとともに、延在方向と直交する方向における所定の幅の大きさが第一幅ｔ１で形成される。第一隙間Ｌ１及び第一幅ｔ１については、後に詳細に説明する。
【００２４】
ベース本体１０１及び複数の第一ビード１０２は、何れも同一材料である鉄Ｆｅ（第一金属材料）で形成される。このとき、ベース本体１０１は、本実施形態のように表面が平面で形成された部材でもよいし、別の態様として表面が曲面で形成された部材であってもよい。
【００２５】
また、上記態様に限らず、複数の第一ビードは、直線(線状)ではなく曲線（線状）で形成されていてもよい（図４参照）。このような曲線形状によっても、複数の第一ビード１０２が直線で形成された場合と同様の効果が期待できる。ただし、図４に示す各第一ビードの曲線形状は、あくまで一例を示したものであり、どのような形状で形成されてもよい。
【００２６】
また、詳細な説明については以降に行なうが、本実施形態では、複数の第一ビード１０２は、金属付加製造装置１の制御装置３０が備える第一ビード形成制御部３１の制御によって、ベース本体１０１の表面１０１ａ上に、ベース本体１０１と同一の金属材料（即ち、第一金属材料）が付加されてベース本体１０１と一体的に形成される。
【００２７】
（１−２．金属付加製造装置１）
次に、金属付加製造装置１の構成について説明する（図１参照）。ただし、金属付加製造装置１は、上述したように、公知のＬＭＤ型の金属付加製造装置である。このため、ＬＭＤ型の金属付加製造装置についての詳細な構成及び動作等についての説明は省略する。金属付加製造装置１は、粉末材料供給装置１０と、造形光ビーム照射装置２０と、制御装置３０とを備える。
【００２８】
（１−２−１．粉末材料供給装置１０）
図１に示すように、粉末材料供給装置１０は、第一貯留部１１、第二貯留部１２、供給材料切替部１３及び噴射部１４を備える。第一貯留部１１及び第二貯留部１２は、それぞれ配管１１ａ、１２ａを介して供給材料切替部１３に接続される。また、供給材料切替部１３は、噴射部１４と接続される。詳細は後述するが、供給材料切替部１３は、制御装置３０と接続され、制御装置３０によって作動が制御される。
【００２９】
第一貯留部１１には、鉄Ｆｅ（第一金属材料）から形成される鉄粉末材料Ｆｅ（Ｐ）（第一粉末材料）が貯留される。第二貯留部１２には、ハイス鋼Ｈｓ（第二金属材料）から形成される粉末状のハイス鋼粉末材料Ｈｓ（Ｐ）（第二粉末材料）が貯留される。そして、供給材料切替部１３は、噴射部１４に供給する粉末材料を鉄粉末材料Ｆｅ（Ｐ）とハイス鋼粉末材料Ｈｓ（Ｐ）との間で切替える。
【００３０】
噴射部１４と供給材料切替部１３とは配管１５によって接続される。そして、噴射部１４及び配管１５は、噴射部１４側に傾斜部を有した筒状の容器１６に収容される。噴射部１４は、容器１６の傾斜部の先端に配置され、供給材料切替部１３を介して供給された鉄粉末材料Ｆｅ（Ｐ）又はハイス鋼粉末材料Ｈｓ（Ｐ）を所望の位置に噴射して供給する。
【００３１】
粉末材料供給装置１０は、ベース本体１０１の表面１０１ａ上に複数の第一ビード１０２を形成する際には、第一貯留部１１に貯留される粉末状の鉄粉末材料Ｆｅ（Ｐ）を、供給材料切替部１３を介して噴射部１４から表面１０１ａ上に噴射し供給する。具体的には、粉末材料供給装置１０は、図３に示すベース本体１０１の表面１０１ａ上で四箇所（複数箇所に相当）に区画される領域Ａｒ１−Ａｒ４内の所望の位置に鉄粉末材料Ｆｅ（Ｐ）をそれぞれ噴射し供給する。第一ビード１０２についての詳細な説明については、後に述べる。
【００３２】
なお、図３に示すように、本実施形態では、領域Ａｒ１−Ａｒ４は、一例として矩形の外形を有して形成されるベース本体１０１の表面１０１ａ上において、等分に四分割されている。ただし、これはあくまで一例を例示しただけであり、ベース本体１０１の外形形状及び領域Ａｒ１−Ａｒ４の形状については、任意に設定可能である。
【００３３】
また、粉末材料供給装置１０は、複数の第一ビード１０２の間に第二ビード１０３を形成する際には、第二貯留部１２に貯留される粉末状のハイス鋼粉末材料Ｈｓ（Ｐ）を、供給材料切替部１３を介して噴射部１４から複数の第一ビード１０２の間に噴射し供給する（図５参照）。さらに、粉末材料供給装置１０は、肉盛層１０４を形成する際には、第二貯留部１２に貯留される粉末状のハイス鋼粉末材料Ｈｓ（Ｐ）を、供給材料切替部１３を介して噴射部１４から複数の第一ビード１０２の上面（上方）、即ち第一ビード１０２の上面及び第二ビード１０３の上面(上方)に噴射し供給する。
【００３４】
（１−２−２．造形光ビーム照射装置２０）
図１に示すように、造形光ビーム照射装置２０は、ビーム生成部２１で生成され供給される造形光ビームＢＭを所望の位置に照射する照射部２２を備える。照射部２２は、上述した容器１６内に収容される。容器１６内において、照射部２２は、粉末材料供給装置１０の噴射部１４の近傍に配置される。
【００３５】
詳細には、図１に示すように、照射部２２は、粉末材料供給装置１０の噴射部１４から噴射される各粉末材料Ｆｅ（Ｐ）、Ｈｓ（Ｐ）の噴射位置に向って、造形光ビームＢＭが照射可能となるよう容器１６の傾斜部の先端で、且つ噴射部１４の近傍に配置される。照射部２２から照射される造形光ビームＢＭは、制御装置３０によって制御される。また、噴射部１４及び照射部２２が配置された容器１６は、例えば、図略のロボットによって把持され、三次元空間で自在に移動可能となるよう制御される。このため、ロボットが制御装置３０により制御されることにより、噴射部１４及び照射部２２のそれぞれの噴射位置及び照射位置は所望の位置に容易に制御される。ただし、この態様に限らず、ベース本体１０１側を、例えばロボット等により移動させることによって、ベース本体１０１に対する噴射部１４及び照射部２２の各相対位置を移動させても良い。
【００３６】
造形光ビーム照射装置２０は、ベース本体１０１の表面１０１ａ上に複数の第一ビード１０２を形成するために、粉末材料供給装置１０によって領域Ａｒ１−Ａｒ４内の所望の位置に鉄粉末材料Ｆｅ（Ｐ）が供給される際、第一ビード１０２が形成されるベース本体１０１の所定の表面１０１ａ上、及び供給された鉄粉末材料Ｆｅ（Ｐ）に対し、照射部２２から造形光ビームＢＭ１を照射する。
【００３７】
なお、このとき、第一ビード１０２を所望の形状に形成するため、粉末材料供給装置１０が噴射する鉄粉末材料Ｆｅ（Ｐ）の噴射量及び噴射位置と、造形光ビーム照射装置２０が照射する造形光ビームＢＭ１の波長、照射出力及び照射位置とは、制御装置３０が備える第一ビード形成制御部３１によって制御される。これにより、ベース本体１０１と固着する線状の第一ビード１０２が、各領域Ａｒ１−Ａｒ４内で所望の位置及び形状で形成される。
【００３８】
また、造形光ビーム照射装置２０は、第二ビード１０３（図２、図５参照）を形成するために、粉末材料供給装置１０によって複数の第一ビード１０２の間にハイス鋼粉末材料Ｈｓ（Ｐ）が供給される際、第二ビード１０３が形成されるベース本体１０１の所定の表面１０１ａ上、及び供給されたハイス鋼粉末材料Ｈｓ（Ｐ）に対し、造形光ビームＢＭ２を照射する。
【００３９】
このとき、第二ビード１０３を所望の形状に形成するため、粉末材料供給装置１０が噴射するハイス鋼粉末材料Ｈｓ（Ｐ）の噴射量及び噴射位置と、造形光ビーム照射装置２０が照射する造形光ビームＢＭ２の波長、照射出力及び照射位置とは、制御装置３０が備える第二ビード形成制御部３２によって制御される。これにより、所望の形状、即ち第一ビード１０２と並列で且つ第一ビード１０２の側面と面同士で固着する線状の第二ビード１０３が形成される。
【００４０】
さらに、造形光ビーム照射装置２０は、図２に示す肉盛層１０４（コーティング層）を形成する際に、粉末材料供給装置１０によって複数の第一ビード１０２の上方（上面）及び第二ビード１０３の上方（上面）にハイス鋼粉末材料Ｈｓ（Ｐ）が供給されると、第一ビード１０２及び第二ビード１０３の各上面、及び供給されたハイス鋼粉末材料Ｈｓ（Ｐ）に対し、造形光ビームＢＭ３を照射する。
【００４１】
このとき、肉盛層１０４を所望の形状とするため、粉末材料供給装置１０が噴射するハイス鋼粉末材料Ｈｓ（Ｐ）の噴射量及び噴射位置と、造形光ビーム照射装置２０が照射する造形光ビームＢＭ３の波長、照射出力及び照射位置とは、制御装置３０が備える肉盛層形成制御部３３によって制御される。これにより、所望の形状、即ち第一ビード１０２の上面及び第二ビード１０３の上面と固着する平板状の肉盛層１０４（コーティング層）が形成され、ベース部材１００の強度が向上される。
【００４２】
（１−２−３．制御装置３０）
上述したように、制御装置３０は、図１に示すように、第一ビード形成制御部３１と、第二ビード形成制御部３２と、肉盛層形成制御部３３と、を備える。第一ビード形成制御部３１は、粉末材料供給装置１０の作動を制御して、複数箇所の領域Ａｒ１−Ａｒ４内の所望の位置に鉄粉末材料Ｆｅ（Ｐ）（第一粉末材料）を噴射し供給する。また、第一ビード形成制御部３１は、粉末材料供給装置１０に対する作動の制御と同時に、造形光ビーム照射装置２０の作動を制御し、第一ビード１０２が形成されるベース本体１０１の所定の表面１０１ａ上、及び領域Ａｒ１−Ａｒ４内に供給された鉄粉末材料Ｆｅ（Ｐ）（第一粉末材料）に造形光ビームＢＭ１を照射する。
【００４３】
このとき、粉末材料供給装置１０及び造形光ビーム照射装置２０に対する第一ビード形成制御部３１の制御内容は以下のとおりである。第一ビード形成制御部３１は、初めに、造形光ビーム照射装置２０によってベース本体１０１の表面上に造形光ビームＢＭ１を照射し、ベース本体１０１を溶融させて表面上に溶融池を形成する。その後、粉末材料供給装置１０が、溶融池に鉄粉末材料Ｆｅ（Ｐ）を噴射して供給し、溶融させた後に固化させて、ベース本体１０１と固着する線状の第一ビード１０２を領域Ａｒ１−Ａｒ４内に形成する。なお、このとき、造形光ビーム照射装置２０は、噴射により供給される鉄粉末材料Ｆｅ（Ｐ）に対しても造形光ビームＢＭ１の照射を行ない溶融させる。また、第一ビード１０２の形状の詳細については、後述する。
【００４４】
第二ビード形成制御部３２は、粉末材料供給装置１０の作動を制御して、複数の第一ビード１０２の間における所望の位置にハイス鋼粉末材料Ｈｓ（Ｐ）（第二粉末材料）を噴射し供給する。また、第二ビード形成制御部３２は、粉末材料供給装置１０に対する作動の制御と同時に、造形光ビーム照射装置２０を制御し、第二ビード１０３が形成される複数の第一ビード１０２の間におけるベース本体１０１の所定の表面１０１ａ上、及び複数の第一ビード１０２の間に供給されたハイス鋼粉末材料Ｈｓ（Ｐ）に造形光ビームＢＭ２を照射する。
【００４５】
このとき、粉末材料供給装置１０及び造形光ビーム照射装置２０に対する第二ビード形成制御部３２の制御内容は以下のとおりである。第二ビード形成制御部３２は、初めに、造形光ビーム照射装置２０によって複数の第一ビード１０２の間におけるベース本体１０１の表面上に造形光ビームＢＭ２を照射し、ベース本体１０１を溶融させて表面上に溶融池を形成する。その後、粉末材料供給装置１０が、溶融池にハイス鋼粉末材料Ｈｓ（Ｐ）を噴射して供給し、溶融させた後に固化させて、第一ビード１０２と並列で且つ第一ビード１０２と固着する線状の第二ビード１０３を形成する。なお、このとき、造形光ビーム照射装置２０は、噴射により供給されるハイス鋼粉末材料Ｈｓ（Ｐ）に対しても造形光ビームＢＭ２の照射を行ない溶融させる。また、このとき、第二ビード１０３の上面の高さは、第一ビード１０２の上面の高さと同じである。
【００４６】
肉盛層形成制御部３３は、粉末材料供給装置１０の作動を制御して、複数の第一ビード１０２の上面及び第二ビードの上面における所望の位置にハイス鋼粉末材料Ｈｓ（Ｐ）（第二粉末材料）を噴射し供給する。また、肉盛層形成制御部３３は、粉末材料供給装置１０に対する作動の制御と同時に、造形光ビーム照射装置２０を制御し、粉末材料供給装置１０が複数の第一ビード１０２の上面、及び第二ビード１０３の上面と、各上面に供給したハイス鋼粉末材料Ｈｓ（Ｐ）とに造形光ビームＢＭ３を照射する。
【００４７】
このとき、粉末材料供給装置１０及び造形光ビーム照射装置２０に対する肉盛層形成制御部３３の制御内容は、粉末材料供給装置１０及び造形光ビーム照射装置２０に対する第一ビード形成制御部３１及び第二ビード形成制御部３２の制御内容と同様である。よって、説明は省略する。これにより、粉末材料供給装置１０により噴射されたハイス鋼粉末材料Ｈｓ（Ｐ）を、溶融させた後、固化させ、第一ビード１０２及び第二ビード１０３と固着する強固な肉盛層１０４を第一ビード１０２及び第二ビード１０３の上方に形成する。
【００４８】
（１−３．第一ビード１０２）
次に、第一ビード１０２の形状について、図２、図３に基づき詳細に説明する。上述したように、複数の第一ビード１０２は、図３に示すようにベース本体１０１の表面１０１ａ上で区画される複数箇所の領域Ａｒ１−Ａｒ４内にそれぞれ設けられる。そして、領域Ａｒ１−Ａｒ４毎における複数の第一ビード１０２の延在方向は、二種類（複数に相当する）存在する。
【００４９】
詳細には、図３に示すように、一種類目の延在方向として、領域Ａｒ１及び領域Ａｒ３に形成された各第一ビード１０２が同一方向（図３において上下方向）に直線状に延在して形成される。また、二種類目の延在方向として、領域Ａｒ２及び領域Ａｒ４に形成され同一方向（図３において左右方向）に延在される各第一ビード１０２が、領域Ａｒ１及び領域Ａｒ３に形成された各第一ビード１０２の延在方向と直交（交差に相当）するよう形成される。
【００５０】
換言すると、四箇所（複数箇所であり、少なくとも三箇所以上に相当）の領域Ａｒ１−Ａｒ４は、一部の領域（領域Ａｒ１及び領域Ａｒ３）と残りの領域（領域Ａｒ２及び領域Ａｒ４）の二種類の領域に分類される。同種に分類された二以上の領域（領域Ａｒ１、領域Ａｒ３、又は領域Ａｒ２、領域Ａｒ４）における第一ビード１０２の延在方向は同一方向であり、分類された二種類の領域の第一ビード１０２の延在方向は異なる方向であり直交（交差）する。このように、複数の第一ビード１０２は、ベース本体１０１の表面１０１ａ上で区画される複数箇所の領域Ａｒ１−Ａｒ４にそれぞれ備えられ、領域毎で同一の複数の第一ビードの延在方向は、二種類（複数に相当）存在する。
【００５１】
なお、上記態様に限らず、二種類の領域における第一ビード１０２の延在方向は、直交ではなく所定の角度を有して交差しているだけでもよい。また、ベース本体１０１の表面１０１ａ上で区画される領域の数は二箇所又は三箇所であっても良いし、五箇所以上であってもよい。さらに、複数個所の領域は、第一ビード１０２の延在方向で分類した場合、二種類には限らず三種類以上であってもよい。
【００５２】
また、図３に示すように、同一の領域内である領域Ａｒ１における複数の第一ビード１０２は、隣接する第一ビード１０２と一方又は他方の端部同士が接続され、一筆書きが可能な一本の連続線を形成している。このため、複数の第一ビード１０２を形成する際、各第一ビード１０２の端部において、粉末材料供給装置１０による鉄粉末材料Ｆｅ（Ｐ）の噴射を断続的に制御しなくてよい。これにより、鉄粉末材料Ｆｅ（Ｐ）を噴射する場合の制御の負荷が軽減され、低コスト化に寄与する。なお、領域Ａｒ２−領域Ａｒ４における第一ビード１０２についても、同様である。
【００５３】
ただし、この態様に限らず、第一ビード１０２は、隣接する第一ビード１０２と一方又は他方の端部同士が接続されず、平行に整列した複数の直線のみで形成されていてもよい。これによっても、ベース本体（第一金属材料側）と、肉盛層（第二金属材料側）との間における剥離を抑制する効果は十分得られる。
【００５４】
（１−４．付加造形物の製造方法）
次に、上記で説明した付加造形物１１０の製造方法について、図６のフローチャート１に基づき説明する。この製造方法は、上記で説明した金属付加製造装置１を用いて付加造形物１１０を製造する際の製造方法に関する。付加造形物１１０の製造方法では、ベース本体１０１は、図１に示すように、予め、造形台１０５上に載置されているものとする。また、ベース本体１０１は上面に平面を備える直方体で板状の部材である。
【００５５】
まず、ステップＳ１０（第一ビード形成工程）では、第一ビード形成制御部３１が、粉末材料供給装置１０の供給材料切替部１３を制御し、造形台１０５上に載置されるベース本体１０１の表面１０１ａに対して、第一貯留部１１に貯留される鉄粉末材料Ｆｅ（Ｐ）の供給が可能な状態とする。
【００５６】
ステップＳ２０（第一ビード形成工程）では、第一ビード形成制御部３１が、造形光ビーム照射装置２０を制御する。これにより、ベース本体１０１の表面１０１ａ上で区画される複数箇所の領域Ａｒ１−Ａｒ４のうち、まだ第一ビード１０２が形成されていない領域である、例えば領域Ａｒ１内に、造形光ビームＢＭ１を照射していく。なお、このとき、造形光ビーム照射装置２０から照射される造形光ビームＢＭ１は、図３における領域Ａｒ１内のＡ点からＢ点に向って、上述した一筆書きに従って連続的に照射される。
【００５７】
ステップＳ３０（第一ビード形成工程）では、第一ビード形成制御部３１が、ステップＳ２０とほぼ同時に、粉末材料供給装置１０の噴射を制御する。詳細には、造形光ビームＢＭ１が照射される位置と同じ位置に、噴射部１４から鉄粉末材料Ｆｅ（Ｐ）を噴射し供給する。つまり、鉄粉末材料Ｆｅ（Ｐ）は、造形光ビームＢＭ１の照射軌跡に追従して噴射される。これにより、ベース本体１０１と固着する線状の第一ビード１０２が領域Ａｒ１内に形成される。
【００５８】
ステップＳ４０（第一ビード形成工程）では、領域Ａｒ１−Ａｒ４の全ての領域に対して、第一ビード１０２の形成が終了したか否かが判定される。そして、まだ第一ビード１０２を形成していない領域があると判定された場合には、Ｎに従いステップＳ２０に戻る。そして、まだ第一ビード１０２が形成されていない、例えば、領域Ａｒ２に対して、ステップＳ２０及びステップＳ３０の処理を行なう。なお、このとき、領域Ａｒ２では、第一ビード１０２の延在方向が、領域Ａｒ１における第一ビード１０２の延在方向と直交する方向となるよう第一ビード形成制御部３１によって制御される。
【００５９】
また、領域Ａｒ２においても、ステップＳ２０において、造形光ビーム照射装置２０から照射される造形光ビームＢＭ１は、図３における領域Ａｒ１内のＣ点からＤ点に向って、一筆書きに従って連続的に照射されるものとする。その他については、領域Ａｒ１において、第一ビード１０２を形成した場合と同様である。このようにして、残りの全ての領域Ａｒ２−Ａｒ４において第一ビード１０２の形成作業が終了するまで、ステップＳ２０−ステップＳ４０の処理が繰り返し実施される。そして、ステップＳ４０において、全ての領域に対して、第一ビード１０２の形成が終了したと判定されると、Ｙに従いステップＳ５０に移動する。
【００６０】
ステップＳ５０（第二ビード形成工程）では、第二ビード形成制御部３２が、粉末材料供給装置１０の供給材料切替部１３を制御し、表面１０１ａ上に形成された複数の第一ビード１０２の間に対し、第二貯留部１２に貯留されるハイス鋼粉末材料Ｈｓ（Ｐ）の噴射が可能な状態とする。
【００６１】
ステップＳ６０（第二ビード形成工程）では、第二ビード形成制御部３２が、造形光ビーム照射装置２０を制御する。これにより、複数の第一ビード１０２の間であり、且つベース本体１０１の表面１０１ａ上の所定の位置に、造形光ビームＢＭ２を照射する。
【００６２】
ステップＳ７０（第二ビード形成工程）では、第二ビード形成制御部３２が、ステップＳ６０とほぼ同時に、粉末材料供給装置１０の噴射を制御する。詳細には、造形光ビームＢＭ２が照射される位置と同じ位置に、噴射部１４からハイス鋼粉末材料Ｈｓ（Ｐ）を噴射し供給する。つまり、ハイス鋼粉末材料Ｈｓ（Ｐ）は、造形光ビームＢＭ２の照射軌跡に追従して噴射される。これにより、第一ビード１０２と並列で且つ第一ビード１０２と固着する線状の第二ビード１０３が形成される。
【００６３】
ステップＳ８０（第二ビード形成工程）では、領域Ａｒ１−Ａｒ４の全ての領域に対して、第二ビード１０３の形成が終了したか否かが判定される。そして、まだ第二ビード１０３を形成していない領域があると判定された場合には、Ｎに従いステップＳ６０に戻る。そして、まだ第二ビード１０３が形成されていない、例えば、領域Ａｒ２に対してステップＳ６０及びステップＳ７０の処理を行なう。なお、このとき、領域Ａｒ２では、第二ビード１０３の延在方向が、第一ビード１０２の延在方向に沿った方向、即ち領域Ａｒ１における第一ビード１０２の延在方向と直交する方向となるよう第二ビード形成制御部３２によって制御される。
【００６４】
このようにして、残りの全ての領域Ａｒ２−Ａｒ４において第一ビード１０２の形成作業が終了するまで、ステップＳ６０−ステップＳ８０の処理が繰り返し実施される。そして、ステップＳ８０において、全ての領域Ａｒ１−Ａｒ４に対して、第二ビード１０３の形成が終了したと判定されると、Ｙに従いステップＳ９０に移動する。
【００６５】
ステップＳ９０（肉盛層形成工程）では、肉盛層形成制御部３３が、造形光ビーム照射装置２０を制御し、複数の第一ビード１０２の上面（上方）及び第二ビード１０３の上面（上方）に造形光ビームＢＭ３を照射する。なお、ステップＳ９０では、各領域毎ではなく、全ての領域Ａｒ１−Ａｒ４に亘って造形光ビームＢＭ３を照射する。このとき、照射の経路については問わない。
【００６６】
ステップＳ１００（肉盛層形成工程）では、肉盛層形成制御部３３が、ステップＳ９０とほぼ同時に、粉末材料供給装置１０の噴射を制御する。これにより、造形光ビームＢＭ３が照射される位置と同じ位置に、噴射部１４から、複数の第一ビード１０２の上面（上方）及び第二ビード１０３の上面（上方）に、ハイス鋼粉末材料Ｈｓ（Ｐ）を噴射し供給する。つまり、ハイス鋼粉末材料Ｈｓ（Ｐ）は、造形光ビームＢＭ３の照射軌跡に追従して噴射される。
【００６７】
これにより、ハイス鋼粉末材料Ｈｓ（Ｐ）は、溶融したのち固化して第一ビード１０２及び第二ビード１０３と固着する肉盛層１０４を形成し、その後、処理は終了される。これにより、第一ビード１０２の上面及び第二ビード１０３の上面と固着する平板状の肉盛層１０４（コーティング層）が形成され、ベース部材１００の強度が向上される。
【００６８】
（１−５．作用）
上記のように形成された付加造形物１１０の作用について図２、図５及び図７に基づき説明する。まず、前提について説明する。付加造形物１１０に所定の熱が加わった場合、付加造形物１１０は、全方向に向って熱変位はするが、領域Ａｒ２及び領域Ａｒ４が備える第一ビード１０２の延在方向Ｘと平行な方向に最も大きく熱変位するものと仮定して以後の説明を行なう。なお、このとき、領域Ａｒ１及び領域Ａｒ３（一部の領域）が備える第一ビード１０２の延在方向Ｙは、延在方向Ｘと直交している。ただし、この態様に限らず、第一ビード１０２の延在方向Ｙは、延在方向Ｘと直交ではなく所定の角度を有しているだけでもよい。
【００６９】
上記のように形成された付加造形物１１０に熱が加えられると、第一ビード１０２及び第二ビード１０３は、それぞれが有する線膨張係数α１、α２（共に図略）に応じた量だけ延在方向Ｘと平行な方向に最も大きく熱変位する。これにより、領域Ａｒ２及び領域Ａｒ４において、第一ビード１０２と第二ビード１０３とが面１０２ａ、１０３ａ同士で接触する側面部分では、図７に示すように、熱応力が第一ビードと第二ビードとの接触面１０２ａ、１０３ａと平行な方向に作用する。このため、接触面１０２ａ、１０３ａと平行な方向には滑りが生じる虞がある。
【００７０】
しかしながら、このとき、図２に示すように、領域Ａｒ１及び領域Ａｒ３における第一ビード１０２の面１０２ａと第二ビード１０３の面１０３ａとが接触（接合）する側面部分では、面１０２ａ、１０３ａ同士が相互に法線方向に押圧し合うことになる（矢印Ｅ、Ｆ参照）。これにより、第一ビード１０２（第一金属材料側）と第二ビード１０３（第二金属材料側）、延いては第一ビード１０２が一体的に形成されるベース本体１０１（第一金属材料側）と、第二ビード１０３が一体的に形成される肉盛層１０４（第二金属材料側）とが相対変位し、接合面が剥離することを効果的に抑制することができる。
【００７１】
つまり、付加造形物１１０の複数の第一ビード１０２は、ベース本体１０１の表面１０１ａ上で区画される複数箇所の領域Ａｒ１−Ａｒ４にそれぞれ備えられ、領域毎で同一の複数の第一ビード１０２の延在方向は複数存在する。これにより、付加造形物１１０に対して熱が加わり、付加造形物１１０が様々な方向に熱膨張しても、領域毎に異なる第一ビード１０２の複数の延在方向によって、ベース本体１０１（第一金属材料側）と、肉盛層１０４（第二金属材料側）との剥離が良好に抑制できる。
【００７２】
なお、上記態様に限らず、ベース部材１００が最も大きく熱変位する方向が、領域Ａｒ１及び領域Ａｒ３が備える第一ビード１０２の延在方向Ｙと平行な方向である場合には、一部の領域は領域Ａｒ２及び領域Ａｒ４である。そして、一部の領域の延在方向Ｘは、最も大きく熱変位する方向と直交するよう形成される。これによっても、上記と同様、領域Ａｒ２及び領域Ａｒ４の第一ビード１０２及び第二ビード１０３によって、ベース本体１０１（第一金属材料側）と、肉盛層１０４（第二金属材料側）との剥離が良好に抑制できる。
【００７３】
また、上記と同様、第一ビード１０２の延在方向Ｘは、ベース部材１００が最も大きく熱変位する延在方向Ｙと直交ではなく所定の角度を有し交差しているだけでもよい。この場合、領域Ａｒ１及び領域Ａｒ３における第一ビード１０２と第二ビード１０３とが接触する側面部分では、面１０２ａ、１０３ａ同士が相互に法線方向よりも小さな角度で押圧することになるが、これによっても相応の効果は期待出来る。
【００７４】
また、上記態様においては、第一ビード１０２の所定の幅が第一幅ｔ１で形成され、隣接する第一ビード１０２の間の所定の隙間の大きさ、即ち第二ビード１０３の幅が、第一隙間Ｌ１と等しい第二幅ｔ２で形成されるものとした場合、第一幅ｔ１と第二幅ｔ２との関係は下記のとおりであることが好ましい。
【００７５】
つまり、第一ビード１０２及び第二ビード１０３がそれぞれ有する線膨張係数をα１、及びα１より小さなα２（＜α１）とした場合に、付加造形物１１０に所定の温度の熱が加えられたとき、第一ビード１０２及び第二ビード１０３が、それぞれ線膨張係数α１、α２に応じて幅方向に熱変位する各々の熱変位量が等しくなるよう第一幅ｔ１と第二幅ｔ２（＞ｔ１）とが設定されることが好ましい。
【００７６】
これにより、第一ビード１０２及び第二ビード１０３は、所定の温度において、接触する側面同士が同じ変位量でバランスよく押圧しあうため、第一ビード１０２及び第二ビード１０３の変形が好適に抑制できる。なお、上記所定の温度は、付加造形物１１０に加えられる温度に基づき任意に設定すればよい。
【００７７】
（１−６．第一実施形態による効果）
上記第一実施形態によれば、金属付加製造装置１は、粉末材料供給装置１０と、造形光ビーム照射装置２０と、粉末材料供給装置１０及び造形光ビーム照射装置２０を制御し、複数の第一ビード１０２の間に供給したハイス鋼粉末材料Ｈｓ（Ｐ）（第二粉末材料）を溶融させた後、固化させて、第一ビードと並列で且つ第一ビード１０２と固着する線状の第二ビード１０３を形成する第二ビード形成制御部３２と、粉末材料供給装置１０及び造形光ビーム照射装置２０を制御し、複数の第一ビード１０２の上方に供給したハイス鋼粉末材料Ｈｓ（Ｐ）（第二粉末材料）を溶融させた後、固化させて、第一ビード１０２及び第二ビード１０３と固着する肉盛層１０４を形成する肉盛層形成制御部３３と、を備える。そして、複数の第一ビード１０２は、ベース本体１０１の表面１０１ａ上で区画される複数箇所の領域Ａｒ１−Ａｒ４にそれぞれ備えられ、領域毎で同一である複数の第一ビードの延在方向は、複数存在する。
【００７８】
このように形成された付加造形物１１０に熱が加えられると、第一ビード１０２及び第二ビード１０３は、それぞれが有する線膨張係数α１、α２に応じた量だけ体積が膨張し熱変位する。これにより、第一ビード１０２と第二ビード１０３とが面１０２ａ、１０３ａ同士で接触する側面部分では、面１０２ａ、１０３ａと交差する方向に相互に押圧し合う。従って、第一ビード１０２（第一金属材料）と第二ビード１０３（第二金属材料）、延いては第一ビード１０２が一体的に形成されるベース本体１０１（第一金属材料）と、第二ビード１０３が一体的に形成される肉盛層１０４（第二金属材料）とが剥離することを良好に抑制することができる。
【００７９】
ただし、このとき、熱応力（熱変位）が生じる方向は一方向ではない。このため、例えば、ベース本体１０１の表面１０１ａ上における所定の領域において、熱変位が第一ビード１０２と第二ビード１０３との接触面１０２ａ、１０３ａと平行な方向にも作用すると、たとえ、面同士が、熱膨張に応じた分だけ押圧し合っていても、接触面１０２ａ、１０３ａと平行な方向には滑りが生じる虞がある。
【００８０】
しかしながら、本発明では、ベース本体１０１の表面１０１ａ上で区画される領域Ａｒ１−Ａｒ４毎に形成された第一ビード１０２の延在方向は複数存在する。このため、例え、一つの領域に配置される第一ビード１０２と第二ビード１０３との接触面間にすべりを生じさせる熱変位が発生しても、他の領域においては、第一ビード１０２及び第二ビード１０３の接触面間にすべりは生じにくい。つまり、一つの領域に生じたすべりを他の領域が良好に規制する。これにより、付加造形物１１０として、ベース本体１０１（第一金属材料）と肉盛層１０４（第二金属材料）との間において、剥離が好適に抑制される。また、上記金属付加製造装置１によれば、剥離が好適に抑制される付加造形物１１０は高価な傾斜部を設けずとも形成できるので、低コストとすることができる。
【００８１】
また、上記実施形態によれば、粉末材料供給装置１０は、鉄Ｆｅ（第一金属材料）から形成される鉄粉末材料Ｆｅ（Ｐ）（第一粉末材料）を、ベース本体１０１の表面１０１ａ上で区画される複数箇所の領域Ａｒ１−Ａｒ４内に噴射して供給する。また、造形光ビーム照射装置２０は、領域Ａｒ１−Ａｒ４内に供給される鉄粉末材料Ｆｅ（Ｐ）を溶融させるための造形光ビームＢＭ１を照射する。
【００８２】
そして、金属付加製造装置１は、粉末材料供給装置１０及び造形光ビーム照射装置２０を制御し、複数箇所の領域Ａｒ１−Ａｒ４内に供給した鉄粉末材料Ｆｅ（Ｐ）を溶融させた後、固化させて、ベース本体１０１と固着する直線状（線状）の第一ビード１０２を領域Ａｒ１−Ａｒ４内に形成する第一ビード形成制御部３１を備える。このように、第一ビード形成制御部３１によって、複数の第一ビード１０２を形成するので、第一ビード１０２の形状を容易に変更でき、様々な熱環境下で使用される付加造形物１１０に容易に適用させることができ汎用性が向上する。
【００８３】
また、上記実施形態によれば、複数箇所の領域Ａｒ１−Ａｒ４は、四箇所（少なくとも三箇所以上）存在し、四箇所の領域は、一部の領域（領域Ａｒ１及び領域Ａｒ３）と残りの領域（領域Ａｒ２及び領域Ａｒ４）の二種類の領域に分類される。そして、同種に分類された二箇所以上の領域（領域Ａｒ１、領域Ａｒ３、又は領域Ａｒ２、領域Ａｒ４）における第一ビード１０２の延在方向は同一方向であり、分類された二種類の領域の第一ビード１０２の延在方向は異なる方向であり直交（交差）する。
【００８４】
このように、第一ビード１０２が設けられる領域は三箇所以上設けられるため、熱変位に応じてバランスよく配置することで複雑な方向に生じる熱変位に対して良好に対応できる。つまり、熱変位が様々な方向にさらに複雑に生じても、ベース本体１０１（第一金属材料）と肉盛層１０４（第二金属材料）との間における相対変位を効果的に規制できるので、ベース本体１０１（第一金属材料）と肉盛層１０４（第二金属材料）との間における剥離を好適に抑制できる。
【００８５】
また、上記実施形態によれば、二種類の領域の第一ビード１０２の延在方向のうち、一部の領域（例えば、領域Ａｒ１及び領域Ａｒ３）における第一ビード１０２の延在方向Ｙは、ベース部材１００が最も大きく熱変位する方向と交差する。これにより、ベース本体１０１（第一金属材料）と肉盛層１０４（第二金属材料）との間における相対移動を効果的に規制できるので、剥離を好適に抑制できる。
【００８６】
また、上記実施形態によれば、各領域Ａｒ１−Ａｒ４内において、複数の第一ビード１０２は、それぞれが直線で形成される。第一ビード１０２を、このように簡易な形状とすることで、第一ビード形成制御部３１による制御負荷が小さくなるとともに、第一ビード１０２の形成速度も向上し、コスト低減にも寄与する。
【００８７】
また、上記実施形態の付加造形物１１０の製造方法によれば、第二ビード形成制御部３２が、粉末材料供給装置１０及び造形光ビーム照射装置２０を制御し、複数の第一ビード１０２の間に供給するハイス鋼粉末材料Ｈｓ（Ｐ）（第二粉末材料）を溶融させた後、固化させて、第一ビード１０２と並列で且つ第一ビード１０２と固着する直線状（線状）の第二ビード１０３を形成する第二ビード形成工程と、肉盛層形成制御部３３が、粉末材料供給装置１０及び造形光ビーム照射装置２０を制御して、複数の第一ビード１０２及び第二ビード１０３の上方に供給するハイス鋼粉末材料Ｈｓ（Ｐ）を溶融させた後、固化させて、第一ビード１０２及び第二ビード１０３と固着する肉盛層１０４を形成する肉盛層形成工程と、を備える。これにより、上記実施形態において金属付加製造装置１が形成する付加造形物１１０が備える剥離の抑制に係る効果と同等の効果を有する付加造形物１１０が製造できる。
【００８８】
また、上記実施形態の製造方法によれば、さらに、第一ビード形成制御部３１が、粉末材料供給装置１０及び造形光ビーム照射装置２０を制御して、複数箇所の領域Ａｒ１−Ａｒ４内に鉄粉末材料Ｆｅ（Ｐ）（第一粉末材料）を噴射して供給し、供給された鉄粉末材料Ｆｅ（Ｐ）に造形光ビームＢＭ１を照射することによって、ベース本体１０１と固着する線状の第一ビード１０２を領域内に複数形成する第一ビード形成工程を備える。これにより、上記実施形態において金属付加製造装置１が形成する付加造形物１１０と同様、様々な熱環境に容易に適用できる付加造形物１１０が製造できる。
【００８９】
（２．変形例）
上記第一実施形態においては、ベース本体１０１の表面１０１ａ上において区画された領域Ａｒ１−Ａｒ４は、延在方向で種類分けした、領域Ａｒ１及び領域Ａｒ３と、領域Ａｒ２及び領域Ａｒ４とが同じ面積で形成された。しかしながら、この態様には限らず、図８に示すように、変形例１として、二種類の領域のうち、ベース部材１００が最も大きく熱変位する方向と延在方向が交差する一部の領域（例えば、領域Ａｒ１及び領域Ａｒ３）が占める割合が、残りの領域（例えば、領域Ａｒ２及び領域Ａｒ２）が占める割合より大きくなるよう配置されてもよい。これにより、ベース本体１０１（第一金属材料）と肉盛層１０４（第二金属材料）との間における相対移動を効果的に規制できるので、剥離を好適に抑制できる。
【００９０】
（３．第二実施形態）
次に、第二実施形態に係る金属付加製造装置２について図９−図１１に基づき説明する。第一実施形態においては、ベース部材１００の複数の第一ビード１０２は、制御装置３０が備える第一ビード形成制御部３１の制御によって、ベース本体１０１の表面１０１ａ上に、ベース本体１０１と一体的に形成された。
【００９１】
しかしながら、この態様に限らず、第二実施形態として、図９、図１０に示すように、ベース部材２００が切削加工によって予め形成された複数の第一ビード２０２を備えていてもよい。なお、前述した切削加工は、鋳造又は鍛造であってもよい。つまり、複数の第一ビード２０２が、ベース本体２０１と一体で形成されてもよい。この場合、金属付加製造装置２では、上述した第一ビード形成制御部３１は不要である。
【００９２】
即ち、第二実施形態に係る金属付加製造装置２は、図９に示すように、第一実施形態の金属付加製造装置１に対して、制御装置２３０が、第一ビード形成制御部３１を備えていない点が異なる。また、図１０に示す付加造形物２１０を製造する際に、初めに造形台１０５上に載置するのが、第一実施形態のように第一ビード１０２を備えないベース本体１０１ではなく、予め第一ビード２０２を備えるベース部材２００である点が異なる。その他については、第一実施形態と同様である。よって、以降においては、第一実施形態と同様の構成には同じ符号を付して説明するとともに、異なる部分である製造方法についてのみ詳細に説明する。
【００９３】
（３−１．付加造形物の製造方法）
次に、上記で説明した付加造形物２１０の製造方法について、図１１のフローチャート２に基づき簡単に説明する。この製造方法は、上記で説明した金属付加製造装置２を用いて付加造形物２１０を製造する際の製造方法に関する。
【００９４】
ステップＳ２１０では、図９に示すように造形台１０５上にベース部材２００を載置して供給する。このとき、ベース部材２００は、予め備えられた第一ビード２０２側を上面として造形台１０５上に載置される。なお、ステップＳ２１０は、第一実施形態におけるフローチャート１のステップＳ１０−ステップＳ４０に相当する。
【００９５】
以降、ステップＳ２５０−ステップＳ３００は、フローチャート１におけるステップＳ５０−ステップＳ１００と構成品の符号は異なるが同様の処理を行なうものである。これにより、第一ビード２０２の上面及び第二ビード２０３の上面と固着する平板状の肉盛層２０４（コーティング層）が形成され、ベース部材２００の強度が向上される。また、ベース部材２００と肉盛層２０４との間の剥離も良好に抑制される。
【符号の説明】
【００９６】
１、２；金属付加製造装置、  １０；粉末材料供給装置、  ２０；造形光ビーム照射装置、  ３０、２３０；制御装置、  ３１；第一ビード形成制御部、  ３２；第二ビード形成制御部、  ３３；肉盛層形成制御部、  １００、２００；ベース部材、  １０１、２０１；ベース本体、  １０１ａ；表面、  １０２、２０２；第一ビード、  １０３、２０３；第二ビード、  １０４、２０４；肉盛層、  １１０、２１０；付加造形物、  Ａｒ１−Ａｒ４；領域、  ＢＭ、ＢＭ１、ＢＭ２、ＢＭ３；造形光ビーム、  Ｆｅ；鉄（第一金属材料）、  Ｆｅ（Ｐ）；鉄粉末材料（第一粉末材料）、  Ｈｓ；ハイス鋼（第二金属材料）、  Ｈｓ（Ｐ）；ハイス鋼粉末材料（第二粉末材料）、  Ｌ１；第一隙間、  ｔ１；第一幅、  ｔ２；第二幅、  Ｘ；延在方向、  Ｙ；延在方向。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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