(57)【要約】【課題】三次元造形物が意図せずステージから剥離することを抑制する技術を提供する。【解決手段】三次元造形物の製造方法は、穴部が設けられたステージに造形材料を１層または複数層に亘って積層して、ステージに接する第１造形部と、ステージに沿って第１造形部に繋がり、穴部上に貫通孔が設けられたスカート部とを形成する第１造形工程と、第１造形部上に造形材料を１層または複数層に亘って積層して第２造形部を形成する第２造形工程と、穴部および貫通孔に固定部材を挿入して、スカート部をステージに固定するスカート部固定工程と、を有する。【選択図】図１４
2020116900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元造形物の製造方法であって、
穴部が設けられたステージに造形材料を１層または複数層に亘って積層して、前記ステージに接する第１造形部と、前記ステージに沿って前記第１造形部に繋がり、前記穴部上に貫通孔が設けられたスカート部とを形成する第１造形工程と、
前記第１造形部上に前記造形材料を１層または複数層に亘って積層して第２造形部を形成する第２造形工程と、
前記穴部および前記貫通孔に固定部材を挿入して、前記スカート部を前記ステージに固定するスカート部固定工程と、
を有する三次元造形物の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の三次元造形物の製造方法であって、
前記第１造形工程において、前記スカート部の前記貫通孔は、前記ステージに積層された前記造形材料に切削加工を施すことによって形成される、三次元造形物の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の三次元造形物の製造方法であって、
前記固定部材は、ねじであり、
前記ステージの前記穴部は、ねじ穴である、
三次元造形物の製造方法。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の三次元造形物の製造方法であって、
前記スカート部固定工程において、前記ステージの前記穴部、および、前記スカート部の前記貫通孔に前記造形材料を吐出することによって前記固定部材を形成して、前記スカート部を前記ステージに固定する、三次元造形物の製造方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の三次元造形物の製造方法であって、
前記第１造形部および前記第２造形部が前記スカート部を介して前記ステージに固定された状態で、少なくとも前記第２造形部に切削加工を施す工程を有する、三次元造形物の製造方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の三次元造形物の製造方法であって、
前記第１造形部および前記第２造形部の作成が完了した後に、前記第１造形部と前記スカート部とを切削加工によって分離する工程を有する、三次元造形物の製造方法。
【請求項７】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の三次元造形物の製造方法であって、
前記スカート部を形成する前記造形材料の種類は、前記第１造形部を形成する前記造形材料の種類とは異なり、
前記第１造形部および前記第２造形部の作成が完了した後に、前記スカート部を溶解または焼却する工程を有する、三次元造形物の製造方法。
【請求項８】
三次元造形装置であって、
材料を溶融させて造形材料にする溶融部と、
前記溶融部から供給された前記造形材料を吐出する吐出部と
固定部材が挿入される穴部が設けられ、前記吐出部から吐出された前記造形材料が積層されるステージと、
前記吐出部と前記ステージとの相対位置を変化させる移動機構と、
前記吐出部および前記移動機構を制御することによって、前記ステージに三次元造形物を造形する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記溶融部および前記移動機構を制御することによって、前記ステージに接する第１造形部と、前記ステージに沿って前記第１造形部に繋がり、前記穴部上に貫通孔が設けられたスカート部とを形成する、三次元造形装置。
【請求項９】
請求項８に記載の三次元造形装置であって、
前記溶融部は、
溝が形成された溝形成面を有するフラットスクリューと、前記溝形成面に対向し、中央に前記吐出部に連通する連通孔が形成されたスクリュー対向面、および、加熱部を有するバレルと、を備え、
前記フラットスクリューの回転、および、前記加熱部による加熱によって前記材料を溶融させて前記造形材料にして、前記連通孔から前記吐出部に前記造形材料を供給する、三次元造形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、三次元造形物の製造方法および三次元造形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、金属粉末の層にレーザーを照射して焼結させることによって、複数の焼結層が積層された金属粉末焼結部品を製造する方法が開示されている。この方法では、所望の形状よりも所定寸法だけ大きく焼結層が形成された後、切削加工によって、焼結層の表層および不要部分が除去される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３１３６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した方法にように、造形後に切削加工を施すことによって、三次元造形物の寸法精度を向上させることができる。ステージ上に載置された三次元造形物に切削加工を施す場合、三次元造形物とステージとの密着力が十分に得られずに、切削時に、三次元造形物がステージから剥がれてしまう可能性がある。この問題は、切削時のみならず、造形時においても三次元造形物の反り等によって生じる可能性がある。そこで、本願は、三次元造形物が意図せずステージから剥離することを抑制する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一形態によれば、三次元造形物の製造方法が提供される。この三次元造形物の製造方法は、穴部が設けられたステージに造形材料を１層または複数層に亘って積層して、前記ステージに接する第１造形部と、前記ステージに沿って前記第１造形部に繋がり、前記穴部上に貫通孔が設けられたスカート部とを形成する第１造形工程と、前記第１造形部上に前記造形材料を１層または複数層に亘って積層して第２造形部を形成する第２造形工程と、前記穴部および前記貫通孔に固定部材を挿入して、前記スカート部を前記ステージに固定するスカート部固定工程と、を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１実施形態における三次元造形システムの構成を示す説明図。
【図２】第１実施形態における吐出ユニットおよび造形ステージの構成を示す説明図。
【図３】第１実施形態におけるフラットスクリューの溝形成面の構成を示す斜視図。
【図４】第１実施形態におけるバレルのスクリュー対向面の構成を示す上面図。
【図５】第１実施形態における造形用データ生成処理の内容を示すフローチャート。
【図６】第１形状データによって表された第１形状を示す説明図。
【図７】第２形状データによって表された第２形状を示す説明図。
【図８】第３形状データによって表された第３形状を示す説明図。
【図９】データ生成部によって生成される造形パスの一例を示す説明図。
【図１０】造形用データを模式的に示す説明図。
【図１１】第１実施形態における造形処理の内容を示すフローチャート。
【図１２】第１実施形態における第１造形工程を示す工程図。
【図１３】第１実施形態におけるスカート部固定工程を示す工程図。
【図１４】第１実施形態における第２造形工程を示す工程図。
【図１５】第１実施形態におけるスカート部分離工程を示す工程図。
【図１６】他の形態における吐出ユニットの構成を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
Ａ．第１実施形態：
図１は、第１実施形態における三次元造形システム５の概略構成を示す説明図である。図１には、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ方向に沿った矢印が表されている。Ｘ方向およびＹ方向は、水平方向に沿った方向であり、Ｚ方向は、鉛直方向に沿った方向である。他の図においても、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に沿った矢印が、適宜、表されている。図１におけるＸ，Ｙ，Ｚ方向と、他の図におけるＸ，Ｙ，Ｚ方向とは、同じ方向を表している。
【０００８】
本実施形態における三次元造形システム５は、三次元造形装置１０と、情報処理装置１５とを備えている。三次元造形装置１０は、吐出ユニット１００と、切削ユニット２００と、造形ステージ３００と、移動機構４００と、制御部５００とを備えている。三次元造形装置１０は、制御部５００の制御下で、吐出ユニット１００に設けられたノズル６１から、造形ステージ３００の造形面３１０に向かって造形材料を吐出させつつ、移動機構４００を駆動して、ノズル６１と造形ステージ３００との相対的な位置を変化させることによって、造形ステージ３００上に造形材料を積層する。尚、吐出ユニット１００および造形ステージ３００の詳細な構成は、図２を用いて後述する。造形ステージ３００のことを単にステージと呼ぶこともある。
【０００９】
また、本実施形態における三次元造形装置１０は、制御部５００の制御下で、切削ユニット２００に取り付けられた切削工具２１０を回転させつつ、移動機構４００を駆動して、切削工具２１０と造形ステージ３００との相対的な位置を変化させることによって、造形ステージ３００上に積層された造形材料を切削する。三次元造形装置１０は、このようにして、所望の形状の三次元造形物ＯＢを作成する。尚、図１には、三次元造形物ＯＢが模式的に表されている。
【００１０】
切削ユニット２００は、ヘッド先端の軸に取り付けられた切削工具２１０を回転させて、造形ステージ３００上に積層された造形材料の切削を行う切削装置である。切削工具２１０として、例えば、フラットエンドミルや、ボールエンドミルを用いることができる。切削ユニット２００は、一般的な位置検出センサーによって切削工具２１０の先端の位置を検出し、検出結果を制御部５００に送信する。制御部５００は、この検出結果を用いて、後述する移動機構４００によって、切削工具２１０と積層された造形材料との相対的な位置関係を制御して切削を行う。尚、切削ユニット２００は、イオナイザー等の除電器を備えてもよい。
【００１１】
移動機構４００は、吐出ユニット１００および切削ユニット２００と、造形ステージ３００との相対的な位置を変化させる。本実施形態では、移動機構４００は、吐出ユニット１００および切削ユニット２００に対して、造形ステージ３００を移動させる。本実施形態における移動機構４００は、３つのモーターの駆動力によって、造形ステージ３００をＸ，Ｙ，Ｚ方向の３軸方向に移動させる３軸ポジショナーによって構成される。各モーターは、制御部５００の制御下にて駆動する。尚、移動機構４００は、造形ステージ３００を移動させる構成ではなく、造形ステージ３００を移動させずに、吐出ユニット１００および切削ユニット２００を移動させる構成であってもよい。移動機構４００は、吐出ユニット１００および切削ユニット２００と、造形ステージ３００との両方を移動させる構成であってもよい。
【００１２】
制御部５００は、１以上のプロセッサーと、主記憶装置と、外部との信号の入出力を行う入出力インターフェースとを備えるコンピューターによって構成されている。本実施形態では、制御部５００は、主記憶装置上に読み込んだプログラムや命令をプロセッサーが実行することによって、種々の機能を発揮する。尚、制御部５００は、コンピューターではなく、複数の回路の組み合わせによって構成されてもよい。
【００１３】
情報処理装置１５は、１以上のプロセッサーと、主記憶装置と、外部との信号の入出力を行う入出力インターフェースとを備えるコンピューターによって構成されている。本実施形態では、情報処理装置１５は、主記憶装置上に読み込んだプログラムや命令をプロセッサーが実行することによって、種々の機能を発揮する。情報処理装置１５は、データ生成部１６を備えている。データ生成部１６は、図５から図１０を用いて後述するとおり、三次元造形装置１０の制御部５００が、吐出ユニット１００や切削ユニット２００や移動機構４００を制御するための造形用データおよび切削用データを生成する。
【００１４】
図２は、本実施形態における吐出ユニット１００および造形ステージ３００の概略構成を示す説明図である。造形ステージ３００には、三次元造形物ＯＢを固定するための穴部３２０が設けられている。本実施形態では、造形ステージ３００に２つの穴部３２０が設けられている。各穴部３２０は、造形面３１０に開口部を有する円筒状の穴として形成されている。各穴部３２０には、雌ねじ部３２５が形成されている。尚、穴部３２０の数は、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。穴部３２０は、造形ステージ３００を貫通してもよい。
【００１５】
吐出ユニット１００は、材料貯留部２０と、溶融部３０と、吐出部６０とを備えている。材料貯留部２０には、ペレットや粉末等の状態の材料が投入される。本実施形態における材料は、ペレット状のＡＢＳ樹脂である。本実施形態における材料貯留部２０は、ホッパーによって構成されている。材料貯留部２０と溶融部３０との間は、材料貯留部２０の下方に設けられた供給路２２によって接続されている。材料貯留部２０に投入された材料は、供給路２２を介して、溶融部３０に供給される。
【００１６】
溶融部３０は、スクリューケース３１と、駆動モーター３２と、フラットスクリュー４０と、バレル５０とを備えている。溶融部３０は、材料貯留部２０から供給された固体状態の材料の少なくとも一部を溶融させて流動性を有するペースト状の造形材料にして、ノズル６１に供給する。尚、フラットスクリュー４０のことを、単にスクリューと呼ぶこともある。
【００１７】
スクリューケース３１は、フラットスクリュー４０を収容している。スクリューケース３１の上面には、駆動モーター３２が固定されている。駆動モーター３２の回転軸は、フラットスクリュー４０の上面４１に接続されている。
【００１８】
フラットスクリュー４０は、中心軸ＲＸに沿った方向の高さが直径よりも小さい略円柱形状を有している。フラットスクリュー４０は、中心軸ＲＸがＺ方向に平行になるように、スクリューケース３１内に配置されている。駆動モーター３２が発生させるトルクによって、フラットスクリュー４０は、スクリューケース３１内にて、中心軸ＲＸを中心に回転する。
【００１９】
フラットスクリュー４０は、中心軸ＲＸに沿った方向における上面４１とは反対側に溝形成面４２を有している。溝形成面４２には、溝部４５が形成されている。フラットスクリュー４０の溝形成面４２の詳細な形状は、図３を用いて後述する。
【００２０】
バレル５０は、フラットスクリュー４０の下方に設けられている。バレル５０は、フラットスクリュー４０の溝形成面４２に対向するスクリュー対向面５２を有している。バレル５０には、フラットスクリュー４０の溝部４５に対向する位置にヒーター５８が内蔵されている。ヒーター５８の温度は、制御部５００によって制御される。尚、ヒーター５８のことを加熱部と呼ぶこともある。
【００２１】
スクリュー対向面５２の中心には、連通孔５６が設けられている。連通孔５６は、ノズル６１に連通している。尚、バレル５０のスクリュー対向面５２の詳細な形状については、図４を用いて後述する。
【００２２】
吐出部６０はノズル６１を備えている。ノズル６１には、ノズル流路６５と、ノズル孔６２とが設けられている。ノズル流路６５は、溶融部３０の連通孔５６に連通する。ノズル孔６２は、ノズル流路６５に連通する、ノズル６１の先端部分に設けられた開口部である。溶融部３０からノズル６１に供給された造形材料は、ノズル孔６２から吐出される。本実施形態では、ノズル６１には、円形のノズル孔６２が設けられている。ノズル孔６２の径のことをノズル径Ｄｎと呼ぶ。尚、ノズル孔６２の形状は、円形に限られず、四角形等であってもよい。
【００２３】
図３は、本実施形態におけるフラットスクリュー４０の溝形成面４２の構成を示す斜視図である。図３に示したフラットスクリュー４０は、技術の理解を容易にするために、図２に示した上下の位置関係を逆向きとした状態で示されている。フラットスクリュー４０の溝形成面４２には、上述したとおり、溝部４５が形成されている。溝部４５は、中央部４６と、渦状部４７と、材料導入部４８とを有している。
【００２４】
中央部４６は、フラットスクリュー４０の中心軸ＲＸの周りに形成された円形の窪みである。中央部４６は、バレル５０に設けられた連通孔５６に対向する。
【００２５】
渦状部４７は、中央部４６を中心として、溝形成面４２の外周に向かって弧を描くように渦状に延びる溝である。渦状部４７は、インボリュート曲線状や螺旋状に延びるように構成されてもよい。渦状部４７の一端は、中央部４６に接続されている。渦状部４７の他端は、材料導入部４８に接続されている。
【００２６】
材料導入部４８は、溝形成面４２の外周縁に設けられた渦状部４７よりも幅広な溝である。材料導入部４８は、フラットスクリュー４０の側面４３まで連続している。材料導入部４８は、供給路２２を介して材料貯留部２０から供給された材料を、渦状部４７に導入する。尚、図３には、フラットスクリュー４０の中央部４６から外周に向かって、１条の渦状部４７および材料導入部４８が設けられた形態を表したが、フラットスクリュー４０の中央部４６から外周に向かって、複数条の渦状部４７および材料導入部４８が設けられてもよい。
【００２７】
図４は、本実施形態におけるバレル５０のスクリュー対向面５２の構成を示す上面図である。上述したとおり、スクリュー対向面５２の中央には、ノズル６１に連通する連通孔５６が形成されている。スクリュー対向面５２における連通孔５６の周りには、複数の案内溝５４が形成されている。それぞれの案内溝５４は、一端が連通孔５６に接続され、連通孔５６からスクリュー対向面５２の外周に向かって渦状に延びている。それぞれの案内溝５４は、造形材料を連通孔５６に導く機能を有している。
【００２８】
図５は、本実施形態における造形用データ生成処理の内容を示すフローチャートである。この処理は、情報処理装置１５に対して、所定の開始操作がユーザーによって行われた場合に、情報処理装置１５のデータ生成部１６によって実行される。本実施形態では、この処理によって、造形用データと切削用データとが生成される。造形用データとは、三次元造形装置１０による三次元造形物ＯＢの造形に用いられる、吐出ユニット１００および移動機構４００を制御するためのデータである。切削用データとは、三次元造形装置１０による三次元造形物ＯＢの切削に用いられる、切削ユニット２００および移動機構４００を制御するためのデータである。
【００２９】
図６は、第１形状データによって表された第１形状ＳＰ１の一例を示す説明図である。図５および図６を参照して、まず、ステップＳ１１０にて、データ生成部１６は、第１形状ＳＰ１が表された第１形状データを取得する。第１形状ＳＰ１は、三次元ＣＡＤソフトや、三次元ＣＧソフトを用いて作成された三次元造形物ＯＢを表す形状である。つまり、第１形状ＳＰ１は、三次元造形物ＯＢの設計形状である。第１形状データには、例えば、ＳＴＬ形式や、ＩＧＥＳ形式や、ＳＴＥＰ形式のデータを用いることができる。データ生成部１６は、例えば、情報処理装置１５にインストールされた三次元ＣＡＤソフトを用いて情報処理装置１５上で作成された第１形状データを取得してもよいし、ＵＳＢメモリー等の記録媒体を介して第１形状データを取得してもよい。
【００３０】
図７は、第２形状データによって表された第２形状ＳＰ２の一例を示す説明図である。図７には、第２形状ＳＰ２が実線で表されており、第１形状ＳＰ１が二点鎖線で表されている。図５および図７を参照して、ステップＳ１２０にて、データ生成部１６は、取得した第１形状データを用いて、第２形状ＳＰ２が表された第２形状データを生成する。第２形状ＳＰ２は、造形材料が硬化に伴って収縮した後において、切削加工のための所定の削り代が確保されるように、第１形状ＳＰ１よりも寸法を大きくされた三次元造形物ＯＢを表す形状である。データ生成部１６は、例えば、ユーザーによって設定された、造形材料の収縮率や、削り代を設ける位置や、削り代の寸法に従って、第２形状データを生成する。
【００３１】
図５を参照して、ステップＳ１３０にて、データ生成部１６は、三次元造形物ＯＢを造形ステージ３００上に配置する位置および向きを設定する。本実施形態では、データ生成部１６は、第２形状ＳＰ２で表された三次元造形物ＯＢが造形ステージ３００の造形面３１０上から逸脱しないこと、第２形状ＳＰ２で表された三次元造形物ＯＢが造形ステージ３００の穴部３２０に重ならないこと、後述するスカート部９３０を形成するためのクリアランスが確保されること、という条件を満足するように、三次元造形物ＯＢを造形ステージ３００上に配置する位置および向きを設定する。例えば、データ生成部１６には、造形ステージ３００における造形面３１０の外形寸法、および、造形ステージ３００における穴部３２０の位置や寸法に関する情報が予め記憶されており、データ生成部１６は、この情報を用いて、三次元造形物ＯＢを造形ステージ３００上に配置する位置および向きを設定する。
【００３２】
図８は、第３形状データによって表された第３形状ＳＰ３の一例を示す説明図である。図８には、参考として、造形ステージ３００の造形面３１０が二点鎖線で表されている。図５および図８を参照して、ステップＳ１４０にて、データ生成部１６は、第２形状データと、造形ステージ３００上に配置される三次元造形物ＯＢの位置および向きに関する情報とを用いて、第３形状ＳＰ３が表された第３形状データを生成する。第３形状ＳＰ３は、第２形状ＳＰ２によって表された三次元造形物ＯＢに、スカート部９３０が付加された形状である。造形ステージ３００に沿ってスカート部９３０に繋がる三次元造形物ＯＢの部分のことを第１造形部９１０と呼び、三次元造形物ＯＢにおける第１造形部９１０を除いた部分のことを第２造形部９２０と呼ぶ。図８には、第２造形部９２０およびスカート部９３０によって隠れた第１造形部９１０が破線で表されている。本実施形態では、第１造形部９１０とスカート部９３０とが、全て同じ厚みで形成されている。尚、第１造形部９１０の厚みは、スカート部９３０の厚みと同じでなくてもよい。例えば、第１造形部９１０の厚みよりも、スカート部９３０における貫通孔９３５の周りの部分の厚みの方が、肉厚に形成されてもよいし、スカート部９３０における貫通孔９３５の周りの部分の厚みよりも、第１造形部９１０の厚みの方が、肉厚に形成されてもよい。
【００３３】
スカート部９３０は、造形ステージ３００に沿って第１造形部９１０に繋がるように設けられている。スカート部９３０は、造形ステージ３００に接し、造形ステージ３００の穴部３２０の外周を囲むように配置されている。スカート部９３０には、造形ステージ３００の穴部３２０上の位置に、貫通孔９３５が設けられている。本実施形態では、スカート部９３０の下面における貫通孔９３５の開口部の全部が、造形ステージ３００の上面における穴部３２０の開口部に重なっている。尚、スカート部９３０の下面における貫通孔９３５の開口部の少なくとも一部が、造形ステージ３００の上面における穴部３２０の開口部に重なっていればよい。
【００３４】
図５を参照して、ステップＳ１５０にて、データ生成部１６は、第３形状データを用いて、断面データを生成する。断面データは、第３形状ＳＰ３を造形ステージ３００の造形面３１０に平行な面で切断した際の、断面形状を表すデータである。データ生成部１６は、三次元造形装置１０によって造形ステージ３００上に積層される造形材料の１層分の厚みに応じた間隔で第３形状ＳＰ３を切断して、複数の断面データを生成する。三次元造形装置１０によって造形ステージ３００上に積層される造形材料の１層分の厚みは、例えば、ユーザーによって設定される。
【００３５】
ステップＳ１６０にて、データ生成部１６は、三次元造形物ＯＢを造形するための造形パスを生成する。造形パスとは、造形材料を吐出しながら移動するノズル６１の、造形ステージ３００に対する走査経路である。本実施形態では、データ生成部１６は、各断面データを用いて、断面ごとに造形パスを生成する。
【００３６】
図９は、データ生成部１６によって生成される造形パスの一例を示す説明図である。図９には、第１造形部９１０およびスカート部９３０の１層目を造形するための造形パスＰＭが矢印で表されている。第１造形部９１０およびスカート部９３０の１層目とは、造形ステージ３００上に積層される第１造形部９１０およびスカート部９３０の最下層のことを意味する。つまり、第１造形部９１０およびスカート部９３０の１層目は、第１造形部９１０およびスカート部９３０における造形ステージ３００に接する層である。
【００３７】
図９に表した例では、第１造形部９１０およびスカート部９３０の１層目を造形するための造形パスＰＭは、第１稜線造形パスＰＭＥ１と、第２稜線造形パスＰＭＥ２と、内部造形パスＰＭＩとによって構成されている。データ生成部１６は、第１造形部９１０およびスカート部９３０の１層目を表す断面データを用いて、第１造形部９１０およびスカート部９３０の１層目を造形するための造形パスＰＭを生成する。データ生成部１６は、断面データによって表された断面から、断面の外周縁を表す稜線を検出し、検出した稜線に沿って第１稜線造形パスＰＭＥ１を設定する。データ生成部１６は、断面データによって表された断面から、貫通孔９３５の輪郭を表す稜線を検出し、検出した稜線に沿って第２稜線造形パスＰＭＥ２を設定する。データ生成部１６は、第１稜線造形パスＰＭＥ１と第２稜線造形パスＰＭＥ２とによって囲まれた断面の領域が、造形材料で隙間なく埋まるように、内部造形パスＰＭＩを設定する。本実施形態では、ノズル６１は造形ステージ３００に対して、第１稜線造形パスＰＭＥ１、第２稜線造形パスＰＭＥ２、内部造形パスＰＭＩの順に走査される。本実施形態では、第１造形部９１０とスカート部９３０とは、連続した層によって形成される。
【００３８】
図５を参照し、ステップＳ１７０にて、データ生成部１６は、切削パスを生成する。切削パスとは、積層された造形材料を切削しながら移動する切削工具２１０の造形ステージ３００に対する走査経路である。本実施形態では、データ生成部１６は、ステップＳ１２０にて設定された削り代を、切削工具２１０を用いて切削するための切削パスを生成する。
【００３９】
ステップＳ１８０にて、データ生成部１６は、造形用データおよび切削用データを生成して出力する。造形用データには、上述した造形パスの他に、例えば、ユーザーによって設定された、ノズル６１から吐出される造形材料の流量である吐出量や、フラットスクリュー４０を回転させる駆動モーター３２の回転数や、バレル５０のヒーター５８の温度等に関する情報が表される。切削用データには、上述した切削パスの他に、例えば、ユーザーによって設定された、切削工具２１０の回転数や、切削工具２１０の送り速度等に関する情報が表される。データ生成部１６は、例えば、ＧコードやＭコード等によって表された造形用データおよび切削用データを生成して出力する。
【００４０】
図１０は、本実施形態における造形用データを模式的に示す説明図である。造形用データは、図１０における上方から下方に順に読み込まれて解釈される。図１０に表された造形用データには、ノズル６１を座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（２００，５０，１）に移動させる命令ＣＯＭ１が設定されている。この座標は、造形ステージ３００に対するノズル６１の相対的な位置を表している。ノズル６１を座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（２００，５０，１）から、座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（５０，５０，１）に移動させるとともに、この区間をノズル６１が移動する間に、ノズル６１から１５０単位量の造形材料を吐出させる命令ＣＯＭ２が設定されている。ノズル６１を座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（５０，５０，１）から、座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（５０，１００，１）に移動させるとともに、この区間をノズル６１が移動する間に、ノズル６１から５０単位量の造形材料を吐出させる命令ＣＯＭ３が設定されている。
【００４１】
図１１は、本実施形態における三次元造形物ＯＢの製造を実現するための造形処理の内容を示すフローチャートである。この処理は、三次元造形装置１０に設けられた操作パネルや、三次元造形装置１０に接続された情報処理装置１５に対して、所定の開始操作がユーザーによって行われた場合に、三次元造形装置１０の制御部５００によって実行される。
【００４２】
まず、ステップＳ２１０のデータ取得工程にて、制御部５００は、情報処理装置１５から、造形用データおよび切削用データを取得する。本実施形態では、制御部５００は、有線通信によって、情報処理装置１５から造形用データおよび切削用データを取得する。尚、制御部５００は、無線通信によって、情報処理装置１５から造形用データおよび切削用データを取得してもよいし、ＵＳＢメモリー等の記録媒体を介して、情報処理装置１５から造形用データおよび切削用データを取得してもよい。
【００４３】
次に、ステップＳ２２０の材料生成工程にて、制御部５００は、フラットスクリュー４０の回転、および、バレル５０に内蔵されたヒーター５８の加熱を制御することによって、材料を溶融させて造形材料を生成する。この制御のことを、材料生成制御とも呼ぶ。材料生成工程にて、材料貯留部２０内に貯留された材料が、供給路２２を介して、回転しているフラットスクリュー４０の側面４３から材料導入部４８に供給される。材料導入部４８内に供給された材料は、フラットスクリュー４０の回転によって、渦状部４７内へと搬送される。フラットスクリュー４０の回転、および、ヒーター５８による加熱によって、渦状部４７内に搬送された材料の少なくとも一部が溶融されて、流動性を有するペースト状の造形材料が生成される。生成された造形材料は、渦状部４７内を中央部４６に向かって搬送されて、連通孔５６からノズル６１に供給される。尚、造形材料は、後述する第１造形工程や第２造形工程が行われる間、生成され続ける。
【００４４】
図１２は、本実施形態における第１造形工程を示す工程図である。図１１および図１２を参照して、ステップＳ２３０の第１造形工程にて、制御部５００は、ノズル６１から吐出した造形材料を造形ステージ３００上に、１層または複数層に亘って積層することによって、三次元造形物ＯＢの第１造形部９１０、および、造形ステージ３００に沿って第１造形部９１０に繋がるスカート部９３０を造形する。造形材料を積層するとは、先に配置した造形材料の上に、更に造形材料を配置することを意味する。また、造形材料を積層するとは、螺旋状に連続して造形材料を配置することをも含む意味である。例えば、ノズル６１から造形材料を連続して吐出することによって、造形ステージ３００上に、螺旋状に連続して造形材料が配置された場合であっても、造形ステージ３００に接して配置された造形材料の部分のことを１層目と呼び、１層目の上に配置された造形材料の部分のことを２層目と呼ぶ。本実施形態では、造形ステージ３００上に造形材料が１０層に亘って積層される。制御部５００は、第１造形部９１０およびスカート部９３０を造形するための造形用データに従って、吐出ユニット１００および移動機構４００を制御して、ノズル６１から吐出した造形材料を造形ステージ３００上に積層する。この制御のことを、第１造形制御とも呼ぶ。本実施形態では、第１造形部９１０とスカート部９３０とは、同じ種類の造形材料によって一体に形成される。第１造形部９１０およびスカート部９３０は、可塑化した造形材料が造形ステージ３００や大気に熱を奪われて硬化するとともに収縮する。尚、第１造形工程中にて、積層された造形材料に切削加工が施されてもよい。
【００４５】
図１３は、本実施形態におけるスカート部固定工程を示す工程図である。図１１および図１３を参照して、ステップＳ２４０のスカート部固定工程にて、固定部材によってスカート部９３０が造形ステージ３００に固定される。本実施形態では、固定部材として、雄ねじ部９５５が形成されたボルト９５０が用いられる。本実施形態では、ユーザーによって、スカート部９３０の貫通孔９３５と、造形ステージ３００の穴部３２０とに、ボルト９５０が挿入され、ボルト９５０の雄ねじ部９５５と、穴部３２０の雌ねじ部３２５とが螺合することによって、スカート部９３０が造形ステージ３００に固定される。制御部５００は、固定部材によってスカート部９３０が造形ステージ３００に固定されるまでの間、三次元造形物ＯＢの造形を待機させる。ボルト９５０によってスカート部９３０が造形ステージ３００に固定された後、三次元造形装置１０に設けられた操作パネルや、三次元造形装置１０に接続された情報処理装置１５に対して、所定の再開操作がユーザーによって行われた場合に、制御部５００は、後述する第２造形工程を行うことによって、三次元造形物ＯＢの造形を再開させる。尚、第２造形工程に先立ってスカート部固定工程が行われず、第２造形工程と切削工程との間にスカート部固定工程が行われてもよい。
【００４６】
図１４は、本実施形態における第２造形工程を示す工程図である。図１１および図１４を参照して、ステップＳ２５０の第２造形工程にて、制御部５００は、ノズル６１から吐出した造形材料を第１造形部９１０上に、１層または複数層に亘って積層することによって、三次元造形物ＯＢの第２造形部９２０を造形する。本実施形態では、第１造形部９１０上に造形材料が１００層に亘って積層される。制御部５００は、第２造形部９２０を造形するための造形用データに従って、吐出ユニット１００および移動機構４００を制御して、ノズル６１から吐出した造形材料を第１造形部９１０上に積層する。この制御のことを、第２造形制御とも呼ぶ。第２造形部９２０は、可塑化した造形材料が第１造形部９１０や大気に熱を奪われて硬化するとともに収縮する。尚、第２造形工程中にて、積層された造形材料に切削加工が施されてもよい。例えば、造形材料を１０層に亘って積層する毎に切削加工を施してもよい。
【００４７】
図１１を参照して、ステップＳ２６０の切削工程にて、制御部５００は、切削用データに従って、切削ユニット２００および移動機構４００を制御することによって、造形ステージ３００上に造形された三次元造形物ＯＢの第２造形部９２０を切削する。この制御のことを、切削制御とも呼ぶ。切削工程によって、造形ステージ３００上の三次元造形物ＯＢは、所望の寸法や表面粗さに加工される。尚、切削工程において、三次元造形物ＯＢの第１造形部９１０および第２造形部９２０が切削されてもよい。造形処理において、切削工程が行われなくてもよい。
【００４８】
図１５は、本実施形態におけるスカート部分離工程を示す工程図である。図１１および図１５を参照して、ステップＳ２７０のスカート部分離工程にて、制御部５００は、造形ステージ３００上における三次元造形物ＯＢの作成が完了した後に、三次元造形物ＯＢとスカート部９３０とを切削加工によって分離する。三次元造形物ＯＢの作成が完了した後とは、造形用データに表された造形パスに従って、三次元造形物ＯＢの造形が完了した後、かつ、切削用データに表された切削パスに従って、三次元造形物ＯＢの切削が完了した後のことを意味する。ここでいう三次元造形物ＯＢの切削には、当該スカート部分離工程によってスカート部９３０を切削することは含まれない。つまり、三次元造形物ＯＢの作成が完了した後とは、三次元造形物ＯＢを造形ステージ３００に固定する必要がなくなり、三次元造形物ＯＢを造形ステージ３００から分離させてもよいタイミングであるということもできる。
【００４９】
本実施形態では、制御部５００は、三次元造形物ＯＢの作成が完了したと判断した場合に、切削用データに従って、切削ユニット２００および移動機構４００を制御することによって、スカート部９３０を切削して、三次元造形物ＯＢとスカート部９３０とを分離させる。この制御のことを、スカート部分離制御とも呼ぶ。制御部５００は、造形用データおよび切削用データを用いて、三次元造形物ＯＢの作成が完了したか否かを判断できる。本実施形態では、ボルト９５０によってスカート部９３０が造形ステージ３００に固定された状態で、第１造形部９１０とスカート部９３０とが分離される。尚、ボルト９５０を取り外して、三次元造形物ＯＢおよびスカート部９３０を造形ステージ３００から分離させた後に、第１造形部９１０とスカート部９３０とが分離されてもよい。
【００５０】
以上で説明した本実施形態の三次元造形物ＯＢの製造方法によれば、ボルト９５０によってスカート部９３０が造形ステージ３００に固定されるので、スカート部９３０に繋がる三次元造形物ＯＢを造形ステージ３００に対して、より強固に固定することができる。そのため、三次元造形物ＯＢが意図せずに造形ステージ３００から剥離することを抑制できる。特に、本実施形態では、スカート部９３０を介して三次元造形物ＯＢの第１造形部９１０が造形ステージ３００に強固に固定された状態で、三次元造形物ＯＢの第２造形部９２０が造形されるため、第２造形部９２０が造形される間に、三次元造形物ＯＢが反り等によって造形ステージ３００から剥離することを抑制できる。
【００５１】
また、本実施形態では、ボルト９５０の雄ねじ部９５５と、穴部３２０の雌ねじ部３２５とが螺合することによって、スカート部９３０が造形ステージ３００に固定される。そのため、穴部３２０に対してボルト９５０を容易に脱着できるため、三次元造形物ＯＢを造形ステージ３００に容易に固定できるとともに、三次元造形物ＯＢを造形ステージ３００から容易に取り外すことができる。
【００５２】
また、本実施形態では、スカート部９３０を介して三次元造形物ＯＢが造形ステージ３００に強固に固定された状態で、三次元造形物ＯＢに対して切削加工が施される。そのため、切削中に三次元造形物ＯＢが造形ステージ３００から剥離することを抑制しつつ、三次元造形物ＯＢを寸法精度良く仕上げることができる。
【００５３】
また、本実施形態では、造形ステージ３００上における三次元造形物ＯＢの作成が完了した後に、切削加工によって三次元造形物ＯＢとスカート部９３０とが分離される。そのため、不要になったスカート部９３０を三次元造形物ＯＢから容易に分離できる。
【００５４】
また、本実施形態では、中心軸ＲＸに沿った高さが小さいフラットスクリュー４０を用いて材料を溶融させて造形材料にするため、溶融部３０を小型化できる。そのため、小型な三次元造形装置１０を用いて三次元造形物ＯＢを造形できる。
【００５５】
尚、本実施形態では、ペレット状のＡＢＳ樹脂の材料が用いられたが、吐出ユニット１００において用いられる材料としては、例えば、熱可塑性を有する材料や、金属材料、セラミック材料等の種々の材料を主材料として三次元造形物を造形する材料を採用することもできる。ここで、「主材料」とは、三次元造形物の形状を形作っている中心となる材料を意味し、三次元造形物において５０重量％以上の含有率を占める材料を意味する。上述した造形材料には、それらの主材料を単体で溶融したものや、主材料とともに含有される一部の成分が溶融してペースト状にされたものが含まれる。
【００５６】
主材料として熱可塑性を有する材料を用いる場合には、溶融部３０において、当該材料が可塑化することによって造形材料が生成される。「可塑化」とは、熱可塑性を有する材料に熱が加わり溶融することを意味する。
【００５７】
熱可塑性を有する材料としては、例えば、下記のいずれか一つまたは２以上を組み合わせた熱可塑性樹脂材料を用いることができる。
＜熱可塑性樹脂材料の例＞
ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、ポリエチレン樹脂（ＰＥ）、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、ポリ塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂（ＡＢＳ）、ポリ乳酸樹脂（ＰＬＡ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートなどの汎用エンジニアリングプラスチック、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトンなどのエンジニアリングプラスチック。
【００５８】
熱可塑性を有する材料には、顔料や、金属、セラミック、その他に、ワックス、難燃剤、酸化防止剤、熱安定剤などの添加剤等が混入されていてもよい。熱可塑性を有する材料は、溶融部３０において、フラットスクリュー４０の回転とヒーター５８の加熱によって可塑化されて溶融した状態に転化される。また、そのように生成された造形材料は、ノズル孔６２から吐出された後、温度の低下によって硬化する。
【００５９】
熱可塑性を有する材料は、そのガラス転移点以上に加熱されて完全に溶融した状態でノズル孔６２から射出されることが望ましい。例えば、ＡＢＳ樹脂は、ガラス転移点が約１２０℃であり、ノズル孔６２からの射出時には約２００℃であることが望ましい。このように高温の状態で造形材料を射出するために、ノズル孔６２の周囲にはヒーターが設けられてもよい。
【００６０】
吐出ユニット１００では、上述した熱可塑性を有する材料の代わりに、例えば、以下の金属材料が主材料として用いられてもよい。この場合には、下記の金属材料を粉末状にした粉末材料に、造形材料の生成の際に溶融する成分が混合されて、溶融部３０に投入されることが望ましい。
＜金属材料の例＞
マグネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）やクロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）の単一の金属、もしくはこれらの金属を１つ以上含む合金。
＜合金の例＞
マルエージング鋼、ステンレス、コバルトクロムモリブデン、チタニウム合金、ニッケル合金、アルミニウム合金、コバルト合金、コバルトクロム合金。
【００６１】
吐出ユニット１００においては、上記の金属材料の代わりに、セラミック材料を主材料として用いることが可能である。セラミック材料としては、例えば、二酸化ケイ素、二酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムなどの酸化物セラミックスや、窒化アルミニウムなどの非酸化物セラミックスなどが使用可能である。主材料として、上述したような金属材料やセラミック材料を用いる場合には、造形ステージ３００に配置された造形材料は、例えばレーザーの照射や温風などによる焼結によって硬化されてもよい。
【００６２】
材料貯留部２０に投入される金属材料やセラミック材料の粉末材料は、単一の金属の粉末や合金の粉末、セラミック材料の粉末を、複数種類、混合した混合材料であってもよい。また、金属材料やセラミック材料の粉末材料は、例えば、上で例示したような熱可塑性樹脂、あるいは、それ以外の熱可塑性樹脂によってコーティングされていてもよい。この場合には、溶融部３０において、その熱可塑性樹脂が溶融して流動性が発現されるものとしてもよい。
【００６３】
材料貯留部２０に投入される金属材料やセラミック材料の粉末材料には、例えば、以下のような溶剤を添加することもできる。溶剤は、下記の中から選択される１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
＜溶剤の例＞
水；エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の（ポリ）アルキレングリコールモノアルキルエーテル類；酢酸エチル、酢酸ｎ−プロピル、酢酸ｉｓｏ−プロピル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸ｉｓｏ−ブチル等の酢酸エステル類；ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類；メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、エチル−ｎ−ブチルケトン、ジイソプロピルケトン、アセチルアセトン等のケトン類；エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類；テトラアルキルアンモニウムアセテート類；ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド等のスルホキシド系溶剤；ピリジン、γ−ピコリン、２，６−ルチジン等のピリジン系溶剤；テトラアルキルアンモニウムアセテート（例えば、テトラブチルアンモニウムアセテート等）；ブチルカルビトールアセテート等のイオン液体等。
【００６４】
その他に、材料貯留部２０に投入される金属材料やセラミック材料の粉末材料には、例えば、以下のようなバインダーを添加することもできる。
＜バインダーの例＞
アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、セルロース系樹脂或いはその他の合成樹脂又はＰＬＡ（ポリ乳酸）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）或いはその他の熱可塑性樹脂。
【００６５】
Ｂ．他の実施形態：
（Ｂ１）上述した実施形態では、スカート部９３０の貫通孔９３５は、第１造形工程にて、造形ステージ３００の穴部３２０の外周を囲むように造形材料が積層されることによって形成される。これに対して、スカート部９３０の貫通孔９３５は、第１造形工程中において、造形ステージ３００の穴部３２０上に重なって造形材料が積層された後、穴部３２０上に重なって積層された造形材料に切削加工が施されることによって形成されてもよい。この場合、切削加工によって寸法精度良く貫通孔９３５を形成できるため、貫通孔９３５と穴部３２０との位置ずれや、固定部材の干渉を抑制できる。
【００６６】
（Ｂ２）上述した実施形態では、スカート部固定工程にて、スカート部９３０を造形ステージ３００に固定するための固定部材としてボルト９５０が用いられている。これに対して、固定部材として、例えば、スナップフィット方式の樹脂クリップや、リベット等が用いられてもよい。この場合、造形ステージ３００の穴部３２０に、雌ねじ部３２５が形成されていなくてもスカート部９３０を造形ステージ３００に固定できる。
【００６７】
（Ｂ３）上述した実施形態では、スカート部固定工程にて、ボルト９５０を用いてスカート部９３０を造形ステージ３００に固定している。これに対して、スカート部固定工程にて、造形ステージ３００の穴部３２０、および、スカート部９３０の貫通孔９３５に、ノズル６１から造形材料を吐出することによって、造形材料によって固定部材を形成して、当該固定部材によって、スカート部９３０を造形ステージ３００に固定してもよい。この場合、固定部材を別途用意することなく、スカート部９３０を造形ステージ３００に固定することができる。
【００６８】
（Ｂ４）上述した実施形態では、スカート部固定工程にて、ユーザーによって、スカート部９３０の貫通孔９３５と、造形ステージ３００の穴部３２０とにボルト９５０が挿入および螺合される。これに対して、三次元造形装置１０は、制御部５００の制御下で動作するロボットアームを備え、スカート部固定工程にて、ロボットアームによって、スカート部９３０の貫通孔９３５と、造形ステージ３００の穴部３２０とにボルト９５０が挿入および螺合されてもよい。この場合、三次元造形装置１０によって、スカート部固定工程を自動化できる。
【００６９】
（Ｂ５）上述した実施形態では、スカート部９３０と第１造形部９１０と第２造形部９２０との造形に用いられる造形材料の種類は同じであり、スカート部分離工程にて、第１造形部９１０とスカート部９３０とが、切削加工によって分離される。これに対して、スカート部９３０の造形に用いられる造形材料の種類は、第１造形部９１０や第２造形部９２０の造形に用いられる造形材料の種類とは異なり、スカート部分離工程にて、スカート部９３０が溶解によって除去されてもよいし、スカート部９３０が焼却によって除去されてもよい。スカート部９３０が溶解によって除去される場合には、第１造形部９１０および第２造形部９２０には、水や所定の有機溶媒によって溶解しない材料が用いられ、スカート部９３０には、水や所定の有機溶媒によって溶解する材料が用いられる。スカート部９３０が焼却によって除去される場合には、スカート部９３０の造形に用いられる造形材料は、第１造形部９１０や第２造形部９２０の造形に用いられる造形材料よりも燃焼しやすい材料が用いられる。これらの場合、スカート部９３０を除去する際に外力が加わって三次元造形物ＯＢが破損することを抑制できる。また、切削加工ではスカート部９３０を除去できない複雑な形状であっても、スカート部９３０を除去することができる。
【００７０】
（Ｂ６）上述した実施形態では、第１造形部９１０は、造形ステージ３００に沿ってスカート部９３０に繋がる、三次元造形物ＯＢの一部が含まれる部分である。これに対して、第１造形部９１０に三次元造形物ＯＢの一部が含まれなくてもよい。例えば、第１造形部９１０は、造形中の三次元造形物ＯＢを造形ステージ３００上に支持するために造形され、造形ステージ３００上における三次元造形物ＯＢの作成が完了した後に、切削加工などによって除去される部分であってもよい。
【００７１】
（Ｂ７）図１６は、他の形態としての吐出ユニット１００ｂの概略構成を示す説明図である。吐出ユニット１００ｂは、インラインスクリュー１４０とバレル５０ｂとを有する溶融部３０ｂを備えてもよい。インラインスクリュー１４０は、中心軸ＲＸに沿った方向の長さが直径よりも大きい略円柱形状を有している。インラインスクリュー１４０は、中心軸ＲＸがＺ方向に平行になるように配置されている。インラインスクリュー１４０の円柱の側面には、螺旋状の溝部１４５が設けられている。インラインスクリュー１４０は、上端部に接続された駆動モーター３２によって回転する。バレル５０ｂは、インラインスクリュー１４０の外周を覆う円筒形状を有している。バレル５０ｂには、円筒の内壁面に、インラインスクリュー１４０に対向するスクリュー対向面５２ｂが設けられている。バレル５０ｂには、インラインスクリュー１４０の溝部１４５に対向する位置に、ヒーター５８ｂが内蔵されている。バレル５０ｂの円筒の底面には、インラインスクリュー１４０の中心軸ＲＸ上に、連通孔５６が設けられている。この形態であっても、溶融部３０ｂは、インラインスクリュー１４０の回転、および、ヒーター５８ｂによる加熱によって、材料貯留部２０から溝部１４５に供給された材料を溶融して造形材料を生成し、連通孔５６から送出できる。尚、インラインスクリュー１４０のことを単にスクリューと呼ぶこともある。ヒーター５８ｂのことを加熱部と呼ぶこともある。
【００７２】
Ｃ．他の形態：
本開示は、上述した実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実現することができる。例えば、本開示は、以下の形態によっても実現可能である。以下に記載した各形態中の技術的特徴に対応する上記実施形態中の技術的特徴は、本開示の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、本開示の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【００７３】
（１）本開示の第１の形態によれば、三次元造形物の製造方法が提供される。この三次元造形物の製造方法は、穴部が設けられたステージに造形材料を１層または複数層に亘って積層して、前記ステージに接する第１造形部と、前記ステージに沿って前記第１造形部に繋がり、前記穴部上に貫通孔が設けられたスカート部とを形成する第１造形工程と、前記第１造形部上に前記造形材料を１層または複数層に亘って積層して第２造形部を形成する第２造形工程と、前記穴部および前記貫通孔に固定部材を挿入して、前記スカート部を前記ステージに固定するスカート部固定工程と、を有する。
この形態の三次元造形物の製造方法によれば、固定部材によってスカート部がステージに固定されるので、スカート部に繋がる第１造形部および第２造形部をステージにより強固に固定できる。そのため、第１造形部および第２造形部が意図せずステージから剥離することを抑制できる。
【００７４】
（２）上記形態の三次元造形物の製造方法では、前記第１造形工程において、前記スカート部の前記貫通孔は、前記ステージに積層された前記造形材料に切削加工を施すことによって形成されてもよい。
この形態の三次元造形物の製造方法によれば、切削加工によって寸法精度良く貫通孔を形成できるため、貫通孔と穴部との位置ずれや、固定部材の干渉を抑制できる。
【００７５】
（３）上記形態の三次元造形物の製造方法において、前記固定部材は、ねじであり、前記ステージの前記穴部は、ねじ穴であってもよい。
この形態の三次元造形物の製造方法によれば、穴部に対して固定部材を容易に脱着できるため、スカート部をステージに容易に固定できるとともに、スカート部をステージから容易に取り外すことができる。
【００７６】
（４）上記形態の三次元造形物の製造方法では、前記スカート部固定工程において、前記ステージの前記穴部、および、前記スカート部の前記貫通孔に前記造形材料を吐出することによって前記固定部材を形成して、前記スカート部を前記ステージに固定してもよい。
この形態の三次元造形物の製造方法によれば、固定部材が造形によって形成されるため、固定部材を別途用意することなく、スカート部をステージに固定することができる。
【００７７】
（５）上記形態の三次元造形物の製造方法は、前記第１造形部および前記第２造形部が前記スカート部を介して前記ステージに固定された状態で、少なくとも前記第２造形部に切削加工を施す工程を有してもよい。
この形態の三次元造形物の製造方法によれば、三次元造形物がステージに強固に固定された状態で切削加工を行うことができるため、ステージからの剥離を抑制しつつ、第１造形部および第２造形部を寸法精度良く仕上げることができる。
【００７８】
（６）上記形態の三次元造形物の製造方法は、前記第１造形部および前記第２造形部の作成が完了した後に、前記第１造形部と前記スカート部とを切削加工によって分離する工程を有してもよい。
この形態の三次元造形物の製造方法によれば、不要になったスカート部を第１造形部および第２造形部から容易に分離できる。
【００７９】
（７）上記形態の三次元造形物の製造方法において、前記スカート部を形成する前記造形材料の種類は、前記第１造形部を形成する前記造形材料の種類とは異なり、前記第１造形部および前記第２造形部の作成が完了した後に、前記スカート部を溶解または焼却する工程を有してもよい。
この形態の三次元造形物の製造方法によれば、スカート部を除去する際に外力が加わって第１造形部および第２造形部が破損することを抑制できる。
【００８０】
（８）本開示の第２の形態によれば、三次元造形装置が提供される。この三次元造形装置は、材料を溶融させて造形材料にする溶融部と、前記溶融部から供給された前記造形材料を吐出する吐出部と固定部材が挿入される穴部が設けられ、前記吐出部から吐出された前記造形材料が積層されるステージと、前記吐出部と前記ステージとの相対位置を変化させる移動機構と、前記吐出部および前記移動機構を制御することによって、前記ステージに三次元造形物を造形する制御部と、を備える。前記制御部は、前記溶融部および前記移動機構を制御することによって、前記ステージに接する第１造形部と、前記ステージに沿って前記第１造形部に繋がり、前記穴部上に貫通孔が設けられたスカート部とを形成する。
この形態の三次元造形装置によれば、穴部がステージに設けられており、穴部上に貫通孔が設けられたスカート部が形成されるため、固定部材によってスカート部をステージに固定できるので、スカート部に繋がる第１造形部および第２造形部が意図せずステージから剥離することを抑制できる。
【００８１】
（９）上記形態の三次元造形装置において、前記溶融部は、溝が形成された溝形成面を有するフラットスクリューと、前記溝形成面に対向し、中央に前記吐出部に連通する連通孔が形成されたスクリュー対向面、および、加熱部を有するバレルと、を備え、前記フラットスクリューの回転、および、前記加熱部による加熱によって前記材料を溶融させて前記造形材料にして、前記連通孔から前記吐出部に前記造形材料を供給してもよい。
この形態の三次元造形装置によれば、フラットスクリューを用いて材料を溶融させて造形材料にするため、溶融部を小型化できる。そのため、三次元造形装置を小型化できる。
【００８２】
本開示は、三次元造形物の製造方法以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、三次元造形装置、三次元造形システム、三次元造形装置の制御方法、情報処理装置、データ生成方法等の形態で実現することができる。
【符号の説明】
【００８３】
５…三次元造形システム、１０…三次元造形装置、１５…情報処理装置、１６…データ生成部、２０…材料貯留部、２２…供給路、３０…溶融部、３１…スクリューケース、３２…駆動モーター、４０…フラットスクリュー、４１…上面、４２…溝形成面、４３…側面、４５…溝部、４６…中央部、４７…渦状部、４８…材料導入部、５０…バレル、５２…スクリュー対向面、５４…案内溝、５６…連通孔、５８…ヒーター、６０…吐出部、６１…ノズル、６２…ノズル孔、６５…ノズル流路、１００…吐出ユニット、１４０…インラインスクリュー、１４５…溝部、２００…切削ユニット、２１０…切削工具、３００…造形ステージ、３１０…造形面、３２０…穴部、３２５…雌ねじ部、４００…移動機構、５００…制御部、９１０…第１造形部、９２０…第２造形部、９３０…スカート部、９３５…貫通孔、９５０…ボルト、９５５…雄ねじ部
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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