(57)【要約】【課題】高精度な造形物を付加できる付加製造装置を提供する。【解決手段】付加製造装置１００は、粉末材料又は線形材料を用いて基台Ｂに造形物を付加する付加製造装置であって、付加材料供給装置１１０と、光照射装置１２０と、第一粉末材料Ｐ１の供給、及び基台Ｂに対する光ビームの相対的な走査を制御する制御装置１３０とを備え、光照射装置１２０は、中央光ビーム照射部１２１、及び外側光ビーム照射部１２３を有し、制御装置１３０は、中央光ビーム照射部１２１の出力条件と外側光ビーム照射部１２３の出力条件を独立して制御することで、中央光ビームＬＣのパワー密度のビームプロファイルにおけるピークＬＣＰ３を外側光ビームＬＳのパワー密度のビームプロファイルにおけるピークＬＳＰ３より増加させて造形物ＦＦを付加する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末材料又は線形材料を用いて基台に造形物を付加する付加製造装置であって、
前記基台に対し前記粉末材料を噴射して供給する、又は前記線形材料を供給する付加材料供給装置と、
前記基台における前記粉末材料又は前記線形材料の供給部に対し光ビームを照射する光照射装置と、
前記付加材料供給装置の粉末供給又は前記線形材料の供給、及び前記光照射装置の光照射を制御するとともに、前記基台に対する前記光ビームの相対的な走査を制御する制御装置と、
を備え、
前記光照射装置は、前記粉末材料の供給部又は前記線形材料の供給部の中央に前記光ビームとして中央光ビームを照射する中央光ビーム照射部及び前記中央光ビームの外側に前記光ビームとして外側光ビームを照射する外側光ビーム照射部を有し、
前記制御装置は、前記中央光ビーム照射部の出力条件と前記外側光ビーム照射部の出力条件を独立して制御することで、前記中央光ビームのパワー密度のビームプロファイルにおけるピークを前記外側光ビームのパワー密度のビームプロファイルにおけるピークより増加させて前記造形物を付加する、付加製造装置。
【請求項２】
前記制御装置は、
前記中央光ビームで前記基台の中央光照射範囲における第一溶融池の第一形成処理及び前記粉末材料又は前記線形材料の第一溶融処理を行い、
前記外側光ビームにおける前記走査の方向における前側の第一光ビームで前記第一溶融池の第一形成処理に対する前処理として第一予熱処理を行い、
前記外側光ビームにおける前記走査の方向における後側の第二光ビームで前記第一溶融池の前記第一形成処理に対する後処理として第一保温処理を行う、請求項１に記載の付加製造装置。
【請求項３】
前記光ビームの前記走査において、
前記中央光ビームによる前記走査を第二走査と定義し、
前記中央光ビームの前記走査の方向における左右両側のうち一方側の前記外側光ビームである第三光ビームによる前記走査を第一走査と定義し、
前記中央光ビームの前記走査の方向における前記左右両側のうち他方側の前記外側光ビームである第四光ビームによる前記走査を第三走査と定義した場合、
前記制御装置は、
前記中央光ビームと前記外側光ビームとを同一方向に所定の距離だけ走査し、
前記第二走査における前記中央光ビームで前記基台の中央光照射範囲における第二溶融池の第二形成処理、及び前記粉末材料又は前記線形材料の第二溶融処理を行い、
前記第一走査における前記第三光ビームで前記第二溶融池の前記第二形成処理に対する前処理として第二予熱処理を行い、且つ、
前記第三走査における前記第四光ビームで前記第二溶融池の前記第二形成処理に対する後処理として第二保温処理を行った後、
前記中央光ビームが次回に行なう前記第二走査が、今回、行った前記第二走査と前記一方側において、隣り合うよう前記中央光ビームと前記外側光ビームとを前記同一方向に前記所定の距離だけ走査する、請求項１又は２に記載の付加製造装置。
【請求項４】
前記今回の前記中央光ビーム及び前記外側光ビームの走査方向と、次回の前記中央光ビーム及び前記外側光ビームの前記走査方向は同一である、請求項３に記載の付加製造装置。
【請求項５】
前記所定の距離は、
前記所定の距離の間において、前記中央光ビームが、前記今回の前記第二走査によって前記第二溶融池の前記第二形成処理及び前記第二溶融処理を行なった後、前記次回の前記第二走査のため、前記今回の前記第三光ビームによる前記第一走査によって前記第二予熱処理が完了した前記基台の前記一方側に前記走査が移動し、且つ、
前記所定の距離の間において、前記第四光ビームが、前記今回の前記第三走査によって前記基台の前記他方側を走査し前記第二保温処理を行なった後、前記次回の前記第三走査のため、前記今回の前記中央光ビームによる前記第二走査によって前記第二溶融池が形成された範囲に前記走査が移動したとき、
前記第二溶融池における溶融金属の温度が、所定の温度以上となる距離に設定される、請求項３又は４に記載の付加製造装置。
【請求項６】
前記所定の温度は、前記第二溶融池に溶融される溶融金属の凝固温度である、請求項５に記載の付加製造装置。
【請求項７】
前記付加材料供給装置は、複数種の前記粉末材料の成分比を調整する成分比調整装置を有する、請求項１−６の何れか１項に記載の付加製造装置。
【請求項８】
複数種の粉末材料を用いて基台に造形物を付加する付加製造装置であって、
前記複数種の粉末材料の成分比を調整する成分比調整装置を有し、前記基台に対し前記成分比が調整済の粉末材料を噴射して供給する付加材料供給装置と、
前記基台における前記成分比が調整済の粉末材料の供給部に対し光ビームを照射する光照射装置と、
前記付加材料供給装置の粉末供給及び前記光照射装置の光照射を制御するとともに、前記基台に対する前記光ビームの相対的な走査を制御する制御装置と、
を備え、
前記光照射装置は、前記成分比が調整済の粉末材料の供給部の中央に前記光ビームとして中央光ビームを照射する中央光ビーム照射部及び前記中央光ビームの外側に前記光ビームとして外側光ビームを照射する外側光ビーム照射部を有し、
前記制御装置は、前記基台の表面に前記成分比が厚さ方向に徐変する中間造形物を付加し、前記中間造形物を形成する際、前記成分比の変化に応じて前記中央光ビーム照射部の出力条件と前記外側光ビーム照射部の出力条件を独立して制御する、付加製造装置。
【請求項９】
前記制御装置は、前記中間造形物を付加する際、前記外側光ビームのパワー密度のビームプロファイルにおけるピークを前記中央光ビームのパワー密度のビームプロファイルにおけるピークよりも増加させる、請求項８に記載の付加製造装置。
【請求項１０】
前記制御装置は、造形物を付加する際、前記中央光ビームのパワー密度のビームプロファイルにおけるピークを前記外側光ビームのパワー密度のビームプロファイルにおけるピークよりも増加させ、前記中央光ビームで中央光照射範囲における前記基台の溶融池の形成処理及び前記成分比が調整済の粉末材料の溶融処理を行い、且つ前記外側光ビームにおける前記走査の方向の前側で前記溶融池の形成処理の前処理として予熱処理を行うとともに、前記外側光ビームにおける前記走査の方向の後側で前記溶融池の形成処理の後処理として保温処理を行う、請求項８又は９に記載の付加製造装置。
【請求項１１】
前記外側光ビーム照射部は、前記外側光ビームとしてリング状の光ビームを照射する、請求項１−１０の何れか一項に記載の付加製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、付加製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載のように、付加製造装置に適用されるＬＭＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｍｅｔａｌ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法は、金属の基台に対し同種や異種の金属の粉末材料を噴射して供給するとともにレーザ光を照射し、粉末材料を溶融させた後、凝固させて基台に造形物を付加する肉盛技術（物性の部分制御加工）として利用されている。ＬＭＤ法は、ＳＬＭ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｌａｓｅｒ  Ｍｅｌｔｉｎｇ）法では困難な複数の粉末材料の成分比を調整して供給でき、ＳＬＭ法に比べて形状自由度が高く、約５−１０倍の高速造形が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１９６２６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＬＭＤ法では、例えば、炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）で成る基台に炭化タングステン（ＷＣ）などで成る硬質の造形物を付加する場合、急加熱時にスパッタが発生するおそれがあり、また急冷凝固時に割れが発生するおそれがあり、硬質の造形物の品質が低下する。
【０００５】
本発明は、高品質な造形物を付加できる付加製造装置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】
【０００６】
（１．付加製造装置の第一態様）
本発明に係る第一態様の付加製造装置は、粉末材料又は線形材料を用いて基台に造形物を付加する付加製造装置であって、前記基台に対し前記粉末材料を噴射して供給する、又は前記線形材料を供給する付加材料供給装置と、前記基台における前記粉末材料又は前記線形材料の供給部に対し光ビームを照射する光照射装置と、前記付加材料供給装置の粉末供給又は前記線形材料の供給、及び前記光照射装置の光照射を制御するとともに、前記基台に対する前記光ビームの相対的な走査を制御する制御装置とを備える。
【０００７】
前記光照射装置は、前記粉末材料の供給部又は前記線形材料の供給部の中央に前記光ビームとして中央光ビームを照射する中央光ビーム照射部及び前記中央光ビームの外側に前記光ビームとして外側光ビームを照射する外側光ビーム照射部を有し、前記制御装置は、前記中央光ビーム照射部の出力条件と前記外側光ビーム照射部の出力条件を独立して制御することで、前記中央光ビームのパワー密度のビームプロファイルにおけるピークを前記外側光ビームのパワー密度のビームプロファイルにおけるピークより増加させて前記造形物を付加する。
【０００８】
これにより、外側光ビームで造形物の付加処理の前処理として予熱処理を行うことができるので、中央光ビームのパワー密度のレーザビームプロファイルにおけるピークを大きく高める必要はない。これにより、中央光ビームによる急加熱を低減でき、スパッタの発生を抑制できる。また、外側光ビームで造形物の付加処理の後処理として保温処理を行うことができるので、造形物の急冷凝固を抑制でき、割れの発生を防止できる。よって、基台に対し高品質な造形物を付加できる。
【０００９】
（２．付加製造装置の第二態様）
本発明に係る第二態様の付加製造装置は、複数種の粉末材料を用いて基台に造形物を付加する付加製造装置であって、前記複数種の粉末材料の成分比を調整する成分比調整装置を有し、前記基台に対し前記成分比が調整済の粉末材料を噴射して供給する付加材料供給装置と、前記基台における前記成分比が調整済の粉末材料の供給部に対し光ビームを照射する光照射装置と、前記付加材料供給装置の粉末供給及び前記光照射装置の光照射を制御するとともに、前記基台に対する前記光ビームの相対的な走査を制御する制御装置とを備える。
【００１０】
前記光照射装置は、前記成分比が調整済の粉末材料の供給部の中央に前記光ビームとして中央光ビームを照射する中央光ビーム照射部及び前記中央光ビームの外側に前記光ビームとして外側光ビームを照射する外側光ビーム照射部を有し、前記制御装置は、前記基台の表面に前記成分比が厚さ方向に徐変する中間造形物を付加し、前記中間造形物を形成する際、前記成分比の変化に応じて前記中央光ビーム照射部の出力条件と前記外側光ビーム照射部の出力条件を独立して制御する。
【００１１】
このような構成により、基台の周面と中間造形物との熱膨張率差は、基台の周面と中間造形物との境界に近付くほど徐々に減少するよう形成できる。また、中間造形物と造形物との熱膨張率差は、中間造形物ＦＣと造形物ＦＦの境界に近付くほど徐々に減少するよう形成できる。これにより、基台Ｂに中間造形物ＦＣを付加し、中間造形物ＦＣに造形物ＦＦを付加することで、熱膨張率差による割れの発生を大幅に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第一、第二実施形態に係る付加製造装置の概要図である。
【図２Ａ】図１の付加製造装置で造形物を付加する基台を示す斜視図である。
【図２Ｂ】造形物を付加した図２Ａの基台を中心軸線方向から見た図である。
【図３Ａ】図１の付加製造装置で基台に造形物を付加する場合の第一段階（基台の周面の初期の予熱処理）におけるパワー密度とレーザ光照射範囲との関係を示す図である。
【図３Ｂ】図１の付加製造装置で基台に造形物を付加する場合の第二段階（造形物の付加処理）におけるパワー密度とレーザ光照射範囲との関係を示す図である。
【図４Ａ】第一実施形態に係る付加製造装置で造形物を付加する際の基台に付加した造形物の初期状態を示す断面図である。
【図４Ｂ】図４Ａの状態から走査が進んだときの基台に付加した造形物の途中状態及び付加状態を示す断面図である。
【図５】第一実施形態に係る付加製造装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６Ａ】第二実施形態に係る付加製造装置の作動における光ビームの各走査状態を説明する第一図である。
【図６Ｂ】第二実施形態に係る付加製造装置の作動における光ビームの各走査状態を説明する第二図である。
【図６Ｃ】第二実施形態に係る付加製造装置の作動における光ビームの各走査状態を説明する第三図である。
【図７】図６Ａ−図６Ｃの状態における基台の周面上のＪ部の温度変化を示すグラフである。
【図８】本発明の第三実施形態に係る付加製造装置の概要図である。
【図９】図２Ｂに対応する図であり、第三実施形態の付加製造装置で造形物を付加した基台を中心軸線方向から見た図である。
【図１０Ａ】図８の付加製造装置で基台に造形物を付加する場合の第一段階（基台の周面の初期の予熱処理）におけるパワー密度とレーザ光照射範囲の関係を示す図である。
【図１０Ｂ】図８の付加製造装置で基台に造形物を付加する場合の第二段階（中間造形物の付加処理）におけるパワー密度とレーザ光照射範囲の関係を示す図である。
【図１０Ｃ】図８の付加製造装置で基台に造形物を付加する場合の第三段階（造形物の付加処理）におけるパワー密度とレーザ光照射範囲の関係を示す図である。
【図１１Ａ】第三実施形態に係る付加製造装置で造形物を付加する際の中間造形物ＦＣに付加した造形物の初期状態を示す断面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａの状態から走査が進んだときの中間造形物ＦＣに付加した造形物の途中状態及び付加状態を示す断面図である。
【図１２】第三実施形態に係る付加製造装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１３】付加製造装置の光照射装置の別例を示す概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜１．第一実施形態＞
（１−１．付加製造装置の概要）
本発明の第一実施形態に係る付加製造装置の概要について説明する。第一実施形態に係る付加製造装置は、ＬＭＤ法により１種の粉末材料を用いて基台に造形物を付加する。粉末材料と基台は、異なる種類の材料でもよく、同一種類の材料でもよい。
【００１４】
本例では、炭化タングステン（ＷＣ）の粉末材料（以下、第一粉末材料という）で成る造形物を、炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）で成る基台Ｂに付加する場合について説明する。なお、この付加製造の際には、第一粉末材料の他に第一粉末材料のバインダの役割を担うニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）等の粉末材料（以下、結合粉末材料という）も用いる。
【００１５】
図１に示すように、付加製造装置１００は、付加材料供給装置１１０、光照射装置１２０及び制御装置１３０等を備える。ここでは、付加製造装置１００が、図２Ａに示すように、大径の円盤部材Ｂ１の両側面に小径の円筒部材Ｂ２，Ｂ２が同軸で一体化された形状の基台Ｂにおける、円筒部材Ｂ２，Ｂ２の開放端部側の網線で示す周面（軸受（図示省略）の支持部）Ｂ２Ｓ，Ｂ２Ｓに造形物ＦＦを付加する場合について説明する。
【００１６】
この付加製造の際、図１に示すように、付加製造装置１００は、基台Ｂを、モータＭ１により中心軸線Ｃ回りに回転させるとともに、モータＭ２により中心軸線Ｃ方向に移動させる。これにより、円筒部材Ｂ２，Ｂ２の開放端部側の周面Ｂ２Ｓ，Ｂ２Ｓ全体に造形物を付加できる。詳細は後述するが、造形物は、造形物ＦＦ（図２Ｂ参照）による１層構造となっている。
【００１７】
図１に示す付加材料供給装置１１０は、第１ホッパ１１１、ガスボンベ１１４及び噴射ノズル１１５を備える。第１ホッパ１１１は、結合粉末材料が混合された第一粉末材料Ｐ１を貯蔵する。本例では、造形物ＦＦは、大量の第一粉末材料Ｐ１と少量の結合粉末材料で成るため、第一粉末材料Ｐ１に混合する結合粉末材料の量は、造形物ＦＦにおける結合粉末材料の量に対応した量とする。
【００１８】
粉末導入バルブ１１３ａは、第１ホッパ１１１と配管１１１ａで接続される。粉末供給バルブ１１３ｃは、噴射ノズル１１５と配管１１５ａで接続される。また、ガス導入バルブ１１３ｄは、ガスボンベ１１４に配管１１４ａで接続される。
【００１９】
噴射ノズル１１５は、例えば、ガスボンベ１１４から供給される高圧の窒素により、第一粉末材料Ｐ１を、基台Ｂの円筒部材Ｂ２の周面Ｂ２Ｓに対し噴射して供給する。噴射ノズル１１５は、本例では、２本を１８０度隔てて配置した場合を示すが、一本もしくは等角度間隔で配置される三本以上の噴射ノズルを備える構成としてもよい。また、第一粉末材料Ｐ１の供給用のガスは、窒素に限定されるものではなく、アルゴン等の不活性ガスでもよい。
【００２０】
光照射装置１２０は、中央光ビーム照射部１２１、中央光ビーム光源１２２、外側光ビーム照射部１２３及び外側光ビーム光源１２４を備える。光照射装置１２０は、基台Ｂの円筒部材Ｂ２の周面Ｂ２Ｓ（第一粉末材料Ｐ１の供給部）に対し、中央光ビーム光源１２２から中央光ビーム照射部１２１を通して中央光ビームＬＣを照射するとともに、外側光ビーム光源１２４から外側光ビーム照射部１２３を通して外側光ビームＬＳを照射する。
【００２１】
本例では、中央光ビーム照射部１２１は、円形状の照射形状（中央光照射範囲ＣＳ）となる中央光ビームＬＣを照射する。また、外側光ビーム照射部１２３は、中央光ビームＬＣの外周を囲うリング状の照射形状（外側光照射範囲ＳＳ）となる外側光ビームＬＳを照射する。中央光ビームＬＣは、基台Ｂの円筒部材Ｂ２の周面Ｂ２Ｓにおいて造形物ＦＦを付加する役割を担う。外側光ビームＬＳの役割は後述する。なお、中央光ビームＬＣ及び外側光ビームＬＳとしては、レーザ光を用いているが、レーザ光に限定されず、電磁波であれば例えば電子ビームでもよい。
【００２２】
制御装置１３０は、付加材料供給装置１１０の粉末供給、及び光照射装置１２０の光照射を制御するとともに、基台Ｂの円筒部材Ｂ２の周面Ｂ２Ｓに対する中央光ビームＬＣ及び外側光ビームＬＳの相対的な走査を制御する。すなわち、制御装置１３０は、粉末供給バルブ１１３ｃ及びガス導入バルブ１１３ｄの開閉を制御して、噴射ノズル１１５からの第一粉末材料Ｐ１の噴射供給を制御する。
【００２３】
また、制御装置１３０は、中央光ビーム光源１２２及び外側光ビーム光源１２４の動作をそれぞれ制御して、中央光ビームＬＣ及び外側光ビームＬＳの各出力条件、すなわち中央光ビームＬＣ及び外側光ビームＬＳの各レーザ出力や、中央光照射範囲ＣＳ及び外側光照射範囲ＳＳの各単位面積当たりのレーザ出力（パワー密度）の分布形状（レーザビームプロファイル）をそれぞれ独立して制御する。
【００２４】
また、制御装置１３０は、モータＭ１の回転を制御して基台Ｂを中心軸線Ｃ回りに回転させるとともに、モータＭ２の回転を制御して基台Ｂを中心軸線Ｃ方向に移動させることで、基台Ｂの円筒部材Ｂ２の周面Ｂ２Ｓに対する中央光ビームＬＣ及び外側光ビームＬＳの相対的な走査を制御する。
【００２５】
（１−２．造形物の付加方法）
次に、造形物の付加方法について説明する。ここで、発明の解決課題で述べたように、ＬＭＤ法では、基台に硬質の造形物を付加する場合、急加熱時にスパッタが発生するおそれがあり、また急冷凝固時に割れが発生するおそれがあり、造形物の精度が低下する問題がある。
【００２６】
本発明者は、中央光ビームＬＣ及び外側光ビームＬＳの各レーザ出力や各パワー密度のレーザビームプロファイルをそれぞれ独立して制御することで、スパッタ及び割れの発生を抑制できることを見出した。具体的には、図２Ｂに示すように、基台Ｂの円筒部材Ｂ２の周面Ｂ２Ｓに造形物ＦＦを付加する。
【００２７】
造形物ＦＦの付加方法では、第一段階として、外側光ビームＬＳにより、造形物ＦＦの付加処理における前処理として初期の予熱処理を行う。このとき、本発明に係る造形物ＦＦの付加処理は、第二段階における処理である。基台Ｂの周面Ｂ２Ｓの温度が低い状態では、レーザ照射による熱エネルギが基台Ｂに逃げ易く、第二段階で行う造形物ＦＦの付加処理において、溶融の不良要因となり易いため、第一段階で基台Ｂの周面Ｂ２Ｓを予熱するものである。このとき、初期の予熱処理における中央光ビームＬＣ及び外側光ビームＬＳのレーザ出力は、基台Ｂの周面Ｂ２Ｓが溶融せずに所定の温度となるように制御される。
【００２８】
すなわち、第一段階では、制御装置１３０は、第一粉末材料Ｐ１の供給は行わず、図略の温度測定器からの中央光ビームＬＣの中央光照射範囲ＣＳ及び外側光ビームＬＳの外側光照射範囲ＳＳの測定温度を監視しつつ、図３Ａのパワー密度のグラフに示すように、中央光ビームＬＣのパワー密度のレーザビームプロファイルにおけるピークＬＣＰ１を、外側光ビームＬＳのパワー密度のレーザビームプロファイルにおけるピークＬＳＰ１より減少させる制御を行う。
【００２９】
中央光ビームＬＣのパワー密度のピークＬＣＰ１を、外側光ビームＬＳのパワー密度のピークＬＳＰ１より減少させる理由としては、中央光ビームＬＣは外側光ビームＬＳに囲まれるため、中央光ビームＬＣによる熱はこもり易く、外側光ビームＬＳによる熱は外方へ逃げ易いためである。このように、中央光ビームＬＣのパワー密度は低いため、中央光ビームＬＣの過入熱によるスパッタの発生を抑制できる。また、ピークＬＣＰ１を抑制しつつもレーザ出力全体として大きなエネルギを投入できるので、スパッタの発生を抑制しつつ効率良く予熱ができる。
【００３０】
次に、第二段階として、図４Ａに示すように、中央光ビームＬＣを照射することにより、中央光照射範囲ＣＳにおいて、基台Ｂの周面Ｂ２Ｓ及び第一粉末材料Ｐ１を溶融して溶融池ＭＰ（第一溶融池に相当する）を形成する溶融処理（第１溶融処理に相当する）を行う。また、このとき同時に、外側光ビームＬＳの外側光照射範囲ＳＳの走査の方向ＳＤ（図４Ａ参照）における前側の照射範囲ＳＳＦで、外側光ビームＬＳの一部である第一光ビームＢｅ１により溶融池ＭＰの形成処理（第一形成処理に相当する）の前処理としての予熱処理（第一予熱処理に相当する）を行う。
【００３１】
そして、図４Ｂに示すように、中央光ビームＬＣを走査の方向ＳＤ（走査方向ＳＤ）に走査（本例では、基台Ｂが回転して走査するが、図４Ｂでは便宜上、中央光ビームＬＣを走査すると記載）することで溶融池ＭＰを拡大させ、基台Ｂに第一粉末材料Ｐ１から成る造形物ＦＦを付加する。
【００３２】
そして、このとき同時に、外側光ビームＬＳの外側光照射範囲ＳＳの走査方向ＳＤにおける前側の照射範囲ＳＳＦで第一光ビームＢｅ１（外側光ビームＬＳ）が、溶融池ＭＰの形成処理の前処理としての予熱処理を行うとともに、外側光ビームＬＳの外側光照射範囲ＳＳの走査方向ＳＤにおける後側の照射範囲ＳＳＢで外側光ビームＬＳの一部である第二光ビームＢｅ２が、造形物ＦＦの付加処理の後処理としての保温処理（第一保温処理に相当する）を行う。
【００３３】
このとき、制御装置１３０は、図３Ｂに示すように、中央光ビームＬＣのパワー密度のレーザビームプロファイルにおけるピークＬＣＰ３を、外側光ビームＬＳのパワー密度のレーザビームプロファイルにおけるピークＬＳＰ３より増加させる制御を行う。中央光ビームＬＣのレーザ出力は、第一粉末材料Ｐ１を溶融して溶融池ＭＰを形成できる温度となるように制御される。また、外側光ビームＬＳ（第一光ビームＢｅ１、第二光ビームＢｅ２）のレーザ出力は、第一粉末材料Ｐ１及び造形物ＦＦが溶融せずに所定の温度となるように制御される。
【００３４】
以上のように、外側光ビームＬＳの外側光照射範囲ＳＳの走査方向ＳＤにおける前側の照射範囲ＳＳＦで、第一光ビームＢｅ１（外側光ビームＬＳ）が、溶融池ＭＰの形成処理の前処理として予熱処理を行うことで、基台Ｂの周面Ｂ２Ｓは、高温状態となる。このため、中央光ビームＬＣのパワー密度のレーザビームプロファイルにおけるピークＬＣＰ３を大きく高める必要はない。
【００３５】
これにより、中央光ビームＬＣによる周面Ｂ２Ｓの急加熱を低減でき、スパッタの発生を抑制できる。また、外側光ビームＬＳの外側光照射範囲ＳＳの走査方向ＳＤにおける後側の照射範囲ＳＳＢにおいて、第二光ビームＢｅ２が、溶融池ＭＰの形成処理の後処理として保温処理を行うことで、造形物ＦＦの急冷凝固を抑制でき、割れの発生を防止できる。
【００３６】
（１−３．付加製造装置の動作）
次に、付加製造装置１００により、基台Ｂの一方の円筒部材Ｂ２の周面Ｂ２Ｓに造形物ＦＦを付加する動作について図５のフローチャートを参照して説明する。なお、第１ホッパ１１１には、結合粉末材料が混合された第一粉末材料Ｐ１が貯蔵されているものとする。
【００３７】
また、基台Ｂの一方の円筒部材Ｂ２の周面Ｂ２Ｓの一端は、付加製造装置１００における所定の付加位置に位置決めされているものとする。また、制御装置１３０には、上述の第一、第二段階における中央光ビームＬＣ及び外側光ビームＬＳの各レーザ出力や各パワー密度のレーザビームプロファイルの各ピークＬＣＰ３、ＬＳＰ３等、第一粉末材料Ｐ１の供給量、基台Ｂの回転速度及び移動速度のデータ等が予め記憶されている。
【００３８】
先ず、制御装置１３０は、上述の第一段階（基台Ｂの周面Ｂ２Ｓに対する初期の予熱処理）を実行するため、基台Ｂの回転及び移動を開始すると同時に、光照射装置１２０をオンにする（図５のステップＳ１）。具体的には、制御装置１３０は、モータＭ１，Ｍ２を駆動して基台Ｂを中心軸線Ｃ回りに回転させるとともに中心軸線Ｃ方向（周面Ｂ２Ｓの他端方向）に移動させる。
【００３９】
同時に、制御装置１３０は、中央光ビーム光源１２２をオンにして中央光ビーム照射部１２１から中央光ビームＬＣを基台Ｂの周面Ｂ２Ｓに照射するとともに、外側光ビーム光源１２４をオンにして外側光ビーム照射部１２３から外側光ビームＬＳを基台Ｂの周面Ｂ２Ｓに照射し、基台Ｂの周面Ｂ２Ｓに対する初期の予熱処理を実行する。
【００４０】
そして、制御装置１３０は、基台Ｂの周面Ｂ２Ｓに対し初期の予熱処理が完了したか否かを判断し（図５のステップＳ２）、初期の予熱処理が完了したら、光照射装置１２０をオフにして基台Ｂを第一段階の開始位置に戻し、基台Ｂの回転及び移動を停止する（図５のステップＳ３）。
【００４１】
次に、制御装置１３０は、上述の第二段階（造形物ＦＦの付加処理）を実行するため、付加材料供給装置１１０をオンにし、基台Ｂの回転及び移動を開始すると同時に、光照射装置１２０をオンにする（図５のステップＳ４）。具体的には、制御装置１３０は、ガス導入バルブ１１３ｄ及び粉末供給バルブ１１３ｃを開いて、ガスボンベ１１４からの高圧の窒素により第一粉末材料Ｐ１を噴射ノズル１１５から基台Ｂの周面Ｂ２Ｓに噴射して供給する。また、制御装置１３０は、中央光ビーム光源１２２をオンにして中央光ビーム照射部１２１から中央光ビームＬＣを基台Ｂの周面Ｂ２Ｓに照射するとともに、外側光ビーム光源１２４をオンにして外側光ビーム照射部１２３から外側光ビームＬＳを基台Ｂの周面Ｂ２Ｓに照射する。
【００４２】
そして、制御装置１３０は、モータＭ１，Ｍ２を駆動して基台Ｂを中心軸線Ｃ回りに回転するとともに中心軸線Ｃ方向（周面Ｂ２Ｓの他端方向）に移動させる。このとき、上述したように、外側光ビームＬＳの走査方向ＳＤにおける前側の照射範囲ＳＳＦに照射される外側光ビームＬＳ（第一光ビームＢｅ１）によって、溶融池ＭＰの形成処理に対する前処理としての予熱処理が行われる。また、同時に、外側光ビームＬＳの走査方向ＳＤにおける後側の照射範囲ＳＳＢに照射される外側光ビームＬＳ（第二光ビームＢｅ２）によって、造形物ＦＦの付加処理に対する後処理として保温処理が行なわれる。
【００４３】
これにより、第一光ビームＢｅ１（中央光ビームＬＣ）が照射される中央光照射範囲ＣＳでは、予熱処理が行われた状態で、走査方向ＳＤへの走査に応じて順次、溶融池ＭＰが良好に形成できる。また、第二光ビームＢｅ２（外側光ビームＬＳ）が照射される外側光照射範囲ＳＳでは、走査方向ＳＤへの走査に応じ、形成後の溶融池ＭＰが順次良好に保温される。これにより、スパッタがなく、割れもない造形物ＦＦが形成される。
【００４４】
そして、制御装置１３０は、基台Ｂの周面Ｂ２Ｓに付加した造形物ＦＦの付加処理が完了したか否かを判断する（図５のステップＳ５）。そして、造形物ＦＦの付加処理が完了したら、付加材料供給装置１１０及び光照射装置１２０をオフにし、基台Ｂの回転及び移動を停止して（図５のステップＳ６）、全ての処理を終了する。
【００４５】
（１−４.第一実施形態による効果）
上記第一実施形態によれば、付加製造装置１００は、粉末材料を用いて基台Ｂに造形物を付加する装置である。付加製造装置１００は、基台Ｂに対し第一粉末材料Ｐ１を噴射して供給する付加材料供給装置１１０と、基台Ｂにおける第一粉末材料Ｐ１の供給部（周面Ｂ２Ｓ）に対し光ビームを照射する光照射装置１２０と、付加材料供給装置１１０の第一粉末材料Ｐ１の供給、及び光照射装置１２０の光照射を制御するとともに、基台Ｂに対する光ビームの相対的な走査を制御する制御装置１３０とを備える。
【００４６】
光照射装置１２０は、第一粉末材料Ｐ１の供給部（周面Ｂ２Ｓ）の中央に中央光ビームＬＣを照射する中央光ビーム照射部１２１、及び中央光ビームＬＣの外側に外側光ビームＬＳを照射する外側光ビーム照射部１２３を有する。そして、制御装置１３０は、中央光ビーム照射部１２１の出力条件と外側光ビーム照射部１２３の出力条件を独立して制御することで、中央光ビームＬＣのパワー密度のビームプロファイルにおけるピークＬＣＰ３を外側光ビームＬＳのパワー密度のビームプロファイルにおけるピークＬＳＰ３より増加させて造形物ＦＦを付加する。
【００４７】
このように、第一光ビームＢｅ１（外側光ビームＬＳ）によって、造形物ＦＦの付加処理の前処理としての予熱処理（第一予熱処理）を行うことができるので、中央光ビームＬＣのパワー密度のレーザビームプロファイルにおけるピークＬＣＰ３を大きくする必要はない。これにより、中央光ビームＬＣの照射による基台Ｂの周面Ｂ２Ｓの急加熱を低減でき、スパッタの発生を抑制できる。また、第二光ビームＢｅ２（外側光ビームＬＳ）によって、造形物ＦＦの付加処理の後処理として保温処理を行うことができるので、造形物ＦＦの急冷凝固を抑制でき、割れの発生を防止できる。よって、基台Ｂに対し高品質な造形物ＦＦを付加できる。
【００４８】
また、上記第一実施形態によれば、制御装置１３０は、中央光ビームＬＣと外側光ビームＬＳとを同一の走査方向ＳＤに走査し、中央光ビームＬＣで基台Ｂの中央光照射範囲ＣＳにおける溶融池ＭＰ（第一溶融池）の形成処理（第一形成処理）及び第一粉末材料Ｐ１の溶融処理（第一溶融処理）を行う。また、制御装置１３０は、外側光ビームＬＳの走査方向ＳＤにおける前側の第一光ビームＢｅ１で溶融池ＭＰの形成処理に対する前処理として予熱処理（第一予熱処理）を行い、外側光ビームＬＳにおける走査方向ＳＤにおける後側の第二光ビームＢｅ２で溶融池ＭＰの形成処理に対する後処理として保温処理（第一保温処理）を行う。
【００４９】
このように、一回の光ビームの走査方向ＳＤへの走査によって溶融池ＭＰ形成のための予熱処理が同時にできるので、効率的に急加熱を低減でき、スパッタの発生を抑制できる。また、このとき同時に、外側光ビームＬＳの外側光照射範囲ＳＳの走査方向ＳＤにおける後側の照射範囲ＳＳＢで、溶融池ＭＰの形成処理の後処理としての保温処理を行う。これについても、一度の光ビームの走査によって、溶融池ＭＰの保温処理ができるため、効率的に、造形物ＦＦの急冷凝固を抑制でき、割れの発生を防止できる。
【００５０】
＜２．第二実施形態＞
（２−１.付加製造装置２００の概要）
次に、第二実施形態に係る付加製造装置２００（図１参照）の概要について説明する。第二実施形態の付加製造装置２００は、第一実施形態の付加製造装置１００に対して、基台Ｂの周面Ｂ２Ｓに対して行なう予熱処理及び保温処理の方法が異なり、それ以外の部分については同様である。従って、異なる部分についてのみ詳細に説明し、同様の部分についての説明は省略する。また、同じ構成品には同じ符号を付して説明する。
【００５１】
図１に示すように、第二実施形態の付加製造装置２００は、付加材料供給装置１１０、光照射装置１２０及び制御装置２３０等を備える。付加製造装置２００は、第一実施形態と同様、図２Ａに示す大径の円盤部材Ｂ１の両側面に小径の円筒部材Ｂ２，Ｂ２が同軸で一体化された形状の基台Ｂにおいて、円筒部材Ｂ２，Ｂ２の開放端部側の網線で示す周面（軸受（図示省略）の支持部）Ｂ２Ｓ，Ｂ２Ｓに造形物を付加するものである。
【００５２】
制御装置２３０は、付加材料供給装置１１０の粉末供給、及び光照射装置１２０の光照射を制御するとともに、基台Ｂの円筒部材Ｂ２の周面Ｂ２Ｓに対する中央光ビームＬＣ及び外側光ビームＬＳの相対的な走査を制御する。詳細については、後述する。なお、本実施形態においても、第一実施形態と同様、第一段階における初期の予熱処理も行なうが、詳細な説明については省略する。
【００５３】
（２−２．造形物の付加方法）
次に、造形物の付加方法について説明する。具体的には、第一実施形態と同様、図２Ｂに示すように、基台Ｂの円筒部材Ｂ２の周面Ｂ２Ｓに一層構造の造形物ＦＦを付加する。本実施形態に係る造形物ＦＦの付加方法では、第二段階において、制御装置２３０が、中央光ビームＬＣと外側光ビームＬＳとを同一方向に所定の距離Ｌ１だけ、周面Ｂ２Ｓの周方向に複数回走査し造形物ＦＦを付加する。このとき、１回の走査は、周面Ｂ２Ｓにおいて、円筒部材Ｂ２の中心軸線Ｃ周りに向かう走査であり、複数回走査するとは、円筒部材Ｂ２の中心軸線Ｃ方向に移動しながら各走査を複数回行なうという意味である。
【００５４】
以下において、詳細に説明する。説明を行なうにあたり、各走査ＳＣ１−ＳＣ３を定義する。周面Ｂ２Ｓを周方向に展開した図６Ａ−図６Ｃに示すように、光ビームの一回分の走査セットＱ１において、中心軸線Ｃ方向中央に位置する、走査を第二走査ＳＣ２と定義する。第二走査ＳＣ２は、中央光ビームＬＣによる走査である。また、中央光ビームＬＣの走査の方向における左右両側のうち一方側（図６Ａにおいて右側）の外側光ビームＬＳ（第三光ビームＢｅ３に相当する）による走査を第一走査ＳＣ１と定義する。さらに、中央光ビームＬＣの走査の方向における左右両側のうち他方側（図６Ａにおいて左側）の外側光ビーム（第四光ビームＢｅ４に相当する）による走査を第三走査ＳＣ３と定義する。
【００５５】
中央光ビームＬＣの第二走査ＳＣ２は、基台Ｂの中央光照射範囲ＣＳにおける溶融池ＭＰ（第二溶融池に相当する）の形成処理（第二形成処理に相当）、及び第一粉末材料Ｐ１の溶融処理（第二溶融処理に相当する）を行う。また、第三光ビームＢｅ３（一方側の外側光ビームＬＳ）による第一走査ＳＣ１は、溶融池ＭＰを形成する形成処理に対する前処理としての予熱処理（第二予熱処理に相当する）を行なう（図６ＡのＪ部）。さらに、第四光ビームＢｅ４（他方側の外側光ビームＬＳ）による第三走査ＳＣ３は、溶融池ＭＰの形成処理に対する後処理としての保温処理（第二保温処理に相当する）を行う（図６ＡのＫ部）。
【００５６】
つまり、中央光ビームＬＣと外側光ビームＬＳ（第三光ビームＢｅ３、第四光ビームＢｅ４）とを同一方向に所定の距離Ｌ１だけ同時に走査することにより、第二走査ＳＣ２（第二溶融池ＭＰの第二形成処理）、第一走査ＳＣ１（第二予熱処理）、及び第三走査ＳＣ３（第二保温処理）が同時に処理される（図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃの各Ｑ１参照）。このとき、中央光ビームＬＣが行なう第二走査ＳＣ２を基準として視た場合、中央光ビームＬＣによって次回走査される図６Ｂの第二走査ＳＣ２が、図６Ａに示す、中央光ビームＬＣが今回走査した第二走査ＳＣ２と一方側（図６Ａ、図６Ｂにおいて右側）において隣り合うよう、中央光ビームＬＣ及び外側光ビームＬＳ（第三光ビームＢｅ３、第四光ビームＢｅ４）が、複数回同一方向に所定の距離Ｌ１だけ走査する。
【００５７】
また、上記において、周面Ｂ２Ｓ上に造形物ＦＦを付加する際、制御装置２３０は、図３Ｂに示すように、中央光ビームＬＣのパワー密度のレーザビームプロファイルにおけるピークＬＣＰ３を、外側光ビームＬＳのパワー密度のレーザビームプロファイルにおけるピークＬＳＰ３より増加させるよう制御する。このとき、中央光ビームＬＣのレーザ出力は、前述したように、周面Ｂ２Ｓ及び第一粉末材料Ｐ１を溶融して溶融池ＭＰが形成できる温度となるように制御される。また、外側光ビームＬＳのレーザ出力は、第一粉末材料Ｐ１及び基台の周面Ｂ２Ｓが溶融せずに所定の温度となるように制御される。
【００５８】
そして、前述したように、所定の距離Ｌ１だけ周面Ｂ２Ｓの周方向に行なう走査を周面Ｂ２Ｓの中心軸線Ｃ方向における一方側（図６Ａにおいて右側）に向かって複数回繰り返すことにより、周面Ｂ２Ｓに造形物ＦＦの一部を付加する。このとき、今回の中央光ビームＬＣ及び外側光ビームＬＳの走査の方向ＳＤ（走査方向）と、次回の中央光ビームＬＣ及び外側光ビームＬＳの走査方向ＳＤとは前述したとおり同一である。つまり、各走査において始点Ｒの位置は常に同じ側である。
【００５９】
ここで、図６Ａ−図６ＣにおけるＪ部の温度変化について説明する。Ｊ部の温度変化は、図７のグラフに示すように変化する。図７は、横軸に時間をとり、縦軸に温度をとったときのＪ部における各走査ＳＣ１、ＳＣ２、ＳＣ３の始点Ｒでの温度変化を示したグラフである。図６Ａにおいて、Ｊ部は予熱処理がされる部位である。図６Ｂにおいて、Ｊ部は溶融池ＭＰの形成処理がされる部位である。また、図６Ｃにおいて、Ｊ部は溶融池ＭＰが保温処理される部位である。
【００６０】
図７を見て分かるように、予熱処理では、第一走査ＳＣ１の開始によって、周面Ｂ２Ｓにおける第三光ビームＢｅ３（外側光ビームＬＳ）による第一走査ＳＣ１の始点Ｒ部分が加熱される（図７中、Ｖ１参照）。このとき、Ｖ１における温度は、基台Ｂの周面Ｂ２Ｓの溶融点（凝固点）を超えないよう制御される。その後、第三光ビームＢｅ３の第一走査ＳＣ１が始点Ｒから離間する方向に所定の距離Ｌ１だけ走査されることにより、始点Ｒにおける温度が低下する（図７、矢印Ａｒ１参照）。
【００６１】
その後、Ｊ部では中央光ビームＬＣによる第二走査ＳＣ２が、走査の始点Ｒから開始される。これにより、Ｊ部の温度は再び上昇（図７、矢印Ａｒ２参照）し、凝固点（溶融点）を越え、周面Ｂ２Ｓが溶融し溶融池ＭＰ（第二溶融池）を形成する。このとき、Ｊ部は第一走査ＳＣ１によって予熱された状態をベースとして、中央光ビームＬＣによる加熱が開始されるため、周面Ｂ２Ｓは急加熱されることなく、安定して溶融でき、スパッタの発生が良好に抑制される。
【００６２】
その後、中央光ビームＬＣによる第二走査ＳＣ２が始点から離間する方向に所定の距離Ｌ１だけ走査されることにより、始点Ｒから遠ざかるため、始点Ｒにおける温度が低下する（図７、矢印Ａｒ３参照）。しかし、このとき、溶融池ＭＰを形成する溶融金属の温度が、凝固点以下になる前に、次回の走査であり保温処理を行う第四光ビームＢｅ４（外側光ビームＬＳ）による第三走査ＳＣ３がＪ部における走査の始点Ｒから開始される。このため、急冷され始めていた溶融金属の温度低下勾配は、保温処理が開始された図７中における点Ｗの位置から緩やかになり、その後、凝固点を下回ることにより溶融金属が固化し造形物ＦＦが形成される。このように、急冷ではなく、緩やかな冷却によって造形物ＦＦが形成されるため、割れの発生が良好に抑制される。
【００６３】
つまり、本実施形態においては、溶融池ＭＰを形成する溶融金属の温度が凝固点以下になる前に、第四光ビームＢｅ４（外側光ビームＬＳ）による第三走査ＳＣ３がＪ部における走査の始点Ｒから開始されるよう、各走査ＳＣ１、ＳＣ２、ＳＣ３を行なう所定の距離Ｌ１が設定される。そして、本実施形態においては、所定の距離Ｌ１は、円筒部材Ｂ２の周面Ｂ２Ｓ上において中心軸線Ｃ周りにおける周長以下の長さである。このとき、所定の距離Ｌ１は、周面Ｂ２Ｓの周長と等しい、又は周長を等分する長さであることが好ましい。これにより、周面Ｂ２Ｓ上において、周面Ｂ２Ｓ上の周方向に一回、又は、中心軸線Ｃ方向への一部の造形物ＦＦの付加が終了したのちに整数回、走査を行なうことにより、周面Ｂ２Ｓの周方向における全周に、スパッタがなく割れのない造形物ＦＦを付加できる。
【００６４】
（２−３.第二実施形態による効果）
上記第二実施形態によれば、制御装置２３０は、中央光ビームＬＣと外側光ビームＬＳとを同一方向に所定の距離Ｌ１だけ走査する。つまり、第二走査ＳＣ２における中央光ビームＬＣで基台Ｂの中央光照射範囲ＣＳにおける溶融池ＭＰ（第二溶融池）の形成処理（第二形成処理）、及び第一粉末材料Ｐ１の溶融処理（第二溶融処理）を行う。また、第一走査ＳＣ１における第三光ビームＢｅ３によって溶融池ＭＰの形成処理に対する前処理としての予熱処理（第二予熱処理）を行う。さらに、第三走査ＳＣ３における第四光ビームＢｅ４によって、溶融池ＭＰの形成処理に対する後処理として保温処理（第二保温処理）を行う。そしてその後、中央光ビームＬＣが次回行なう第二走査ＳＣ２が、今回行った第二走査ＳＣ２と一方側において隣り合うよう、中央光ビームＬＣと外側光ビームＬＳとを同一方向に所定の距離Ｌ１だけ走査する。
【００６５】
これにより、たとえば図６ＡのＪ部における温度変化は、図７に示すようになる。つまり、外側光ビームＬＳの外側光照射範囲ＳＳにおける走査方向ＳＤの一方側における照射範囲ＳＳＦで、溶融池ＭＰの形成処理の前処理として予熱処理を行うことで、基台Ｂの周面Ｂ２Ｓは、高温状態になっている。このため、中央光ビームＬＣのパワー密度のレーザビームプロファイルにおけるピークＬＣＰ３を大きく高める必要はない。
【００６６】
従って、中央光ビームＬＣによる急加熱を低減でき、スパッタの発生を抑制できる。また、外側光ビームＬＳの外側光照射範囲ＳＳにおける走査方向ＳＤの他方側の照射範囲ＳＳＢにおいて、溶融池ＭＰの形成処理に対する後処理としての保温処理を行うことで、造形物ＦＦの急冷凝固を抑制でき、割れの発生を防止できる。
【００６７】
また、上記第二実施形態によれば、今回走査した中央光ビームＬＣ及び外側光ビームＬＳの走査方向ＳＤと、次回走査する中央光ビームＬＣ及び外側光ビームＬＳの走査方向ＳＤは同一である。これにより、溶融池ＭＰにおける溶融金属の温度のうち最も低くなった温度の位置を始点Ｒとして保温が開始できるので、造形物ＦＦの急冷凝固を抑制でき、割れの発生を防止できる。
【００６８】
また、上記第二実施形態によれば、溶融池ＭＰの温度は、確実に所定の温度以上の状態で保温が開始できるので、造形物ＦＦの急冷凝固を抑制でき、割れの発生を防止できる。また、上記第二実施形態によれば、所定の温度は、溶融池ＭＰに溶融される溶融金属の凝固温度である。これにより、所定の距離Ｌ１も、溶融池ＭＰに溶融される溶融金属の凝固温度に応じて容易に設定できる。
【００６９】
なお、上記第二実施形態の付加製造装置２００では、予熱処理を第三光ビームＢｅ３（一方側の外側光ビームＬＳ）による第一走査ＳＣ１によって行い、保温処理を第四光ビームＢｅ４（他方側の外側光ビームＬＳ）による第三走査ＳＣ３によって行なう態様について説明した。しかしながら、実際には、外側光ビームＬＳは、リング状に形成されている。このため、第一実施形態における第一光ビームＢｅ１（前側）及び第二光ビームＢｅ２（後側）も予熱処理及び保温処理に寄与する。この場合、中央光ビームＬＣ及び外側光ビームＬＳの走査はさらに低いエネルギで制御すればよいため効率が良い。
【００７０】
ただし、この態様には限らず、第一光ビームＢｅ１（前側）及び第二光ビームＢｅ２（後側）の影響を排除したい場合には、外側光ビームＬＳは、リング状ではなく、第三光ビームＢｅ３及び第四光ビームＢｅ４をそれぞれ単独で照射できるよう光照射装置を構成すればよい。これによっても、十分な効果が得られる。
【００７１】
＜３．第三実施形態＞
（３−１．付加製造装置３００の概要）
次に、本発明の第三実施形態に係る付加製造装置３００の概要について説明する。なお、詳細は後述するが、この付加製造の際には、第一粉末材料Ｐ１の他に炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）の粉末材料（以下、第二粉末材料という）及び第一粉末材料のバインダの役割を担うニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）等の粉末材料（以下、結合粉末材料という）も用いる。
【００７２】
付加製造装置３００は、第一、第二実施形態の付加製造装置１００、２００に対して、付加製造装置３００が付加する造形物が、中間造形物ＦＣ及び造形物ＦＦの２層構造となっている（図９参照）。付加製造装置３００は、ＬＭＤ法により１種又は複数種の粉末材料を用いて基台Ｂに造形物を付加する。このとき、粉末材料と基台Ｂとは、異なる種類の材料でもよく、同一種類の材料でもよい。なお、以降においては、主に、第一実施形態と異なる部分について詳細に説明し、同様部分については、説明を省略する。また、同じ構成の場合、同じ符号を付して図面に記載する場合がある。
【００７３】
本例では、第一実施形態と同様、炭化タングステン（ＷＣ）の粉末材料（以下、第一粉末材料という）で成る造形物を、炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）で成る基台Ｂに付加する場合について説明する。図８に示すように、付加製造装置３００は、付加材料供給装置３１０、光照射装置１２０及び制御装置３３０等を備える。
【００７４】
付加製造の際、付加製造装置３００は、基台Ｂを、モータＭ１により中心軸線Ｃ回りに回転するとともに、モータＭ２により中心軸線Ｃ方向に移動する。これにより、円筒部材Ｂ２，Ｂ２の開放端部側の周面Ｂ２Ｓ，Ｂ２Ｓ全体に造形物を付加できる。詳細は後述するが、造形物は、中間造形物ＦＣ及び造形物ＦＦの２層構造となっている（図９参照）。
【００７５】
付加材料供給装置３１０は、第１ホッパ１１１、第２ホッパ１１２、成分比調整装置１１３、ガスボンベ１１４及び噴射ノズル１１５を備える。第１ホッパ１１１及び第２ホッパ１１２は、結合粉末材料が混合された第一粉末材料Ｐ１及び結合粉末材料が混合された第二粉末材料Ｐ２をそれぞれ貯蔵する。本例では、造形物ＦＦは、大量の第一粉末材料Ｐ１と少量の結合粉末材料で成るため、第一粉末材料Ｐ１に混合する結合粉末材料の量は、造形物ＦＦにおける結合粉末材料の量に対応した量とする。
【００７６】
また、中間造形物ＦＣは、厚さが厚くなるにつれて結合粉末材料及び第二粉末材料Ｐ２の量が減少し、第一粉末材料Ｐ１の量が増加する材料で成るため、第二粉末材料Ｐ２に混合する結合粉末材料の量は、中間造形物ＦＣにおける第一粉末材料Ｐ１の量に対応した量とする。なお、１種のみもしくは３種以上の粉末材料を貯蔵可能なホッパを備える構成としてもよい。
【００７７】
成分比調整装置１１３は、第１ホッパ１１１からの結合粉末材料が混合された第一粉末材料Ｐ１と第２ホッパ１１２からの結合粉末材料が混合された第二粉末材料Ｐ２の成分比を調整する。成分比調整装置１１３は、粉末導入バルブ１１３ａ，１１３ｂ、粉末供給バルブ１１３ｃ及びガス導入バルブ１１３ｄが接続される粉末攪拌機１１３ｅを備える。
【００７８】
粉末導入バルブ１１３ａ，１１３ｂは、第１ホッパ１１１及び第２ホッパ１１２と配管１１１ａ，１１２ａでそれぞれ接続され、粉末供給バルブ１１３ｃは、噴射ノズル１１５と配管１１５ａで接続され、また、ガス導入バルブ１１３ｄは、ガスボンベ１１４に配管１１４ａで接続される。
【００７９】
噴射ノズル１１５は、例えば、ガスボンベ１１４から供給される高圧の窒素により、成分比調整装置１１３から送られてくる成分比が調整済の粉末材料（以下、第三粉末材料という）Ｐ３を、基台Ｂの円筒部材Ｂ２の周面Ｂ２Ｓに対し噴射して供給する。光照射装置１２０は、第一実施形態の光照射装置１２０と同様の構成であるため、説明を省略する。
【００８０】
制御装置３３０は、付加材料供給装置３１０の粉末供給及び光照射装置１２０の光照射を制御するとともに、基台Ｂの円筒部材Ｂ２の周面Ｂ２Ｓに対する中央光ビームＬＣ及び外側光ビームＬＳの相対的な走査を制御する。すなわち、制御装置３３０は、粉末導入バルブ１１３ａ，１１３ｂの回転を制御して、結合粉末材料が混合された第一粉末材料Ｐ１と結合粉末材料が混合された第二粉末材料Ｐ２の成分比を調整し、粉末供給バルブ１１３ｃ及びガス導入バルブ１１３ｄの開閉を制御して、噴射ノズル１１５からの第三粉末材料Ｐ３の噴射供給を制御する。
【００８１】
また、制御装置３３０は、中央光ビーム光源１２２及び外側光ビーム光源１２４の動作をそれぞれ制御して、中央光ビームＬＣ及び外側光ビームＬＳの各出力条件、すなわち中央光ビームＬＣ及び外側光ビームＬＳの各レーザ出力や、中央光照射範囲ＣＳ及び外側光照射範囲ＳＳの各単位面積当たりのレーザ出力（パワー密度）の分布形状（レーザビームプロファイル）をそれぞれ独立して制御する。
【００８２】
また、制御装置３３０は、モータＭ１の回転を制御して基台Ｂを中心軸線Ｃ回りに回転し、モータＭ２の回転を制御して基台Ｂを中心軸線Ｃ方向に移動することで、基台Ｂの円筒部材Ｂ２の周面Ｂ２Ｓに対する中央光ビームＬＣ及び外側光ビームＬＳの相対的な走査を制御する。
【００８３】
（３−２．造形物の付加方法）
次に、造形物の付加方法について説明する。図９に示すように、基台Ｂの円筒部材Ｂ２の周面Ｂ２Ｓには、２層構造の造形物、すなわち、基台Ｂの円筒部材Ｂ２の表面に中間造形物ＦＣを付加し、中間造形物ＦＣの表面に造形物ＦＦを付加する。中間造形物ＦＣは、結合粉末材料が混合された第一粉末材料Ｐ１と結合粉末材料が混合された第二粉末材料Ｐ２の成分比が段階的に異なる（徐変する）ように付加される。
【００８４】
詳しくは、中間造形物ＦＣは、基台Ｂの周面Ｂ２Ｓに対し厚さ方向（径方向）に最も近い部分から最も遠い部分において、結合粉末材料が混合された第二粉末材料Ｐ２が１００％から０％に直線的（段階的）に減少し、結合粉末材料が混合された第一粉末材料Ｐ１が０％から１００％に直線的（段階的）に増加する、いわゆる傾斜層となっている。そして、造形物ＦＦは、結合粉末材料が混合された第一粉末材料Ｐ１が１００％、結合粉末材料が混合された第二粉末材料Ｐ２が０％の層となっている。
【００８５】
中間造形物ＦＣにおける基台Ｂの周面Ｂ２Ｓに近い部分は、第二粉末材料Ｐ２（炭素鋼（Ｓ４５Ｃ））を多く含むことになる。従って、基台Ｂの周面Ｂ２Ｓ（炭素鋼（Ｓ４５Ｃ））と中間造形物ＦＣとの間の熱膨張率差は、基台Ｂの周面Ｂ２Ｓと中間造形物ＦＣとの境界に近付くほど徐々に減少することになる。一方、中間造形物ＦＣにおける造形物ＦＦに近い部分は、第一粉末材料（炭化タングステン（ＷＣ））を多く含むことになる。従って、中間造形物ＦＣと造形物ＦＦ（炭化タングステン（ＷＣ））との間の熱膨張率差は、中間造形物ＦＣと造形物ＦＦとの境界に近付くほど徐々に減少することになる。
【００８６】
よって、基台Ｂに中間造形物ＦＣを付加し、中間造形物ＦＣに造形物ＦＦを付加することで、熱膨張率差による割れの発生を大幅に抑制できる。中間造形物ＦＣ及び造形物ＦＦの付加方法は、第一段階として、中央光ビームＬＣ及び外側光ビームＬＳにより、第二段階で行う中間造形物ＦＣの付加処理の前処理として初期の予熱処理を行う。基台Ｂの周面Ｂ２Ｓの温度が低い状態では、レーザ照射による熱エネルギが基台Ｂに逃げ易く、第二段階で行う溶融の不良要因となり易いため、第一段階で基台Ｂの周面Ｂ２Ｓを予熱する。このときの中央光ビームＬＣ及び外側光ビームＬＳのレーザ出力は、基台Ｂの周面Ｂ２Ｓが溶融せずに所定の温度となるように制御される。
【００８７】
すなわち、制御装置３３０は、第一段階では第三粉末材料Ｐ３の供給は行わず、図略の温度測定器からの中央光ビームＬＣの中央光照射範囲ＣＳ及び外側光ビームＬＳの外側光照射範囲ＳＳの測定温度を監視しつつ、図１０Ａに示すように、中央光ビームＬＣのパワー密度のレーザビームプロファイルにおけるピークＬＣＰ４を、外側光ビームＬＳのパワー密度のレーザビームプロファイルにおけるピークＬＳＰ４より減少させる制御を行う。
【００８８】
中央光ビームＬＣのパワー密度のピークＬＣＰ４を、外側光ビームＬＳのパワー密度のピークＬＳＰ４より減少させる理由は、第一実施形態で述べた理由と同様である。そして、中央光ビームＬＣのパワー密度が低いことから、中央光ビームＬＣの過入熱によるスパッタの発生を抑制できる。また、ピークＬＣＰ１を抑制しつつもレーザ出力全体として大きなエネルギを投入できるので、スパッタの発生を抑制しつつ効率良く予熱ができる。
【００８９】
次に、第二段階として、第一粉末材料Ｐ１は溶融させず、第二粉末材料Ｐ２を溶融させて中間造形物ＦＣを付加する。すなわち、制御装置３３０は、上述した成分比が調整された第三粉末材料Ｐ３を供給しつつ、図略の温度測定器からの中央光ビームＬＣの中央光照射範囲ＣＳ及び外側光ビームＬＳの外側光照射範囲ＳＳの測定温度を監視する。そして、この監視により中央光ビームＬＣのパワー密度のレーザビームプロファイルにおけるピークＬＣＰ５を、図１０Ｂに示すように、外側光ビームＬＳのパワー密度のレーザビームプロファイルにおけるピークＬＳＰ５より減少させる制御を行う。
【００９０】
第二段階の中央光ビームＬＣ及び外側光ビームＬＳのピークＬＣＰ５，ＬＳＰ５は、第二粉末材料Ｐ２を溶融させる必要があるため、第一段階の中央光ビームＬＣ及び外側光ビームＬＳのピークＬＣＰ４，ＬＳＰ４よりも高い値となる。さらに、中間造形物ＦＣは、厚さが増加するにつれて成分比が異なるため、制御装置３３０は、図略の温度測定器による中央光ビームＬＣの中央光照射範囲ＣＳ及び外側光ビームＬＳの外側光照射範囲ＳＳの測定温度を監視しつつ、中央光ビームＬＣ及び外側光ビームＬＳのレーザ出力を変動させるフィードバック制御を行う。なお、成分比の違いによる温度とレーザ出力の関係は、予めデータベースとして構築しておく。
【００９１】
第二段階においても第一段階と同様の理由により、中央光ビームＬＣのパワー密度のピークＬＣＰ５を、外側光ビームＬＳのパワー密度のピークＬＳＰ５より減少させている。そして、中央光ビームＬＣのパワー密度が低いことから、中央光ビームＬＣの過入熱によるスパッタの発生を抑制できる。また、ピークＬＣＰ５を抑制しつつもレーザ出力全体として大きなエネルギを投入できるので、スパッタの発生を抑制しつつ高速で中間造形物ＦＣを付加できる。
【００９２】
次に、第三段階として、中央光ビームＬＣの照射により、中間造形物ＦＣの中央光照射範囲ＣＳにおいて、中間造形物ＦＣ及び第三粉末材料Ｐ３（実際は結合粉末材料が混合された第一粉末材料のみ）を溶融して溶融池ＭＰを形成する溶融処理を行う（図１１Ａ参照）。同時に、中央光照射範囲ＣＳに対する、外側光ビームＬＳの外側光照射範囲ＳＳにおける走査方向ＳＤ（図１１Ａ参照）の前側の照射範囲ＳＳＦで、溶融池ＭＰの形成処理に対する前処理としての予熱処理を行う。
【００９３】
そして、図１１Ｂに示すように、中央光ビームＬＣを走査することで溶融池ＭＰを拡大させ、中間造形物ＦＣに第三粉末材料Ｐ３（実際は結合粉末材料が混合された第一粉末材料のみ）で成る造形物ＦＦを付加する。
【００９４】
同時に、外側光ビームＬＳの外側光照射範囲ＳＳにおける走査方向ＳＤの前側の照射範囲ＳＳＦで、溶融池ＭＰの形成処理の前処理として予熱処理を行うとともに、外側光ビームＬＳの外側光照射範囲ＳＳにおける走査方向ＳＤの後側の照射範囲ＳＳＢで、造形物ＦＦの付加処理の後処理として保温処理を行う。
【００９５】
すなわち、図１０Ｃに示すように、制御装置３３０は、中央光ビームＬＣのパワー密度のレーザビームプロファイルにおけるピークＬＣＰ６を、外側光ビームＬＳのパワー密度のレーザビームプロファイルにおけるピークＬＳＰ６より増加させる制御を行う。中央光ビームＬＣのレーザ出力は、第三粉末材料Ｐ３（結合粉末材料が混合された第一粉末材料Ｐ１）を溶融して溶融池ＭＰが形成できる温度となるように制御される。外側光ビームＬＳのレーザ出力は、第三粉末材料Ｐ３（結合粉末材料が混合された第一粉末材料）及び造形物ＦＦが溶融せずに所定の温度となるように制御される。
【００９６】
以上のように、外側光ビームＬＳの外側光照射範囲ＳＳにおける走査方向ＳＤの前側の照射範囲ＳＳＦで、溶融池ＭＰの形成処理の前処理として予熱処理を行うことで、中間造形物ＦＣは高温状態になっているので、中央光ビームＬＣのパワー密度のレーザビームプロファイルにおけるピークＬＣＰ６を大きく高める必要はない。
【００９７】
よって、中央光ビームＬＣによる急加熱を低減でき、スパッタの発生を抑制できる。また、外側光ビームＬＳの外側光照射範囲ＳＳにおける走査方向ＳＤの後側の照射範囲ＳＳＢで、溶融池ＭＰの形成処理の後処理として保温処理を行うことで、造形物ＦＦの急冷凝固を抑制でき、割れの発生を防止できる。
【００９８】
（３−３．付加製造装置の動作）
次に、付加製造装置３００により基台Ｂの一方の円筒部材Ｂ２の周面Ｂ２Ｓに中間造形物ＦＣ及び造形物ＦＦを付加する動作について図１２のフローチャートを参照して説明する。制御装置３３０には、上述の第一、第二、第三段階における中央光ビームＬＣ及び外側光ビームＬＳの各レーザ出力や各パワー密度のレーザビームプロファイルのピーク、第一−第三粉末材料Ｐ１−Ｐ３の供給量、基台Ｂの回転速度及び移動速度のデータ等は予め記憶されているものとする。
【００９９】
先ず、制御装置３３０は、上述の第一段階（基台Ｂの周面Ｂ２Ｓの予熱処理）を実行するため、基台Ｂの回転及び移動を開始すると同時に、光照射装置１２０をオンにする（図１２のステップＳ１０１）。具体的には、制御装置３３０は、モータＭ１，Ｍ２を駆動して基台Ｂを中心軸線Ｃ回りに回転するとともに中心軸線Ｃ方向（周面Ｂ２Ｓの他端方向）に移動する。
【０１００】
同時に、制御装置３３０は、中央光ビーム光源１２２をオンにして中央光ビーム照射部１２１から中央光ビームＬＣを基台Ｂの周面Ｂ２Ｓに照射するとともに、外側光ビーム光源１２４をオンにして外側光ビーム照射部１２３から外側光ビームＬＳを基台Ｂの周面Ｂ２Ｓに照射し、基台Ｂの周面Ｂ２Ｓの初期に予熱処理を実行する。
【０１０１】
そして、制御装置３３０は、基台Ｂの周面Ｂ２Ｓに対し初期の予熱処理が完了したか否かを判断し（ステップＳ１０２）、初期の予熱処理が完了したら、光照射装置１２０をオフにして基台Ｂを第一段階の開始位置に戻し、基台Ｂの回転及び移動を停止する（ステップＳ１０３）。次に、制御装置３３０は、上述の第二段階（中間造形物ＦＣの付加処理）を実行するため、付加材料供給装置３１０をオンにし、基台Ｂの回転及び移動を開始すると同時に、光照射装置１２０をオンにする（ステップＳ１０４）。
【０１０２】
具体的には、制御装置３３０は、成分比調整装置１１３の粉末導入バルブ１１３ａ，１１３ｂを適宜開閉して、第一粉末材料Ｐ１及び第二粉末材料Ｐ２の成分比を調整して第三粉末材料Ｐ３とする。そして、ガス導入バルブ１１３ｄ及び粉末供給バルブ１１３ｃを開いて、ガスボンベ１１４からの高圧の窒素により第三粉末材料Ｐ３を噴射ノズル１１５から基台Ｂの周面Ｂ２Ｓに噴射して供給する。
【０１０３】
そして、制御装置３３０は、モータＭ１，Ｍ２を駆動して基台Ｂを中心軸線Ｃ回りに回転するとともに中心軸線Ｃ方向（周面Ｂ２Ｓの他端方向）に移動する。同時に、中央光ビーム光源１２２をオンにして中央光ビーム照射部１２１から中央光ビームＬＣを基台Ｂの周面Ｂ２Ｓに照射するとともに、外側光ビーム光源１２４をオンにして外側光ビーム照射部１２３から外側光ビームＬＳを基台Ｂの周面Ｂ２Ｓに照射し、中間造形物ＦＣの付加処理を実行する。
【０１０４】
そして、制御装置３３０は、基台Ｂの周面Ｂ２Ｓに対し中間造形物ＦＣの付加処理が完了したか否かを判断し（ステップＳ１０５）、中間造形物ＦＣの付加処理が完了したら、光照射装置１２０をオフにして基台Ｂを第二段階の開始位置に戻し、基台Ｂの回転及び移動を停止する（ステップＳ１０６）。
【０１０５】
次に、制御装置３３０は、上述の第三段階（造形物ＦＦの付加処理）を実行するため、付加材料供給装置３１０をオンにし、基台Ｂの回転及び移動を開始すると同時に、光照射装置１２０をオンにする（ステップＳ１０７）。具体的には、制御装置３３０は、成分比調整装置１１３の粉末導入バルブ１１３ｂを閉じたままで、粉末導入バルブ１１３ａを適宜開閉して、第一粉末材料Ｐ１のみを第三粉末材料Ｐ３とする。そして、ガス導入バルブ１１３ｄ及び粉末供給バルブ１１３ｃを開いて、ガスボンベ１１４からの高圧の窒素により第三粉末材料Ｐ３を噴射ノズル１１５から基台Ｂの周面Ｂ２Ｓに噴射して供給する。
【０１０６】
そして、制御装置３３０は、モータＭ１，Ｍ２を駆動して基台Ｂを中心軸線Ｃ回りに回転するとともに中心軸線Ｃ方向（周面Ｂ２Ｓの他端方向）に移動する。同時に、中央光ビーム光源１２２をオンにして中央光ビーム照射部１２１から中央光ビームＬＣを基台Ｂの周面Ｂ２Ｓに照射するとともに、外側光ビーム光源１２４をオンにして外側光ビーム照射部１２３から外側光ビームＬＳを基台Ｂの周面Ｂ２Ｓに照射し、造形物ＦＦの付加処理を実行する。
【０１０７】
そして、制御装置３３０は、基台Ｂの周面Ｂ２Ｓに付加した中間造形物ＦＣに対する造形物ＦＦの付加処理が完了したか否かを判断し（ステップＳ１０８）、造形物ＦＦの付加処理が完了したら、付加材料供給装置３１０及び光照射装置１２０をオフにし、基台Ｂの回転及び移動を停止して（ステップＳ１０９）、全ての処理を終了する。
【０１０８】
（３−４．第三実施形態による効果）
上記第三実施形態によれば、付加材料供給装置３１０は、複数種の粉末材料の成分比を調整する成分比調整装置１１３を有する。これにより、径方向において成分が調整された傾斜層としての中間造形物ＦＣが容易に形成できる。
【０１０９】
また、上記第三実施形態の付加製造装置３００によれば、複数種の粉末材料の成分比を調整する成分比調整装置１１３を有し、基台Ｂに対し成分比が調整済の粉末材料を噴射して供給する付加材料供給装置３１０と、基台Ｂにおける成分比が調整済の粉末材料の供給部に対し光ビームを照射する光照射装置１２０と、付加材料供給装置３１０の粉末供給及び光照射装置１２０の光照射を制御するとともに、基台Ｂに対する光ビームの相対的な走査を制御する制御装置３３０とを備える。
【０１１０】
光照射装置１２０は、成分比が調整済の粉末材料の供給部の中央に光ビームとして中央光ビームＬＣを照射する中央光ビーム照射部１２１及び中央光ビームＬＣの外側に光ビームとして外側光ビームＬＳを照射する外側光ビーム照射部１２３を有する。そして、制御装置３３０は、基台Ｂの表面に成分比が厚さ方向に徐変する中間造形物ＦＣを付加し、中間造形物ＦＣを形成する際、成分比の変化に応じて中央光ビーム照射部１２１の出力条件と外側光ビーム照射部１２３の出力条件を独立して制御する。
【０１１１】
このような構成により、基台Ｂの周面Ｂ２Ｓ（炭素鋼（Ｓ４５Ｃ））と中間造形物ＦＣとの間の熱膨張率差が、基台Ｂの周面Ｂ２Ｓと中間造形物ＦＣとの境界に近付くほど徐々に減少するよう形成できる。また、中間造形物ＦＣにおける造形物ＦＦに近い部分は、第一粉末材料（炭化タングステン（ＷＣ））を多く含ませることができる。このため、中間造形物ＦＣと造形物ＦＦ（炭化タングステン（ＷＣ））との間の熱膨張率差は、中間造形物ＦＣと造形物ＦＦとの境界に近付くほど徐々に減少させることができる。これにより、基台Ｂに中間造形物ＦＣを付加し、中間造形物ＦＣに造形物ＦＦを付加することで、熱膨張率差による割れの発生を大幅に抑制できる。
【０１１２】
また、上記第三実施形態によれば、制御装置３３０は、中間造形物ＦＣを付加する際、外側光ビームＬＳのパワー密度のビームプロファイルにおけるピークＬＳＰ５を中央光ビームＬＣのパワー密度のビームプロファイルにおけるピークよりＬＣＰ５よりも増加させる。このように、中間造形物ＦＣの付加時には、中央光ビームＬＣのパワー密度が低いことから、中央光ビームＬＣの過入熱によるスパッタの発生を抑制できる。また、ピークＬＣＰ５を抑制しつつもレーザ出力全体として大きなエネルギを投入できるので、スパッタの発生を抑制しつつ高速で中間造形物ＦＣを付加できる。
【０１１３】
また、上記第三実施形態によれば、制御装置３３０は、造形物ＦＦ（上部造形物）を付加する際、中央光ビームＬＣのパワー密度のビームプロファイルにおけるピークＬＣＰ６を外側光ビームＬＳのパワー密度のビームプロファイルにおけるピークＬＳＰ６よりも増加させ、中央光ビームＬＣで中央光照射範囲ＣＳにおける基台Ｂの溶融池ＭＰの形成処理及び分比が調整済の粉末材料の溶融処理を行い、且つ外側光ビームＬＳにおける走査の方向の前側で溶融池ＭＰの形成処理に対する前処理として予熱処理を行うとともに、外側光ビームＬＳにおける走査の方向の後側で溶融池ＭＰの形成処理に対する後処理として保温処理を行う。これにより、外側光ビームＬＳ及び中央光ビームＬＣの走査の方向において、予熱処理、溶融池ＭＰの形成及び溶融池ＭＰに対する保温処理が容易且つ効率的に行なえる。
【０１１４】
＜４．その他＞
上記第一、第二、第三実施形態によれば、外側光ビーム照射部１２３は、外側光ビームＬＳとしてリング状の光ビームを照射する。これにより、中央光ビームＬＣに対して前後左右に容易に等間隔で配置でき低コスト化に寄与する。
【０１１５】
また、上記第一実施形態では、光照射装置１２０は、中央光ビーム照射部１２１、中央光ビーム光源１２２、外側光ビーム照射部１２３及び外側光ビーム光源１２４を備える構成とした。しかし、図１３に示すように、光照射装置１２０は、外側光ビーム照射部１２３及び外側光ビーム光源１２４の代わりに、前側光ビーム照射部（外側光ビーム照射部）１２５、前側光ビーム光源１２６、後側光ビーム照射部（外側光ビーム照射部）１２７、後側光ビーム光源１２８を備える構成としてもよい。
【０１１６】
前側光ビーム照射部１２５は、中央光ビームＬＣの走査方向ＳＤの前側に円形状の照射形状（前側光照射範囲ＦＳＳ）となる前側光ビームＦＬＳ（外側光ビーム、第一光ビームＢｅ１）を照射する。後側光ビーム照射部１２７は、中央光ビームＬＣの走査方向ＳＤの後側に円形状の照射形状（後側光照射範囲ＢＳＳ）となる後側光ビームＢＬＳ（外側光ビーム、第二光ビームＢｅ２）を照射する。そして、前側光ビームＦＬＳの前側光照射範囲ＦＳＳで、溶融池ＭＰの形成処理の前処理として予熱処理を行い、後側光ビームＢＬＳの後側光照射範囲ＢＳＳで、造形物ＦＦの付加処理の後処理として保温処理を行う。なお、第二、第三実施形態においても、上記と同様、第一光ビームＢｅ１〜第四光ビームＢｅ４をそれぞれ別々に照射する照射部を設けても良い。
【０１１７】
また、上記第一〜第三実施形態では、造形物ＦＦは、大量の第一粉末材料Ｐ１と少量の結合粉末材料で成る場合を説明したが、結合粉末材料を含まない第一粉末材料Ｐ１のみで成る場合も本例と同様に付加できる。また、軟質の材料で成る基台Ｂに対して炭化タングステン（ＷＣ）以外の硬質の材料で成る造形物を付加する場合、結合粉末材料を含めずに上記軟質の材料及び上記硬質の材料の成分比を第三実施形態と同様に調整して中間造形物を付加し、結合粉末材料を含めずに上記硬質の材料のみで成る造形物を付加する場合も第三実施形態と同様に可能である。
【０１１８】
また、上記第三実施形態では、基台Ｂに付加する中間造形物ＦＣ及び造形物ＦＦは、異種材料で成る場合について説明したが、同一材料で成る場合でも同様に適用できる。その場合、中間造形物ＦＣの付加は不要である。また、同一材料でなくても熱膨張係数が近い材料同士の場合も、中間造形物ＦＣの付加は不要である。
【０１１９】
また、上記第一〜第三実施形態では、付加材料供給装置１１０，３１０によって、基台Ｂに対し粉末材料を噴射して供給したが、この態様には限らず、金属製の線形材料からなる、たとえばワイヤなどを付加材料供給装置により供給して基台Ｂに造形物ＦＦを付加しても良い。これによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
【符号の説明】
【０１２０】
１００，２００，３００；付加製造装置、  １１０，３１０；付加材料供給装置、  １１３；成分比調整装置、  １２０；光照射装置、  １２１；中央光ビーム照射部、  １２３；外側光ビーム照射部、  １３０，２３０，３３０；制御装置、  Ｂ；基台、  Ｐ１；第一粉末材料、  Ｐ２；第二粉末材料、  Ｐ３；第三粉末材料、  Ｂｅ１；第一光ビーム、  Ｂｅ２；第二光ビーム、  Ｂｅ３；第三光ビーム、  Ｂｅ４；第四光ビーム、  ＦＣ；中間造形物、  ＦＦ；造形物、  Ｌ１；所定の距離、  ＬＣ；中央光ビーム、  ＳＣ１；第一走査、  ＳＣ２；第二走査、  ＳＣ３；第三走査。
【図１】
2020094269.tif 000003
【図２Ａ】
2020094269.tif 000004
【図２Ｂ】
2020094269.tif 000005
【図３Ａ】
2020094269.tif 000006
【図３Ｂ】
2020094269.tif 000007
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
2020094269.tif 000009
【図５】
2020094269.tif 000010
【図６Ａ】
2020094269.tif 000011
【図６Ｂ】
2020094269.tif 000012
【図６Ｃ】
2020094269.tif 000013
【図７】
2020094269.tif 000014
【図８】
2020094269.tif 000015
【図９】
2020094269.tif 000016
【図１０Ａ】
2020094269.tif 000017
【図１０Ｂ】
2020094269.tif 000018
【図１０Ｃ】
2020094269.tif 000019
【図１１Ａ】
2020094269.tif 000020
【図１１Ｂ】
2020094269.tif 000021
【図１２】
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【図１３】
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