(57)【要約】【課題】  多孔性領域を含む様々な形状の金属造形物を少ない工程で効率的に形成可能な付加製造方法及び付加製造装置を提供する。【解決手段】  レーザ光を照射領域Ｓに照射する照射部１０及び照射領域Ｓにキャリアガスとともに金属粉末を供給する供給部２０を有するヘッド部３０と、ヘッド部３０及び造形領域６０を相対的に移動させる移動機構４０と、を備えた付加製造装置２及びそれを用いた方法であって、金属粉末に金属水素化物の粉末を含ませることにより、造形領域６０に多孔性領域を含む造形物５０を形成する付加製造装置及び付加製造方法を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を照射領域に照射する照射部及び前記照射領域にキャリアガスとともに金属粉末を供給する供給部を有するヘッド部と、前記ヘッド部及び造形領域を相対的に移動させる移動機構と、を備えた付加製造装置を用いる方法であって、
前記金属粉末に金属水素化物の粉末を含ませることにより、前記造形領域に多孔性領域を含む造形物を形成することを特徴とする付加製造方法。
【請求項２】
前記金属水素化物のが、水素化チタンであることを特徴とする請求項１に記載の付加製造方法。
【請求項３】
前記金属粉末とともに、前記照射領域に増粘材の粉末を供給することを特徴とする請求項１または２に記載の付加製造方法。
【請求項４】
前記増粘材が、酸化カルシムまたは酸化マグネシウムであることを特徴とする請求項３に記載の付加製造方法。
【請求項５】
前記金属粉末とともに、前記照射領域に界面活性剤の粉末を供給することを特徴とする請求項１から４の何れか1項に記載の付加製造方法。
【請求項６】
前記界面活性剤が、テルル、セレンまたは硫黄であることを特徴とする請求項５に記載の付加製造方法。
【請求項７】
前記金属粉末のうち、前記金属水素化物の粉末の粒径が母材金属の粉末の粒径の５０％から１５０％の範囲内にあることを特徴とする請求項１から６の何れか1項に記載の付加製造方法。
【請求項８】
複数の層を積層する場合において、上側の層を積層するときのレーザ光の照射出力を、下側の層を積層するときのレーザ光の照射出力より小さくすることを特徴とする請求項１から７の何れか1項に記載の付加製造方法。
【請求項９】
前記ヘッド部の前記造形領域に対する位置に応じて、前記金属粉末に含まれる前記金属水素化物の粉末の割合を変化させることを特徴とする請求項１から８の何れか1項に記載の付加製造方法。
【請求項１０】
前記造形物の外側の領域において、前記金属粉末に含まれる前記金属水素化物の粉末の割合が低く、前記造形物の内側の領域において、前記金属粉末に含まれる前記金属水素化物の粉末の割合が高いことを特徴とする請求項９に記載の付加製造方法。
【請求項１１】
前記造形物の外側の領域の造形におけるレーザ光の照射出力が、前記造形物の内側の領域の造形におけるレーザ光の照射出力より大きいことを特徴とする請求項１０に記載の付加製造方法。
【請求項１２】
前記造形物の外側の領域を造形した後、前記造形物の内側の領域を造形することを特徴とする請求項１０または１１に記載の付加製造方法。
【請求項１３】
レーザ光を照射領域に照射する照射部及び前記照射領域にキャリアガスとともに金属粉末を供給する供給部を有するヘッド部と、前記ヘッド部及び造形領域を相対的に移動させる移動機構と、を備え、
前記金属粉末に金属水素化物の粉末を含ませることにより、前記造形領域に多孔性領域を含む造形物を形成することを特徴とする付加製造装置。
【請求項１４】
前記金属粉末の貯蔵領域として、母材金属の粉末の貯蔵領域と、前記金属水素化物の粉末の貯蔵領域を有し、
前記ヘッド部及び被加工物の相対的移動に応じて、前記照射領域に供給する前記母材金属の粉末及び前記金属水素化物の粉末の割合を変化させる機構を備えることを特徴とする請求項１３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、金属造形物を形成する方法及び装置であって、特に、多孔性領域を含む金属造形物を形成する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多孔性領域を含む金属造形物は、重量、絶縁性、接合性等の観点から優れた性能を発揮する。このような多孔性領域を含む金属造形物の製造方法として、金属粉末と揮発性有機溶剤等からなる発泡剤とを含有する発泡性スラリーを板状に成形し、発泡させた後に焼結して、金属多孔質材からなる板状の造形物を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２０１０−９０４１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の形成方法では、ドクターブレードで発泡性スラリーを成型するので、板状の造形物しか形成できない。また、発泡性スラリーを成型後、乾燥炉で乾燥、発泡させ、焼結炉で焼結して造形物を形成するので、様々な製造設備、多くの製造工程及び多くの製造時間を要する。
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、多孔性領域を含む様々な形状の金属造形物を少ない工程で効率的に形成可能な付加製造方法及び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】
上記課題を解決するために、本発明の１つの実施態様に係る加製造方法は、
レーザ光を照射領域に照射する照射部及び前記照射領域にキャリアガスとともに金属粉末を供給する供給部を有するヘッド部と、前記ヘッド部及び造形領域を相対的に移動させる移動機構と、を備えた付加製造装置を用いた造形物の製造方法であって、
前記金属粉末に金属水素化物の粉末を含ませることにより、前記造形領域に多孔性領域を含む造形物を形成する。
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の１つの実施態様に係る付加製造装置は、
レーザ光を照射領域に照射する照射部及び前記照射領域にキャリアガスとともに金属粉末を供給する供給部を有するヘッド部と、前記ヘッド部及び造形領域を相対的に移動させる移動機構と、を備え、
前記金属粉末に金属水素化物の粉末を含ませることにより、前記造形領域に多孔性領域を含む造形物を形成する。
【発明の効果】
【０００８】
上記態様によれば、多孔性領域を含む様々な形状の金属造形物を少ない工程で効率的に形成可能な付加製造方法及び付加製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の１つの実施形態に係る付加製造装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明のその他の実施形態に係る付加製造装置の構成を模式的に示す図である。
【図３】外側の領域及び内側の領域で気孔率が異なる造形物の一例を示す模式図である。
【図４Ａ】本発明に係る付加製造方法の一例を模式的に示す図であって、造形物の外側の領域を形成する工程を示す模式図である。
【図４Ｂ】本発明に係る付加製造方法の一例を模式的に示す図であって、造形物の内側の領域を形成する工程を示す模式図である。
【図４Ｃ】本発明に係る付加製造方法の一例を模式的に示す図であって、形成された造形物を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための実施形態を説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本発明を以下のものに限定しない。
各図面中、同一の機能を有する部材には、同一符号を付している場合がある。要点の説明または理解の容易性を考慮して、便宜上実施形態を分けて示す場合があるが、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせは可能である。後述の実施形態では前述の実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については、実施形態ごとには逐次言及しないものとする。各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張して示している場合もある。
【００１１】
（１つの実施形態に係る付加製造装置）
はじめに、図１を参照しながら、本発明の１つの実施形態に係る付加製造装置の説明を行う。図１は、本発明の１つの実施形態に係る付加製造装置の構成を模式的に示す図である。図１（ａ）は、付加製造装置２の吹出ノズル２２部分を断面で示した模式的な側面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の矢視Ａ−Ａ図である。
【００１２】
本実施形態に係る付加製造装置２は、レーザ光Ｌ（一点鎖線の矢印参照）を照射領域Ｓに照射する照射部１０及び照射領域Ｓにキャリアガスとともに金属粉末Ｐ（破線の矢印参照）を供給する供給部２０を有するヘッド部３０を備える。照射領域Ｓに供給される金属粉末には、金属水素化物の粉末が含まれている。
【００１３】
付加製造装置２は、更に、ヘッド部３０及び造形領域６０を相対的に移動させる移動機構４０を備える。ここで、造形領域６０とは、造形物を形成する領域であって、仮に、造形領域６０が被加工物（ワーク）の場合には、被加工物（ワーク）の表面に造形物を形成することになる。仮に、造形領域６０が造形用のテーブル面であれば、テーブルの上面に単体の造形物を形成することになる。本実施形態に係る付加製造装置２では、制御部により、照射部１０、供給部２０及び移動機構４０が制御され、これにより、造形領域６０上に造形物を形成することができる。
【００１４】
本実施形態では、造形領域６０は移動せず、移動機構４０によりヘッド部３０が移動するようになっている。ただしこれに限られるものではなく、ヘッド部３０は移動せず、造形領域６０が移動する場合もあり得るし、ヘッド部３０及び造形領域６０の両方が移動する場合もあり得る。
【００１５】
＜照射部１０＞
照射部１０について更に詳細に述べれば、照射部１０は、レーザ光源装置１２と、レーザ光源装置１２の出射側に光学的に接続された光ファイバ１４と、光ファイバ１４の出射側に光学的に接続された光学系１６とを備える。本実施形態に係るレーザ光源装置１２は、波長１０６０ｎｍのレーザ光を出射するが、これに限られるものではなく、例えば、８００〜１０８０ｎｍ程度の近赤外波長のレーザ光であれば、任意の波長のレーザ光を用いることができる。レーザ光源装置１２の出力としては、２ｋＷ〜１０ｋＷを例示できるが、これに限られるものではない。レーザ光源装置１２のタイプも、近赤外線領域のレーザ光を出射するレーザ光源であれば、ＹＡＧレーザをはじめとするその他の任意のシングルモードまたはマルチモードレーザ装置を用いることができる。
【００１６】
レーザ光源装置１２は、ヘッド部３０の筐体内に配置されて、移動機構４０により筐体とともに移動する場合もあり得るし、筐体の外に配置されて移動しない場合もあり得る。レーザ光源装置１２が移動しない場合には、光ファイバ１４により、レーザ光源装置１２及びヘッド部３０の間の相対的な位置変化を吸収するようになっている。
【００１７】
レーザ光源装置１２から出射されたレーザ光は、光ファイバ１４を介して、光学系１６へ入射する。光学系１６は、例えば、光ファイバ１４からの出射光を平行光にするコリメートレンズ、コリメートレンズからのレーザ光を照射領域Ｓに集光する集光レンズ等を備える。これにより、レーザ光源装置１２から出射されたレーザ光は、光学系１６の集光レンズにより、照射領域Ｓに集光され、略円形スポットが形成される（Ｌで示す一点破線の矢印参照）。略円形スポットＬの大きさとして、略φ３ｍｍを例示することができる。
【００１８】
＜供給部２０＞
供給部２０ついて更に詳細に述べれば、供給部２０は、吹出ノズル２２と、貯蔵領域２４と、吹出ノズル２２及び貯蔵領域２４の間を繋ぐ供給管２６とを備える。貯蔵領域２４には、所定の比率で金属水素化物の粉末が含まれた金属粉が貯蔵されている。この金属粉末が、キャリアガスとともに供給管２４内を流れて、供給部２０の吹出ノズル２２に流入する。吹出ノズル２２には、供給管２６と繋がったヘッダ２２Ｂと、ヘッダ２２Ｂに繋がった複数の流路２２Ａを備える。図１（ａ）の矢視Ａ−Ａ図である図１（ｂ）に示すように、本実施形態では、略円形断面の８個の流路２２Ａが同心円状に配置されている。その内側の領域から、レーザ光が照射される。ただし、流路２２Ａの数は８に限られるものではなく、その他の任意の数の流路２２Ａを設けることができる。
更に、吹出ノズルとして、流路が円周状に繋がったテーパ状ノズルを用いることもできる。
【００１９】
キャリアガスとともに供給管２４からヘッダ２２Ｂに流入した金属粉末は、各流路２２Ａ内を流れて、流路２２Ａの出射口から照射領域Ｓに供給される（Ｐで示す破線の矢印参照）。キャリアガスとともに各流路２２Ａの出射口から流出した金属粉末が、照射領域Ｓに到達するように、流路２２Ａは同心円の中心側に向けて傾斜して配置されている。これにより、供給管２６からヘッダ２２Ｂに流入した金属粉末Ｐは、各流路２２Ａ内を流れて、流路２２Ａの出射口から照射領域Ｓに供給される。そして、照射領域Ｓに供給された金属粉末Ｐはレーザ光の照射により溶融して、金属の溶融池（メルトプール）が形成される。
【００２０】
貯蔵領域２４は、ヘッド部３０の筐体内に配置されて、筐体とともに移動機構４０により移動する場合も、筐体の外に配置されて移動しない場合もあり得る。貯蔵領域２４移動しない場合には、供給管２６の一部がホース等の移動、変形が可能な部材で構成され、貯蔵領域２４及びヘッド部３０の筐体の間の相対的な位置変化を吸収するようになっている。
【００２１】
＜移動機構４０＞
移動機構４０について更に詳細に述べれば、図１に示すように、造形領域６０は移動しない状態で、移動機構４０のアクチュエータ４２により、ヘッド部３０を図面水平方向（白抜き矢印参照）に移動させることができる。これにより、レーザ光Ｌと粉末Ｐを供給しながら造形領域６０に対して走査してレーザ積層を行うことができる。
本実施形態に係る付加製造装置２は、単独の付加製造装置として存在する場合だけでなく、例えば、工作機械に組み込まれる場合もあり得る。工作機械に組み込まれる場合には、移動機構４０として工作機械の移動機構を用いることもできる。
【００２２】
＜キャリアガス＞
キャリアガスとして、ヘリウム、アルゴン、窒素等の不活性ガスを用いることが好ましい。更に、粉末材料を含むキャリアガスの外側に、不活性ガスからなるシールドガスを供給することもできる。これにより、レーザ積層における材料の酸化等を抑制することができる。また、レーザ光源装置１２側に粉末等が流入することを防ぐため、同心円状に配置された流路２２Ａの内側の領域から、シールドガスを吹き出すようにすることもできる。
【００２３】
＜金属粉末＞
本実施形態では、金属粉末として、ステンレス鋼の粉末が用いられている。ただし、これに限られるものではなく、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル基合金（インコネル（登録商標））、タングステンカーバイド複合材料、銅合金、真鍮、コバルトクロムモリブデン合金、ステライトをはじめとする任意の金属材料を用いることができる。金属粉末の粒径としては、５０〜１５０μｍを例示できるが、これに限られるものではない。
【００２４】
＜金属水素化物の粉末＞
本実施形態では、金属水素化物の粉末として水素化チタン（ＴｉＨ２）の粉末が用いられている。ただし、これに限られるものではなく、例えば、水素化ジルコニウム（ＴｉＺｒ２）をはじめとするその他の任意の金属水素化物を用いることもできる。金属水素化物の粉末の粒径としては、２０〜２５０μｍを例示できるが、これに限られるものではない。
【００２５】
（多孔性領域を含む造形物の形成）
以上のように、本実施形態に係る付加製造装置２は、
［１｝  （ｉ）レーザ光を照射領域Ｓに照射する照射部１０、及び
（ｉｉ）照射領域Ｓにキャリアガスとともに、金属水素化物の粉末を含む金属粉末Ｐを供給する供給部２０を
有するヘッド部３０と、
［２］  ヘッド部３０及び造形領域６０を相対的に移動させる移動機構４０と
を備える。
【００２６】
このとき、金属粉末に金属水素化物の粉末が含まれているので、造形領域６０に多孔性領域を含む造形物５０を形成することができる。
更に詳細に述べれば、レーザ光による照射領域Ｓに、金属水素化物の粉末を含む金属粉末Ｐをキャリアガスとともに噴射することにより、照射領域Ｓに供給された金属水素化物を含む金属粉末Ｐは、レーザ光の照射により溶融し、その後速やかに冷却される。よって、溶融時に生じた水素の気泡が溶融金属内に取り込まれ、多数の微孔が効率的に形成される。これにより、付加製造装置を用いて、容易にかつ効率的に多孔性領域を含む造形物を形成することができる。
【００２７】
本実施形態は、レーザ光を照射しながら金属粉末を供給する付加製造方法を採用しているので、複数の形成工程を必要とせず、様々な形状の金属造形物を効率的に形成することができる。これにより、多孔性領域を含む様々な形状の金属造形物を少ない工程で効率的に形成可能な付加製造方法及び付加製造装置を提供することができる。
なお、本実施形態では、多孔性領域を含む金属造形物を様々な形状に形成できるので、製造した金属造形物を、軽量性が求められる構造部材、断熱部材、防音部材、電磁遮蔽部材をはじめとする様々な技術分野に適用することができる。
【００２８】
なお、多孔性領域を含む造形物は、全ての領域が多孔性を有する場合も、一部の領域が多孔性を有する場合もあり得る。後述するように、領域に応じて金属粉末に含まれる金属水素化物の粉末の割合を変化させることも可能であり、金属水素化物の粉末を含まない金属粉末を供給する領域を設けることもできる。
【００２９】
様々な試験の結果、金属水素化物として、特に水素化チタンを用いることにより、多孔性領域を含む造形物を確実に形成することが知見された。
【００３０】
＜金属粉末の中の母材金属及び金属水素化物の比率＞
金属粉末の中の母材金属及び金属水素化物の比率について、水素化チタンを用いた様々な試験の結果、下記の知見を得た。
金属水素化物の母材金属に対する比率（重量比）を、ゼロから徐々に上げていくにつれて造形物における気泡率が上昇した。しかし、金属水素化物の母材金属に対する比率（重量比）が５〜７％に達すると気泡率はあまり上昇しなくなり、比率（重量比）が１０％を超えると気泡率の上昇は、ほとんど見られなくなった。よって、必要とされる気泡率に応じて、金属水素化物の母材金属に対する比率（重量比）を、０〜１０％の範囲に収めるのが好ましく、２〜６％の範囲に収めるのがより好ましいことを知見した。
【００３１】
＜母材金属の粒径及び金属水素化物の粉末の粒径＞
様々な試験の結果、金属粉末の中の母材金属の粒径及び金属水素化物の粉末の粒径について、金属水素化物の粉末の粒径が母材金属の粉末の粒径の５０％から１５０％の範囲内にあることが好ましいことを知見した。
【００３２】
金属粉末Ｐはレーザ光の照射により溶融してできた金属の溶融池（メルトプール）において、
粒子径によって流体から受ける力が異なるので、流動性が異なる。様々な試験の結果、金属水素化物の粉末の粒径を、母材金属の粉末の粒径に対してプラスマイナス５０％の範囲内に収める場合に、各粒子の流動をより良好に制御することができ、微孔が均一に分布した多孔性領域を形成することができることを知見した。
【００３３】
＜レーザ光の照射出力＞
様々な試験の結果、複数の層を積層する場合において、上側の層を積層するときのレーザ光の照射出力を、下側の層を積層するときのレーザ光の照射出力より小さくすることが好ましいことを知見した。
【００３４】
多孔性領域に設けられた多数の微孔により、造形物の熱伝導率が低下する傾向にある。よって、上側の層を積層するときには、放熱性の低下に合わせて、レーザ光の照射出力を落とすことにより、適正に積層することができることを知見した。
【００３５】
（更なる供給粉末）
様々な検討及び試験の結果、金属水素化物を含む金属粉末とともに、増粘材の粉末や界面活性剤の粉末を加えることにより、更に効果的に多孔性領域を含む造形物を形成できることを知見した。以下にその詳細を説明する。
【００３６】
＜増粘材の粉末＞
様々な試験の結果、金属粉末とともに、照射領域Ｓに増粘材の粉末を供給することが好ましいことを知見した。増粘材を付加することにより、溶融した金属の粘度を高めることができる。溶融金属の粘度が高いほど、金属水素化物により発生した気泡が溶融した金属から放出されにくくなるので、多孔性領域を含む造形物を効果的に形成することができる。
【００３７】
様々な試験の結果、特に、増粘材が、酸化カルシムまたは酸化マグネシウムであることが好ましいことを知見した。酸化カルシムや酸化マグネシウムは酸素親和性が高いので、酸化物が生成されて粘性が上昇すると考えられる。溶融金属の粘性が上がるので、金属水素化物による気泡を溶融金属内に効果的に保持して、多孔性領域を含む造形物を確実に形成することができる。
【００３８】
＜界面活性剤の粉末＞
様々な試験の結果、金属粉末とともに、照射領域Ｓに界面活性剤の粉末を供給することが好ましいことを知見した。照射領域Ｓに界面活性剤の粉末を供給することにより、溶融した金属の表面張力を低くすることができる。溶融金属の表面張力が低いほど、発生した気泡が小さいまま溶融した金属内に保持され易くなる。よって、微細な孔を有する多孔性領域を効果的に形成できる。
【００３９】
様々な試験の結果、特に、界面活性剤が、テルル、セレンまたは硫黄であることが好ましいことを知見した。テルル、セレンまたは硫黄は、溶融金属の表面張力を低下させると考えられる。これにより、気泡が小さいまま溶融金属内に保持して、微細な孔を有する多孔性領域を確実に形成することができる。
【００４０】
（その他の実施形態に係る付加製造装置）
ヘッド部３０の造形領域６０に対する位置に応じて、金属粉末に含まれる金属水素化物の粉末の割合を変化させることも考えられる。ヘッド部３０の位置に応じて金属粉末に含まれる金属水素化物の粉末の割合を変化させることにより、領域に応じて気孔率の異なる多孔性領域を効率的に形成することができる。
【００４１】
次に、図２を参照しながら、本発明のその他の実施形態に係る付加製造装置の説明を行う。図２は、本発明のその他の実施形態に係る付加製造装置の構成を模式的に示す図である。
本実施形態に係る付加製造装置２’では、金属粉末の貯蔵領域２４として、母材金属の粉末の貯蔵領域２４Ａと、金属水素化物の粉末の貯蔵領域２４Ｂとを有する。更に、母材金属及び金属水素化物の粉末の割合を調整する流量調整弁２８を備える。
【００４２】
母材金属の粉末の貯蔵領域２４Ａ及び流量調整弁２８の一方の入側ポートａの間が母材用供給管２６Ａで繋がれている。同様に、金属水素化物の粉末の貯蔵領域２４Ｂ及び流量調整弁２８の他方の入側ポートｂの間が金属水素化物用供給管２６Ｂで繋がれている。そして、流量調整弁２８の出側ポートｃ及び吹出ノズル２２(ヘッダ２２Ｂ）の入側ポートｄの間が共通供給管２６Ｃで繋がれている。
【００４３】
流量調整弁２８に備えられたアクチエータが、制御部により駆動制御され、母材金属の粉末の流量及び金属水素化物の流量が変更される。これにより、ヘッド部３０及び造形領域６０の相対的移動に応じて、照射領域Ｓに供給する母材金属の粉末及び金属水素化物の粉末の割合を変化させることができる。
このような機構により、母材金属及び金属水素化物の割合を変化させながら造形物を形成できるので、各領域で所望の気孔率を有する造形物を得ることができる。
【００４４】
特に、気孔率が連続的に変わる造形物を形成することもできるし、気孔率がステップ状に変わる造形物を形成することもできる。
本実施形態に係る付加製造装置２’のその他の構成については、上記の１つの実施形態に係る付加製造装置２の構成と同様なので、更なる説明は省略する。
【００４５】
＜外側の領域及び内側の領域で気孔率が異なる造形物＞
図２に示す付加製造装置２’を用いることにより、外側の領域及び内側の領域で気孔率が異なる造形物５０を容易に形成することができる。図３は、外側の領域及び内側の領域で気孔率が異なる造形物の一例を示す模式図である。
図３に示すように、造形物５０の外側の領域５２において、金属粉末に含まれる金属水素化物の粉末の割合が低く、造形物５０の内側の領域５４において、金属粉末に含まれる金属水素化物の粉末の割合が高くすることができる。これにより、造形物５０の外側の領域５２において気孔率が低く、造形物５０の内側の領域５４において気孔率が高い造形物５０を得ることができる。
【００４６】
外側の領域で金属水素化物の粉末の割合が低く、内側の領域で金属水素化物の粉末の割合を高くすることにより、外側で高い強度を有し、内側で多数の微孔を有する軽量な造形物５０を形成することができる。
なお、造形物５０の外側の領域５２において、金属粉末に金属水素化物の粉末が含まれない場合もあり得る。この場合、基本的に、外側の領域５２には気孔を有さないことになる。
【００４７】
この場合、造形物５０の外側の領域５２の造形におけるレーザ光の照射出力が、造形物５０の内側の領域５４の造形におけるレーザ光の照射出力より大きいことが好ましい。
【００４８】
金属粉末に含まれる金属水素化物の粉末の割合が低い外側の領域５２は、母材金属の量が多いので、十分に溶解させるため、より多くのエネルギを投入することが好ましい。このとき、気孔が少ない外側の領域５２の熱伝導率は比較的高いので、冷却が不十分になって温度が上昇する可能性は低い。
一方、内側の領域５４では、母材金属の量が少ないので、より少ないエネルギの投入であっても十分な母材の溶解が期待できる。内側の領域５４では、気孔を多く有するので熱伝導率は比較的低くなり、冷却性を考慮して、より少ないエネルギを投入することが好ましい。
【００４９】
以上のように、金属水素化物の粉末の割合に応じてレーザ光の照射出力を適性に調整することにより、確実に、外側で高い強度を有し、内側で多数の微孔を有する軽量な造形物５０を形成することができる。
【００５０】
＜外側の領域を造形した後、内側の領域を造形＞
次に、図４Ａから図４Ｃを参照しながら、上記のような外側の領域及び内側の領域で気孔率が異なる造形物を得るための、付加製造方法の一例を説明する。図４Ａは、本発明に係る付加製造方法の一例を模式的に示す図であって、造形物の外側の領域を形成する工程を示す模式図である。
図４Ｂは、本発明に係る付加製造方法の一例を模式的に示す図であって、造形物の内側の領域を形成する工程を示す模式図である。図４Ｃは、本発明に係る付加製造方法の一例を模式的に示す図であって、形成された造形物を示す模式図である。
【００５１】
図４Ａに示すように、まず、造形物の外側の領域５２を形成する工程を行う。次に、図４Ｂに示すように、外側の領域５２で囲まれた造形物の内側の領域５４を形成する工程を行う。これにより、図４Ｃに示すように、外側の領域５２及び内側の領域５４で気孔率が異なる造形物５０を形成することができる。
【００５２】
図２に示す付加製造装置２’を用いる場合には、ヘッド部３０が外側の領域５２及び内側の領域５４に対応する位置に応じて、金属粉末に含まれる金属水素化物の粉末の割合を変化させ、レーザ光の照射出力を変化させることにより、外側の領域５２及び内側の領域５４を連続的に形成することも可能である。
【００５３】
しかし、上記のように、造形物の外側の領域５２を造形した後、造形物の内側の領域５４を造形することにより、金属水素化物の粉末の割合の変更、及びレーザ光の照射出力の変更の頻度を最小限に抑えることができるので、高品質な造形物を効率的に形成することができる。 
【００５４】
更に、上記の第1の実施形態のように、１つの貯蔵領域２４のみを備える場合であっても、外側及び内側の領域５２、５４で気孔率が異なる造形物を容易に形成することができる。造形物５０の外側の領域５２を造形した後、貯蔵領域２４に貯蔵する金属粉末を、金属水素化物の割合が異なるものに入れ替えることにより実現できる。
【００５５】
本発明の実施の形態、実施の態様を説明したが、開示内容は構成の細部において変化してもよく、実施の形態、実施の態様における要素の組合せや順序の変化等は請求された本発明の範囲および思想を逸脱することなく実現し得るものである。
【符号の説明】
【００５６】
２、２’  付加製造装置
１０    照射部
１２    レーザ光源装置
１４    光ファイバ
１６    光学系
２０    供給部
２２    吹出ノズル
２２Ａ  流路
２２Ｂ  ヘッダ
２４    貯蔵領域
２４Ａ  母材金属の粉末の貯蔵領域
２４Ｂ  金属水素化物の粉末の貯蔵領域
２６    供給管
２６Ａ  母材用供給管
２６Ｂ  金属水素化物用供給管
２６Ｃ  共通供給管
２８    流量調整弁
３０    ヘッド部
４０    移動機構
４２    アクチュエータ
５０    造形物
５２    外側の領域
５４    内側の領域
６０    造形領域
Ｓ      照射領域
Ｌ      レーザ光
Ｐ      金属粉末
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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