(57)【要約】【課題】粉末に対する予熱時間を調整可能な積層造形装置を提供する。【解決手段】積層造形装置１は、粉末２を含む粉末床Ａを保持可能な粉末保持部５と、粉末保持部５に保持された粉末２にエネルギを付与するエネルギ付与部８と、粉末床Ａの表面に沿う方向Ｘに、粉末保持部５を移動させる保持部移動機構１４と、粉末保持部５の移動方向において、エネルギ付与部８より前側又は後側に配置され、粉末床Ａを覆うように配置される予熱ヒータ１５，１６と、保持部移動機構１４を用いて、粉末保持部５の移動を制御して、予熱ヒータ１５，１６による予熱時間を制御する制御部３１と、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末を含む粉末床を保持可能な粉末保持部と、
前記粉末保持部に保持された前記粉末にエネルギを付与するエネルギ付与部と、
前記粉末床の表面に沿う方向に、前記粉末保持部を移動させる保持部移動機構と、
前記粉末保持部の移動方向において、前記エネルギ付与部より前側及び後側の少なくとも一方に配置され、前記粉末床を覆うように配置される予熱ヒータと、
前記保持部移動機構を用いて、前記粉末保持部の移動を制御して、前記予熱ヒータによる予熱時間を制御する制御部と、を含む積層造形装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記予熱ヒータに係る位置で、前記粉末保持部を停止させた状態を継続する時間である停止時間を制御する請求項１に記載の積層造形装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記予熱ヒータによる予熱中に、前記粉末保持部の移動速度を制御する請求項１又は２に記載の積層造形装置。
【請求項４】
前記移動方向において、前記エネルギ付与部より前側に配置され、前記粉末保持部に前記粉末を供給する粉末供給部を備え、
前記予熱ヒータは、前記移動方向において、前記粉末供給部より前方に配置されている請求項１〜３の何れか一項に記載の積層造形装置。
【請求項５】
前記移動方向において、前記エネルギ付与部に隣接して前記粉末供給部が配置され、前記粉末供給部に隣接して前記予熱ヒータが配置されている請求項４に記載の積層造形装置。
【請求項６】
前記予熱ヒータは、前記移動方向において、前記エネルギ付与部の両側に配置された第１予熱ヒータ及び第２予熱ヒータを含む請求項１〜５の何れか一項に記載の積層造形装置。
【請求項７】
前記予熱ヒータは、前記粉末床の前記表面のうち、前記移動方向において、前記エネルギ付与部によるエネルギ付与領域及び粉末供給部の供給口の下方領域を除き、全面積を覆うように配置されている請求項１〜６の何れか一項に記載の積層造形装置。
【請求項８】
粉末を含む粉末床を予熱する予熱工程と、
前記粉末床の表面に沿う方向に前記粉末床を移動させながら、前記予熱工程で予熱された前記粉末にエネルギを付与するエネルギ付与工程と、を含み、
前記予熱工程では、前記粉末床の移動を制御して、予熱時間を制御する積層造形物の製造方法。
【請求項９】
前記予熱工程では、予熱ヒータに係る位置で、前記粉末床を停止させた状態を継続する時間である停止時間を制御する請求項８に記載の積層造形物の製造方法。
【請求項１０】
前記予熱工程では、前記粉末床の移動速度を制御する請求項８又は９に記載の積層造形物の製造方法。
【請求項１１】
第１の向きに前記粉末床を移動させながら、前記粉末にエネルギを付与する前記エネルギ付与工程である第１エネルギ付与工程と、
前記第１エネルギ付与工程の実行中に、前記エネルギが付与された前記粉末の上に新たな粉末を供給する第１粉末供給工程と、
前記第１粉末供給工程で供給された前記粉末を含む前記粉末床を予熱する前記予熱工程である第１予熱工程と、
前記第１の向きとは逆向きである第２の向きに前記粉末床を移動させながら、前記第１予熱工程で予熱された前記粉末にエネルギを付与する前記エネルギ付与工程である第２エネルギ付与工程と、
前記第２エネルギ付与工程の実行中に、前記エネルギが付与された前記粉末の上に新たな粉末を供給する第２粉末供給工程と、
前記第２粉末供給工程で供給された前記粉末を含む前記粉末床を予熱する前記予熱工程である第２予熱工程と、を含む請求項８〜１０の何れか一項に記載の積層造形物の製造方法。
【請求項１２】
前記予熱工程では、前記粉末床の表面のうち、前記粉末床の移動方向において、前記エネルギ付与工程におけるエネルギ付与領域及び粉末供給部の供給口の下方領域を除き、全面積を同時に予熱する請求項８〜１１の何れか一項に記載の積層造形物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、積層造形装置、及び積層造形物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
積層造形装置は、材料である粉末に熱エネルギを入力して、粉末を溶融又は焼結して造形物を製造することができる。積層造形装置は、例えば、粉末及び造形物を保持する造形台と、粉末に対して熱エネルギを入力する加熱要素と、を備えている（例えば特許文献１，２参照）。例えば複数の加熱要素を備えた積層造形装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１６−５３４９０３号公報
【特許文献２】特表２０１６−５２６０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
積層造形装置において、粉末に対してエネルギを付与する前に、粉末を予熱する場合がある。粉末床の表面を高温に維持することで、造形物の熱変形を抑制することができる。本開示は、粉末に対する予熱時間を調整して、品質低下を抑制可能な積層造形装置、及び積層造形物の製造方法を説明する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の積層造形装置は、粉末を含む粉末床を保持可能な粉末保持部と、粉末保持部に保持された粉末にエネルギを付与するエネルギ付与部と、粉末床の表面に沿う方向に、粉末保持部を移動させる保持部移動機構と、粉末保持部の移動方向において、エネルギ付与部より前側又は後側の少なくとも一方に配置され、粉末床を覆うように配置される予熱ヒータと、保持部移動機構を用いて、粉末保持部の移動を制御して、予熱ヒータによる予熱時間を制御する制御部と、を含む。
【０００６】
積層造形装置によれば、粉末床の表面に沿う方向に粉末保持部を移動させながら、粉末にエネルギを付与して粉末を焼結又は溶融できる。積層造形装置によれば、予熱ヒータの位置に粉末保持部を移動させて、粉末床を予熱できる。制御部は、粉末保持部の移動を制御して、予熱ヒータによる予熱時間を調整できる。その結果、造形物の熱変形を緩和して、品質が向上された造形物を製造できる。なお、粉末床は、粉末の積層物を含む。
【０００７】
制御部は、予熱ヒータに係る位置で、粉末保持部を停止させた状態を継続する時間である停止時間を制御してもよい。これにより、粉末保持部の停止時間を制御して、予熱ヒータによる予熱時間を調整できる。制御部は、粉末保持部の停止時間を延長して、予熱時間を増大させてもよく、粉末保持部の停止時間を短縮して、予熱時間を減少させてもよい。予熱ヒータに係る位置は、例えば予熱ヒータによって粉末床を予熱することができる位置を含む。
【０００８】
制御部は、予熱ヒータによる予熱中に、粉末保持部の移動速度を制御してもよい。制御部は、粉末保持部の移動速度を低下させて、予熱時間を増大させてもよく、粉末保持部の移動速度を増加させて、予熱時間を減少させてもよい。
【０００９】
積層造形装置は、移動方向において、エネルギ付与部より前側に配置され、粉末保持部に粉末を供給する粉末供給部を備え、予熱ヒータは、移動方向において、粉末供給部より前方に配置されていてもよい。積層造形装置によれば、粉末保持部を移動させながら、エネルギ付与部で粉末にエネルギを付与した後に、エネルギが付与された部分に粉末を供給できる。積層造形装置によれば、エネルギが付与され、粉末が供給された後に、粉末床を予熱できる。
【００１０】
積層造形装置は、移動方向において、エネルギ付与部に隣接して粉末供給部が配置され、粉末供給部に隣接して予熱ヒータが配置されていてもよい。これにより、エネルギ付与部によって粉末にエネルギを付与した直後に、新たな粉末を供給することができ、粉末供給した直後に、粉末を予熱することができる。
【００１１】
予熱ヒータは、本末保持部の移動方向において、エネルギ付与部の両側に配置された第１予熱ヒータ及び第２予熱ヒータを含んでもよい。積層造形装置は、エネルギ付与部でエネルギを付与した後に、第１予熱ヒータの位置まで粉末保持部を移動させて、粉末床を予熱できる。積層造形装置は、第１予熱ヒータによる予熱後、粉末保持部を逆向きに移動させて、エネルギ付与部でエネルギを付与できる。積層造形装置は、エネルギ付与部でエネルギを付与した後、第２予熱ヒータの位置まで粉末保持部を移動させて粉末を予熱できる。積層造形装置は、第２予熱ヒータによる予熱後、粉末保持部をさらに逆向きに移動させて、エネルギ付与部でエネルギを付与できる。積層造形物によれば、粉末保持部を往復運動させて、エネルギの付与及び予熱を交互に実施できる。
【００１２】
予熱ヒータは、粉末床の表面のうち、移動方向において、エネルギ付与部によるエネルギ付与領域及び粉末供給部の供給口の下方の領域を除き、全面積を覆うように配置されていてもよい。これにより、粉末床の表面のうち、エネルギ付与領域及び供給口の下方領域を除き、全面積を同時に予熱することができる。その結果、粉末床の表面における温度差を抑制できる。
【００１３】
本開示の積層造形物の製造方法は、粉末を含む粉末床を予熱する予熱工程と、粉末床の表面に沿う方向に粉末床を移動させながら、予熱工程で予熱された粉末にエネルギを付与するエネルギ付与工程と、を含み、予熱工程では、粉末保持部の移動を制御して、予熱時間を制御する。
【００１４】
積層造形物の製造方法によれば、粉末床の表面に沿う方向に粉末保持部を移動させながら、粉末にエネルギを付与して粉末を焼結又は溶融できる。予熱工程では、粉末保持部の移動を制御して、予熱時間を調整できる。その結果、造形物の熱変形を緩和して、品質が向上された造形物を製造できる。
【００１５】
予熱工程では、予熱ヒータに係る位置で、粉末保持部を停止させた状態を継続する時間である停止時間を制御してもよい。これにより、粉末保持部の停止時間を制御して、予熱ヒータによる予熱時間を調整できる。予熱工程では、粉末保持部の停止時間を延長して、予熱時間を増大させてもよく、粉末保持部の停止時間を短縮して、予熱時間を減少させてもよい。
【００１６】
予熱工程では、粉末保持部の移動速度を制御してもよい。予熱工程では、粉末保持部の移動速度を低下させて、予熱時間を増大させてもよく、粉末保持部の移動速度を増加させて、予熱時間を減少させてもよい。
【００１７】
第１の向きに前記粉末床を移動させながら、粉末にエネルギを付与するエネルギ付与工程である第１エネルギ付与工程と、第１エネルギ付与工程の実行中に、エネルギが付与された前記粉末の上に新たな粉末を供給する第１粉末供給工程と、第１粉末供給工程で供給された粉末を含む前記粉末床を予熱する予熱工程である第１予熱工程と、第１の向きとは逆向きである第２の向きに粉末床を移動させながら、第１予熱工程で予熱された粉末にエネルギを付与するエネルギ付与工程である第２エネルギ付与工程と、第２エネルギ付与工程の実行中に、エネルギが付与された粉末の上に新たな粉末を供給する第２粉末供給工程と、第２粉末供給工程で供給された粉末を含む粉末床を予熱する予熱工程である第２予熱工程と、を含んでもよい。この積層物の製造方法では、粉末保持部を往復運動させて、粉末にエネルギを付与できる。
【００１８】
予熱工程では、粉末床の表面のうち、粉末床の移動方向において、エネルギ付与工程におけるエネルギ付与領域及び粉末供給部の供給口の下方領域を除き、全面積を同時に予熱することができる。これにより、粉末床の表面における温度差を抑制できる。エネルギ付与領域とは、エネルギ付与部から照射されるエネルギービームが照射される領域であり、エネルギービームが通過する領域を含んでもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本開示によれば、粉末保持部の移動を制御して、粉末に対する予熱時間を調整できるので、造形物の熱変形を抑制して、造形物の品質低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本開示の一実施形態に係る積層造形装置を示す断面図である。
【図２】図２（ａ）は、積層造形装置を上方から見た場合の断面図であり、造形タンクが右側に移動している状態を示している。図２（ｂ）は、積層造形装置を上方から見た場合の断面図であり、造形タンクが左側に移動している状態を示している。
【図３】図３（ａ）は、右側に配置された予熱ヒータに対応する位置に配置された造形タンクを示す平面図である。図３（ｂ）は、左側に配置された予熱ヒータに対応する位置に配置された造形タンクを示す平面図である。
【図４】本開示のコントローラを示すブロック図である。
【図５】図５（ａ）は、積層造形装置を示す断面図であり、造形タンクがスタート位置に存在している状態を示している。図５（ｂ）は、積層造形装置を示す断面図であり、造形タンクが第１停止位置に存在している状態を示している。図５（ｃ）は、積層造形装置を示す断面図であり、造形タンクが中央付近に存在している状態を示している。図５（ｄ）は、積層造形装置を示す断面図であり、造形タンクが第２停止位置に存在している状態を示している。
【図６】積層造形物の製造方法の手順を示すフローチャートであり、準備工程から、造形タンクを第１停止位置で停止させる工程までを示している。
【図７】積層造形物の製造方法の手順を示すフローチャートであり、第１予熱ヒータによって粉末床を予熱する工程から、造形タンクを第２停止位置で停止させる工程までを示している。
【図８】積層造形物の製造方法の手順を示すフローチャートであり、第２予熱ヒータによって粉末床を予熱する工程から、造形タンクを第１停止位置で停止させる工程までを示している。
【図９】図９（ａ）は、スタート位置において、電子ビームを照射している状態を示す図である。図９（ｂ）は、造形タンクを第１停止位置に向けて移動させながら、電子ビームの照射し、粉末を供給している状態を示す図である。図９（ｃ）は、第１予熱ヒータによって予熱している状態を示す図である。図９（ｄ）は、第１停止位置から造形タンクの移動を再開した状態を示す図である。図９（ｅ）は、造形タンクを第２停止位置に向けて移動させながら、電子ビームを照射し、粉末を供給している状態を示す図である。図９（ｆ）は、第２予熱ヒータによって予熱している状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２２】
図１に示される積層造形装置（以下、「造形装置」という）１は、いわゆる３Ｄ（三次元）プリンタであり、層状に配置した金属粉末２に部分的にエネルギを付与して、金属粉末２を焼結又は溶融できる。造形装置１は、これを繰り返して三次元の造形物３を製造できる。
【００２３】
造形物３は、例えば機械部品などであり、その他の構造物であってもよい。金属粉末２としては例えばチタン系金属粉末、インコネル（登録商標）粉末、アルミニウム粉末、ステンレス粉末等が挙げられる。造形物３の材料である粉末は、金属粉末に限定されない。粉末は、例えばＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics）など、炭素繊維と樹脂を含む粉末でもよく、その他の粉末でもよい。粉末は、導電性を有する導電体粉末を含んでもよい。
【００２４】
造形装置１は、真空チャンバ４、作業テーブル（粉末保持部）５、昇降装置６、粉末供給装置（粉末供給部）７、電子線照射装置（エネルギ付与部）８及びコントローラ３１を備える。真空チャンバ４は、内部を真空（低圧）状態とすることが可能な容器であり、図示しない真空ポンプが接続されている。作業テーブル５は、例えば板状を成し、造形物３の材料である金属粉末２が配置される粉末保持部である。作業テーブル５上の金属粉末２は例えば層状に複数回に分けて配置される。作業テーブル５は、平面視において、例えば矩形状を成している。作業テーブル５の形状は、矩形に限定されず、円形でもよく、その他の形状でもよい。
【００２５】
作業テーブル５は、真空チャンバ４内において、造形タンク１０内に配置されている。造形タンク１０内において、作業テーブル５は、Ｚ方向（上下方向）に移動可能であり、金属粉末２の層数に応じて順次降下する。造形タンク１０の側壁１０ａは、作業テーブル５の移動を案内する。側壁１０ａは、作業テーブル５の外形に対応するように角筒状（作業テーブルが円形の場合は円筒状）を成している。造形タンク１０の側壁１０ａ及び作業テーブル５は、金属粉末２及び造形された造形物３を収容する収容部を形成する。作業テーブル５は造形タンク１０の底部を構成してもよい。
【００２６】
昇降装置６は、作業テーブル５上の金属粉末２及び製造途中の造形物３を昇降させることができる。昇降装置６は、例えばラックアンドピニオン方式の駆動機構を含み、作業テーブル５をＺ方向に移動させる。昇降装置６は、作業テーブル５の底面に連結されて下方に伸びる棒状の上下方向部材（ラック）６ａと、この上下方向部材６ａを駆動するための駆動源６ｂと、を含んでもよい。駆動源６ｂとしては、例えば電動モータを用いることができる。電動モータの出力軸にはピニオンが設けられ、上下方向部材６ａの側面にはピニオンと噛み合う歯形が設けられていてもよい。電動モータが駆動され、ピニオンが回転して動力が伝達されて、上下方向部材６ａが上下方向に移動できる。電動モータの回転を停止することで、上下方向部材６ａが位置決めされて、作業テーブル５のＺ方向の位置が決まり、その位置が保持される。昇降装置６は、ラックアンドピニオン方式の駆動機構に限定されず、例えば、ボールねじ、シリンダなどその他の駆動機構を備えるものでもよい。
【００２７】
粉末供給装置７は、原料である金属粉末２を貯留する貯留部である原料タンク１１を含んでもよい。原料タンク１１は、真空チャンバ４内に配置されている。原料タンク１１は、Ｚ方向において作業テーブル５より上方に配置されている。原料タンク１１は、例えば、Ｚ方向と交差するＸ方向において、電子線照射装置８による電子ビーム（電子線）の照射領域（エネルギ付与領域）Ｄの両側に配置されている。図１では、電子ビームの照射領域Ｄを２点鎖線で示している。照射領域Ｄは、電子線照射装置８から出射された電子ビームが通過する領域を含んでもよい。
【００２８】
原料タンク１１の底部には、吐出口（供給口）１１ａが設けられている。吐出口１１ａは、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示されるように例えばＹ方向に連続している。Ｙ方向は、Ｘ方向及びＺ方向に交差する方向である。吐出口１１ａのＹ方向の開口長さは、作業テーブル５のＹ方向の長さと一致していてもよい。換言すれば、吐出口１１ａのＹ方向の開口長さは、Ｙ方向における側壁１０ａ間の距離に一致していてもよい。吐出口１１ａのＹ方向の開口長さは、例えば作業テーブル５のＹ方向の長さよりも短くてもよい。
【００２９】
原料タンク１１より下方には、造形タンク１０の側壁１０ａの上端部から側方に延びる張出板１２が設けられていてもよい。張出板１２は、作業テーブル５の周囲において、Ｚ方向に交差する平面を形成している。
【００３０】
粉末供給装置７は、金属粉末２を均す粉末塗布機構（不図示）を含んでもよい。粉末塗布機構は、作業テーブル５の上方で、相対的に移動可能であり、作業テーブル５上の金属粉末２の積層物の最上層の表面（上面）２ａを均す。以下、「金属粉末２の積層物」を粉末床Ａという。粉末塗布機構の下端部は、粉末床Ａの表面２ａに当接して高さを均一にすることができる。粉末塗布機構は、例えば板状を成し、Ｙ方向に所定の幅を有する。粉末塗布機構のＹ方向の長さは、例えば作業テーブル５のＹ方向の全長に対応している。造形装置１は、粉末塗布機構に替えて、ローラ、棒状部材、刷毛部などを備える構成でもよい。
【００３１】
電子線照射装置８は、エネルギービームとしての電子ビームを照射する電子銃（不図示）を含む。電子銃から出射された電子ビームは、真空チャンバ４内に照射されて、金属粉末２を加熱する。電子線照射装置８は、エネルギを付与して、金属粉末２を加熱して溶融又は焼結させることができる。電子線照射装置８は、粉末床Ａにエネルギを付与するエネルギ付与部である。
【００３２】
電子線照射装置８は、電子ビームの照射を制御するコイル部を含んでもよい。コイル部は、例えば収差コイル、フォーカスコイル及び偏向コイルを備えることができる。収差コイルは、電子銃から出射される電子ビームの周囲に設置され、電子ビームを収束させる。フォーカスコイルは、電子銃から出射される電子ビームの周囲に設置され、電子ビームのフォーカス位置のずれを補正する。偏向コイルは、電子銃から出射される電子ビームの周囲に設置され、電子ビームの照射位置を調整する。偏向コイルは、電磁的なビーム偏向を行うため、機械的なビーム偏向と比べて、電子ビームの照射時における走査速度を高速なものとすることができる。電子銃及びコイル部は、真空チャンバ４の上部に配置されている。電子銃から出射された電子ビームは、コイル部によって、収束され、焦点位置が補正され、走査速度が制御され、金属粉末２の照射位置に到達する。
【００３３】
造形装置１は、造形タンク移動機構（保持部移動機構）１４、第１予熱ヒータ１５、第２予熱ヒータ１６、及びコントローラ３１を備えている。造形タンク移動機構１４は、Ｘ方向に造形タンク１０を移動させることができる。造形タンク移動機構１４は、造形タンク１０、作業テーブル５、及び昇降装置６を一体として移動させることができる。造形タンク１０、作業テーブル５、及び昇降装置６は、例えばフレーム１７によって連結されている。フレーム１７は、第１支持部材１７ａ及び第２支持部材１７ｂを含んでもよい。
【００３４】
第１支持部材１７ａは、造形タンク１０の周囲に配置されて、Ｚ方向に延在していてもよい。第１支持部材１７ａの上端部は、例えば張出板１２に連結されている。造形タンク１０は、例えば張出板１２を介して、第１支持部材１７ａによって支持されている。第２支持部材１７ｂは、フレーム１７の底部を形成していてもよい。第２支持部材１７ｂは、第１支持部材１７ａの下端部同士を連結している。第２支持部材１７ｂは、例えば昇降装置６を支持している。作業テーブル５は、例えば上下方向部材６ａに支持され、昇降装置６を介して第２支持部材１７ｂによって支持されている。
【００３５】
造形タンク移動機構１４は、例えばラックアンドピニオン方式の駆動機構を含んでもよい。造形タンク移動機構１４は、一対のガイドレール１４ａを備えていてもよい。一対のガイドレール１４ａは、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示されるように、Ｙ方向に離間して、Ｘ方向に延在している。一対のガイドレール１４ａは、例えば真空チャンバ４の底板上に配置されていてもよい。
【００３６】
造形タンク移動機構１４は、駆動源１４ｂを備えていてもよい。駆動源１４ｂとしては、例えば電動モータを用いることができる。電動モータの出力軸には、ピニオンが設けられ、一方のガイドレール１４ａにはピニオンと噛み合う歯形（ラック）が設けられている。駆動源１４ｂは、例えばフレーム１７の底部に取り付けられている。また、フレーム１７には、他方のガイドレール１４ａに沿って回転移動する従動ローラが取り付けられていてもよい。電動モータが駆動されてピニオンが回転して、フレーム１７、昇降装置６、作業テーブル５及び造形タンク１０が一体として、Ｘ方向に移動できる。造形タンク移動機構１４による移動方向は、Ｘ方向に限定されず、Ｙ方向でもよく、Ｘ方向及びＹ方向に対して傾斜する方向でもよい。造形タンク移動機構１４は、ラックアンドピニオン方式の駆動機構を含むものに限定されず、例えば、ボールねじ、シリンダなどその他の駆動機構を備えるものでもよい。
【００３７】
第１予熱ヒータ１５及び第２予熱ヒータ１６は、Ｘ方向において、電子線照射装置８の両側に配置されている。例えば、第２予熱ヒータ１６が存在する側から、第１予熱ヒータ１５が存在する側へ、造形タンク１０が移動する場合には、第１予熱ヒータ１５が存在する側が前側であり、第２予熱ヒータ１６が存在する側が後側となる。電子線照射装置８の位置を中心とした場合に、第１予熱ヒータ１５及び第２予熱ヒータ１６は、Ｘ方向において、電子線照射装置８より外側に配置されている。第１予熱ヒータ１５及び第２予熱ヒータ１６は、原料タンク１１の吐出口１１ａより外側に配置されている。Ｘ方向において、図示右側から左側に向かって、第２予熱ヒータ１６、吐出口１１ａ、電子線照射装置８、吐出口１１ａ、第１予熱ヒータ１５の順で配置されている。
【００３８】
図１に示されるように、吐出口１１ａは、Ｘ方向において、電子ビームの照射領域Ｄに隣接して配置されている。第１予熱ヒータ１５は、Ｘ方向において吐出口１１ａに隣接して配置されていてもよい。第２予熱ヒータ１６は、Ｘ方向において吐出口１１ａに隣接して配置されていてもよい。
【００３９】
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示されるように、第１予熱ヒータ１５及び第２予熱ヒータ１６は、粉末床Ａを覆うように配置されていてもよい。第１予熱ヒータ１５の大きさは平面視において、粉末床Ａの大きさと一致していてもよく、粉末床Ａよりも大きくてもよい。第１予熱ヒータ１５は、平面視において、造形タンク１０の側壁１０ａによって囲まれた領域に一致していてもよく、側壁１０ａによって囲まれた領域より大きくてもよい。第２予熱ヒータ１６の大きさは、第１予熱ヒータ１５の大きさと同様である。
【００４０】
第１予熱ヒータ１５及び第２予熱ヒータ１６は、粉末床Ａの表面２ａのうち、所定の領域を除き、全面積を覆うように配置されていてもよい。第１予熱ヒータ１５及び第２予熱ヒータ１６は、粉末床Ａの表面２ａのうち、Ｘ方向において、電子ビームの照射領域Ｄ及び吐出口１１ａの下方領域を除き、全面積を覆うように配置されていてもよい。
【００４１】
第１予熱ヒータ１５及び第２予熱ヒータ１６は、例えば板状を成している。第１予熱ヒータ１５及び第２予熱ヒータ１６は、例えば電気抵抗による発熱体を含んでもよい。第１予熱ヒータ１５及び第２予熱ヒータ１６は、ランプヒータを含んでもよい。第１予熱ヒータ１５及び第２予熱ヒータ１６は、金属粉末２を予熱することで、粉末床Ａの表面２ａを仮焼結することができる。
【００４２】
図４に示されるコントローラ３１は、造形装置１の装置全体の制御を司る制御部である。コントローラ３１は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit)、ＲＯＭ(Read  Only  Memory)、およびＲＡＭ(Random  Access  Memory)等のハードウェアと、ＲＯＭに記憶されたプログラム等のソフトウェアとから構成されたコンピュータである。コントローラ３１は、入力信号回路、出力信号回路、電源回路などを含む。コントローラ３１は、演算部３２及びメモリ３３を含む。コントローラ３１は、電子線照射装置８、粉末供給装置７、昇降装置６、造形タンク移動機構１４、第１予熱ヒータ１５及び第２予熱ヒータ１６と電気的に接続されている。コントローラ３１は、各種指令信号を生成できる。メモリ３３は、各種制御に必要なデータを保存できる。
【００４３】
演算部３２は、電子線照射装置８に指令信号を送信して、電子ビームの照射時期、照射位置等の制御（照射制御）を行う。演算部３２は、金属粉末２を溶融させる際の電子ビームの照射制御を行う。演算部３２は、粉末供給装置７に指令信号を送信して、金属粉末２の供給時期、供給量を制御することができる。演算部３２は、粉末塗布機構に指令信号を送信して、粉末塗布機構の動作時期等の制御を行ってもよい。
【００４４】
演算部３２は、造形タンク移動機構１４に指令信号を送信して、造形タンク移動機構１４を制御できる。演算部３２は、造形タンク１０の移動開始時期を制御できる。演算部３２は、造形タンク１０の移動時間、移動速度を制御できる。演算部３２は、造形タンク１０の停止位置を制御してもよい。演算部３２は、造形タンク１０の停止時間を制御できる。停止時間は、第１予熱ヒータ１５の位置で、造形タンク１０を停止させた状態を継続している時間、及び第２予熱ヒータ１６の位置で、造形タンク１０を停止させた状態を継続している時間を含む。コントローラ３１は、造形タンク１０の停止時間を制御して、第１予熱ヒータ１５及び第２予熱ヒータ１６による予熱時間を調整できる。
【００４５】
演算部３２は、第１予熱ヒータ１５に指令信号を送信して、第１予熱ヒータ１５の温度、運転開始、運転停止等を制御してもよい。演算部３２は、第２予熱ヒータ１６に指令信号を送信して、第２予熱ヒータ１６の温度、運転開始、運転停止等を制御してもよい。
【００４６】
図５（ａ）では、造形タンク１０は例えばスタート位置に配置されている。例えば、左側の側壁１０ａの内面側の位置が、電子線照射装置８の直下に存在している位置をスタート位置とすることができる。スタート位置では、例えば右側の側壁１０ａの内面側の位置が、電子線照射装置８の直下に存在していてもよい。その他の位置をスタート位置としてもよい。
【００４７】
図５（ｂ）では、造形タンク１０は第１停止位置に配置されている。例えば、第１予熱ヒータ１５の直下に造形タンク１０が存在する位置を第１停止位置とすることができる。第１停止位置では、粉末床Ａの表面２ａは、第１予熱ヒータ１５によって覆われている。このとき、粉末床Ａの表面２ａの全面積は、第１予熱ヒータ１５によって覆われていてもよい。
【００４８】
コントローラ３１は、造形タンク移動機構１４に指令信号を送信して、造形タンク１０をスタート位置から第１停止位置まで移動させることができる。コントローラ３１は、造形タンク１０を移動させながら、電子線照射装置８に指令信号を送信して、粉末床Ａに電子ビームを照射することができる。コントローラ３１は造形タンク１０を移動させながら、第１予熱ヒータ１５によって粉末床Ａを予熱させることができる。コントローラ３１は、第１予熱ヒータ１５に指令信号を送信して、第１予熱ヒータ１５のＯＮ、ＯＦＦを制御してもよい。コントローラ３１は、造形タンク１０が第１停止位置で停止しているときに、昇降装置６に指令信号を送信して、作業テーブル５を降下させることができる。コントローラ３１は、造形タンク移動機構１４に指令信号を送信して、造形タンク１０の移動を再開させることができる。ここでの造形タンク１０の移動の向きは、スタート位置から第１停止位置へ向かう向き（例えば左向き）とは反対側の向き（例えば右向き）とすることができる。
【００４９】
図５（ｃ）では、Ｘ方向において、造形タンク１０の中央部は、電子線照射装置８の直下近傍に配置されている。図５（ｄ）では、造形タンク１０は第２停止位置に配置されている。例えば、第２予熱ヒータ１６の直下に造形タンク１０が存在する位置を第２停止位置とすることができる。第２停止位置では、粉末床Ａの表面２ａは、第２予熱ヒータ１６によって覆われている。このとき、粉末床Ａの表面２ａの全面積は、第２予熱ヒータ１６によって覆われていてもよい。
【００５０】
コントローラ３１は、造形タンク移動機構１４に指令信号を送信して、造形タンク１０をスタート位置から第２停止位置まで移動させることができる。コントローラ３１は、造形タンク１０を移動させながら、電子線照射装置８に指令信号を送信して、粉末床Ａに電子ビームを照射することができる。コントローラ３１は造形タンク１０を移動させながら、第２予熱ヒータ１６によって粉末床Ａを予熱させることができる。コントローラ３１は、第２予熱ヒータ１６に指令信号を送信して、第２予熱ヒータ１６のＯＮ、ＯＦＦを制御してもよい。コントローラ３１は、造形タンク１０が第２停止位置で停止しているときに、昇降装置６に指令信号を送信して、作業テーブル５を降下させることができる。コントローラ３１は、造形タンク移動機構１４に指令信号を送信して、造形タンク１０の移動を再開させることができる。ここでの造形タンク１０の移動の向きは、第１停止位置から第２停止位置へ向かう向き（例えば右向き）とは反対側の向き（例えば左向き）とすることができる。
【００５１】
コントローラ３１は、造形タンク移動機構１４に指令信号を送信して、造形タンク１０を第２停止位置から第１停止位置まで移動させることができる。コントローラ３１は、造形タンク１０を移動させながら、電子線照射装置８に指令信号を送信して、粉末床に電子ビームを照射することができる。
【００５２】
次に、積層造形物の製造方法について説明する。図６〜図８は、積層造形物の製造方法の手順を示すフローチャートである。図６は、準備工程から造形タンクを第１停止位置で停止させる工程までを示している。図７は、第１予熱ヒータによって粉末床Ａを予熱する工程から、造形タンクを第２停止位置で停止させる工程までを示している。図８は、第２予熱ヒータによって粉末床Ａを予熱する工程から、造形タンクを第１停止位置で停止させる工程までを示している。
【００５３】
まず、準備工程を行う（ステップＳ１）。ここでは、作業テーブル５上に金属粉末２を供給して、作業テーブル５上に粉末床Ａを形成する。コントローラ３１は、造形タンク移動機構１４及び粉末供給装置７に指令信号を送信して、造形タンク１０を移動させながら、作業テーブル５上に金属粉末２を供給することができる（粉末供給工程）。例えば１層目の金属粉末２を形成することができる。
【００５４】
次に、粉末床Ａを予熱する（ステップＳ２、予熱工程）。コントローラ３１は、第２予熱ヒータ１６に指令信号を送信して、第２予熱ヒータを作動させて、粉末床Ａを予熱することができる。ここでは、コントローラ３１は、造形タンク移動機構１４に指令信号を送信し、造形タンク１０を移動させながら粉末床Ａを予熱することができる。例えば、造形タンク１０を第２予熱ヒータ１６の直下に移動させながら、第２予熱ヒータ１６によって粉末床Ａを予熱することができる。コントローラ３１は、造形タンク１０を第２予熱ヒータ１６の直下で停止させて、予熱時間を調節してもよい。コントローラ３１は、造形タンク１０が第２予熱ヒータ１６の直下で停止しているときに、作業テーブル５を降下させてもよい。これにより、２層目の金属粉末２が配置されるスペースを確保することができる。コントローラ３１は、例えばＺ方向において、作業テーブル５と第２予熱ヒータ１６との距離を変更して、粉末床Ａに伝達される熱量を調整してもよい。
【００５５】
次に、造形タンク１０をスタート位置に配置する（ステップＳ３）。コントローラ３１は、造形タンク移動機構１４に指令信号を送信して、造形タンク１０を移動させて、図９（ａ）に示されるスタート位置に配置することができる。
【００５６】
次に、電子ビームの照射を開始する（ステップＳ４、エネルギ付与工程）。コントローラ３１は、電子線照射装置８に指令信号を送信して、電子ビームを照射して、金属粉末２を溶融させることができる。電子ビームを照射する位置は、造形物３の形状に応じて予め設定されている。電子ビームを照射する位置に関するデータは、例えばメモリ３３に記憶されている。コントローラ３１は、造形タンク１０を移動させながら、電子ビームを照射させることができる。
【００５７】
次に、造形タンク１０を移動させながら金属粉末２を供給する（ステップＳ５）。ここでは、コントローラ３１は、造形タンク移動機構１４に指令信号を送信して、図９（ｂ）に示されるように、造形タンク１０を第１停止位置に向けて（第１の向きに）移動させる。造形タンク１０の移動中において、電子線照射装置８による電子ビームの照射は継続されている（第１エネルギ付与工程）。コントローラ３１は、粉末供給装置７に指令信号を送信して、電子ビームが照射された粉末床Ａの表面２ａの上に新たな金属粉末２を供給して、新たな表面２ａを形成する（第１粉末供給工程）。例えば、造形タンク１０の進行方向において、電子線照射装置８より前方に配置された原料タンク１１から金属粉末２を供給することができる。図９（ｂ）において、造形タンク１０の進行方向は、左向きであり、電子線照射装置８より前方に配置された左側の原料タンク１１から金属粉末２を供給することができる。これにより、電子ビームが照射された粉末床Ａの部分の上に新たな金属粉末２を供給できる。例えば、１層目の金属粉末２に対して電子ビームを照射している状態において、電子ビームが照射された１層目の金属粉末２の部分の上に、金属粉末２が供給されて２層目が形成される。
【００５８】
また、造形タンク１０の移動中において、第１予熱ヒータ１５によって粉末床Ａを予熱する（ステップＳ６、第１予熱工程）。コントローラ３１は、第１予熱ヒータ１５に指令信号を送信して、第１予熱ヒータを作動させて、粉末床Ａを予熱することができる。造形タンク１０が移動して、第１予熱ヒータ１５の直下に存在する粉末床Ａは、第１予熱ヒータ１５によって予熱される。
【００５９】
造形タンク１０を移動させて、予定された位置での電子ビームの照射を行った後、電子ビームの照射を停止し、造形タンク１０が所定の位置まで移動したら、金属粉末２の供給を停止する（ステップＳ７）。コントローラ３１は、予定された位置での電子ビームの照射が終了したら、電子ビームの照射を停止させる。コントローラ３１は、造形タンク１０の全ての領域に金属粉末２を供給したら、金属粉末２の供給を停止させる。造形タンク１０の移動、及び第１予熱ヒータ１５による予熱は継続されている。
【００６０】
次に、造形タンク１０を第１停止位置で停止させる（ステップＳ８）。造形タンク１０の移動を継続し、図９（ｃ）に示されるように、造形タンク１０が第１停止位置に到達したら、造形タンク１０の移動を停止させる。コントローラ３１は、造形タンク移動機構１４に指令信号を送信して、造形タンク１０を停止させることができる。コントローラ３１は、造形タンク移動機構１４における電動モータの駆動を停止させることができる。
【００６１】
次に、図７に示されるステップＳ１１に進む。ステップＳ１１では、造形タンク１０が第１停止位置で停止している状態において、第１予熱ヒータ１５によって粉末床Ａを予熱する（第１予熱工程）。コントローラ３１は、造形タンク１０が第１停止位置で停止している時間を調整することができる。これにより、第１予熱ヒータ１５による予熱時間を調整することができる。第１予熱ヒータ１５による予熱時間は、造形タンク１０が第１停止位置まで移動している時間、造形タンク１０が第１停止位置で停止している時間、造形タンク１０が第１停止位置から移動して第２停止位置に向かって移動している時間を含み、粉末床が第１予熱ヒータ１５の直下に存在しなくなるまでの時間を含んでもよい。造形タンク１０は、造形タンク１０の停止時間を制御して、予熱時間を調整できる。コントローラ３１は、造形タンク１０の第１停止位置での停止時間を延長することで、予熱時間を増加させてもよい。コントローラ３１は、造形タンク１０の第１停止位置での停止時間を短縮することで、予熱時間を減少させてもよい。
【００６２】
次に、図９（ｄ）に示されるように、第１停止位置において、作業テーブル５を降下させる（ステップＳ１２）。コントローラ３１は、昇降装置６に指令信号を送信して、作業テーブル５を降下させることができる。これにより、３層目の金属粉末２が配置されるスペースを確保することができる。コントローラ３１は、例えばＺ方向において、作業テーブル５と第１予熱ヒータ１５との距離を変更して、粉末床Ａに伝達される熱量を調整してもよい。
【００６３】
次に、造形タンク１０の移動を再開させる（ステップＳ１３）。コントローラ３１は、造形タンク移動機構１４に指令信号を送信して、造形タンク１０の移動を再開させる。コントローラ３１は、第１停止位置での停止時間が経過したら、造形タンク１０を逆向きに（第２の向きに）移動させる。造形タンク移動機構１４は、第１停止位置から第２停止位置に向かって造形タンク１０を移動させる。
【００６４】
次に、電子ビームの照射を再開する（ステップＳ１４、エネルギ付与工程）。コントローラ３１は、電子線照射装置８に指令信号を送信して、電子ビームを照射して、金属粉末２を溶融させる。コントローラ３１は、図９（ｅ）に示されるように、造形タンク１０を第２停止位置に向けて移動させながら、予め設定されている位置に電子ビームを照射する（第２エネルギ付与工程）。電子線照射装置８は、電子線照射装置８の直下に存在する粉末床Ａの位置に電子ビームを照射する。
【００６５】
次に、造形タンク１０を第２停止位置に向けて移動させながら金属粉末２を供給する（ステップＳ１５、第２粉末供給工程）。ここでは、コントローラ３１は、粉末供給装置７に指令信号を送信して、粉末床Ａの上に金属粉末２を供給して、新たな粉末床Ａを形成する。例えば、造形タンク１０の進行方向において、電子線照射装置８より前方に配置された原料タンク１１から金属粉末２を供給することができる。図９（ｅ）において、造形タンク１０の進行方向は、右向きであり、電子線照射装置８より前方に配置された右側の原料タンク１１から金属粉末２を供給することができる。これにより、電子ビームが照射された粉末床Ａの部分の上に金属粉末２を供給できる。例えば、２層目の金属粉末２に対して電子ビームを照射している状態において、電子ビームが照射された２層目の金属粉末２の部分の上に、金属粉末２が供給されて３層目が形成される。
【００６６】
また、造形タンク１０の移動中において、第２予熱ヒータ１６によって粉末床Ａを予熱する（ステップＳ１６、第２予熱工程）。コントローラ３１は、第２予熱ヒータ１６に指令信号を送信して、第２予熱ヒータ１６を作動させて、粉末床Ａを予熱することができる。造形タンク１０が移動して、第２予熱ヒータ１６の直下に存在する粉末床Ａは、第２予熱ヒータ１６によって予熱される。
【００６７】
造形タンク１０を移動させて、予定された位置での電子ビームの照射を行った後、電子ビームの照射を停止し、造形タンク１０が所定の位置まで移動したら、金属粉末２の供給を停止する（ステップＳ１７）。コントローラ３１は、予定された位置での電子ビームの照射が終了したら、電子ビームの照射を停止させる。コントローラ３１は、造形タンク１０の全ての領域に金属粉末２を供給したら、金属粉末２の供給を停止させる。造形タンク１０の移動、及び第２予熱ヒータ１６による予熱は継続されている。
【００６８】
次に、造形タンク１０を第２停止位置で停止させる（ステップＳ１８）。造形タンク１０の移動を継続し、図９（ｆ）に示されるように、造形タンク１０が第２停止位置に到達したら、造形タンク１０の移動を停止させる。コントローラ３１は、造形タンク移動機構１４に指令信号を送信して、造形タンク１０を停止させる。
【００６９】
次に、図８に示されるステップＳ２１に進む。ステップＳ２１では、造形タンク１０が第２停止位置で停止している状態において、第２予熱ヒータ１６によって粉末床Ａを予熱する（第２予熱工程）。コントローラ３１は、造形タンク１０が第２停止位置で停止している時間を調整することができる。これにより、第２予熱ヒータ１６による予熱時間を調整することができる。第２予熱ヒータ１６による予熱時間は、造形タンク１０が第２停止位置まで移動している時間、造形タンク１０が第２停止位置で停止している時間、造形タンク１０が第２停止位置から移動して第１停止位置に向かって移動している時間を含み、粉末床が第２予熱ヒータ１６の直下に存在しなくなるまでの時間を含んでもよい。造形タンク１０は、造形タンク１０の停止時間を制御して、予熱時間を調整できる。コントローラ３１は、造形タンク１０の第２停止位置での停止時間を延長することで、予熱時間を増加させてもよい。コントローラ３１は、造形タンク１０の第１停止位置での停止時間を短縮することで、予熱時間を減少させてもよい。
【００７０】
次に、第１停止位置において、作業テーブル５を降下させる（ステップＳ２２）。コントローラ３１は、昇降装置６に指令信号を送信して、作業テーブル５を降下させることができる。これにより、４層目の金属粉末２が配置されるスペースを確保することができる。
【００７１】
次に、造形タンク１０の移動を再開させる（ステップＳ２３）。コントローラ３１は、造形タンク移動機構１４に指令信号を送信して、造形タンク１０の移動を再開させる。コントローラ３１は、第２停止位置での停止時間が経過したら、造形タンク１０を第２停止位置から第１停止位置に向かって移動させる。
【００７２】
次に、電子ビームの照射を再開する（ステップＳ２４、エネルギ付与工程）。コントローラ３１は、電子線照射装置８に指令信号を送信して、電子ビームを照射して、金属粉末２を溶融させる。コントローラ３１は、図９（ｂ）に示されるように、造形タンク１０を第１停止位置に向けて移動させながら、予め設定されている位置に電子ビームを照射させる（第１エネルギ付与工程）。電子線照射装置８は、電子線照射装置８の直下に存在する粉末床Ａの位置に電子ビームを照射する。
【００７３】
次に、造形タンク１０を第１停止位置に向けて移動させながら金属粉末２を供給する（ステップＳ２５、第１粉末供給工程）。ここでは、ステップＳ５と同様の手順で行う。例えば、３層目の金属粉末２に対して電子ビームを照射している状態において、電子ビームが照射された３層目の金属粉末２の部分の上に、金属粉末２が供給されて４層目が形成される。
【００７４】
また、造形タンク１０の移動中において、第１予熱ヒータ１５によって粉末床Ａを予熱する（ステップＳ２６、第１予熱工程）。ここでは、ステップＳ６と同様の手順で行う。
【００７５】
造形タンク１０を移動させて、予定された位置での電子ビームの照射を行った後、電子ビームの照射を停止し、造形タンク１０が所定の位置まで移動したら、金属粉末２の供給を停止する（ステップＳ２７）。ここでは、ステップＳ７と同様の手順で行う。
【００７６】
次に、造形タンク１０を第１停止位置で停止させる（ステップＳ２８）。ここでは、ステップＳ８と同様の手順で行う。
【００７７】
そして、図７に示されるステップＳ１１からステップＳ１８までの工程と、図８に示されるステップＳ２１からステップＳ２８までの工程と、を交互に実行する。造形物３の全層について造形を行い、造形物３の造形を完了する。
【００７８】
造形装置１によれば、Ｘ方向に造形タンク１０を移動させながら、粉末にエネルギを付与して粉末を溶融できる。造形装置１によれば、第１予熱ヒータ１５及び第２予熱ヒータ１６の位置に造形タンク１０を移動させて、粉末床を予熱できる。コントローラ３１は、造形タンク１０の移動を制御して、予熱時間を調整できる。
【００７９】
造形装置１によれば、造形タンク１０の停止時間を制御して、第１予熱ヒータ１５及び第２予熱ヒータ１６による予熱時間を調整できる。コントローラ３１は、造形タンク１０の停止時間を延長して、予熱時間を増大させることができ、造形タンク１０の停止時間を短縮して、予熱時間を減少させることができる。
【００８０】
造形装置１では、造形タンク１０の移動方向において、電子線照射装置８、原料タンク１１、第１予熱ヒータ１５の順に隣接して配置されているので、造形タンク１０を移動させながら、電子ビームを照射し、電子ビームが照射された部分に、金属粉末２を供給できる。これにより、電子ビームによって加熱された部分の金属粉末２の熱を、その上に供給された金属粉末２に伝達することができる。電子ビームによって加熱された部分の上に新たな金属粉末２が供給されるので、電子ビームによって加熱された部分からの輻射熱による熱損失を抑制できる。また、造形装置１では、新たに金属粉末２が供給された直後に、第１予熱ヒータ１５によって金属粉末２を予熱できる。このとき、造形装置１では、造形タンク１０の移動方向において、電子ビームの照射位置の前方に配置された第１予熱ヒータ１５によって粉末床Ａを予熱すると共に、電子ビームの照射位置の後方に配置された第２予熱ヒータ１６によって粉末床Ａを予熱し、保温することができる。
【００８１】
造形装置１では、造形タンク１０の移動方向において、電子線照射装置８、原料タンク１１、第２予熱ヒータ１６の順に隣接して配置されているので、造形タンク１０を移動させながら、電子ビームを照射し、電子ビームが照射された部分に、金属粉末２を供給できる。これにより、電子ビームによって加熱された部分の金属粉末２の熱を、その上に供給された金属粉末２に伝達することができる。電子ビームによって加熱された部分の上に新たな金属粉末２が供給されるので、電子ビームによって加熱された部分からの輻射熱による熱損失を抑制できる。また、造形装置１では、新たに金属粉末２が供給された直後に、第１予熱ヒータ１５によって金属粉末２を予熱できる。このとき、造形装置１では、造形タンク１０の移動方向において、電子ビームの照射位置の前方に配置された第２予熱ヒータ１６によって粉末床Ａを予熱すると共に、電子ビームの照射位置の後方に配置された第１予熱ヒータ１５によって粉末床Ａを予熱し、保温することができる。
【００８２】
造形装置１では、Ｘ方向において、電子ビームの照射領域Ｄに隣接して、吐出口１１ａが配置されている。造形装置１では、Ｘ方向において、吐出口１１ａに隣接して、第１予熱ヒータ１５及び第２予熱ヒータ１６が配置されている。これにより、造形タンク１０の移動方向において、電子線照射装置８，原料タンク１１、第１予熱ヒータ１５及び第２予熱ヒータ１６をコンパクトに配置して、真空チャンバ４の大型化を抑制できる。
【００８３】
造形装置１によれば、造形タンク１０を往復させて、電子ビームの照射、金属粉末２の供給、金属粉末２の予熱を繰り返し実施できる。
【００８４】
造形装置１では、造形タンク１０の移動方向において、電子ビームの照射領域Ｄの両側に第１予熱ヒータ１５及び第２予熱ヒータ１６が配置されている。粉末床Ａの表面２ａは、造形タンク１０の移動範囲において、略全ての領域において、第１予熱ヒータ１５又は第２予熱ヒータ１６によって覆われている。これにより、造形タンク１０の移動範囲において、造形タンク１０がどの位置に存在しても、常に粉末床Ａが予熱されるようにすることができる。
【００８５】
造形装置１では、第１予熱ヒータ１５及び第２予熱ヒータ１６を用いて、粉末床Ａの表面２ａを予熱し、所定の温度まで昇温された粉末床Ａを保温することができる。造形装置１では、造形面の温度を高温で維持できるので、造形物３の熱変形を緩和することができる。なお、「造形面」は、粉末床Ａの表面２ａにおいて、エネルギが付与されて溶融又は焼結されて、造形物３になる面を含む。造形装置１では、造形面の温度を高温で維持できるので、粉末床Ａからのスモークの発生を抑制できる。造形装置１では、造形物３の熱変形を緩和すると共に、粉末床Ａからのスモークの発生を抑制することで、造形物３の品質の向上を図ることができる。
【００８６】
造形装置１では、造形タンク１０を移動させながら、粉末床Ａに対して、電子ビームの照射、金属粉末２の供給及び予熱を並行して行うことができる。造形装置１では、全体として、造形物３の製造時間の短縮が可能となる。
【００８７】
本開示は、前述した実施形態に限定されず、本開示の要旨を逸脱しない範囲で下記のような種々の変形が可能である。
【００８８】
上記の造形装置では、造形タンク１０をＸ方向に移動させているが、例えばＸ方向及びＹ方向に造形タンク１０を移動させる造形タンク移動機構を備える造形装置でもよい。例えば１つの電子銃を備える造形装置において、電子ビームを照射可能な領域を拡大できる。また、造形装置は、複数の電子銃を備えるものでもよい。例えば、造形タンク１０の移動方向と交差する方向に複数の電子銃を配置してもよい。
【００８９】
上記の造形装置では、複数の原料タンク１１を備える構成としているが、造形タンク１０の移動方向において片側のみ原料タンク１１が配置されている構成でもよい。
【００９０】
造形装置１は、例えば造形タンク１０の側方または下方から加熱する他の加熱部を備えていてもよい。例えば、造形タンク１０の側壁外側または作業テーブル５に、誘導加熱式又は抵抗加熱式のヒータを設け、そのヒータを用いて粉末を予熱、保温してもよい。
【００９１】
上記の実施形態では、電子ビームを照射して、粉末を溶融しているが、粉末に照射されるビームは、電子ビームに限定されず、その他のエネルギービーム（例えばレーザ）でもよい。造形装置１は、例えば、レーザ発信器（熱源照射装置）を備え、レーザビームを照射して、粉末を溶融するものでもよい。レーザビームを照射する造形装置は、真空チャンバ４に代えて、不活性ガス雰囲気を保持するためのチャンバを備えてもよい。また、レーザビームを照射する熱源照射装置は、粉末を溶融させる際の溶融用加熱部として機能する。この場合の熱源照射装置は、例えば、レーザビームを偏光させるミラー及びミラーを動かすための駆動部や集光レンズ等の光学部品を含む構成としてもよい。
【００９２】
上記の実施形態では、第１予熱ヒータ１５及び第２予熱ヒータ１６を用いて粉末床Ａを予熱しているが、第１予熱ヒータ１５及び第２予熱ヒータ１６による予熱の他に、電子ビームを照射して粉末床Ａを予熱してもよく、レーザビームを照射して粉末床Ａを予熱してもよく、その他の方法を用いて予熱してもよい。
【符号の説明】
【００９３】
１  造形装置（積層造形装置）
２  金属粉末
２ａ  金属粉末の表面（粉末床の表面）
３  造形物
５  作業テーブル（粉末保持部）
７  粉末供給装置（粉末供給部）
８  電子線照射装置（エネルギ付与部）
１０  造形タンク（粉末保持部）
１１  原料タンク（粉末供給部）
１１ａ  吐出口（粉末供給部の供給口）
１４  造形タンク移動機構（保持部移動機構）
１５  第１予熱ヒータ
１６  第２予熱ヒータ
３１  コントローラ（制御部）
Ａ  粉末床
Ｄ  照射領域（エネルギ付与領域）
Ｘ  Ｘ方向（粉末床の表面に沿う方向、移動方向）
Ｙ  Ｙ方向
Ｚ  Ｚ方向
【図１】
2020055235.tif 000003
【図２】
2020055235.tif 000004
【図３】
2020055235.tif 000005
【図４】
2020055235.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2020055235.tif 000009
【図８】
2020055235.tif 000010
【図９】
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