(57)【要約】  第１の層において、第１の材料を第１の方向に連続的に形成し且つ前記第１方向と交差する第２方向において隙間を空けて配列するとともに、前記第１の層の上部の第２の層において、前記第１の材料を、前記第１方向とは交差する第３の方向に連続的に形成し且つ前記第３方向と交差する第４方向において隙間を空けて配列することにより、第１井桁構造物を形成する。そして、前記第１井桁構造物の壁面に無電解めっき法を用いて第２の材料の薄膜を堆積させて第２井桁構造物を形成する。さらに、前記第２井桁構造物に対し電解めっき法を実行して前記第３の材料を前記隙間に堆積させて第３井桁構造物を形成する。
2017082207.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の層において、第１の材料を第１の方向に連続的に形成し且つ前記第１方向と交差する第２方向において隙間を空けて配列するとともに、前記第１の層の上部の第２の層において、前記第１の材料を、前記第１方向とは交差する第３の方向に連続的に形成し且つ前記第３方向と交差する第４方向において隙間を空けて配列することにより、第１井桁構造物を形成するステップと、
前記第１井桁構造物の壁面に無電解めっき法を用いて第２の材料の薄膜を堆積させて第２井桁構造物を形成するステップと、
前記第２井桁構造物に対し電解めっき法を実行して第３の材料を前記隙間に堆積させて第３井桁構造物を形成するステップと
を備えたことを特徴とする造形物の製造方法。
【請求項２】
前記第１の材料は、３Ｄプリンタにより形成される、請求項１記載の造形物の製造方法。
【請求項３】
前記第１の材料は、熱可塑性を有する樹脂材料である、請求項２記載の造形物の製造方法。
【請求項４】
第１の層において、第１の材料を第１の方向に連続的に形成し且つ前記第１方向と交差する第２方向において隙間を空けて配列するとともに、前記第１の層の上部の第２の層において、前記第１の材料を、前記第１方向とは交差する第３の方向に連続的に形成し且つ前記第３方向と交差する第４方向において隙間を空けて配列することにより、第１井桁構造物を形成するステップと、
前記第１井桁構造物を覆う鋳型を形成するステップと、
前記鋳型を残して前記第１井桁構造物を除去するステップと、
前記鋳型に対し溶融された第２の材料を流し込んで凝固させることにより第２井桁構造物を形成するステップと、
前記第２井桁構造物を残して鋳型を除去するステップと、
前記第２井桁構造物に対し液状の第３の材料を前記隙間に注入して凝固させることにより第３井桁構造物を形成するステップと
を備えたことを特徴とする造形物の製造方法。
【請求項５】
前記第１井桁構造物の除去は、加熱処理により実行される、請求項４記載の製造方法。
【請求項６】
前記第１の材料は、３Ｄプリンタにより形成される、請求項４記載の造形物の製造方法。
【請求項７】
前記第１の材料は、熱可塑性を有する樹脂材料である、請求項６記載の造形物の製造方法。
【請求項８】
第１の層において、樹脂材料が第１の方向に連続的に形成され且つ前記第１方向と交差する第２方向において隙間を空けて配列するとともに、前記第１の層の上部の第２の層において、前記樹脂材料を、前記第１方向とは交差する第３の方向に連続的に形成し且つ前記第３方向と交差する第４方向において隙間を空けて配列することにより、第１井桁構造物が構成され、
前記第１井桁構造物の前記隙間に金属材料が構成されたことを特徴とする造形物。
【請求項９】
前記金属材料は、前記第１井桁構造物に接する第１層と、その第１層の上層に位置する第２層とからなり、
前記第１層は、前記樹脂材料の表面に対して垂直な結晶方位を有する柱状結晶であり、
前記第２層は前記第１層の表面に対して垂直な結晶方位を有する柱状結晶である
ことを特徴とする請求項８記載の造形物。
【請求項１０】
前記第２層の結晶は、前記第１層の結晶よりも荒い、請求項８記載の造形物。
【請求項１１】
前記第２層は、前記第１井桁構造物の窪み部分において、複数の方向に向かう結晶方位を有する、請求項８記載の造形物。
【請求項１２】
前記第２層の結晶は、前記第１層の結晶よりも荒い、請求項１１記載の造形物。
【請求項１３】
前記金属材料は前記第１井桁構造物に接する第１層と、その第１層の上層の第２層とからなり、
前記第１層は、リンまたはホウ素を少なくとも有する金属材料から構成される
ことを特徴とする請求項８記載の造形物。
【請求項１４】
第１の層において、金属材料が第１の方向に連続的に形成され且つ前記第１方向と交差する第２方向において隙間を空けて配列するとともに、前記第１の層の上部の第２の層において、前記金属材料を、前記第１方向とは交差する第３の方向に連続的に形成し且つ前記第３方向と交差する第４方向において隙間を空けて配列することにより、第１井桁構造物が構成され、
前記第１井桁構造物の前記隙間に樹脂材料又は前記金属材料とは異なる材料からなる金属材料が構成されたことを特徴とする造形物。
【請求項１５】
前記樹脂材料は、熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項１４記載の造形物。
【請求項１６】
第１の層において、セラミック材料が第１の方向に連続的に形成され且つ前記第１方向と交差する第２方向において隙間を空けて配列するとともに、前記第１の層の上部の第２の層において、前記セラミック材料を、前記第１方向とは交差する第３の方向に連続的に形成し且つ前記第３方向と交差する第４方向において隙間を空けて配列することにより、第１井桁構造物が構成され、
前記第１井桁構造物の前記隙間に樹脂材料又は金属材料が構成されたことを特徴とする造形物。
【請求項１７】
前記樹脂材料は、熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項１６記載の造形物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、造形物の製造方法及び造形物に関する。
【背景技術】
【０００２】
三次元設計データに基づいて造形物を製造する三次元造形装置が、例えば特許文献１により知られている。このような三次元造形装置の方式としては、光造形法、粉末焼結法、インクジェット法、溶融樹脂押し出し造形法など、様々な方式が提案され、製品化されている。【０００３】
このような三次元造形装置においては、１つの造形物において複数の材料を用いることが、例えば幾つかの文献において提示されている。しかし、このような複数材料を複合的に用いた造形物を生成する場合、異なる複数の材料の間の接合が弱く、層間剥離を起こす可能性が高いという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３０７５６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、複数種類の材料を複合的に用いた造形物を生成する場合においても、複数種類の材料の間の接合が強固にすることができる造形物の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第1の態様に係る造形物の製造方法では、まず、第１の層において、第１の材料を第１の方向に連続的に形成し且つ前記第１方向と交差する第２方向において隙間を空けて配列するとともに、前記第１の層の上部の第２の層において、前記第１の材料を、前記第１方向とは交差する第３の方向に連続的に形成し且つ前記第３方向と交差する第４方向において隙間を空けて配列することにより、第１井桁構造物を形成する。そして、前記第１井桁構造物の壁面に無電解めっき法を用いて第２の材料の薄膜を堆積させて第２井桁構造物を形成する。さらに、前記第２井桁構造物に対し電解めっき法を実行して第３の材料を前記隙間に堆積させて第３井桁構造物を形成する。【０００７】
本発明の第２の態様に係る造形物の製造方法では、まず、第１の層において、第１の材料を第１の方向に連続的に形成し且つ前記第１方向と交差する第２方向において隙間を空けて配列するとともに、前記第１の層の上部の第２の層において、前記第１の材料を、前記第１方向とは交差する第３の方向に連続的に形成し且つ前記第３方向と交差する第４方向において隙間を空けて配列することにより、第１井桁構造物を形成する。そして、前記第１井桁構造物を覆う鋳型を形成し、続いて前記鋳型を残して前記第１井桁構造物を除去する。その後、前記鋳型に対し溶融された第２の材料を流し込んで凝固させることにより第２井桁構造物を形成する。鋳型は前記第２井桁構造物を残して除去される。その後、前記第２井桁構造物に対し液状の第３の材料を前記隙間に注入して凝固させることにより第３井桁構造物を形成する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施の形態に係る造形物の製造に用いる製造装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態に係る三次元造形装置（３Ｄプリンタ）の概略構成を示す斜視図である。
【図３】第１の実施の形態に係る三次元造形装置の概略構成を示す正面図である。
【図４】ＸＹステージ１２の構成を示す斜視図である。
【図５】昇降テーブル１４の構成を示す平面図である。
【図６】第１の実施の形態に係る造形物の製造方法を説明する工程図である。
【図７】第１の実施の形態に係る造形物の製造方法を説明する工程図である。
【図８】第１の実施の形態に係る造形物の製造方法を説明する工程図である。
【図９】第１の実施の形態に係る造形物の製造方法を説明する工程図である。
【図１０】第１の実施の形態に係る造形物の製造方法を説明する工程図である。
【図１１Ａ】第１井桁構造物Ａ１の一部の断面図である。
【図１１Ｂ】第２井桁構造物Ａ２の一部の断面図である。
【図１１Ｃ】第３井桁構造物Ａ３の一部の断面図である。
【図１１Ｄ】第３井桁構造物Ａ３の一部の断面図である。
【図１１Ｅ】第３井桁構造物Ａ３の一部の断面図である。
【図１２】第２の実施の形態に係る造形物の製造に用いる製造装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１３】第２の実施の形態に係る造形物の製造方法を説明する工程図である。
【図１４】第２の実施の形態に係る造形物の製造方法を説明する工程図である。
【図１５】第２の実施の形態に係る造形物の製造方法を説明する工程図である。
【図１６】第２の実施の形態に係る造形物の製造方法を説明する工程図である。
【図１７】第２の実施の形態に係る造形物の製造方法を説明する工程図である。
【図１８】第２の実施の形態に係る造形物の製造方法を説明する工程図である。
【図１９】変形例１について説明するブロック図である。
【図２０】変形例２について説明するブロック図である。
【図２１】変形例３について説明するブロック図である。
【図２２】変形例４について説明する。
【図２３】変形例４について説明する。
【図２４】変形例４について説明する。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】
［第１の実施の形態］
図１のブロック図を参照して、第１の実施の形態に係る造形物を製造するための製造装置の構成を説明する。
この製造装置は、３Ｄプリンタ１００と、無電解めっき装置２００と、電解めっき装置３００とを備える。３Ｄプリンタ１００は、後述するように、第1材料Ｒ１からなる造形物を形成するための装置である。第１材料Ｒ１は、後述するように、第１の層では第１方向を長手方向として所定の間隔を空けて形成される。一方、第１の層の上方の第２の層では、第１方向と交差する第２方向を長手方向として所定の間隔を空けて形成される（いわゆる井桁構造）。以下では、このような井桁構造を有する構造物を、井桁構造物と称する。この第１材料Ｒ１は、３Ｄプリンタ１００がいわゆる熱溶融積層法を用いたものである場合、ＡＢＳ樹脂、ポリプロピレン樹脂、ナイロン樹脂、ポリカーボネートなどの熱可塑性樹脂を用いることができる。
また、無電解めっき装置２００は、３Ｄプリンタ１００により形成された第１井桁構造物Ａ１（第１材料Ｒ１）の壁面に、無電解めっき法により金属材料としての第２材料Ｒ２の薄膜を形成するための装置である。無電解めっき装置２００は、一例として、シード剤を格納するシード剤容器２０１と、無電解めっき液を格納する無電解めっき液容器２０２を有している。第２材料Ｒ２としては、銅、ニッケル、金、銀など、無電解めっき法を利用し得る様々な金属が使用し得る。無電解めっきは、基材が金属材料でなくとも実行することができるめっき法である。
また、電解めっき装置３００は、第２材料Ｒ２の薄膜Ｒ２を形成された第２井桁構造物Ａ２に対し、電解めっき法により第３材料Ｒ３を形成するための装置である。電解めっき装置３００は、一例として電解めっき液を格納した電解めっき液容器３０１を有している。この電解めっき法により、第２井桁構造物Ａ２の隙間は第３材料Ｒ３により充填され、これにより第３井桁構造物Ａ３が形成される。なお、第３材料Ｒ３は、第２材料Ｒ２とは異なる金属材料であってもよいし、同じ金属材料であってもよい。
次に、３Ｄプリンタ１００の構成の一例を、図２〜図５を参照して説明する。
図２は、第１の実施の形態で用いる３Ｄプリンタ１００の概略構成を示す斜視図である。３Ｄプリンタ１００は、フレーム１１と、ＸＹステージ１２と、造形ステージ１３と、昇降テーブル１４と、ガイドシャフト１５とを備えている。
【００１１】
この３Ｄプリンタ１００を制御する制御装置としてコンピュータ２００が、この３Ｄプリンタ１００に接続されている。また、３Ｄプリンタ１００中の各種機構を駆動するためのドライバ３００も、この３Ｄプリンタ１００に接続されている。
【００１２】
（フレーム１１）
フレーム１１は、図２に示すように、例えば直方体の外形を有し、アルミニウム等の金属材料の枠組を備えている。このフレーム１１の４つの角部に、例えば４本のガイドシャフト１５が、図２のＺ方向、すなわち造形ステージ１０の平面に対し垂直な方向に延びるように形成されている。ガイドシャフト１５は、後述するように昇降テーブル１４を上下方向に移動させる方向を規定する直線状の部材である。ガイドシャフト１５の本数は４本には限られず、昇降テーブル１４を安定的に維持・移動させることができる本数に設定される。
【００１３】
（造形ステージ１３）
造形ステージ１３は、造形物Ｓが載置される台であり、後述する造形ヘッドから吐出される熱可塑性樹脂が堆積される台である。
【００１４】
（昇降テーブル１４）
昇降テーブル１４は、図２及び図３に示すように、その４つの角部においてガイドシャフト１５を貫通させており、ガイドシャフト１５の長手方向（Ｚ方向）に沿って移動可能に構成されている。昇降テーブル１４は、ガイドシャフト１５と接触するローラ３４，３５を備えている。ローラ３４，３５は昇降テーブル１４の２つの角部に形成されたアーム部３３において回動可能に設置されている。このローラ３４，３５がガイドシャフト１５上と接触しつつ回動することで、昇降テーブル１４はＺ方向にスムーズに移動することが可能とされている。また、昇降テーブル１４は、図３に示すように、モータＭｚの駆動力をタイミングベルト、ワイヤ、プーリ等からなる動力伝達機構により伝達することにより、上下方向に所定間隔（例えば０．１ｍｍピッチ）で移動する。モータＭｚは、例えば、サーボモータ、ステッピングモータなどが好適である。なお、実際の昇降テーブル１４の高さ方向の位置を連続的又は間欠的にリアルタイムで、図示しない位置センサを用いて測定し、適宜補正をかけることによって、昇降テーブル１４の位置精度を高めるようにしてもよい。後述する造形ヘッド２５Ａ、２５Ｂについても同様である。
【００１５】
（ＸＹステージ１２）
ＸＹステージ１２は、この昇降テーブル１４の上面に載置されている。図４は、このＸＹステージ１２の概略構成を示す斜視図である。ＸＹステージ１２は、枠体２１と、Ｘガイドレール２２と、Ｙガイドレール２３と、リール２４Ａ、２４Ｂと、造形ヘッド２５Ａ、２５Ｂと、造形ヘッドホルダＨを備えている。Ｘガイドレール２２は、その両端がＹガイドレール２３に嵌め込まれ、Ｙ方向に摺動自在に保持されている。リール２４Ａ、２４Ｂは、造形ヘッドホルダＨに固定されており、造形ヘッドホルダＨによって保持された造形ヘッド２５Ａ、２５Ｂの動きに追従してＸＹ方向を移動する。造形物Ｓの材料となる熱可塑性樹脂は、径が３〜１．７５ｍｍ程度の紐状の樹脂（フィラメント３８Ａ、３８Ｂ）であり、通常リール２４Ａ，２４Ｂに捲かれた状態で保持されているが、造形時には後述する造形ヘッド２５Ａ，２５Ｂに設けられたモータ（エクストルーダ）によって造形ヘッド２５Ａ，２５Ｂ内に送り込まれる。
【００１６】
なお、リール２４Ａ、２４Ｂを造形ヘッドホルダＨに固定せずに枠体２１等に固定し、造形ヘッド２５の動きに追従させない構成とすることもできる。また、フィラメント３８Ａ、３８Ｂを露出した状態で造形ヘッド２５内に送り込まれる構成としたが、ガイド（例えば、チューブ、リングガイド等）を介在させて造形ヘッド２５Ａ，２５Ｂ内に送り込むようにしても良い。なお、後述するように、フィラメント３８Ａ、３８Ｂはそれぞれ異なる材料からなる。一例として、一方がＡＢＳ樹脂、ポリプロピレン樹脂、ナイロン樹脂、ポリカーボネート樹脂のうちのいずれかである場合、他方は、その一方の樹脂以外の樹脂とすることができる。あるいは、同じ材料の樹脂であっても、その内部に含まれるフィラーの材料の種類や割合が異なるようにすることもできる。すなわち、フィラメント３８Ａ、３８Ｂは、それぞれ異なる性状を有し、その組み合わせにより造形物の特性（強度など）を向上させることができることが好ましい。
なお、図２〜図４では、造形ヘッド２５Ａは、フィラメント３８Ａを溶融・吐出するよう構成され、造形ヘッド２５Ｂは、フィラメント３８Ｂを溶融し吐出するよう構成され、異なるフィラメントのためにそれぞれ独立の造形ヘッドが用意されている。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、単一の造形ヘッドのみを用意し、単一の造形ヘッドにより複数種類のフィラメント（樹脂材料）を選択的に溶融・吐出させるような構成も採用することができる。
【００１７】
フィラメント３８Ａ、３８Ｂは、リール２４Ａ、２４ＢからチューブＴｂを介して造形ヘッド２５Ａ、２５Ｂ内に送り込まれる。造形ヘッド２５Ａ、２５Ｂは、造形ヘッドホルダＨにより保持され、リール２４Ａ、２５Ｂと共にＸ，Ｙのガイドレール２２，２３に沿って移動可能に構成されている。また、図３及び図４では図示を省略するが、造形ヘッド２５Ａ、２５Ｂ内には、フィラメント３８Ａ，３８ＢをＺ方向下方へ送り込むためのエクストルーダモータが配置される。造形ヘッド２５Ａ，２５Ｂは、ＸＹ平面内においては互いに一定の位置関係を保って造形ヘッドホルダＨと共に移動可能とされていればよいが、ＸＹ平面においても、互いの位置関係が変更可能なように構成されていてもよい。
【００１８】
なお、図３及び図４では図示を省略するが、造形ヘッド２５Ａ、２５ＢをＸＹテーブル１２に対し移動させるためのモータＭｘ、Ｍｙも、このＸＹステージ１２上に設けられている。モータＭｘ、Ｍｙは、例えば、サーボモータ、ステッピングモータなどが好適である。
【００１９】
（ドライバ３００）
次に、図５のブロック図を参照してドライバ３００の構造の詳細について説明する。ドライバ３００は、ＣＰＵ３０１、フィラメント送り装置３０２、ヘッド制御装置３０３、電流スイッチ３０４、及びモータドライバ３０６を含んでいる。
【００２０】
ＣＰＵ３０１は、コンピュータ２００から入出力インタフェース３０７を介して各種信号を受信して、ドライバ３００の全体の制御を行う。フィラメント送り装置３０２は、ＣＰＵ３０１からの制御信号に従い、造形ヘッド２５Ａ，２５Ｂ内のエクストルーダモータに対して、フィラメント３８Ａ、３８Ｂの造形ヘッド２５Ａ、２５Ｂに対する送り量（押し込み量又は退避量）を指令し制御する。
【００２１】
電流スイッチ３０４は、ヒータ２６に流れる電流量を切換えるためのスイッチ回路である。電流スイッチ３０４のスイッチング状態が切り替わることにより、ヒータ２６に流れる電流が増加又は減少し、これにより造形ヘッド２５Ａ，２５Ｂの温度が制御される。また、モータドライバ３０６は、ＣＰＵ３０１からの制御信号に従い、モータＭｘ、Ｍｙ、Ｍｚを制御するための駆動信号を発生させる。
【００２２】
本実施の形態の３次元造形装置は、複数種類の材料を、指定された複数の材料の配合比により、材料が延引する方向（造形方向）を層毎に異なるよう、制御装置２００が動作する。
【００２３】
次に、この第１の実施の形態の製造装置による造形物の製造方法を、図１及び図６〜図１０を参照して説明する。なお、各図で記載した構造物の名称（Ａ１、Ａ１’Ａ２、Ａ３等）とその形状は、各図で示す処理がなされる直前の構造物（未処理の状態）を示している。
【００２４】
最初に、図６に示すように、３Ｄプリンタ１００において、第１材料Ｒ１を用いて、第１井桁構造物Ａ１を形成する。すなわち、１つの層（第１の層）においては、第１材料Ｒ１を溶融させた後造形ヘッド２５Ａ又は２５Ｂから吐出させる。このとき、第１材料Ｒ１が、Ｙ方向を長手方向として、且つＸ方向に所定の間隔を空けて形成されるよう、造形ヘッド２５Ａ又は２５Ｂが駆動される。一方、第１の層よりも１つ上の第２の層では、第１の層とは異なり、第１材料Ｒ１が、Ｘ方向を長手方向として、且つＹ方向に所定の間隔を空けて形成されるよう、造形ヘッド２５Ａ又は２５Ｂが駆動される。上記の工程が所定回数繰り返されることにより、第１材料Ｒ１が複数層に亘り形成され、上下に隣接する２つの層で第１材料Ｒ１の長手方向が異なる第１井桁構造物Ａ１が完成する。
【００２５】
続いて、図７に示すように、この第１井桁構造物Ａ１を無電解めっき装置２００に移動させ、同装置中のシード剤容器２０１の中に、第１井桁構造物Ａ１を所定の時間（例えば１分〜１０分）浸漬する。シード剤容器２０１の中には、シード剤を含んだ水溶液が含まれている。シード剤とは、第１井桁構造物Ａ１を構成する第１材料Ｒ１の表面に対し付着される、無電解めっきの核となる金属原子であり、水溶液中に金属イオン又は金属コロイドの形式で含まれている。具体的には、当該水溶液は塩化パラジウム水溶液や塩化スズ水溶液などであり、常温又は加温した状態で使用される。これにより金属原子がシード剤として第１井桁構造物Ａ１の壁面に付着する。なお、必要に応じて、シード剤水溶液への浸漬の前に、シード剤を付着させやすくするため為の前処理として、第１井桁構造物Ａ１の表面に対し、脱脂工程（樹脂表面の油状成分の除去）や、粗面化工程（樹脂表面に微細な穴の形成）を行ってもよい（図示せず）。前者の例としては、トリクロロエチレンやジクロロメタンの代替炭化水素系溶剤や代替フロン、各種アルコールを用いた脱脂工程が挙げられる。また後者の例としては、クロム酸水溶液、クロム混酸水溶液などを用いた粗面化工程が挙げられる。
なお図７において、第１井桁構造物Ａ１を取り囲む直方体は、シード剤容器２０１の内壁と液面とを図示したものであり、構造物自体の形状を意味するものではない。シード剤は、第１井桁構造物Ａ１の壁面にのみ付着するものである。
【００２６】
シード剤の付着工程が終了したら、図８に示すように、第１井桁構造物Ａ１にシード剤を付加した後の第１井桁構造物Ａ１’を、無電解めっき装置２００の無電解めっき液容器２０２に移動させる。そして、第１井桁構造物Ａ１’を、無電解めっき液容器２０２に含まれた無電解めっき液に所定の時間浸漬する。なお図８において、第１井桁構造物Ａ１’を取り囲む直方体は、めっき液容器２０２の内壁と液面とを図示したものであり、構造物Ａ１’自体の形状を意味するものではない。無電解めっき膜は、第１井桁構造物Ａ１’の表面にのみ形成される。
ここで無電解めっき液とは、電気を用いずともめっきを行うことのできる金属イオンまたは金属錯体と、還元剤とからなる水溶液である。例えばコバルトめっきを行う場合には、無電解めっき液は、コバルト錯体（例：クエン酸コバルト）と次亜リン酸ナトリウムの混合水溶液とすることができ、この水溶液を加温して用いることができる（一般的には７０〜９０℃）。
【００２７】
またニッケルめっきを行う場合には、無電解めっき液は、ニッケル錯体（例：マロン酸ニッケル）とジメチルアミンボランの混合水溶液とすることができ、この水溶液を加温して用いることができる（一般的には４０〜７０℃）。
【００２８】
またニッケルめっきの別の例として、塩化ニッケルと水素化ホウ素ナトリウムの混合水溶液を無電解めっき液として用い、この無電解めっき液を常温付近で用いることもできる（一般的には１０〜４０℃）。
このような方法により、シード剤を核として、無電解めっき液中の金属原子が第１井桁構造物Ａ１’の表面に析出し成長する（無電解めっきが施されその表面に第２材料Ｒ２が付着した第１井桁構造物Ａ１’を、以下では第２井桁構造物Ａ２という）。浸漬時間におよそ比例して金属は成長し、数十ナノメートル〜数十ミクロンの金属層を形成することができる。
なお上述した無電解めっき液に用いた次亜リン酸ナトリウム、ジメチルアミンボラン、水素化ホウ素ナトリウムはいずれも金属を析出させる還元剤の例である。特にこれらリン化合物またはホウ素化合物またはその両方を用いると、第２材料Ｒ２として析出する金属の中にリンまたはホウ素またはその両方の元素が０．１〜１５％の重量比で取り込まれ、膜の強度向上に寄与し、好ましい。
【００２９】
続いて、第２井桁構造物Ａ２を電解めっき装置３００に移動させて、第２井桁構造物Ａ２に対し電解めっき法を実行する。すなわち、図９に示すように、電解めっき装置３００の電解めっき液容器３０１の中に、第２井桁構造物Ａ２を浸漬し、電解めっきを行う。電解めっき液の例としては、硫酸ニッケルやスルファミン酸ニッケルなどの金属イオンまたは金属錯体に、ＰＨ調整剤、安定化剤を混合した水溶液が挙げられる。この水溶液は、例えば５０℃〜９０℃程度の加温状態で用いられる。電解めっき液容器３０１は、図示は省略するがアノード（陽極）とカソード（陰極）とを備え、このアノードとカソードは所定の距離だけ離間して配置されている。そして、このアノード及びカソードの間に直流電圧を印加するための電源が接続されている。
【００３０】
アノードはステンレス板のようにめっき液に不溶な金属を用いることもできるが、安定して長時間のめっきを行うためには、アノード自体が析出させるべき金属と同一材料からなる金属板であることが望ましい。例えばニッケルめっきを行う場合は、板状または球状のニッケルアノードを好適に用いることができる。
【００３１】
またカソードは、第２井桁構造物Ａ２に接続可能な端子を有し、第２井桁構造物Ａ２に電圧を印加可能とされている。例えばカソードはワニ口クリップを有し、第２井桁構造物Ａ２をワニ口クリップの挟持部で咥えこむことができるように構成されている。このように構成した電解めっき液容器３０１に直流電圧を印加し、電流を制御することによって第２井桁構造物Ａ２に対し電解めっきを行う。第２井桁構造物Ａ２は、樹脂材料などの絶縁材料（第１材料Ｒ１）を含んでいるが、前述したようにその表面に無電解めっきにより金属材料としての第２材料Ｒ２が付着しているため、電解めっきを実行することができる。電解めっきを施され、第２井桁構造物Ａ２の隙間が第２材料Ｒ３で埋められた後の第２井桁構造物Ａ２を、以下では第３井桁構造物Ａ３という。
【００３２】
電解めっき法では、一般的には電流の大きさとめっき時間の長さの両方に比例するように金属が析出し、所定の時間めっきを行うことで厚付けめっきが実現できる。条件が整えば１時間に数百ミクロン〜数ミリのめっきを行うことも可能である。一般的には積算電流値（単位：Ａｈ）によってめっき厚を制御することができる。
【００３３】
この第３井桁構造物Ａ３は、電解めっき法が終了した後、電解めっき液容器３０１から取り出され、洗浄処理を受ける。これにより表面に付着した電解めっき液が除去される。その後、乾燥処理が行われ、電解めっき装置３００における製造工程が終了する（図示せず）。
【００３４】
前述のように、このようにして電解めっき法が実行されると、第２井桁構造物Ａ２の隙間が第２材料Ｒ３で埋められ、図１０に示すような第３井桁構造物Ａ３が出来上がる。第１材料Ｒ１の隙間がいわゆる井桁構造を有しているため、そこに埋め込まれる第３材料Ｒ３も井桁構造を有する。すなわち、第１の層での第３材料Ｒ３は、例えばＸ方向を長手方向として形成され且つＹ方向に所定の間隔を空けて形成される一方、この第１の層よりも上層の第２の層での第３材料Ｒ３は、例えばＹ方向を長手方向として形成され且つＸ方向に所定の間隔を空けて形成される。そして、第１の層の第３材料Ｒ３と第２の層の第３材料Ｒ３とは、その上下面において接合し、いわゆる井桁構造を構成している。
図１１Ａ〜１１Ｅはこのような井桁構造物を断面図を用いて説明したものである。図１１Ａは第１井桁構造物Ａ１の部分断面図（ＸＺ断面）を表し、第１材料Ｒ１が水平方向と垂直方向に積層されて構成されている。この第１井桁構造物Ａ１にシード剤を付加した後の第１井桁構造物Ａ１’に対し無電解めっきが施されると、図１１Ｂに示すように、第２材料Ｒ２が第１井桁構造物Ａ１’の表面全域に渡って形成され、第２井桁構造物Ａ２となる。
続いてこの第２井桁構造物Ａ２に対し、電解めっきが施されると、図１１Ｃに示すように、第２材料Ｒ２を電極としてめっきが施され、第３材料Ｒ３が第２井桁構造物Ａ２の表面全域に渡って形成され、第３井桁構造物Ａ３となる。
【００３５】
なお、第１井桁構造物Ａ１を構成する第１材料Ｒ１のＸＹ方向のピッチやＺ方向のピッチ、電解めっきの条件（液組成、液温度、電流値、電流駆動方法、液流量など）を適宜選択すると、電解めっき法の終了後において、第２井桁構造物Ａ２の隙間を第３材料Ｒ３により隙間なく埋めることができる。第２井桁構造物Ａ２では、その全ての壁面に無電解めっき層があるために、電解めっきは全方位的に析出が進み、対向する２つの壁面からの析出が互いに中央付近で接続され、これにより井桁構造の空隙を埋めることができる。換言すればこのような方法により、井桁構造の空隙を全て金属材料によって置換することができ、結果的に樹脂材料と金属材料の密な複合体が実現できる。
なお、無電解めっきにより作られる第２材料Ｒ２、及び電解めっきにより作られる第３材料Ｒ３は、その断面構造において特徴的な形状を持つ。具体的には、第３井桁構造物Ａ３の断面サンプルを作成し、光学顕微鏡または電子顕微鏡で観察すると、無電解めっきにより作られる第２材料Ｒ２は細かな柱状結晶であり、図１１Ｄに示すように第１材料Ｒ１の表面に対して垂直に立った結晶成長であることが認められる。一方、電気めっきにより作られる第３材料Ｒ３は粒子の粗い柱状結晶であり、図１１Ｄに示すように第２材料Ｒ２の表面に対して垂直に立った結晶成長を示すものの、第１材料Ｒ１の窪みとなる部分においては、複数の方向からの結晶成長が合流した複雑な結晶方位を持つ構造が認められる。言い換えれば、図１１Ｄの断面構造を有する構造物は、本発明に従う製造方法により、第２材料Ｒ２の表面すべてを電極として結晶成長（電気めっき）を行ったことを示すものである。
【００３６】
なお電解めっき液の組成、液温度、電流値、電流駆動方法（直流連続駆動、直流パルス駆動、交流バイアス駆動など）、及び液流量を適切に選ぶことによって、形状依存性の強い不均一な析出（ステップカバレージ性の悪い析出）を選択することもできる。このような場合、めっき膜（第３材料Ｒ３）の一部は、対向する２つの壁面からそれぞれ析出し、やがて互いに接続されるが、めっき膜（第３材料Ｒ３）の別の部分は接続されず、図１１Ｅに示すように、その内部に空隙ＡＧｘを残した金属体が形成され得る。換言すればこのような方法により、外観的には樹脂材料と金属材料の複合体であるものの、図１１Ｅに示すように、内部に空隙ＡＧｘを残した構造が実現でき、結果的に軽量化した樹脂材料と金属材料の複合体が実現できる。なお空隙ＡＧｘの部分の内部充填物は、上述した電解めっき液の組成、温度、電流値、及び電流駆動方法によって変わり、空気、水素ガス、電解めっき液、または真空のいずれかである。
【００３７】
以上説明したように、本実施の形態によれば、樹脂材料と金属材料とがそれぞれ井桁構造を有して互いの隙間に密に組み込まれるため、樹脂材料と金属材料とを複合的に用いた造形物において、その接合を強固にすることができる。また、ヒートサイクルのような昇温と冷却を繰り返される環境下では、上述のように材料間の境界面が構造体の中に複雑に存在するため、複数の材料の間に線膨張係数に差があっても、それら複数の材料の歪みが井桁構造物全体に及び、特定の面に応力が集中しないので、破断することなく、複数材料の間の接合は良好に維持される。
特に樹脂材料、樹脂材料と接する第１の金属材料、及び第１の金属材料と接する第２の金属材料からなる、複数の材料を複合的に用いた造形物は強固である。特に第１の金属材料が樹脂材料面に対して垂直に立った柱状結晶であり、第１の金属材料と接する第２の金属材料も第１の金属材料面に対して垂直に立った柱状結晶とした時、これら第１及び第２の金属材料に対する外部からの強度は高くなると共に、応力の分散も井桁構造物全体に及ぶので、破断することなく、複数材料間の接合は良好に維持される。特に第１の金属材料の中にリンまたはホウ素またはその両方の元素が含まれるものは本発明の最も好ましい造形物である。
【００３８】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態に係る造形物の製造装置を、図１２を参照して説明する。第２の実施の形態の製造装置は、図１２に示すように、３Ｄプリンタ１００’と、鋳型形成装置４００と、金属又はセラミック鋳造装置５００と、樹脂注入装置６００とを備えている。
【００３９】
３Ｄプリンタ１００’は、第１の実施の形態の３Ｄプリンタ１００と同様のものとすることができる。この３Ｄプリンタ１００’も、第１の実施の形態の３Ｄプリンタ１００で製造される第１井桁構造物Ａ１と同様の構造を有する第１井桁構造物Ａ４を形成可能に構成されている。その構成の詳細も、図２〜図５で説明したものと同様で良い。ただし、この３Ｄプリンタ１００’で製造される第１井桁構造物Ａ４は、造形物の製造工程の途中において加熱処理やエッチング等により除去される犠牲材である。
【００４０】
鋳型形成装置４００は、この第１井桁構造物Ａ４を覆う鋳型Ｃ１（鋳型）を形成するための装置である。第１井桁構造物Ａ４は、鋳型Ｃ１が硬化した後、又は硬化する段階において、加熱工程やエッチングにより除去される。鋳型Ｃ１の内部には、第１井桁構造物Ａ４の元の形状に由来する空洞が残る。
【００４１】
金属又はセラミック鋳造装置５００は、この鋳型Ｃ１の空洞に溶融された金属又はセラミック材料を流し込んで、その金属材料、又はセラミック材料からなる第２井桁構造物Ａ５を形成するための装置である。鋳型Ｃ１は、第２井桁構造物Ａ５の金属材料が凝固した後、物理的処理又は化学的処理（エッチング等）により除去される。
【００４２】
樹脂注入装置６００は、液状の樹脂材料を第２井桁構造物Ａ５の隙間に注入又は含浸し、金属材料の井桁構造と樹脂材料の井桁構造が組み込まれた井桁構造物を製造するための装置である。
【００４３】
次に、この第２の実施の形態の製造装置を用いた造形物の製造方法を、図１３〜図１８を参照して説明する。
【００４４】
最初に、図１３に示すように、３Ｄプリンタ１００’において、第１材料Ｒ１’を用いて、第１井桁構造物Ａ４を形成する。すなわち、１つの層（第１の層）においては、第１材料Ｒ１’を溶融させた後、造形ヘッド２５Ａ又は２５Ｂから吐出させる。このとき、第１材料Ｒ１’が、Ｙ方向を長手方向として、且つＸ方向に所定の間隔を空けて形成されるよう、造形ヘッド２５Ａ又は２５Ｂが駆動される。第１の層よりも１つ上の第２の層では、第１の層とは異なり、第１材料Ｒ１’が、Ｘ方向を長手方向として、且つＹ方向に所定の間隔を空けて形成されるよう、造形ヘッド２５Ａ又は２５Ｂが駆動される。上記の工程が所定回数繰り返されることにより、第１材料Ｒ１’からなる第１井桁構造物Ａ４が完成する。
【００４５】
続いて、図１４に示すように、第１井桁構造物Ａ４を鋳型形成装置４００に移動させ、第１井桁構造物Ａ４の周囲を覆う鋳型Ｃ１を形成する。
【００４６】
図示は省略するが、鋳型形成装置４００は、第１井桁構造物Ａ４を収納するための粉体容器を備えている。この粉体容器に第１井桁構造物Ａ４を載置した後、第１井桁構造物Ａ４が埋まるように、鋳型Ｃ１を構成する粉体を粉体容器に投入する。なお、粉体容器に粉体を投入した後、第１井桁構造物Ａ４をその上部に載置することも可能である。この場合、第１井桁構造物Ａ４が破損しない程度に上方から力を加え、第１井桁構造物Ａ４の凹凸表面と粉体が隙間なく密着するように設置する。
【００４７】
形成される鋳型Ｃ１の形状は任意の形状でよく、従って、粉体容器の形状も任意のものでよい。粉体容器の材料は、鋳型Ｃ１の硬化工程での硬化温度以上の耐熱性があればよく、金属、ガラスを用いることができ、さらに上記硬化温度条件によってはプラスチックや木材、段ボールも用いることができる。また鋳型Ｃ１を構成する粉体としては、珪砂（二酸化ケイ素を主成分とした酸化物の混合物）を好適に用いることができる。具体的には、粘結材（ベントナイトなどの粘土）、又はケイ酸ナトリウム水溶液などの水ガラスをバインダとして加えた粉体が使用可能であり、商業的に入手可能である。
【００４８】
また、この粉体は、第１井桁構造物Ａ４の表面形状を転写するため、その粒径は細かく均一であることが望ましい。一例として、粒径が５０μｍ前後の粉体が商業的に入手可能である。このような粉体を用いて鋳型Ｃ１を形成することにより、算術平均粗さＲａが１０μｍ前後の最終生成物を得ることができる。なお、粉体容器に粉体を敷き詰める量としては、後述する工程において鋳型の形状が維持できる厚みに相当する高さ以上であれば十分である。珪砂材料の種類や、後述する工程の温度の設定によっては、第１井桁構造物Ａ４の高さに加え、数ｃｍ〜１０数ｃｍ程度の高さで充分である。なお、粉体を敷き詰めた後は、粉体の上面が容器内においてできるだけ水平になっていることが望ましい。
【００４９】
粉体容器に粉体が敷き詰められ、第１井桁構造物Ａ４が粉体の内部に埋め込まれた後は、粉体の仮硬化工程が実行される。仮硬化工程は、例えば２５０℃〜３００℃程度の温度で実行される。これにより、粉体中の珪砂とバインダが結合し、仮硬化が行われる。この仮硬化工程の加温工程において、粉体の上方から圧力を加えることも可能である。
【００５０】
次に、図１４に示すように、鋳型Ｃ１の上面に孔Ｈ１を形成する。なお、孔Ｈ１は、鋳型Ｃ１を仮硬化する前の段階で形成することもできる。例えば、粉体の投入時において、空洞のパイプを第１井桁構造物Ａ４の表面に搭載させておくことにより、仮硬化前において孔Ｈ１を予め形成しておくことができる。
【００５１】
その後、仮硬化が終わった鋳型Ｃ１を鋳型形成装置４００の粉体容器から取り出し、前工程より高い温度で加熱工程を行う。この加熱工程により、鋳型Ｃ１に対し本硬化工程が実行され、鋳型Ｃ１が凝固する。またさらに高温、例えば数百℃で加熱処理することによって、鋳型Ｃ１の内部の第１井桁構造物Ａ４を焼却除去される。例えば第１井桁構造物Ａ４の材料としてポリエチレンを選択した場合、大気雰囲気中で３００℃〜４００℃にて加温すると、ポリエチレンが燃焼してガス化し、型の内部から消失して空洞にすることができる。第１井桁構造物Ａ４が焼却除去された後には、鋳型Ｃ１の内部に、第１井桁構造物Ａ４の外形に由来する空洞部ＡＧが残る。
【００５２】
続いて、図１６に示すように、鋳型Ｃ１を金属又はセラミック鋳造装置５００に移動させ、鋳造工程を実行する。すなわち、溶融された金属材料又はセラミック材料などの無機物である第２材料Ｒ２’を、前述の孔Ｈ１を介して鋳型Ｃ１の内部に流し込む。所定時間の冷却工程を経ることで、注入された材料は鋳型Ｃ１の内部で凝固し、第２材料Ｒ２’からなる第２井桁構造物Ａ５が形成される。第２材料Ｒ２’は、金属又はセラミック材料とすることができる。金属の場合の例としてはアルミダイカストを用いることができ、アルミニウム（Ａｌ）に対してシリコン（Ｓｉ）や銅（Ｃｕ）を加え、さらに微量無機材料が配合されたＡＤＣ１、ＡＤＣ１２等を用いることができる。具体的にはこれらアルミダイカスト材料を６００〜６５０℃付近に加温し、溶融し、粘度が充分に下がった状態で孔Ｈ１から鋳型Ｃ１の内部に流し込む。この時、気泡（空隙）が溶融金属の内部に残存しないように注入速度を調整して流し込むことが好適である。注入後は、型ごと冷却を施すことで、金属単体の第２井桁構造物Ａ５が出来上がる。
【００５３】
また、第２材料Ｒ２’をセラミックにより構成する場合には、セラミック前駆体溶液を用意する。これは例えばシリコン系のセラミック（主成分：酸化シリコン）を構成する場合には、ポリカルボシランやポリオルガノボロシラザンなどを主成分とする溶液を用いる。室温にてこの溶液を孔Ｈ１から鋳型Ｃ１の内部に注入する。この時、溶液の内部に気泡が残らないように注入速度を調整して注入することが好ましい。
【００５４】
続けてセラミックの焼成を行う。この焼成過程は多段階で行うのが望ましく、低い温度から高い温度に向けて階段状の温度プロファイルで焼成を進めるのが望ましい。最終的には８５０〜１０００℃にて焼成が完成し、セラミック単体の第２材料Ｒ２’が凝固する。
【００５５】
第２井桁構造物Ａ５（第２材料Ｒ２’）が凝固すると、その後は物理的方法（破壊処理）、又は化学的方法（エッチング等）により鋳型Ｃ１が除去される（図１７参照）。第２井桁構造物Ａ５は、除去された第１井桁構造物Ａ４と略同一の形状を有している。
【００５６】
その後、第２井桁構造物Ａ５を溶融樹脂注入装置６００に移動させ、その隙間部分に樹脂材料としての液状の第３材料Ｒ３を注入又は含浸する。この第３材料Ｒ３が硬化することにより、第２材料Ｒ２’（金属またはセラミック）と第３材料Ｒ３（樹脂）がそれぞれ井桁構造で組み込まれた第３井桁構造物Ａ６が出来上がる。例えば、エポキシ樹脂やシリコン樹脂、フェノール樹脂等の不飽和物に対して、架橋剤を一定量混合した樹脂液（熱硬化性樹脂）を含んだ容器を用意し、この中に第２井桁構造物Ａ５を浸漬させる。気泡が生じないよう、充分に第２井桁構造物Ａ５を樹脂液内に浸透させたのち引き上げ、加熱処理することによって架橋反応を生じさせ、第２樹脂材料Ｒ２の隙間に樹脂層を形成する。このことによって、第２井桁構造物Ａ５の隙間に樹脂が充填された第３井桁構造物Ａ６が完成する（図１８参照）。なお上述したセラミックは、シリコン系のセラミック（主成分：酸化シリコン）としたが、これに限るものではなく、酸化カルシウム、酸化アルミニウム、酸化ホウ素等を主成分としたセラミックでもよく、あるいはこれらの混合物であってもよい。
【００５７】
この第２の実施の形態によっても、金属やセラミックなどの無機物と樹脂材料のような異なる種類の材料が井桁構造で１つの材料中に組み込まれるので、複数種類の材料の間の接合が強固にすることができる。特に、ヒートサイクルのような昇温と冷却を繰り返される環境下では、材料間の境界面が構造体の中に複雑に存在するので、線膨張係数に差があっても、その歪みが構造体全体に及び、特定の面に応力が集中しないので、破断することなく、接合は良好に維持される。
また、セラミック単体に対して金属や樹脂と複合化された構造体や金属単体に対する樹脂と複合化された構造体では、曲げに対する弾性変形領域を拡大する事ができ、セラミック単体や金属単体より柔軟性に富んだ材料を提供することができる。
【００５８】
以上、本発明の実施の形態に係る造形物の製造方法及び造形物について、詳細に説明してきた。本発明はその趣旨に則って、各種変形や応用が可能である。以下において、幾つかの採用可能な変形例を説明する。
【００５９】
[変形例１]
まず、変形例１について図１９を参照して説明する。
図１０では、第１井桁構造物Ａ３の第１材料Ｒ１が熱可塑性樹脂であり、第２材料Ｒ２及び第３材料Ｒ３が金属であるとして説明した。変形例１では、第２材料Ｒ２を用いず、第３材料Ｒ３を金属に代えてマイカを用いる。マイカは天然に鉱物として産出する二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化カリウム及び結晶水とからなる層状のケイ酸塩である。例えばＫＡｌ２（Ｓｉ３Ａｌ）Ｏ１０（ＯＨ）２、ＫＭｇ３（Ｓｉ３Ａｌ）Ｏ１０（ＯＨ）２などの化学式が代表例である。
【００６０】
図１９のブロック図を参照して、変形例１に係る造形物を製造するための製造装置の構成を説明する。この製造装置は、３Ｄプリンタ１００、マイカスラリー注入装置７００、及び乾燥・真空プレス装置８００とを備える。
【００６１】
この製造装置では、まず３Ｄプリンタ１００を用いて、樹脂材料である第１材料Ｒ１からなる第１井桁構造物Ａ１が作成される。その後、スラリー注入装置７００によって、液状のマイカスラリー（マイカの懸濁水溶液）が第１井桁構造物Ａ１の隙間に注入される。これにより、樹脂材料（第１材料Ｒ１）の井桁構造とマイカの井桁構造が組み込まれた井桁構造物Ａ４が製造される。
【００６２】
続いて乾燥・真空プレス装置８００にこの井桁構造物Ａ４を移動させ、乾燥を行って井桁構造物Ａ４の水分を除去した後、真空プレスを行って内部の水分を完全に除去する。更に、水が脱離した空隙をプレスによって除去する。なおここでマイカスラリーに用いるマイカは数ミクロン〜数十ミクロンの範囲に分布を持つ粒子であり、水中に分散しているものを用いることができる。
【００６３】
このような樹脂とマイカの井桁構造物Ａ４は、マイカ固有の耐熱特性が反映されて耐熱性が向上すると共に、屈曲特性にも優れた構造物とすることができる。また層間剥離に対しても強い特性を有する構造物とすることができる。
【００６４】
[変形例２]
次に、変形例２について図２０を参照して説明する。
この変形例２の造形物の製造装置は、図２０に示すように、３Ｄプリンタ１００’と、鋳型形成装置４００と、セラミック鋳造装置５５０と、溶融金属注入装置９００とを備えている。
【００６５】
３Ｄプリンタ１００’、及び鋳型形成装置４００は、第２の実施の形態のもの（図１２）と同様のものとすることができる。ただし、第２の実施の形態では、第３井桁構造物Ａ６の第２材料Ｒ２’は、金属、またはセラミックであり、第３材料Ｒ３はエポキシ樹脂、シリコン樹脂、フェノール樹脂のような熱硬化性樹脂としている。一方、この変形例２では、第２材料Ｒ２’をセラミックとし、第３材料Ｒ３を金属とする。第３材料Ｒ３である金属は、溶融金属注入装置９００において溶融された状態で、井桁構造をなす第２材料Ｒ２’の隙間に含浸される。ここで第３材料Ｒ３となる金属は上述したアルミダイカストを用いることができるが、この金属は焼成したセラミックとしての第２材料Ｒ２’に接するものであるので、アルミダイカストよりも融点の高い金属を用いることもできる。
【００６６】
この変形例２の製造方法を図２０を参照しつつ説明する。３Ｄプリンタ１００’により第１井桁構造物Ａ４を作成したのち、鋳型形成装置４００を用いて鋳型を形成し、その後３Ｄプリンタ１００で形成した第１井桁構造物Ａ４を消失させる。ここまでは第２の実施の形態と同じである。
【００６７】
続いて、鋳型をセラミック鋳造装置５５０に移動させ、鋳造工程を実行する。すなわち、溶融されたセラミック材料である第２材料Ｒ２’を、鋳型の内部に流し込む。所定時間の冷却工程を経ることで、注入された材料Ｒ２は鋳型Ｃ１の内部で凝固し、第２材料Ｒ２’からなる第２井桁構造物Ａ５が形成される。さらに、この第２井桁構造物Ａ５を溶融金属注入装置９００に移動させ、溶融された金属である第３材料Ｒ３を第２井桁構造物Ａ５に注入する。このようなセラミックと金属の井桁構造物は、共に融点が高いという性質が反映されて耐熱性が
向上すると共に、強度と屈曲性を兼ね備えた構造物とすることができる。
【００６８】
［変形例３］
次に、変形例３について図２１を参照して説明する。
この変形例３の造形物の製造装置は、図２１に示すように、３Ｄプリンタ１００’と、鋳型形成装置４００と、金属鋳造装置５６０と、溶融金属注入装置９１０とを備えている。
【００６９】
３Ｄプリンタ１００’、及び鋳型形成装置４００は、変形例２と同様のものとすることができる。ただし、変形例３では、第３井桁構造物Ａ６の第２材料Ｒ２’は、金属であり、第３材料Ｒ３も同様に金属である。第２材料Ｒ２’の金属の融点は、第３材料Ｒ３の金属の融点よりも高い必要がある。第２材料Ｒ２’は金属鋳造装置５６０により形成され、一方、第３材料Ｒ３は溶融金属注入装置９１０により注入される。
この変形例３の製造方法を図２１を参照しつつ説明する。３Ｄプリンタ１００により第１井桁構造物Ａ１を作成したのち、鋳型形成装置４００を用いて鋳型の形成を行うところまでは第２の実施の形態、及び変形例２と同じである。
【００７０】
そして、この鋳型に対し熱硬化性樹脂の注入を行う代わりに、金属鋳造装置５６０により、この鋳型に対し溶融された金属である第２材料Ｒ２’を流し込む。そして、この第２材料Ｒ２’の金属の凝固の後、鋳型を除去し、残された井桁構造物の隙間に、溶融金属注入装置９１０により、第３材料Ｒ３としての溶融金属を注入する。
【００７１】
このような二種類の金属による井桁構造物は、従来の鋳造法では共存することのできない二種類の金属を組み合わせた複合体とすることができる。また各々の金属が有する固有の性質を反映することができる。一般的に材料は、荷重−変形量（伸び量等）特性において弾性変形領域と塑性変形領域の二つの変形領域があり、材料によってその領域の比率が異なっている。この変形例３に係る井桁構造物では、その比率の異なる２つの金属材料を組み合わせることによって、強度と柔軟性を兼ね備えた靭性の高い構造物とすることができる。一例としては相対的に弾性変形領域が狭く、塑性変形領域が広い第1金属と、相対的に弾性変形領域が広く、塑性変形領域が狭い第２金属とを組み合わせた井桁構造物とすることによって、靭性に富んだ構造物とすることができる。第1金属の例としては鉄やニッケルの炭化物（カーバイト）であり、第２金属の例としては、アルミニウムを挙げることができる。
【００７２】
［変形例４］
以上説明してきた実施形態及び変形例の井桁構造物は、すべてＸＹ平面上における２種類の材料のピッチが共に等しく、一定であるものおつぃて説明した。しかし、本発明は、これに限られるものではない。
図２２で示すように、高さ方向（Ｚ方向）に進むに従って、構成材（第１材料Ｒ１）のピッチ及び密度が変化するような密度可変の井桁構造物Ａ７としても構わない。このように構成すると、２成分組成について高さ方向のグラデーションを有する井桁構造物とすることができる。
【００７３】
このような井桁構造物の製造方法としては、３Ｄプリンタ１００、１００’において、図２２や図２３に示すように、第１材料Ｒ１のピッチ及び密度が可変の井桁構造物Ａ７を形成すればよい。このピッチ可変の井桁構造物Ａ７を用い、更に第１材料Ｒ１とは異なる材料Ｒ４を井桁構造物Ａ７の隙間に埋め込む。このような２種類の材料Ｒ１及びＲ４を用いて製造した井桁構造体Ａ８は、図２４に示すように全体として構成材料の密度が可変の井桁構造体を構成する。このような密度可変の井桁構造物は、高さ方向にグラデーションを有するため、その上面と下面とで異なる性質を持たせることができる。例えば接着力の乏しい２つの異なる素材からなる構造物を接合する部材として用いることができ、強固な接着を実現できるようになる。
【００７４】
以上、本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７５】
１００・・・３Ｄプリンタ、  ２００・・・コンピュータ、  ３００・・・ドライバ、  １１・・・フレーム、  １２・・・ＸＹステージ、  １３・・・造形ステージ、  １４・・・昇降テーブル、  １５・・・ガイドシャフト、２１・・・枠体、  ２２・・・Ｘガイドレール、  ２３・・・Ｙガイドレール、  ２４Ａ、２４Ｂ・・・フィラメントホルダ、  ２５Ａ、２５Ｂ・・・造形ヘッド、  ３１・・・枠体、  ３４、３５・・・ローラ、  ３８Ａ、３８Ｂ・・・フィラメント。
【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１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【国際調査報告】
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