(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機質あるいは有機質の粉末材料の層の所定箇所に光ビームを照射して該当個所の粉末を焼結させて焼結層を形成し、この焼結層の上に粉末材料の新たな層を被覆して所定箇所に光ビームを照射して該当個所の粉末を焼結させることで下層の焼結層と一体になった新たな焼結層を形成することを繰り返すとともに、焼結層の形成後にそれまでに作成した造形物の表面部及びまたは不要部分の除去を行う除去工程を複数回の焼結層の作成工程中に挿入して所要の三次元形状造形物の造形を行うにあたり、除去工程の挿入で区切られる造形サイクル毎に夫々形成される複数の焼結層のうちの上層側の焼結層を、その水平断面積を下層側の焼結層の水平断面積よりも大として下層側の焼結層よりも外側に張り出させておき、該張り出し部の不要部分を上記除去工程で除去することを特徴とする三次元形状造形物の製造方法。
【請求項２】
除去工程の挿入で区切られる造形サイクル毎に夫々形成される複数の焼結層のうち、下層側の焼結層は所定の輪郭から所定量だけ内側にオフセットした輪郭線に囲まれた領域において光ビームの操作を行うことで形成し、上層側の焼結層はその水平断面積を上記の下層側の焼結層の水平断面積よりも大として下層側の焼結層よりも外側に張り出させていることを特徴とする請求項１記載の三次元形状造形物の製造方法。
【請求項３】
無機質あるいは有機質の粉末材料の層の所定箇所に光ビームを照射して該当個所の粉末を焼結させて焼結層を形成し、この焼結層の上に粉末材料の新たな層を被覆して所定箇所に光ビームを照射して該当個所の粉末を焼結させることで下層の焼結層と一体になった新たな焼結層を形成することを繰り返すとともに、焼結層の形成後にそれまでに作成した造形物の表面部及びまたは不要部分の除去を行う工程を複数回の焼結層の作成工程中に挿入して所要の三次元形状造形物の造形を行うにあたり、除去工程の挿入で区切られる造形サイクル毎に夫々形成される複数の焼結層のうちの最上層の焼結層上に除去工程をはさんで次に形成される粉末層に対し、焼結させるべき部分の輪郭をなぞる光ビーム走査を行って熱伝導用の仮焼結部を形成し、この後、上記粉末層の焼結させるべき部分への光ビーム照射を行って焼結層の形成を行うことを特徴とする三次元形状造形物の製造方法。
【請求項４】
無機質あるいは有機質の粉末材料の層の所定箇所に光ビームを照射して該当個所の粉末を焼結させて焼結層を形成し、この焼結層の上に粉末材料の新たな層を被覆して所定箇所に光ビームを照射して該当個所の粉末を焼結させることで下層の焼結層と一体になった新たな焼結層を形成することを繰り返すとともに、焼結層の形成後にそれまでに作成した造形物の表面部及びまたは不要部分の除去を行う工程を複数回の焼結層の作成工程中に挿入して所要の三次元形状造形物の造形を行うにあたり、除去工程の挿入で区切られる造形サイクル毎に夫々形成される複数の焼結層のうちの最上層の焼結層上に除去工程をはさんで造形物の断面積より面積が大である薄板を載置するとともに該薄板をそれまでに焼結した部分に固着し、この後、次の造形サイクルに移行するとともに次の除去工程で上記薄板の不要部分を除去することを特徴とする三次元形状造形物の製造方法。
【請求項５】
無機質あるいは有機質の粉末材料の層の所定箇所に光ビームを照射して該当個所の粉末を焼結させて焼結層を形成し、この焼結層の上に粉末材料の新たな層を被覆して所定箇所に光ビームを照射して該当個所の粉末を焼結させることで下層の焼結層と一体になった新たな焼結層を形成することを繰り返すとともに、焼結層の形成後にそれまでに作成した造形物の表面部及びまたは不要部分の除去を行う工程を複数回の焼結層の作成工程中に挿入して所要の三次元形状造形物の造形を行うにあたり、除去工程の直後に造形物表面部に粉末の付着を防ぐ表面処理を行うことを特徴とする三次元形状造形物の製造方法。
【請求項６】
無機質あるいは有機質の粉末材料の層の所定箇所に光ビームを照射して該当個所の粉末を焼結させて焼結層を形成し、この焼結層の上に粉末材料の新たな層を被覆して所定箇所に光ビームを照射して該当個所の粉末を焼結させることで下層の焼結層と一体になった新たな焼結層を形成することを繰り返すとともに、焼結層の形成後にそれまでに作成した造形物の表面部及びまたは不要部分の除去を行う工程を複数回の焼結層の作成工程中に挿入して所要の三次元形状造形物の造形を行うにあたり、除去工程の直後に該除去工程に際して造形物の外面と粉末層との間に生じた隙間に造形物に付着しにくい材料を充填することを特徴とする三次元形状造形物の製造方法。
【請求項７】
無機質あるいは有機質の粉末材料の層の所定箇所に光ビームを照射して該当個所の粉末を焼結させて焼結層を形成し、この焼結層の上に粉末材料の新たな層を被覆して所定箇所に光ビームを照射して該当個所の粉末を焼結させることで下層の焼結層と一体になった新たな焼結層を形成することを繰り返すとともに、焼結層の形成後にそれまでに作成した造形物の表面部及びまたは不要部分の除去を行う工程を複数回の焼結層の作成工程中に挿入して所要の三次元形状造形物の造形を行うにあたり、除去工程の直後に造形物周囲を被覆するマスク板を配置することを特徴とする三次元形状造形物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は粉末材料を光ビームで焼結硬化させることで三次元形状造形物を製造する三次元形状造形物の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光造形法として知られている三次元形状造形物の製造方法がある。特許第２６２０３５３号（特許文献１）などに示された該製造方法は、無機質あるいは有機質の粉末材料の層の所定箇所に光ビームを照射して該当個所の粉末を焼結（融着）することで焼結層を形成し、この焼結層の上に粉末材料の新たな層を被覆して該粉末層の所定箇所に光ビームを照射して該当個所の粉末を焼結することで下層の焼結層と一体になった新たな焼結層を形成するということを繰り返すことで、複数の焼結層が積層一体化された粉末焼結部品（三次元形状造形物）を作成するものであり、三次元形状造形物の設計データ（ＣＡＤデータ）であるモデルを所望の層厚みにスライスして生成する各層の断面形状データをもとに光ビームを照射することから、いわゆるＣＡＭ装置が無くとも任意形状の三次元形状造形物を製造することができるほか、切削加工などによる製造方法に比して、迅速に所望の形状の造形物を得ることができる。
【０００３】
ところで、光ビームを照射して焼結硬化させた部分の周囲には伝達された熱が原因となって不要な粉末が付着するものであり、該付着粉末は密度の低い表面層を造形物に形成してしまう。この密度の低い表面層を除去して滑らかな表面の三次元形状造形物を得るために、本出願人は特願２０００−３０６５４６において、焼結層の形成後にそれまでに作成した造形物の表面部及びまたは不要部分の除去を行う工程を複数回の焼結層の作成工程中に挿入することを提案した。この場合、焼結層の作成と造形物の表面部及びまたは不要部分の除去を繰り返し行うことで、ドリル長などの制約を受けることなく表面を仕上げることができる。
【０００４】
ここにおいて、上記除去工程を挿入することを前提とした場合、各焼結層はその大きさ（水平断面積）を本来の値より大きくしておき、除去時に本来の寸法となるようにすることで、滑らかで且つ硬度の高い表面を確実に得ることができるものとなるが、次のような問題が新たに生ずるものとなった。
【０００５】
すなわち、図１６に示すように、除去工程の挿入で区切られる造形サイクル毎に夫々形成されるｎ層の焼結層からなる焼結層ブロックＢに対して、切削工具４等を用いて表面部及びまたは不要部分の除去を行い、次いでｎ層の焼結層ブロックＢ+1を形成する時、下層の切削除去済みの焼結層ブロックＢの外壁面に周囲の余分な粉末が過剰焼結して、つららの様に付着する。そして、この過剰焼結部１７はその上の焼結層ブロックＢ+1に対する切削工具４等を用いた除去工程では除去されずに残ってしまうために、出来上がった三次元形状の造形物の外面には過剰焼結部１７による凸凹が生じてしまう。
【０００６】
もちろん、上記除去工程に際して下層の焼結層ブロックＢの上部外周に生じている過剰焼結部１７も除去してしまうことで対処することができるが、この場合、除去加工範囲が多くなり、除去工程に要する時間が増加してしまうとともに、各焼結層ブロック毎に時間の増加が生じることから、全体としてはかなりの時間増となってしまう。
【特許文献１】特許第２６２０３５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであって、その目的とするところは過剰焼結による問題を少なくすることができる三次元形状造形物の製造方法を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
しかして請求項１の発明は、無機質あるいは有機質の粉末材料の層の所定箇所に光ビームを照射して該当個所の粉末を焼結させて焼結層を形成し、この焼結層の上に粉末材料の新たな層を被覆して所定箇所に光ビームを照射して該当個所の粉末を焼結させることで下層の焼結層と一体になった新たな焼結層を形成することを繰り返すとともに、焼結層の形成後にそれまでに作成した造形物の表面部及びまたは不要部分の除去を行う除去工程を複数回の焼結層の作成工程中に挿入して所要の三次元形状造形物の造形を行うにあたり、除去工程の挿入で区切られる造形サイクル毎に夫々形成される複数の焼結層のうちの上層側の焼結層を、その水平断面積を下層側の焼結層の水平断面積よりも大として下層側の焼結層よりも外側に張り出させておき、該張り出し部の不要部分を上記除去工程で除去することに特徴を有している。焼結層ブロックにおける外側に張り出させた上部もしくは上層側の張り出しによって形成される下層外周の凹部で過剰焼結部の垂れ下がりを防ぐようにしたものである。
この時、除去工程の挿入で区切られる造形サイクル毎に夫々形成される複数の焼結層のうち、下層側の焼結層は所定の輪郭から所定量だけ内側にオフセットした輪郭線に囲まれた領域において光ビームの操作を行うことで形成し、上層側の焼結層はその水平断面積を上記の下層側の焼結層の水平断面積よりも大として下層側の焼結層よりも外側に張り出させることが好ましい。
【０００９】
また請求項３の発明は、無機質あるいは有機質の粉末材料の層の所定箇所に光ビームを照射して該当個所の粉末を焼結させて焼結層を形成し、この焼結層の上に粉末材料の新たな層を被覆して所定箇所に光ビームを照射して該当個所の粉末を焼結させることで下層の焼結層と一体になった新たな焼結層を形成することを繰り返すとともに、焼結層の形成後にそれまでに作成した造形物の表面部及びまたは不要部分の除去を行う工程を複数回の焼結層の作成工程中に挿入して所要の三次元形状造形物の造形を行うにあたり、除去工程の挿入で区切られる造形サイクル毎に夫々形成される複数の焼結層のうちの最上層の焼結層上に除去工程をはさんで次に形成される粉末層に対し、焼結させるべき部分の輪郭をなぞる光ビーム走査を行って熱伝導用の仮焼結部を形成し、この後、上記粉末層の焼結させるべき部分への光ビーム照射を行って焼結層の形成を行うことに特徴を有している。すでに焼結した部分への熱伝導を良くする仮焼結部を輪郭に形成した後に焼結を行うことにより、過剰焼結部が大きくなって垂れ下がりが生じないようにしたものである。
【００１０】
また請求項４の発明は、無機質あるいは有機質の粉末材料の層の所定箇所に光ビームを照射して該当個所の粉末を焼結させて焼結層を形成し、この焼結層の上に粉末材料の新たな層を被覆して所定箇所に光ビームを照射して該当個所の粉末を焼結させることで下層の焼結層と一体になった新たな焼結層を形成することを繰り返すとともに、焼結層の形成後にそれまでに作成した造形物の表面部及びまたは不要部分の除去を行う工程を複数回の焼結層の作成工程中に挿入して所要の三次元形状造形物の造形を行うにあたり、除去工程の挿入で区切られる造形サイクル毎に夫々形成される複数の焼結層のうちの最上層の焼結層上に除去工程をはさんで造形物の断面積より面積が大である薄板を載置するとともに該薄板をそれまでに焼結した部分に固着し、この後、次の造形サイクルに移行するとともに次の除去工程で上記薄板の不要部分を除去することに特徴を有している。薄板が過剰焼結部の垂れ下がりを防ぐようにしたものである。
【００１１】
さらに請求項５の発明は、無機質あるいは有機質の粉末材料の層の所定箇所に光ビームを照射して該当個所の粉末を焼結させて焼結層を形成し、この焼結層の上に粉末材料の新たな層を被覆して所定箇所に光ビームを照射して該当個所の粉末を焼結させることで下層の焼結層と一体になった新たな焼結層を形成することを繰り返すとともに、焼結層の形成後にそれまでに作成した造形物の表面部及びまたは不要部分の除去を行う工程を複数回の焼結層の作成工程中に挿入して所要の三次元形状造形物の造形を行うにあたり、除去工程の直後に造形物表面部に粉末の付着を防ぐ表面処理を行うことに特徴を有している。付着した粉末による過剰焼結部の増大化を防ぐようにしたものである。
【００１２】
また請求項６の発明は、無機質あるいは有機質の粉末材料の層の所定箇所に光ビームを照射して該当個所の粉末を焼結させて焼結層を形成し、この焼結層の上に粉末材料の新たな層を被覆して所定箇所に光ビームを照射して該当個所の粉末を焼結させることで下層の焼結層と一体になった新たな焼結層を形成することを繰り返すとともに、焼結層の形成後にそれまでに作成した造形物の表面部及びまたは不要部分の除去を行う工程を複数回の焼結層の作成工程中に挿入して所要の三次元形状造形物の造形を行うにあたり、、除去工程の直後に該除去工程に際して造形物の外面と粉末層との間に生じた隙間に造形物に付着しにくい材料を充填することに特徴を有している。充填した材料で垂れ下がった過剰焼結部が生じないようにしたものである。
【００１３】
また請求項７の発明は、無機質あるいは有機質の粉末材料の層の所定箇所に光ビームを照射して該当個所の粉末を焼結させて焼結層を形成し、この焼結層の上に粉末材料の新たな層を被覆して所定箇所に光ビームを照射して該当個所の粉末を焼結させることで下層の焼結層と一体になった新たな焼結層を形成することを繰り返すとともに、焼結層の形成後にそれまでに作成した造形物の表面部及びまたは不要部分の除去を行う工程を複数回の焼結層の作成工程中に挿入して所要の三次元形状造形物の造形を行うにあたり、除去工程の直後に造形物周囲を被覆するマスク板を配置することに特徴を有している。マスク板で垂れ下がった過剰焼結部の発生を防いだものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明においては、焼結層ブロックの上層に形成した外側に張り出させた部分もしくは上層側の張り出しによって形成される下層外周の凹部や、焼結層ブロック上の粉末層に先ず形成した仮焼結部や、焼結層ブロック上に配した薄板や、造形物の外面と粉末層との間に生じた隙間に充填した造形物に付着しにくい材料、あるいは造形物周囲を被覆するマスク板が過剰焼結部の垂れ下がりを防ぐものであり、過剰焼結部の除去のための加工を深くまで行わなくともよいために除去工程に要する時間を短くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１４は光造形による三次元形状造形物の製造装置を示しており、造形用のステージ上、つまり造形タンク２５で外周が囲まれた空間内を上下に昇降する昇降テーブル２０上に供給した無機質あるいは有機質の粉末材料をスキージング用ブレード２１でならすことで所定厚みΔｔ１の粉末層１０を形成する粉末層形成手段２と、レーザー発振器３０から出力されたレーザーをガルバノミラー３１等のスキャン光学系を介して上記粉末層１０に照射することで粉末を焼結して焼結層１１を形成する焼結層形成手段３を備えるとともに、上記粉末層形成手段２のベース部にＸＹ駆動機構４０を介してミーリングヘッド４１を設けた切削除去手段４を備えている。
【００１６】
このものにおける三次元形状造形物の製造は、図１５を参照して説明すると、昇降テーブル２０上面の造形用ベース２２表面に粉末材料を供給してブレード２１でならすことで第１層目の粉末層１０を形成し、この粉末層１０の硬化させたい箇所に光ビーム（レーザー）Ｌを照射して粉末を焼結させてベース２２と一体化した焼結層１１を形成する。
【００１７】
この後、昇降テーブル２０を少し下げて再度粉末材料を供給してブレード２１でならすことで第２層目の粉末層１０を形成し、この粉末層１０の硬化させたい箇所に光ビーム（レーザー）Ｌを照射して粉末を焼結させて下層の焼結層１１と一体化した焼結層１１を形成するものであり、昇降テーブル２０を下降させて新たな粉末層１０を形成し、光ビームを照射して所要箇所を焼結層１１とする工程を繰り返すことで、目的とする三次元形状造形物を製造する。
【００１８】
光ビームの照射経路は、予め三次元ＣＡＤモデルのデータから作成しておく。すなわち、従来のものと同様に、三次元ＣＡＤモデルから生成したＳＴＬデータを等ピッチ（たとえば０．０５ｍｍ）でスライスした各断面の輪郭形状データを用いる。この時、三次元形状造形物の少なくとも最表面が高密度（気孔率５％以下）となるように焼結させることができるように光ビームの照射を行うのが好ましい。
【００１９】
そして、上記粉末層１０を形成しては光ビームを照射して焼結層１１を形成するということを繰り返していくのであるが、焼結層１１の全厚みがたとえば切削除去手段４におけるミーリングヘッド４１の工具長さなどから求めた所要の値になれば、いったん切削除去手段４を作動させてそれまでに造形した造形物の表面部（側面を含む）を切削する。たとえば、ミーリングヘッド４１の工具（ボールエンドミル）が直径１ｍｍ、有効刃長３ｍｍで深さ３ｍｍの切削加工が可能であり、粉末層１０の厚みΔｔ１が０．０５ｍｍであるならば、たとえば５０層の焼結層１１を形成した時点で、切削除去手段４を作動させる。
【００２０】
切削除去手段４による切削加工により、造形物の表面に付着した粉末による低密度表面層を除去するものであり、この時、高密度部まで削り込むことによって造形物表面に高密度部を全面的に露出させるようにしてもよく、この場合は所望の形状よりも焼結層１１が少し大きくなるようにしておく。切削除去手段４による切削加工経路は、光ビームの照射経路と同様に予め三次元ＣＡＤデータから作成する。そして上記切削除去手段４による切削除去を行った後は、再度粉末層１０の形成並びに焼結層１１の形成を繰り返す。
【００２１】
ここにおいて、本発明においては、上記切削除去手段４による切削除去工程の挿入で区切られる造形サイクル毎に夫々形成される複数の焼結層１１からなる焼結層ブロックＢを、下層より上層側の方の水平断面積が大で上層側が外側に張り出したものとなるように、各焼結層１１での焼結させるエリアを決定している。たとえば図１に示すように上層側ほど漸次大きくなるようにしたり、図２に示すように段を介して大きくなるようにしたりしている。もっとも、図１及び図２は、焼結させるエリアを示しているだけであり、実際には前述のように外周側に過剰焼結部が付随して生じるために、焼結で得た造形物は図示のような形状のものとはならない。
【００２２】
なお、このような形状に焼結するにあたっては、光ビームＬのスポットのうち、図４(c)に示すように、７０〜８０％以上の焼結密度ρを得ることができるエネルギー密度Ｅの範囲をスポット径２Ｌｒとする時、光ビームＬのスキャン範囲について各焼結層ブロックＢの下端側は、図４(a)に示すように、上記三次元ＣＡＤモデルＭ（図３参照）での輪郭から光ビームＬのスポット径の半径Ｌｒ分だけ内側にオフセットした状態で走査を行い、上端側は図４(b)に示すように、三次元ＣＡＤモデルＭでの輪郭から光ビームＬのスポット径の半径Ｌｒ分だけ外側にオフセットした状態で走査することで、張り出し部分ｆを形成することができる。そしてこのように水平断面積が大で外側に張り出している上層部は、この上に形成される焼結層ブロックＢからの過剰焼結部の垂れ下がりを防ぐことになる。
【００２３】
なお、水平断面積が大で外側に張り出している上部は、次の焼結層ブロックＢの焼結形成が終了した時点で、次の焼結層ブロックＢの上部の水平断面積が大で張り出した部分を残した状態で過剰焼結部とともに切削除去すればよい。従って、図１及び図２では全焼結層ブロックＢの上部が水平断面積大で外側に張り出したものとなっているが、上記の切削除去の手順を踏む場合、最終的には張り出した部分は全て切削除去されてなくなっているものとなる。また、これら図１，図２では前述のように焼結時に生ずる過剰焼結部を示していない。
【００２４】
ところで、張り出した部分は後に切削除去する必要であるが、この張り出した部分は焼結層ブロックＢの上層部だけであり、張り出した部分が無くて過剰焼結部の垂れ下がりが焼結層ブロックＢの全体にわたる場合と比較して、切削除去の手間は少なくなる。
【００２５】
上記のような張り出し部分の形成は、得ようとする造形物の側面に対して常に行うのではなく、その傾斜角度に応じて行うことが好ましい。図５に示すように、傾斜角度θが所要の角度（たとえば８５°）より大である側面（図中のイ、ロ、ハ面）にのみ、張り出し部分の形成を行うこととし、傾斜角度θが上記角度より小さい斜面となっている側面（図中のニ面）に対しては、張り出し部分を形成することなく焼結する。この場合の角度θの判定は、得ようとする造形物のある高さでの水平断面Ａ１と、そこから所定の高さでの水平断面Ａ２とを重ねて、両者の辺間の寸法Ｐを演算し、この寸法が所定値より小さいか否かで行うようにしてもよい。
【００２６】
焼結時に十分な光エネルギーを送ることで過剰焼結部の密度を三次元造形物に求める表面密度とすることができる場合には、図６に示すように、各焼結層ブロックＢにおける下層側の焼結対象エリアを三次元ＣＡＤモデルＭの範囲より狭めて、各焼結層ブロックＢにおける上層側が相対的に外に張り出すようにしてもよい。つまり、焼結層ブロックＢ内の複数の焼結層１１を漸次形成していく時、本来の焼結エリアを取り巻くように発生してしまうとともに焼結層１１を積み重ねるに連れて成長していく過剰焼結部１７が、焼結層１１の下層部外周の凹となっている部分を埋めてしまうようにするのである。
【００２７】
この場合、過剰焼結部１７は上記凹となっている部分に大半が形成され、一部が三次元ＣＡＤモデルＭの範囲よりはみ出すだけとなる上に、下層側の既に切削除去がなされた焼結層ブロックＢの外周に垂れ下がることは殆どなく、このために切削除去の手間を大きく削減することができる。
【００２８】
図７に他例を示す。ここでは切削除去工程の挿入で区切られる造形サイクル毎に夫々形成される焼結層ブロックＢに対する切削除去がなされた後の次の粉末層１０の所要箇所を焼結するにあたり、まず焼結させるべき部分の外周縁や内周縁といった輪郭線に沿って光ビームＬ’を走査して、輪郭線に沿ったごく小さな過剰焼結部である仮焼結部１８を形成する。次いで、仮焼結部１８で囲まれた焼結させるべきエリアに光ビームＬを照射して焼結させることで焼結層１１を形成する。ここで、仮焼結部１８を形成するための光ビームＬ’は、通常焼結用の光ビームＬよりもエネルギーを小さくしたり高速で走査したりすることで、焼結度合いは小さくしておく。
【００２９】
輪郭に沿って形成した仮焼結部１８（ごく小さな過剰焼結部１７）は、焼結のための光ビームＬの照射に際し、光ビームＬからの熱Ｈをすでに形成してある焼結層ブロックＢに逃がすために、過剰焼結部１７が大きく成長して下層の焼結層ブロックＢの外面に垂れ下がることを防ぐ。
【００３０】
図８及び図９に他の実施形態の一例を示す。ここでは焼結層ブロックＢに対する切削除去手段４による切削除去工程の後に、鉄板である薄板７を載置して焼結層ブロックＢと上記切削除去工程の際に工具の通過跡として生じた外周の溝１９とを薄板７で覆い、次いで上記切削除去のための工具を利用して薄板７とその下方に位置する焼結層ブロックＢとに孔７０を明け、この孔７０に粉末材料を充填してこれに光ビームＬを照射することで焼結させて薄板７と焼結層ブロックＢとを固着させる。
【００３１】
この後、次の造形サイクルに移行して粉末層１０の形成とその所要箇所の焼結による焼結層１１との形成を行う。この時、薄板７が上記溝１９を覆っているために、過剰焼結部が垂れ下がってしまうことはない。そして、次の切削除去手段４による切削除去工程に際しては上記薄板７の不要箇所も切削除去する。
【００３２】
このほか、図１０に示すように、焼結層ブロックＢに対する切削除去手段４による切削除去の際に工具の通過跡として生じた外周の溝１９に、粉末の付着を防ぐ表面処理を行うようにしてもよい。この表面処理としては、例えば空気または酸素Ａを吹き付けながら光ビームＬａを照射して焼結層ブロックＢの上部壁面に酸化膜を形成する。このような表面処理によって粉末が付着しにくくなっていると、付着している粉末による過剰焼結部１７の増大化が無いために過剰焼結部１７が小さくなるものであり、また既に形成されている焼結層ブロックＢに対し、過剰焼結部１７が剥離しやすいものとなるために、次の切削除去工程時に過剰焼結部１７も除去されてしまうものである。
【００３３】
また、図１１に示すように、切削除去の際に工具の通過跡として生じた溝１９に焼結層ブロックＢ（焼結層１１）と接着しにくい材料Ｃ、たとえばセラミック粉末を充填し、この後、次の焼結層１１の形成を行うようにしてもよい。過剰焼結部１７が生じて垂れ下がろうとしても材料Ｃがこれを防ぐために、下層の焼結層ブロック１１の外周に過剰焼結部１７が生じることはない。
【００３４】
上記材料Ｃは図１２に示すように、ＸＹ駆動機構（切削除去手段４におけるＸＹ駆動機構４０を利用することができる）に取り付けたディスペンサ８で溝１９への充填を行うことができる。
【００３５】
また図１３に示すように、切削除去手段４による切削除去を行った直後に、それまでに形成した造形物（焼結層ブロックＢ）の平面形状と同じ形の開口部を備えたマスク板Ｍを被せ、この状態で次の粉末層１０の形成並びに焼結層１１の形成を行うようにしてもよい。マスク板Ｍが過剰焼結部１７が垂れ下がってしまうことを防ぐ。
【００３６】
なお、無機質の粉末材料としては、特開２００１−１５２２０４号公報に示されている鉄系粉末を好適に用いることができ、有機質の粉末材料としては、ナイロン、ＡＢＳ等を主成分とした熱可塑性樹脂を好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示すもので、(a)は斜視図、(b)は断面図である。
【図２】他例を示すもので、(a)は斜視図、(b)は断面図である。
【図３】三次元ＣＡＤモデルの斜視図である。
【図４】(a)(b)はオフセットに関する説明図、(c)はエネルギー密度とスポット径の説明図である。
【図５】(a)は造形物の斜視図、(b)は同上の説明図である。
【図６】他の実施の形態の一例の断面図である。
【図７】他の実施の形態の一例を示しており、(a)は仮焼結時の断面図、(b)は本焼結時の断面図である。
【図８】別の実施の形態の一例の動作説明図である。
【図９】同上の動作説明図である。
【図１０】更に別の実施の形態の一例の断面図である。
【図１１】他の更に別の実施の形態の一例の断面図である。
【図１２】(a)は同上の斜視図、(b)は同上の断面図である。
【図１３】(a)(b)は異なる実施の形態の一例の斜視図である。
【図１４】三次元形状造形物の製造装置の全体構成を示す斜視図である。
【図１５】同上の基本動作の説明図である。
【図１６】従来例の問題点の説明図である。
【符号の説明】
【００３８】
Ｂ  焼結層ブロック
１０  粉末層
１１  焼結層
【要約】
【課題】過剰焼結による問題を少なくする。
【解決手段】無機質あるいは有機質の粉末材料の層１０の所定箇所に光ビームＬを照射焼結させて焼結層１１を形成し、この焼結層の上に粉末材料の新たな層を被覆して所定箇所に光ビームを照射して該当個所の粉末を焼結させることで下層の焼結層と一体になった新たな焼結層を形成することを繰り返すとともに、焼結層の形成後にそれまでに作成した造形物の表面部及びまたは不要部分の除去を行う除去工程を複数回の焼結層の作成工程中に挿入して所要の三次元形状造形物の造形を行う。除去工程の挿入で区切られる造形サイクル毎に夫々形成される複数の焼結層Ｂうちの上層側の焼結層をその水平断面積を下層側の焼結層の水平断面積よりも大として外側に張り出させる。張り出し部分が過剰焼結部の垂れ下がりを防ぐ。もしくは張り出した部分の下側の凹部に過剰焼結部を流れ込ませる。
【選択図】図１
【図１】
0003601535.tif 000002
【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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