(57)【要約】【課題】真空状態においてもヒュームを効果的に除去することができる付加製造装置を提供する。【解決手段】ビーム源９とステージ５１との間の空間Ｒを移動可能に設けられ、粉末Ｐの溶融によって発生するヒュームＦを捕捉するヒューム捕捉機構８を備える付加製造装置１。【選択図】図１
2018204087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
付加製造材料の粉末が載置されるステージと、前記粉末に高エネルギービームを照射するビーム源とを備え、前記高エネルギービームにより前記粉末を溶融結合させて造形物を製造する付加製造装置であって、
前記ビーム源と前記ステージとの間の空間を移動可能に設けられ、前記粉末の溶融によって発生するヒュームを捕捉するヒューム捕捉機構を備えることを特徴とする付加製造装置。
【請求項２】
前記ヒューム捕捉機構は、前記空間における移動方向に交差する方向に延在して前記ヒュームを付着させる捕捉部を有することを特徴とする請求項１に記載の付加製造装置。
【請求項３】
前記ヒューム捕捉機構は、前記捕捉部の延在方向に交差する方向に延在して前記捕捉部から脱離した前記ヒュームに由来する粒子を受ける受部を有することを特徴とする請求項２に記載の付加製造装置。
【請求項４】
前記捕捉部は、前記移動方向に交差する捕捉面を有する板状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の付加製造装置。
【請求項５】
前記捕捉部は、前記移動方向の前方に向けて突出する複数のフィンを備えることを特徴とする請求項４に記載の付加製造装置。
【請求項６】
前記フィンは、前記移動方向の前方の先端部に前記移動方向の斜め後方へ向けて延びる傾斜部を有することを特徴とする請求項５に記載の付加製造装置。
【請求項７】
前記捕捉部は、前記移動方向に交差する捕捉面を有するメッシュ状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の付加製造装置。
【請求項８】
前記ヒューム捕捉機構は、前記移動方向に配置された複数の捕捉部を備えることを特徴とする請求項７に記載の付加製造装置。
【請求項９】
前記ヒューム捕捉機構によって捕捉された前記ヒュームに由来する粒子を回収する回収部を備え、
前記ヒューム捕捉機構は、前記捕捉部を前記回収部へ向けて回転させる回転機構を有することを特徴とする請求項２に記載の付加製造装置。
【請求項１０】
前記ヒューム捕捉機構は、前記捕捉部を加熱する加熱部を有することを特徴とする請求項２に記載の付加製造装置。
【請求項１１】
前記ヒューム捕捉機構を前記移動方向に移動させる移動機構を備えることを特徴とする請求項１に記載の付加製造装置。
【請求項１２】
前記ステージおよび前記ヒューム捕捉機構を収容するチャンバーと、該チャンバーの内部を大気圧よりも減圧して真空状態にする減圧部とを備えることを特徴とする請求項１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】
従来から、付加製造技術が知られている。付加製造は、材料を付着することによって物体を三次元形状の数値表現から作成するプロセスであり、除去的な製造とは対照をなすものである。付加製造は、「３Ｄプリンター」や「積層造形」とも呼ばれ、多くの場合、複数の層を積層させることによって実現される。
【０００３】
付加製造を行う装置の一例として、粉末層の所定箇所に光ビームを照射して固化層を形成することを繰り返し実施することによって複数の固化層が積層一体化した三次元形状造形物を製造する装置が知られている（下記特許文献１を参照）。特許文献１に記載された従来の装置は、粉末層形成手段と、光ビーム照射手段と、造形テーブルと、チャンバーと、光透過窓と、ガス流れ形成手段と、を有している（同文献、請求項１３等を参照）。
【０００４】
粉末層形成手段は、粉末層を形成するための手段である。光ビーム照射手段は、固化層が形成されるように粉末層に光ビームを照射するための手段である。造形テーブルは、その上に粉末層や固化層が形成されるものである。チャンバーは、内部に粉末層形成手段および造形テーブルを具備する。光透過窓は、光ビーム照射手段から発せられた光ビームをチャンバー内に入射させるためにチャンバーに設けられている。ガス流れ形成手段は、局所的なガス流れをチャンバー内に形成するための手段であり、供給ノズルおよび吸引ノズルからなっている。
【０００５】
上記構成により、光ビームの照射によって発生するヒュームをチャンバー内で効果的にトラップすることができる。すなわち、発生するヒュームをチャンバー内の局所的な領域へと誘導、保持することができ、最終的にはそれをチャンバー内から除去できる。これにより、チャンバー光透過窓の曇りを防止できるとともに、ヒュームによる光ビーム経路の遮りをも防止できる（特許文献１、段落００２０等を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０４９１４３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記従来の装置は、チャンバー内でガスを局所的に流すことによって、局所的なガス流れを形成してヒュームを除去する。しかし、チャンバー内が大気圧よりも減圧された真空状態になると、局所的なガス流れを形成することが困難になり、ヒュームを除去することが困難になる。
【０００８】
そこで、本発明は、真空状態においてもヒュームを効果的に除去することができる付加製造装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の付加製造装置は、付加製造材料の粉末が載置されるステージと、前記粉末に高エネルギービームを照射するビーム源とを備え、前記高エネルギービームにより前記粉末を溶融結合させて造形物を製造する付加製造装置であって、前記ビーム源と前記ステージとの間の空間を移動可能に設けられ、前記粉末の溶融によって発生するヒュームを捕捉するヒューム捕捉機構を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、真空状態においても、ヒューム捕捉機構によってヒュームを効果的に除去することができる付加製造装置を提供することができる。上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態１に係る付加製造装置の模式的な断面図。
【図２】図１に示すヒューム捕捉機構の動作を示す付加製造装置の模式的な断面図。
【図３】本発明の実施形態２に係る付加製造装置の模式的な断面図。
【図４】本発明の実施形態３に係る付加製造装置の模式的な断面図。
【図５】本発明の実施形態４に係る付加製造装置の模式的な断面図。
【図６】本発明の実施形態５に係る付加製造装置の模式的な断面図。
【図７】本発明の実施形態６に係る付加製造装置の模式的な断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明に係る付加製造装置の実施の形態を説明する。
【００１３】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る付加製造装置１の概略構成を示す模式的な断面図である。本実施形態の付加製造装置１は、たとえば、レーザや電子ビームなどの高エネルギービームＢにより付加製造材料の粉末Ｐを溶融結合させて造形物Ｍを製造する粉末床溶融結合方式の付加製造装置である。
【００１４】
本実施形態の付加製造装置１は、粉末Ｐが載置されるステージ５１と、粉末Ｐに高エネルギービームＢを照射するビーム源９との間の空間Ｒを移動可能に設けられ、粉末Ｐの溶融によって発生するヒュームＦを捕捉するヒューム捕捉機構８を備えることを特徴としている。以下、本実施形態の付加製造装置１について、詳細に説明する。
【００１５】
本実施形態の付加製造装置１は、たとえば、チャンバー２と、減圧部３と、材料供給部４と、付加製造部５と、回収部６と、リコーター７と、ヒューム捕捉機構８と、ビーム源９と、を備えている。材料供給部４は、付加製造材料の粉末Ｐを供給するためのステージ４１を有し、付加製造部５は、付加製造用のステージ５１を有している。
【００１６】
チャンバー２は、たとえば、ビーム源９および減圧部３を除いて、付加製造装置１の各構成を収容している。チャンバー２は、たとえば、保護ガラス２１がはめ込まれた透過窓２２を有している。透過窓２２は、チャンバー２の外部に配置されたビーム源９から照射される高エネルギービームＢを透過させ、チャンバー２の内部の付加製造部５のステージ５１に載置された付加製造材料の粉末Ｐに到達させる。
【００１７】
減圧部３は、たとえば、真空ポンプによって構成され、チャンバー２に設けられた真空引き用の配管２３に接続される。減圧部３は、たとえば、真空引き用の配管２３を介して、チャンバー２内の空気を排出することで、チャンバー２の内圧を大気圧よりも減圧された真空圧にして、チャンバー２内を真空状態にする。
【００１８】
材料供給部４は、たとえば、側壁と底壁とによって囲まれた凹状の部分である。材料供給部４の底壁は、材料供給用のステージ４１によって構成されている。材料供給部４は、上方が開放されて側壁の上端に開口部を有し、材料供給用のステージ４１上に付加製造材料の粉末Ｐが載置される。材料供給用のステージ４１は、たとえば、適宜の昇降機構によって、所定のピッチで昇降可能に設けられている。
【００１９】
造形物Ｍの付加製造に用いられる付加製造材料としては、特に限定されないが、たとえば、銅、チタン合金、ニッケル合金、アルミニウム合金、コバルトクロム合金、ステンレス鋼などの金属材料の粉末、ポリアミドなどの樹脂材料の粉末、セラミックスの粉末などを用いることができる。
【００２０】
付加製造部５は、たとえば、前述の材料供給部４と同様に、側壁と底壁とによって囲まれた凹状の部分である。付加製造部５の底壁は、付加製造用のステージ５１によって構成されている。付加製造部５は、材料供給部４と同様に、上方が開放されて側壁の上端に開口部を有し、付加製造用のステージ５１上に、材料供給部４から供給される付加製造材料の粉末Ｐと、付加製造によって製造される造形物Ｍが載置される。付加製造部５の開口部と材料供給部４の開口部は、たとえば、鉛直方向の高さがおおむね等しく、おおむね水平方向に並んでいる。付加製造用のステージ５１は、前述の材料供給用のステージ４１と同様に、たとえば、適宜の昇降機構によって、所定のピッチで昇降可能に設けられている。
【００２１】
回収部６は、たとえば、側壁と底壁によって囲まれた凹状の部分である。図示の例において、回収部６の底壁は、側壁の下端部に固定されているが、材料供給部４および付加製造部５と同様に、昇降可能なステージによって構成されていてもよい。回収部６は、上部が開放されて側壁の上端に開口部を有している。回収部６の開口部と、付加製造部５の開口部は、鉛直方向の高さがおおむね等しく、おおむね水平方向に並んでいる。回収部６は、たとえば、リコーター７によって材料供給部４から付加製造部５に供給された余分な粉末Ｐを収容して回収するとともに、ヒューム捕捉機構８によって捕捉されたヒュームＦに由来する粒子を回収する。
【００２２】
リコーター７は、たとえば、適宜の移動機構により、材料供給部４および付加製造部５の開口部に沿って、おおむね水平方向に移動可能に設けられている。リコーター７は、その移動方向に往復することができるように設けられている。リコーター７は、材料供給部４から付加製造材料の粉末Ｐを付加製造部５に供給するときに、材料供給部４の開口部の手前側の位置から、材料供給部４の開口部と付加製造部５の開口部を横断して、回収部６の開口部に臨む位置まで移動する。
【００２３】
ビーム源９は、たとえば、真空中で数ｋＷ程度の出力の電子ビームを発生させる電子ビーム源や、数百Ｗから数ｋＷ程度の出力のレーザを発生させるレーザ光源を用いることができる。本実施形態の付加製造装置１のビーム源９は、たとえば、波長が１０８０ｎｍ、出力が５００Ｗのシングルモードファイバーレーザ、すなわちエネルギー強度がガウス分布のファイバーレーザを発生させるレーザ光源である。なお、ビーム源９が電子ビーム源である場合、ビーム源９は、チャンバー２内に配置されていてもよい。
【００２４】
ヒューム捕捉機構８は、ビーム源９と付加製造用のステージ５１との間の空間Ｒを移動可能に設けられ、付加製造用のステージ５１に載置された粉末Ｐの溶融によって発生するヒュームＦを捕捉するように構成されている。ヒューム捕捉機構８は、たとえば、ビーム源９と付加製造用のステージ５１との間の空間Ｒにおける移動方向に交差する方向に延在してヒュームＦを付着させる捕捉部８１を有している。
【００２５】
捕捉部８１は、図１に示す例において、ヒューム捕捉機構８の移動方向である水平方向に直交する鉛直方向に延在している。なお、捕捉部８１は、鉛直方向に対して所定の角度で傾斜していてもよい。また、捕捉部８１は、図１に示す例において、ヒューム捕捉機構８の移動方向に交差する捕捉面８１ａを有する板状に形成されている。より具体的には、捕捉部８１は、たとえば、ヒューム捕捉機構８の移動方向である水平方向に直交する捕捉面８１ａを有する板状に形成されている。
【００２６】
ヒューム捕捉機構８は、図１に示す例において、捕捉部８１の延在方向に交差する方向に延在して捕捉部８１から脱離したヒュームＦに由来する粒子を受ける受部８２を有している。より具体的には、受部８２は、捕捉部８１の下端から、捕捉部８１の延在方向である鉛直方向に直交する水平方向に延在している。受部８２は、捕捉部８１から脱落して落下したヒュームＦに由来する粒子を、その上面に受け止める。
【００２７】
ヒューム捕捉機構８は、図１に示す例において、捕捉部８１の延在方向に交差する方向に延在してヒュームＦが捕捉部８１の延在方向に移動するのを防止する上壁部８３を有している。より具体的には、上壁部８３は、捕捉部８１の上端から、捕捉部８１の延在方向である鉛直方向に直交する水平方向に延在している。上壁部８３は、捕捉部８１の延在方向である鉛直方向のヒュームＦの移動を遮り、ヒューム捕捉機構８の移動時に、捕捉部８１の移動方向の前方に存在するヒュームＦが鉛直方向の上方へ移動するのを防止する。上壁部８３の下面に付着したヒュームＦに由来する粒子が落下したときに、その粒子を受部８２によって受け止めるために、上壁部８３の全体が受部８２の鉛直方向上方に位置することが好ましい。
【００２８】
ヒューム捕捉機構８は、図１に示す例において、リコーター７の上端部に固定されている。ヒューム捕捉機構８は、リコーター７の移動に伴ってリコーター７の移動方向に移動することで、鉛直方向の上下に配置されたビーム源９と付加製造用のステージ５１との間の空間Ｒを、おおむね水平方向に横断する。
【００２９】
なお、ヒューム捕捉機構８は、リコーター７に固定される構成に限定されない。すなわち、付加製造装置１は、リコーター７の移動機構とは別に、ヒューム捕捉機構８を移動方向に移動させる移動機構を有することができる。また、ヒューム捕捉機構８の移動方向は、水平方向に沿う横方向に限定されず、鉛直方向に沿う上下方向や、水平方向および鉛直方向に対して所定の角度で傾斜する方向であってもよい。
【００３０】
ヒューム捕捉機構８は、図１に示す例において、捕捉部８１を回収部６へ向けて回転させる回転機構８４を有している。回転機構８４は、たとえば、ヒューム捕捉機構８の移動方向および鉛直方向に直交する回転軸を中心に回動するヒンジによって構成することができる。回転機構８４は、たとえば、リコーター７の上面に固定された平板状のベース部と、ベース部の一端に設けられたヒンジとを有している。捕捉部８１は、たとえば、受部８２を介して回転機構８４のヒンジに固定されている。
【００３１】
以下、本実施形態の付加製造装置１の作用について説明する。
【００３２】
本実施形態の付加製造装置１によって造形物Ｍの付加製造を行うには、まず、チャンバー２の内部を大気圧よりも減圧して真空状態にする。ここで、本実施形態の付加製造装置１は、前述のように、付加製造部５のステージ５１およびヒューム捕捉機構８を収容するチャンバー２と、このチャンバー２の内部を大気圧よりも減圧して真空状態にする減圧部３とを備えている。これにより、減圧部３によってチャンバー２内の空気を排出し、チャンバー２内を大気圧よりも減圧された真空状態にすることができる。
【００３３】
次に、付加製造部５のステージ５１を側壁の上端部の開口部から所定のピッチで下降させ、付加製造部５に所定量の付加製造材料の粉末Ｐを収容可能な状態にする。次に、材料供給部４のステージ４１を所定のピッチで上昇させ、開口部よりも上方に所定量の付加製造材料の粉末Ｐを押し上げる。次に、材料供給部４の開口部を横断するようにリコーター７を移動させ、材料供給部４の開口部の上方に押し上げられた粉末Ｐをリコーター７によって付加製造部５に移動させる。
【００３４】
さらに、付加製造部５の開口部を横断するようにリコーター７を移動させ、リコーター７によって粉末Ｐを付加製造部５の開口部へ導入して付加製造部５のステージ５１に載置するとともに、リコーター７によって粉末Ｐを付加製造部５の開口部の高さに平坦に均して敷き詰める。このとき、余分な粉末Ｐは、リコーター７によって回収部６の開口部へ導入され、回収部６に収容されて回収される。その後、リコーター７を逆方向に移動させて元の位置に戻す。
【００３５】
次に、造形物Ｍの三次元形状のデータに基づいて、ビーム源９から、付加製造部５のステージ５１に載置された粉末Ｐの所定の領域に、レーザや電子ビームなどの高エネルギービームＢを照射する。これにより、所定の領域の粉末Ｐが溶融結合されて造形物Ｍの一部が形成される。このとき、粉末Ｐの溶融にともなって、ヒュームＦが発生する。ヒュームＦは、ビーム源９と付加製造部５のステージ５１との間の空間Ｒに漂っている。
【００３６】
次に、付加製造部５のステージ５１を所定のピッチで下降させ、ステージ５１に載置された粉末Ｐと造形物Ｍの一部の上に、所定量の付加製造材料の粉末Ｐを収容可能な状態にする。次に、材料供給部４のステージ４１を所定のピッチで上昇させ、開口部よりも上方に所定量の付加製造材料の粉末Ｐを押し上げる。次に、材料供給部４の開口部を横断するようにリコーター７を移動させ、材料供給部４の開口部の上方に押し上げられた粉末Ｐをリコーター７によって付加製造部５に移動させる。
【００３７】
さらに、付加製造部５の開口部を横断するようにリコーター７を移動させ、リコーター７によって新たな粉末Ｐを付加製造部５の開口部へ導入する。そして、付加製造部５のステージ５１に載置された粉末Ｐと造形物Ｍの一部の上に、リコーター７によって新たな粉末Ｐを付加製造部５の開口部の高さに平坦に均して敷き詰める。このときにも、材料供給部４から付加製造部５へ供給された余分な粉末Ｐは、リコーター７によって回収部６の開口部へ導入され、回収部６に収容されて回収される。
【００３８】
また、ヒューム捕捉機構８を移動させる移動機構として機能するリコーター７を、付加製造部５の開口部を横断するように移動させることで、ヒューム捕捉機構８がビーム源９と付加製造部５のステージ５１との間の空間Ｒを移動する。これにより、粉末Ｐの溶融にともなって発生し、ビーム源９と付加製造部５のステージ５１との間の空間Ｒに漂っていたヒュームＦは、ヒューム捕捉機構８によって捕捉され、除去される。その後、リコーター７を逆方向に移動させて元の位置に戻す。以上の手順を繰り返して造形物Ｍの付加製造を行う。
【００３９】
以上のように、本実施形態の付加製造装置１は、付加製造材料の粉末Ｐが載置されるステージ５１と、その粉末Ｐに高エネルギービームＢを照射するビーム源９とを備え、高エネルギービームＢにより粉末Ｐを溶融結合させて造形物Ｍを製造する装置である。そして、本実施形態の付加製造装置１は、前述のように、ビーム源９とステージ５１との間の空間Ｒを移動可能に設けられ、粉末Ｐの溶融によって発生するヒュームＦを捕捉するヒューム捕捉機構８を備えている。この構成により、本実施形態の付加製造装置１は、真空状態においても、ヒューム捕捉機構８によってヒュームＦを効果的に除去することができる。
【００４０】
また、本実施形態の付加製造装置１において、ヒューム捕捉機構８は、前述のように、ビーム源９と付加製造部５のステージ５１との間の空間Ｒにおける移動方向に交差する方向に延在してヒュームＦを付着させる捕捉部８１を有している。これにより、ヒュームＦが漂っている空間Ｒの広い範囲に捕捉部８１を通過させることができ、より多くのヒュームＦを捕捉部８１に付着させて捕捉することができる。
【００４１】
また、本実施形態の付加製造装置１において、ヒューム捕捉機構８は、捕捉部８１の延在方向に交差する方向に延在して捕捉部８１から脱離したヒュームＦに由来する粒子を受ける受部８２を有している。これにより、付加製造材料の粉末Ｐよりも微細なヒュームＦに由来する粒子が材料供給部４や付加製造部５の粉末Ｐに混入するのが防止され、材料供給部４や付加製造部５において粉末Ｐの流動性が低下することが防止され、付加製造部５における粉末Ｐの敷き詰め不良の発生が防止される。
【００４２】
また、本実施形態の付加製造装置１において、捕捉部８１は、ヒューム捕捉機構８の移動方向に交差する捕捉面８１ａを有する板状に形成されている。これにより、ヒュームＦが漂っている空間Ｒの広い範囲に捕捉面８１ａを通過させることができ、より多くのヒュームＦを捕捉面８１ａに付着させて捕捉することができる。
【００４３】
また、本実施形態の付加製造装置１は、前述のように、ヒューム捕捉機構８によって捕捉されたヒュームＦに由来する粒子を回収する回収部６を備えている。そして、ヒューム捕捉機構８は、捕捉部８１を回収部６へ向けて回転させる回転機構８４を有している。以下、回転機構８４の作用について、図２を用いて説明する。
【００４４】
図２は、図１に示すヒューム捕捉機構８の回転機構８４の動作を示す付加製造装置１の模式的な断面図である。ヒューム捕捉機構８は、たとえば、ビーム源９と付加製造部５のステージ５１との間の空間Ｒを移動した後に、回転機構８４によって捕捉部８１を回収部６へ向けて回転させる。これにより、捕捉部８１に捕捉されたヒュームＦに由来する粒子を回収部６に落下させて回収することができる。図２に示す例では、回転機構８４によって受部８２も回収部６へ向けて回転し、受部８２に堆積したヒュームＦに由来する粒子も、回収部６に落下させて回収することができる。
【００４５】
なお、ヒューム捕捉機構８が回転機構８４によって捕捉部８１を回収部６へ向けて回転させるタイミングは、特に限定されない。ヒューム捕捉機構８は、たとえば、ビーム源９と付加製造部５のステージ５１との間の空間Ｒを移動する都度、または、移動回数が所定の回数に達したとき、または、所定の時間が経過したとき、または、所定量のヒュームＦが捕捉されたときなどに、回転機構８４によって捕捉部８１を回収部６へ向けて回転させることができる。
【００４６】
また、本実施形態の付加製造装置１は、前述のように、捕捉部８１の延在方向に交差する方向に延在してヒュームＦが捕捉部８１の延在方向に沿って上方に移動するのを防止する上壁部８３を有している。これにより、ヒューム捕捉機構８の移動時に、チャンバー２の透過窓２２に設けられた保護ガラス２１にヒュームＦが付着するのを防止することができる。
【００４７】
また、本実施形態の付加製造装置１は、ヒューム捕捉機構８をその移動方向に移動させる移動機構を有することで、ヒューム捕捉機構８を移動させてビーム源９と付加製造部５のステージ５１との間の空間Ｒに漂うヒュームＦを捕捉することができる。なお、ヒューム捕捉機構８をリコーター７に固定して、ヒューム捕捉機構８を移動させる移動機構としてリコーター７を利用することで、新たにヒューム捕捉機構８を移動させるための移動機構を設置する必要が無くなる。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態の付加製造装置１によれば、真空状態においても、ヒューム捕捉機構８によってヒュームＦを効果的に除去することができる。したがって、ヒュームＦによる高エネルギービームＢの吸収が抑制され、付加製造部５の粉末Ｐに到達する高エネルギービームＢの出力を向上させ、造形物Ｍに造形不良が発生するのを抑制して、高品質の造形物Ｍを製造することができる。
【００４９】
（実施形態２）
次に、本発明の付加製造装置の実施形態２について、図３を参照して説明する。
図３は、本発明の実施形態２に係る付加製造装置１Ａの概略構成を示す模式的な断面図である。本実施形態の付加製造装置１Ａは、ヒューム捕捉機構８Ａの構成が、前述の実施形態１に係る付加製造装置１と異なっている。本実施形態の付加製造装置１Ａのその他の構成は、前述の実施形態１に係る付加製造装置１と同様であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５０】
本実施形態の付加製造装置１Ａは、前述の実施形態１の付加製造装置１と同様に、ビーム源９とステージ５１との間の空間Ｒを移動可能に設けられ、粉末Ｐの溶融によって発生するヒュームＦを捕捉するヒューム捕捉機構８Ａを備えている。したがって、本実施形態の付加製造装置１Ａは、前述の実施形態１の付加製造装置１と同様に、真空状態においても、ヒューム捕捉機構８ＡによってヒュームＦを効果的に除去することができ、高品質の造形物Ｍを製造することができる。
【００５１】
また、本実施形態の付加製造装置１Ａにおいて、ヒューム捕捉機構８Ａの捕捉部８１は、材料供給部４から付加製造部５へ向けたヒューム捕捉機構８Ａの移動方向の前方に向けて突出する複数のフィン８５を備えている。これにより、ヒューム捕捉機構８Ａにおいて、ヒュームＦを付着させる表面の面積を拡大させ、より確実により多くのヒュームＦを捕捉することができる。また、フィン８５とフィン８５との間にヒュームＦを付着させて捕捉することで、付着したヒュームＦに由来する粒子がヒューム捕捉機構８Ａから離脱して落下したり浮遊したりすることを防止できる
【００５２】
また、複数のフィン８５は、たとえば、捕捉部８１から突出する長さが異なっていてもよい。この場合、たとえば、下方側のフィン８５の長さが、上方側のフィン８５よりも長くなるようにすることができる。これにより、上方側のフィン８５に付着したヒュームＦに由来する粒子が落下しても、下方側のフィン８５によって落下した粒子を受け止めることができる。また、フィン８５が突出する方向における受部８２の長さは、すべてのフィン８５の長さよりも長くすることができる。これにより、複数のフィン８５に付着したヒュームＦに由来する粒子が落下しても、受部８２によって落下した粒子を受け止めることができる。
【００５３】
（実施形態３）
次に、本発明の付加製造装置の実施形態３について、図４を参照して説明する。
図４は、本発明の実施形態３に係る付加製造装置１Ｂの概略構成を示す模式的な断面図である。本実施形態の付加製造装置１Ｂは、ヒューム捕捉機構８Ｂの構成が、前述の実施形態１に係る付加製造装置１と異なっている。本実施形態の付加製造装置１Ｂのその他の構成は、前述の実施形態１に係る付加製造装置１と同様であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５４】
本実施形態の付加製造装置１Ｂは、前述の実施形態１の付加製造装置１と同様に、ビーム源９とステージ５１との間の空間Ｒを移動可能に設けられ、粉末Ｐの溶融によって発生するヒュームＦを捕捉するヒューム捕捉機構８Ｂを備えている。したがって、本実施形態の付加製造装置１Ｂは、前述の実施形態１の付加製造装置１と同様に、真空状態においても、ヒューム捕捉機構８ＢによってヒュームＦを効果的に除去することができ、高品質の造形物Ｍを製造することができる。
【００５５】
また、本実施形態の付加製造装置１Ｂにおいて、ヒューム捕捉機構８Ｂの捕捉部８１は、実施形態２の付加製造装置１Ａと同様に複数のフィン８５を備えている。さらに、フィン８５は、材料供給部４から付加製造部５へ向かうヒューム捕捉機構８Ｂの移動方向の前方の先端部に、この移動方向の斜め後方へ向けて延びる傾斜部８５ａを有している。このように、フィン８５の形状を矢印状の形状にすることで、フィン８５とフィン８５との間に捕捉したヒュームＦが再浮遊し、または、ヒュームＦに由来する粒子が材料供給部４や付加製造部５に落下するのをより確実に防止することができる。
【００５６】
（実施形態４）
次に、本発明の付加製造装置の実施形態４について、図５を参照して説明する。
図５は、本発明の実施形態４に係る付加製造装置１Ｃの概略構成を示す模式的な断面図である。本実施形態の付加製造装置１Ｃは、ヒューム捕捉機構８Ｃの構成が、前述の実施形態１に係る付加製造装置１と異なっている。本実施形態の付加製造装置１Ｃのその他の構成は、前述の実施形態１に係る付加製造装置１と同様であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５７】
本実施形態の付加製造装置１Ｃは、前述の実施形態１の付加製造装置１と同様に、ビーム源９とステージ５１との間の空間Ｒを移動可能に設けられ、粉末Ｐの溶融によって発生するヒュームＦを捕捉するヒューム捕捉機構８Ｃを備えている。したがって、本実施形態の付加製造装置１Ｃは、前述の実施形態１の付加製造装置１と同様に、真空状態においても、ヒューム捕捉機構８ＣによってヒュームＦを効果的に除去することができ、高品質の造形物Ｍを製造することができる。
【００５８】
さらに、本実施形態の付加製造装置１Ｃにおいて、ヒューム捕捉機構８Ｃは、捕捉部８１を加熱する加熱部８６を有している。より具体的には、図５に示す例において、加熱部８６は、捕捉部８１に通電させ、捕捉部８１の電気抵抗による発熱によって捕捉部８１を加熱する。加熱部８６は、たとえば、捕捉部８１を、付加製造材料の融点以上の温度に加熱する。具体的には、付加製造材料がステンレス鋼である場合、加熱部８６は、捕捉部８１の表面温度が６００℃以上になるように、捕捉部８１に通電させて捕捉部８１を加熱する。
【００５９】
これにより、捕捉部８１に付着したヒュームＦが凝固するのを防止し、凝固したヒュームＦに由来する粒子が捕捉部８１から離脱して再浮遊するのを防止することができる。また、付加製造材料がステンレス鋼である場合、加熱部８６によって捕捉部８１の表面温度を６００℃以上にすることで、高温の微細な金属蒸気であるヒュームＦを溶融状態で捕捉部８１に拡散接合させて付着させることができる。したがって、捕捉部８１によって、より確実にヒュームＦを捕捉することができる。
【００６０】
（実施形態５）
次に、本発明の付加製造装置の実施形態５について、図６を参照して説明する。
図６は、本発明の実施形態５に係る付加製造装置１Ｄの概略構成を示す模式的な断面図である。本実施形態の付加製造装置１Ｄは、ヒューム捕捉機構８Ｄの構成が、前述の実施形態１に係る付加製造装置１と異なっている。本実施形態の付加製造装置１Ｄのその他の構成は、前述の実施形態１に係る付加製造装置１と同様であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００６１】
本実施形態の付加製造装置１Ｄは、前述の実施形態１の付加製造装置１と同様に、ビーム源９とステージ５１との間の空間Ｒを移動可能に設けられ、粉末Ｐの溶融によって発生するヒュームＦを捕捉するヒューム捕捉機構８Ｄを備えている。したがって、本実施形態の付加製造装置１Ｄは、前述の実施形態１の付加製造装置１と同様に、真空状態においても、ヒューム捕捉機構８ＤによってヒュームＦを効果的に除去することができ、高品質の造形物Ｍを製造することができる。
【００６２】
また、本実施形態の付加製造装置１Ｄは、前述の実施形態２の付加製造装置１Ａと同様に、ヒューム捕捉機構８Ｄが複数のフィン８５を備えている。また、ヒューム捕捉機構８Ｄは、捕捉部８１を加熱する加熱部８６と、捕捉部８１の温度低下を防止する断熱板８７を備えている。加熱部８６は、たとえば、捕捉部８１に赤外線を照射して加熱するランプヒータである。断熱板８７は、捕捉部８１および受部８２とリコーター７との間に配置され、捕捉部８１の熱がリコーター７に伝わるのを抑制する適宜の断熱材を用いることができる。
【００６３】
本実施形態の付加製造装置１Ｄは、前述の実施形態１の付加製造装置１および実施形態２の付加製造装置１Ａと同様の効果を得られるだけでなく、加熱部８６を有することで、前述の実施形態４の付加製造装置１Ｃと同様の効果を得ることができる。また、前述の実施形態４の付加製造装置１Ｃと比較して、移動する捕捉部８１に通電させる必要がないので、ヒューム捕捉機構８Ｄの構成を簡略化することができる。
【００６４】
（実施形態６）
次に、本発明の付加製造装置の実施形態６について、図７を参照して説明する。
図７は、本発明の実施形態６に係る付加製造装置１Ｅの概略構成を示す模式的な断面図である。本実施形態の付加製造装置１Ｅは、ヒューム捕捉機構８Ｅの構成が、前述の実施形態１に係る付加製造装置１と異なっている。本実施形態の付加製造装置１Ｅのその他の構成は、前述の実施形態１に係る付加製造装置１と同様であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００６５】
本実施形態の付加製造装置１Ｅは、前述の実施形態１の付加製造装置１と同様に、ビーム源９とステージ５１との間の空間Ｒを移動可能に設けられ、粉末Ｐの溶融によって発生するヒュームＦを捕捉するヒューム捕捉機構８Ｅを備えている。したがって、本実施形態の付加製造装置１Ｅは、前述の実施形態１の付加製造装置１と同様に、真空状態においても、ヒューム捕捉機構８ＥによってヒュームＦを効果的に除去することができ、高品質の造形物Ｍを製造することができる。
【００６６】
また、本実施形態の付加製造装置１Ｅにおいて、ヒューム捕捉機構８Ｅの捕捉部８１Ｅは、移動方向に交差する捕捉面８１ａを有するメッシュ状に形成されている。このように、捕捉部８１Ｅをメッシュ状にすることで、ヒュームＦを付着させる捕捉部８１Ｅの表面積を増加させ、ヒュームＦをより確実により多く捕捉することができる。
【００６７】
さらに、ヒューム捕捉機構８Ｅは、移動方向に配置された複数の捕捉部８１Ｅを備えている。これにより、移動方向の前方の捕捉部８１Ｅを通過したヒュームＦを移動方向の後方の捕捉部８１Ｅによって捕捉することができる。この場合、移動方向の前方の捕捉部８１Ｅのメッシュの目開きを移動方向の後方の捕捉部８１Ｅのメッシュの目開きよりも大きくすることができる。これにより、移動方向の前方の捕捉部８１Ｅによって、粒径が比較的に大きいヒュームＦの粒子を捕捉し、移動方向の後方の捕捉部８１Ｅによって粒径が比較的に小さいヒュームＦの粒子を捕捉することができる。なお、捕捉部８１Ｅは、複数に限定されず、単数であってもよい。
【００６８】
以上、図面を用いて本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６９】
１      付加製造装置
１Ａ    付加製造装置
１Ｂ    付加製造装置
１Ｃ    付加製造装置
１Ｄ    付加製造装置
１Ｅ    付加製造装置
２      チャンバー
３      減圧部
５１    ステージ
６      回収部
７      リコーター（移動機構）
８      ヒューム捕捉機構
８Ａ    ヒューム捕捉機構
８Ｂ    ヒューム捕捉機構
８Ｃ    ヒューム捕捉機構
８Ｄ    ヒューム捕捉機構
８Ｅ    ヒューム捕捉機構
８１    捕捉部
８１Ｅ  捕捉部
８１ａ  捕捉面
８２    受部
８４    回転機構
８５    フィン
８５ａ  傾斜部
８６    加熱部
９      ビーム源
Ｂ      高エネルギービーム
Ｆ      ヒューム
Ｍ      造形物
Ｐ      粉末
Ｒ      空間
【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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