(57)【要約】【課題】高精度に三次元積層造形物を製造することができる製造方法及び製造装置を提供する。【解決手段】固形体上に、材料粉末へのエネルギービームの照射により材料粉末を固化させた固化層を形成し、固化層の上に固化層を形成することを繰り返して複数の固化層を積層し、積層した複数の固化層に対して切削加工を行うことにより、固形体を含んだ三次元積層造形物を製造する。固形体には、固形体の内部を流体が通流するための通流路が形成されており、通流路に流体を通流させ、流体の温度を調整する。【選択図】図１
2018162488.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固形体上に、材料粉末へのエネルギービームの照射により前記材料粉末を固化させた固化層を形成し、固化層の上に固化層を形成することを繰り返して複数の固化層を積層し、積層した複数の固化層に対して切削加工を行うことにより、前記固形体を含んだ三次元積層造形物を製造する方法において、
前記固形体には、前記固形体の内部を流体が通流するための通流路が形成されており、
前記通流路に流体を通流させ、
前記流体の温度を調整すること
を特徴とする製造方法。
【請求項２】
前記流体の温度を一定の温度に保つべく、前記流体の温度を調整すること
を特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記固形体の温度を測定し、
前記固形体の温度を一定の温度に保つべく、前記流体の温度を調整すること
を特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項４】
前記固形体の周囲の環境温度を測定し、
前記固形体の温度を測定し、
前記固形体の温度を前記環境温度に合わせるべく、前記流体の温度を調整すること
を特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項５】
前記流体は空気であること
を特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の製造方法。
【請求項６】
固形体上に、材料粉末へのエネルギービームの照射により前記材料粉末を固化させた固化層を形成し、固化層の上に固化層を形成することを繰り返して複数の固化層を積層する積層部と、積層した複数の固化層に対して切削加工を行う切削加工部とを備え、前記固形体を含んだ三次元積層造形物を製造する装置において、
前記固形体に形成されており、前記固形体の内部を流体が通流するための通流路に、流体を通流させる通流部と、
前記流体の温度を調整する温度調整部と
を備えることを特徴とする製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材料粉末を固化させた固化層を積層することによって三次元積層造形物を製造する方法、及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属粉末等の材料粉末にレーザ光等のエネルギービームを照射し、材料粉末を焼結又は溶融固化させて固化層を形成し、固化層を積層することで三次元形状を形成し、三次元形状の形成途中に切削加工を加えることにより、三次元積層造形物を製造する方法がある。以下、この製造方法を光造形複合加工法と言う。光造形複合加工法では、昇降テーブルに金属板等のプレートを載置し、プレート上に固化層を積層する。プレートは、三次元積層造形物の一部となる。製造の作業は、昇降テーブルを昇降させながら行われる。特許文献１には、三次元積層造形物の製造装置の例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４２５８５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光造形複合加工法では、固化層は高温の状態で形成され、その後冷却される。冷却に伴い、固化層は収縮する。また、固化層の上に重ねて新たな固化層を形成する際には、新たな固化層を形成するための熱が下側にある固化層に伝わり、下側の固化層は加熱され、膨張する。その後、固化層は冷却され、収縮する。このように、三次元積層造形物を製造する最中に、固化層の温度が変動し、温度の変動に応じて固化層のサイズが変動する。切削加工中又は切削加工後に固化層のサイズが変動した場合は、切削加工により正確に三次元積層造形物の形状を定めることができない。また、固化層のサイズが変動することにより三次元積層造形物の内部に応力が発生し、三次元積層造形物が変形する虞がある。このため、光造形複合加工法では、三次元積層造形物の形状の精度を高めることが困難である。特許文献１には、昇降テーブルに冷却機構を備え、三次元積層造形物の温度を外部から調整する方法が開示されている。しかしながら、固化層のサイズの変動による三次元積層造形物の形状への影響は依然として残っている。従って、より三次元積層造形物の形状の精度を高めるための技術が求められている。
【０００５】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、製造中の三次元積層造形物の温度を調整することにより、高精度に三次元積層造形物を製造することができる製造方法及び製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る製造方法は、固形体上に、材料粉末へのエネルギービームの照射により前記材料粉末を固化させた固化層を形成し、固化層の上に固化層を形成することを繰り返して複数の固化層を積層し、積層した複数の固化層に対して切削加工を行うことにより、前記固形体を含んだ三次元積層造形物を製造する方法において、前記固形体には、前記固形体の内部を流体が通流するための通流路が形成されており、前記通流路に流体を通流させ、前記流体の温度を調整することを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る製造方法は、前記流体の温度を一定の温度に保つべく、前記流体の温度を調整することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る製造方法は、前記固形体の温度を測定し、前記固形体の温度を一定の温度に保つべく、前記流体の温度を調整することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る製造方法は、前記固形体の周囲の環境温度を測定し、前記固形体の温度を測定し、前記固形体の温度を前記環境温度に合わせるべく、前記流体の温度を調整することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る製造方法は、前記流体は空気であることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る製造装置は、固形体上に、材料粉末へのエネルギービームの照射により前記材料粉末を固化させた固化層を形成し、固化層の上に固化層を形成することを繰り返して複数の固化層を積層する積層部と、積層した複数の固化層に対して切削加工を行う切削加工部とを備え、前記固形体を含んだ三次元積層造形物を製造する装置において、前記固形体に形成されており、前記固形体の内部を流体が通流するための通流路に、流体を通流させる通流部と、前記流体の温度を調整する温度調整部とを備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明においては、三次元積層造形物を製造する製造装置は、材料粉末を固化させた固化層をプレート等の固形体上に積層し、固化層に対して切削加工を行い、固形体を含んだ三次元積層造形物を製造する。固形体には、流体が通流する通流路が形成されており、製造装置は、通流路に流体を通流させ、流体の温度を調整する。流体の温度を調整することにより、固形体の温度が制御され、固形体上に積層された複数の固化層の温度が制御される。
【００１３】
また、本発明においては、製造装置は、固形体内の通流路を通流する流体の温度を一定の温度に保つべく、流体の温度を調整する。流体の温度がほぼ一定に調整され、固形体の温度がほぼ一定に制御され、各固化層の温度もほぼ一定に制御される。各固化層の温度の変動が抑制され、各固化層のサイズの変動が抑制される。
【００１４】
また、本発明においては、製造装置は、固形体の温度を測定し、固形体の温度を一定の温度に保つべく、流体の温度を調整する。固形体の温度がほぼ一定に制御され、各固化層の温度もほぼ一定に制御される。各固化層の温度の変動が抑制され、各固化層のサイズの変動が抑制される。
【００１５】
また、本発明においては、製造装置は、固形体の温度を測定し、固形体の周囲の環境温度を測定し、固形体の温度を環境温度に合わせるべく、流体の温度を調整する。固形体の温度が環境温度とほぼ同一の温度に制御され、各固化層の温度も環境温度とほぼ同一の温度に制御される。各固化層の温度の変動が抑制され、各固化層のサイズの変動が抑制される。
【００１６】
また、本発明においては、固形体内の通流路を通流する流体は、空気である。流体が水である場合に発生し得る問題の発生が防止される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明にあっては、形成した複数の固化層の温度の変動が抑制され、各固化層のサイズの変動が抑制される。従って、製造装置は、形状を高精度に加工した三次元積層造形物を製造することが可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態１に係る三次元積層造形物の製造装置の構成を示すブロック図である。
【図２】光造形複合加工法の工程を示す模式的部分断面図である。
【図３】光造形複合加工法の工程を示す模式的部分断面図である。
【図４】光造形複合加工法の工程を示す模式的部分断面図である。
【図５】光造形複合加工法の工程を示す模式的部分断面図である。
【図６】ベースプレートの内部を示す平面断面図である。
【図７】実施形態１に係る温度制御部がベースプレートの温度を制御する処理の手順を示すフローチャートである。
【図８】実施形態２に係る三次元積層造形物の製造装置の構成を示すブロック図である。
【図９】実施形態２に係る温度制御部がベースプレートの温度を制御する処理の手順を示すフローチャートである。
【図１０】実施形態３に係る三次元積層造形物の製造装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】実施形態３に係る温度制御部がベースプレートの温度を制御する処理の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る三次元積層造形物の製造装置１の構成を示すブロック図である。図中には、製造装置１の一部を模式的部分断面図で示している。製造装置１は、金属粉末（材料粉末）４にレーザ光（エネルギービーム）を照射し、金属粉末４を焼結させて固化層を形成し、固化層を積層することで三次元形状を形成し、三次元形状の形成途中に切削加工を加える光造形複合加工法を行う。製造装置１は、造形物を保持しながら昇降が可能な昇降テーブル１２と、金属粉末４を昇降テーブル１２上に塗布するブレード１３とを備えている。昇降テーブル１２には、ベースプレート５が載置され、ベースプレート５上に金属粉末４が塗布される。ベースプレート５は、金属製の平板である。なお、ベースプレート５は、単純な平板に限るものではなく、予め形成されたより複雑な三次元形状を有していてもよい。ベースプレート５は、本発明における固形体に対応する。
【００２０】
また、製造装置１は、金属粉末４へレーザ光を照射するためのレーザ光源１４と、レーザ光を反射させるミラー１５と、レーザ光を集光するレンズ１６と、造形物に対して切削加工を行う切削機２とを備えている。レーザ光源１４は、ファイバーレーザ等、金属粉末４を効果的に加熱することができるレーザを使用している。ミラー１５が動くことにより、金属粉末４へレーザ光が照射される位置が調整される。図１中には、レーザ光を矢印で示している。製造装置１は、ミラー１５及びレンズ１６以外にも、レーザ光の照射位置を調整するための光学系を備えていてもよい。切削機２は、ドリル又はエンドミル等の回転する切削工具を有する。
【００２１】
また、製造装置１は、ベースプレート５の温度を制御するための温度制御部３を備えている。ベースプレート５には、熱を媒介する流体を通流させるための通流路５１が形成されている。例えば、流体は空気又は水である。通流路５１には、流体が通流する配管３１が連結されている。配管３１は、通流路５１へ供給すべき流体が通流し、また通流路５１を通流した後の流体が通流する。配管３１は、金属製又は樹脂製の管を含んで構成されている。温度制御部３は、配管３１に連結されたポンプ３３を有している。ポンプ３３は、流体を押し出して配管３１に流体を通流させる。流体が空気である場合はポンプ３３はエアポンプであり、流体が水である場合はポンプ３３送水ポンプである。通流路５１、配管３１及びポンプ３３は環状に連結され、ポンプ３３は流体を循環させる。配管３１及びポンプ３３は、本発明における通流部に対応する。
【００２２】
また、温度制御部３は、温度制御部の動作を制御する制御回路３２と、流体を冷却する冷却部３４と、流体を加熱するヒータ３５と、流体の温度を測定する流体温度センサ３６とを有している。冷却部３４は、空冷、液冷又は電子冷却等の方法で流体を冷却する。制御回路３２、冷却部３４及びヒータ３５は、本発明における温度調整部に対応する。
【００２３】
更に、製造装置１は、製造装置１全体の動作を制御する制御部１１を備えている。制御部１１は、動作を制御するための演算を行う演算部、演算に伴う情報を記憶するメモリ、及び制御プログラムを記憶する記憶部等を含んで構成されている。制御部１１は、製造装置１を構成する各部分の動作を制御し、金属粉末４へ照射されるレーザ光の照射位置と、切削機２が切削する造形物の切削位置とを制御する。
【００２４】
光造形複合加工法の概略を説明する。図２〜図５は、光造形複合加工法の工程を示す模式的部分断面図である。図２〜図５では、製造装置１の一部を省略している。図２に示すように、昇降テーブル１２上にベースプレート５が載置され、ブレード１３によりベースプレート５上に金属粉末４が塗布される。金属粉末４は、ブレード１３によってほぼ水平にならされる。次に、図３に示すように、レーザ光源１４から金属粉末４に対してレーザ光が照射され、金属粉末４が加熱されて焼結し、金属粉末４が固化した固化層６１が形成される。レーザ光は造形物の断面形状の形に走査され、固化層６１は造形物の断面形状をなす。レーザ光の走査形状は、制御部１１によって制御される。次に、昇降テーブル１２が若干降下し、ブレード１３により固化層６１に金属粉末４が塗布され、金属粉末４へレーザ光が照射され、金属粉末４が焼結し、次の固化層６１が形成される。金属粉末４の塗布、レーザ光の照射、金属粉末４の焼結が繰り返され、複数の固化層６１が積層される。ブレード１３、レーザ光源１４、ミラー１５、レンズ１６及び制御部１１は、積層部に対応する。
【００２５】
所定数の固化層６１が積層された段階で、図４に示す如く、複数の固化層６１が積層してなる造形層６２に対して、切削機２により、切削加工が行われる。切削機２は、回転している切削工具を造形層６２の側面に押し当て、造形層６２を切削する。切削加工により、造形層６２は、造形物の一部をなす所望の形状に加工される。造形層６２が加工されるべき所望の形状は、予め定められ、制御部１１に記憶されている。加工される造形層６２の形状は、制御部１１が切削機２の動作を制御することによって制御される。切削機２及び制御部１１は、切削加工部に対応する。切削加工後の造形層６２上に、更に固化層６１が積層される。固化層６１の形成及び積層、並びに造形層６２に対する切削加工が繰り返される。最終的に、図５に示すように、複数の固化層６１が積層してなる積層部６３とベースプレート５とを含んだ三次元積層造形物６４が製造される。積層部６３とベースプレート５とは一体になっている。
【００２６】
本実施形態では、前述した光造形複合加工法の工程に並行して、温度制御部３は、ベースプレート５の温度を制御する。図６は、ベースプレート５の内部を示す平面断面図である。通流路５１は、流体が通過できるように、ベースプレート５の内部に形成されたトンネルである。図６中には、流体の流れる方向を矢印で示している。通流路５１は、流体の入口及び出口を有している。流体の入口及び出口には、夫々、配管３１が連結される。通流路５１は、ドリルを用いてベースプレート５の複数個所に穿穴を形成することにより形成される。複数の穿穴は、ベースプレート５の内部で互いに連結されるような位置に形成される。通流路５１は、互いにつながった複数の穿穴から形成される。複数の穿穴の開口部の内、流体の入口又は出口にならない開口部は、栓５２で閉鎖されている。図６に示した通流路５１の形状は一例であり、通流路５１は他の形状をとることが可能である。通流路５１は、ベースプレート５の内部で複数回蛇行する形状を有していてもよい。また、通流路５１は、流体の入口又は出口を複数有していてもよい。また、通流路５１は、ベースプレート５の内部に複数個形成されていてもよい。
【００２７】
光造形複合加工法の工程に並行して、温度制御部３は、ベースプレート５の温度を制御するための動作を行う。まず、ポンプ３３は、流体を循環させる。これにより、ベースプレート５内の通流路５１を流体が連続的に通流する。また、制御回路３２は、制御流体の温度を調整するための処理を行う。図７は、実施形態１に係る温度制御部３がベースプレート５の温度を制御する処理の手順を示すフローチャートである。流体温度センサ３６は、流体の温度を測定し（Ｓ１１）、制御回路３２は、測定された流体の温度に基づいて、冷却部３４及びヒータ３５を用いて、流体の温度を調整する（Ｓ１２）。Ｓ１２では、制御回路３２は、流体の温度を一定の温度に保つべく、流体の温度を調整する。
【００２８】
例えば、制御回路３２は、所定の上限温度及び下限温度を予め記憶しておき、流体の温度が下限温度と上限温度との間の温度になるように、冷却部３４及びヒータ３５の動作を制御する。例えば、制御回路３２は、流体の温度が上昇して上限温度に近づいた場合に冷却部３４を動作させてヒータ３５を停止させ、流体の温度が下降して下限温度に近づいた場合に冷却部３４を停止させてヒータ３５を動作させる。また、例えば、制御回路３２は、所定の目標温度を記憶しておき、流体の温度が所定の許容範囲内で目標温度に一致するように、冷却部３４及びヒータ３５の動作を制御して、流体の温度を調整する。また、例えば、制御回路３２は、ＰＩＤ（Proportional-Integral-Differential）制御等のフィードバック制御により、冷却部３４及びヒータ３５の動作を制御して、流体の温度を調整する。温度制御部３は、光造形複合加工法の工程に並行して、ポンプ３３で流体を循環させながら、Ｓ１１及びＳ１２の処理を繰り返す。
【００２９】
以上のように温度制御部３が流体の温度を調整することにより、流体の温度はほぼ一定に調整される。例えば、流体の温度は２０℃に制御される。温度がほぼ一定に調整された流体が通流路５１を通流することにより、ベースプレート５は流体との間で熱交換を行い、ベースプレート５の温度がほぼ一定に制御される。また、ベースプレート５上に積層された複数の固化層６１とベースプレート５との間でも熱交換が行われる。ベースプレート５の温度がほぼ一定に制御されることにより、各固化層６１の温度の変動が抑制される。前述したように、従来の光造形複合加工法では、三次元積層造形物６４の製造中に、各固化層６１の温度が変動し、各固化層６１は膨張及び収縮を繰り返し、各固化層６１のサイズが変動する。本実施形態においては、各固化層６１の温度の変動が抑制されることにより、各固化層６１は膨張及び収縮が減少し、各固化層６１のサイズの変動が抑制される。
【００３０】
ベースプレート５内の通流路５１を通流する流体は、空気であることが望ましい。流体が水である場合は、ベースプレート５が腐食する虞があり、通流路５１又は配管３１からもれた流体が金属粉末４を毀損する虞がある。流体が空気である場合は、流体はベースプレート５を腐食させることはなく、通流路５１又は配管３１から漏れたとしても金属粉末４を毀損することはない。このため、製造装置１は、容易にかつ安全にベースプレート５の温度を制御することができる。なお、製造装置１は、空気以外の流体を用いることも可能である。
【００３１】
以上詳述した如く、本実施形態では、三次元積層造形物６４の一部であるベースプレート５に流体を通流させてベースプレート５の温度を制御することにより、三次元積層造形物の温度が外部から調整する従来の方法に比べて、各固化層６１の温度の変動をより確実に抑制することができる。三次元積層造形物６４の製造中に、各固化層６１の温度の変動が抑制され、各固化層６１のサイズの変動が抑制されるので、製造装置１は、切削加工によってより正確に三次元積層造形物の形状を定めることができる。また、各固化層６１のサイズの変動が抑制されるので、三次元積層造形物の内部での応力の発生が抑制され、三次元積層造形物の変形が抑制される。従って、製造装置１は、形状を高精度に加工した三次元積層造形物６４を製造することが可能となる。
【００３２】
（実施形態２）
図８は、実施形態２に係る三次元積層造形物の製造装置１の構成を示すブロック図である。温度制御部３は、流体温度センサ３６を有しておらず、ベースプレート５の温度を測定する温度測定部３７を有している。温度測定部３７は、熱電対又は放射温度計等を用いてベースプレート５の温度を測定する。製造装置１のその他の構成は、実施形態１と同様である。
【００３３】
光造形複合加工法の工程に並行して、ポンプ３３は、流体を循環させ、制御回路３２は、流体の温度を調整するための処理を行う。図９は、実施形態２に係る温度制御部３がベースプレート５の温度を制御する処理の手順を示すフローチャートである。温度測定部３７は、ベースプレート５の温度を測定し（Ｓ２１）、制御回路３２は、測定されたベースプレート５の温度に基づき、ベースプレート５の温度を一定に保つべく、冷却部３４及びヒータ３５を用いて、流体の温度を調整する（Ｓ２２）。
【００３４】
例えば、制御回路３２は、所定の上限温度及び下限温度を予め記憶しておき、Ｓ２２では、ベースプレート５の温度が下限温度と上限温度との間の温度になるように、冷却部３４及びヒータ３５の動作を制御する。例えば、制御回路３２は、ベースプレート５の温度が上昇して上限温度に近づいた場合に冷却部３４を動作させてヒータ３５を停止させることにより、流体の温度を低下させる。ベースプレート５内の通流路５１を通流する流体の温度が低下することにより、ベースプレート５の温度が低下する。制御回路３２は、ベースプレート５の温度が下降して下限温度に近づいた場合に冷却部３４を停止させてヒータ３５を動作させることにより、流体の温度を上昇させる。流体の温度が上昇することにより、ベースプレート５の温度が上昇する。また、例えば、制御回路３２は、所定の目標温度を記憶しておき、ベースプレート５の温度が所定の許容範囲内で目標温度に一致するように、冷却部３４及びヒータ３５の動作を制御して、流体の温度を調整する。また、例えば、制御回路３２は、ＰＩＤ制御等のフィードバック制御により、冷却部３４及びヒータ３５の動作を制御して、ベースプレート５の温度を制御する。温度制御部３は、ポンプ３３で流体を循環させながら、Ｓ２１及びＳ２２の処理を繰り返す。
【００３５】
なお、温度制御部３は、流体温度センサ３６を更に備え、温度測定部３７が測定したベースプレート５の温度と流体温度センサ３６が測定した流体の温度との両方に基づいて、ベースプレート５の温度を制御してもよい。また、本実施形態においても、流体は空気であることが望ましい。但し、製造装置１は、空気以外の流体を用いることも可能である。
【００３６】
以上のように温度制御部３が流体の温度を調整することにより、ベースプレート５の温度がほぼ一定に制御され、ベースプレート５の温度の変動が抑制される。例えば、ベースプレート５の温度は２０℃に制御される。ベースプレート５の温度の変動が抑制され、ベースプレート５上に積層された複数の固化層６１とベースプレート５との間で熱交換が行われることにより、各固化層６１の温度の変動が抑制される。各固化層６１の温度の変動が抑制されることにより、各固化層６１は膨張及び収縮が減少し、各固化層６１のサイズの変動が抑制される。
【００３７】
本実施形態においても、ベースプレート５の温度を制御することにより、各固化層６１の温度の変動を抑制することができる。本実施形態においては、測定したベースプレート５の温度に基づいてベースプレート５の温度を制御することによって、より安定してベースプレート５の温度の変動が抑制される。このため、より安定して各固化層６１の温度の変動が抑制される。従って、製造装置１は、形状をより高精度に加工した三次元積層造形物６４を製造することが可能となる。
【００３８】
（実施形態３）
図１０は、実施形態３に係る三次元積層造形物の製造装置１の構成を示すブロック図である。温度制御部３は、更に、ベースプレート５の周囲の環境温度を測定する環境温度測定部３８を備えている。環境温度は、ベースプレート５及び固化層６１の周囲の温度である。例えば、環境温度は、製造装置１内の空気の温度である。また例えば、環境温度は、ベースプレート５及び固化層６１の周囲に存在する金属粉末４の温度である。また、例えば、環境温度は、製造装置１の各部分の温度である。また例えば、環境温度は、製造装置１外の空気の温度である。環境温度測定部３８は、抵抗温度計等を用いて環境温度を測定する。環境温度測定部３８は、一箇所の環境温度を測定してもよく、複数箇所で温度を測定し、測定した複数の温度の値に対して平均等の演算を行った結果を環境温度としてもよい。製造装置１のその他の構成は、実施形態２と同様である。
【００３９】
光造形複合加工法の工程に並行して、ポンプ３３は、流体を循環させ、制御回路３２は、流体の温度を調整するための処理を行う。図１１は、実施形態３に係る温度制御部３がベースプレート５の温度を制御する処理の手順を示すフローチャートである。環境温度測定部３８は、環境温度を測定し（Ｓ３１）、温度測定部３７は、ベースプレート５の温度を測定する（Ｓ３２）。Ｓ３１とＳ３２とは逆の順番で実行されてもよく、並行して行われてもよい。制御回路３２は、測定された環境温度及びベースプレート５の温度に基づいて、ベースプレート５の温度を環境温度に合わせるべく、冷却部３４及びヒータ３５を用いて、流体の温度を調整する（Ｓ３３）。
【００４０】
例えば、制御回路３２は、ベースプレート５の温度と環境温度との許容される差の価である許容値を予め記憶しておき、Ｓ３３では、ベースプレート５の温度が環境温度に許容値を加算した温度と環境温度から許容値を減算した温度との間の温度になるように、冷却部３４及びヒータ３５の動作を制御する。例えば、制御回路３２は、ベースプレート５の温度が上昇して、環境温度に許容値を加算した温度に近づいた場合に、冷却部３４を動作させてヒータ３５を停止させることにより、流体の温度を低下させる。ベースプレート５内の通流路５１を通流する流体の温度が低下することにより、ベースプレート５の温度が低下する。制御回路３２は、ベースプレート５の温度が下降して、環境温度から許容値を減算した温度に近づいた場合に、冷却部３４を停止させてヒータ３５を動作させることにより、流体の温度を上昇させる。流体の温度が上昇することにより、ベースプレート５の温度が上昇する。また、例えば、制御回路３２は、ベースプレート５の温度が所定の許容範囲内で環境温度に一致するように、冷却部３４及びヒータ３５の動作を制御して、流体の温度を調整する。また、例えば、制御回路３２は、ＰＩＤ制御等のフィードバック制御により、冷却部３４及びヒータ３５の動作を制御して、ベースプレート５の温度を制御する。温度制御部３は、ポンプ３３で流体を循環させながら、Ｓ３１〜Ｓ３３の処理を繰り返す。
【００４１】
なお、温度制御部３は、流体温度センサ３６を更に備え、環境温度測定部３８が測定した環境温度、温度測定部３７が測定したベースプレート５の温度及び流体温度センサ３６が測定した流体の温度に基づいて、ベースプレート５の温度を制御してもよい。また、本実施形態においても、流体は空気であることが望ましい。但し、製造装置１は、空気以外の流体を用いることも可能である。
【００４２】
以上のように、ベースプレート５の温度を環境温度に合わせるべく温度制御部３が流体の温度を調整することにより、ベースプレート５の温度は環境温度とほぼ同一の温度に制御される。ベースプレート５の温度は環境温度とほぼ同一の温度に制御され、ベースプレート５上に積層された複数の固化層６１とベースプレート５との間で熱交換が行われることにより、各固化層６１の温度は環境温度とほぼ同一の温度に制御される。このため、各固化層６１の温度の変動が抑制される。固化層６１の温度が環境温度とほぼ同一になることにより、固化層６１の温度と環境温度との差に応じた固化層６１の膨張及び収縮が減少する。また、固化層６１の温度の変動が抑制されることにより、温度変動に応じた固化層６１の膨張及び収縮が減少する。従って、各固化層６１のサイズの変動が抑制される。
【００４３】
本実施形態においては、ベースプレート５の温度を環境温度に合わせるようにベースプレート５の温度を制御することによって、各固化層６１の温度は環境温度とほぼ同一の温度に制御される。各固化層６１の温度の変動が抑制されると共に、各固化層６１の温度と環境温度との差が小さくなるので、より確実に各固化層６１のサイズの変動が抑制される。従って、製造装置１は、形状をより高精度に加工した三次元積層造形物６４を製造することが可能となる。
【００４４】
なお、以上の実施形態１〜３においては、制御回路３２で冷却部３４及びヒータ３５の動作を制御する形態を示したが、三次元積層造形物の製造装置１は、制御回路３２を用いずに、制御部１１で直接に冷却部３４及びヒータ３５の動作を制御する形態であってもよい。また、製造装置１は、冷却部３４又はヒータ３５の一方のみを用いて流体の温度を調整する形態であってもよい。例えば、製造装置１は、通流路５１を通流することによって加温された流体を適宜冷却する方法、又は低温の流体を適宜加熱する方法により、流体の温度を調整する。また、実施形態１〜３においては、ベースプレート５内の通流路５１を通流する流体を循環させる形態を示したが、製造装置１は、流体を循環させず、通流路５１を通流した後の流体を廃棄する形態であってもよい。
【００４５】
また、実施形態１〜３においては、ベースプレート５が金属製である形態を示したが、ベースプレート５は、金属以外で熱伝導性の高い材料で形成されていてもよい。また、実施形態１〜３においては、内部に通流路５１が形成された固形体がベースプレート５である例を示したが、固形体は、プレート以外の形状を有していてもよい。例えば、固形体は、内部に通流路５１が形成され、任意の形状に形成された金属塊であってもよい。また、固形体は、金属以外の固体の塊が任意の形状に形成され、内部に通流路５１が形成されたものであってもよい。
【００４６】
また、実施形態１〜３においては、金属粉末４を焼結させることによって固化層を形成する形態を示したが、三次元積層造形物の製造装置１は、金属粉末４を溶融固化させることによって固化層を形成する形態であってもよい。また、実施形態１〜３においては、エネルギービームとしてレーザ光を用いる形態を示したが、製造装置１は、レーザ光以外のエネルギービームを用いる形態であってもよい。また、実施形態１〜３においては、材料粉末として金属粉末４を用いる形態を示したが、製造装置１は、樹脂粉末等の金属粉末以外の材料粉末を用いる形態であってもよい。
【００４７】
今回開示された実施形態は全ての点で例示であって、制限的なものでは無いと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４８】
１  製造装置
１１  制御部
１２  昇降テーブル
１３  ブレード
１４  レーザ光源
２  切削機
３  温度制御部
３１  配管
３２  制御回路
３３  ポンプ
３４  冷却部
３５  ヒータ
３６  流体温度センサ
３７  温度測定部
３８  環境温度測定部
４  金属粉末（材料粉末）
５  ベースプレート（固形体）
５１  通流路
６１  固化層
６４  三次元積層造形物
【図１】
2018162488.tif 000003
【図２】
2018162488.tif 000004
【図３】
2018162488.tif 000005
【図４】
2018162488.tif 000006
【図５】
2018162488.tif 000007
【図６】
2018162488.tif 000008
【図７】
2018162488.tif 000009
【図８】
2018162488.tif 000010
【図９】
2018162488.tif 000011
【図１０】
2018162488.tif 000012
【図１１】
2018162488.tif 000013