(57)【要約】【課題】剛性の低下を抑えつつ軽量化された造形物を容易に造形する。【解決手段】造形方法によって造形された造形物６２は、複数の構成層６８が積層されて造形された構造体６０と構造体６０を支持する天井壁６４とを備える。構造体６０は、断面が楕円形状で、且つ、楕円形状の中心位置Ｃを基準として回転しながら積層方向に延びた複数の螺旋形状部６６を有し、複数の螺旋形状部６６は、中心位置Ｃが互いに所定距離離間して行列状に配置されている。行方向及び列方向に隣り合う螺旋形状部６６は、回転方向が反対であり、構造体６０の少なくとも１つの断面では、行方向及び列方向に隣り合う螺旋形状部６６は、長軸が互いに直交している。【選択図】図２
2019065328.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元造形装置を用いて、構造体と前記構造体を支持する天井壁とを有する造形物を造形する造形方法であって、
光ビームの照射による前記構造体の一部を構成する構成層の造形を、所定回数繰り返し行うことで、前記構成層を積層させて前記構造体を造形する構造体造形工程と、
光ビームの照射によって前記天井壁を造形する天井壁造形工程と、
を含み、
前記構成層は、複数の螺旋構成部を有し、
前記螺旋構成部は、積層方向からみて、前記螺旋構成部の中心位置から前記螺旋構成部の外周までの直線距離が最も長くなる長軸と、前記中心位置から前記螺旋構成部の外周までの直線距離が最も短くなる短軸とが直交する形状を有し、
複数の前記螺旋構成部は、中心位置が互いに所定距離離間して行列状に配置され、
前記構造体造形工程は、前記構成層を造形する度に、行方向及び列方向に隣り合う前記螺旋構成部が、前記中心位置を基準として互いに反対方向に所定角度だけ回転した状態となるように、前記光ビームを照射して、中心位置を基準として回転しながら積層方向に延びる螺旋形状部を複数有する前記構造体を造形する、造形方法。
【請求項２】
請求項１に記載の造形方法であって、
積層される複数の前記構成層のうち少なくとも１の前記構成層においては、行方向及び列方向に隣り合う前記螺旋構成部は、前記長軸が互いに直交している、造形方法。
【請求項３】
請求項２に記載の造形方法であって、
前記長軸が互いに直交する行方向及び列方向に隣り合う前記螺旋構成部は、前記長軸側の端部と前記短軸側の端部とが接している、造形方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の造形方法であって、
積層される複数の前記構成層のうち少なくとも１の前記構成層においては、複数の前記螺旋構成部は、前記長軸が互いに平行している、造形方法。
【請求項５】
請求項４に記載の造形方法であって、
複数の前記螺旋構成部の前記長軸が互いに平行する前記構成層においては、行方向及び列方向に対して斜めに隣り合う螺旋構成部は、前記長軸側の端部同士が接している、造形方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の造形方法であって、
前記螺旋構成部の前記長軸の距離と前記短軸の距離との比は、２．８：１、以上である、造形方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の造形方法であって、
前記螺旋構成部は、積層方向からみて、前記短軸を境に前記長軸方向に沿って対称となる形状を有する、造形方法。
【請求項８】
請求項７に記載の造形方法であって、
前記螺旋構成部は、積層方向からみて、楕円、長円、又は、菱形の形状を有する、造形方法。
【請求項９】
３次元造形装置を用いて製造された造形物であって、
複数の構成層が積層されて造形された構造体と前記構造体を支持する天井壁とを備え、
前記構造体は、中心位置を基準として回転しながら積層方向に延びた複数の螺旋形状部を有し、
前記螺旋形状部は、断面が、前記中心位置から前記螺旋形状部の外周までの直線距離が最も長くなる長軸と、前記中心位置から前記螺旋形状部の外周までの直線距離が最も短くなる短軸とが直交する形状を有し、
複数の前記螺旋形状部は、前記中心位置が互いに所定距離離間して行列状に配置され、
行方向及び列方向に隣り合う前記螺旋形状部は、回転方向が反対である、造形物。
【請求項１０】
請求項９に記載の造形物であって、
前記構造体の少なくとも１つの断面では、行方向及び列方向に隣り合う前記螺旋形状部は、前記長軸が互いに直交している、造形物。
【請求項１１】
請求項１０に記載の造形物であって、
複数の前記螺旋形状部の前記長軸が互いに直交する前記構造体の断面においては、行方向及び列方向に隣り合う前記螺旋形状部は、前記長軸側の端部と前記短軸側の端部とが接している、造形物。
【請求項１２】
請求項９〜１１のいずれか１項に記載の造形物であって、
前記構造体の少なくとも１つの断面では、複数の前記螺旋形状部は、前記長軸が互いに平行している、造形物。
【請求項１３】
請求項１２に記載の造形物であって、
複数の前記螺旋形状部が互いに平行する前記構造体の断面においては、行方向及び列方向に対して斜めに隣り合う前記螺旋形状部は、前記長軸側の端部同士が接している、造形物。
【請求項１４】
請求項９〜１３のいずれかに記載の造形物であって、
前記螺旋形状部の前記長軸の距離と前記短軸の距離との比は、２．８：１、以上である、造形物。
【請求項１５】
請求項９〜１４のいずれか１項に記載の造形物であって、
前記螺旋形状部は、断面が、前記短軸を境に前記長軸方向に沿って対称となる形状を有する、造形物。
【請求項１６】
請求項１５に記載の造形物であって、
前記螺旋形状部は、断面が、楕円、長円、又は、菱形の形状を有する、造形物。
【請求項１７】
請求項９〜１６のいずれか１項に記載の造形物であって、
側壁と底壁とをさらに備え、
前記構造体は、前記底壁、前記側壁、及び、前記天井壁に囲まれており、
複数の前記螺旋形状部は、前記底壁と前記天井壁とを連結する、造形物。
【請求項１８】
請求項９〜１７のいずれか１項に記載の造形物であって、
前記造形物は、金型の少なくとも一部を構成する、造形物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体からなる粉体層に対して光ビームを照射することで、前記粉体層から３次元の造形物を得る造形方法及びこの造形方法で造形される造形物に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１に記載されるように、粉体を積層して粉体層を形成した後、該粉体層に対して光ビームを照射することによって該粉体層を焼結又は粉体を溶融固着させて、３次元造形物とすることが広汎に行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１２５６４３号公報
【特許文献２】特開平７−２９９８７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、コストを抑えるために造形物の重量を軽くしたいという要望がある。この場合に、造形物を中空形状にし、材料を削減することが考えられるが、単純に中空にするのでは造形物の剛性が低下してしまい、また造形物の天井壁を造形することが困難となる。そのため、従来では、造形済みの層が存在しない部分に造形を行うためには別途サポート材と呼ばれる台座を造形・設置しなければならず、結果造形コスト削減に繋がらないという問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明は、剛性の低下を抑えつつ軽量化された造形物を容易に造形することができる造形方法及びこの造形方法で造形される造形物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】
本第１の発明は、３次元造形装置を用いて、構造体と前記構造体を支持する天井壁とを有する造形物を造形する造形方法であって、光ビームの照射による前記構造体の一部を構成する構成層の造形を、所定回数繰り返し行うことで、前記構成層を積層させて前記構造体を造形する構造体造形工程と、光ビームの照射によって前記天井壁を造形する天井壁造形工程と、を含み、前記構成層は、複数の螺旋構成部を有し、前記螺旋構成部は、積層方向からみて、前記螺旋構成部の中心位置から前記螺旋構成部の外周までの直線距離が最も長くなる長軸と、前記中心位置から前記螺旋構成部の外周までの直線距離が最も短くなる短軸とが直交する形状を有し、複数の前記螺旋構成部は、中心位置が互いに所定距離離間して行列状に配置され、前記構造体造形工程は、前記構成層を造形する度に、行方向及び列方向に隣り合う前記螺旋構成部が、前記中心位置を基準として互いに反対方向に所定角度だけ回転した状態となるように、前記光ビームを照射して、中心位置を基準として回転しながら積層方向に延びる螺旋形状部を複数有する前記構造体を造形する。
【０００７】
本第１の発明は、前記造形方法であって、積層される複数の前記構成層のうち少なくとも１の前記構成層においては、行方向及び列方向に隣り合う前記螺旋構成部は、前記長軸が互いに直交してもよい。
【０００８】
本第１の発明は、前記造形方法であって、前記長軸が互いに直交する行方向及び列方向に隣り合う前記螺旋構成部は、前記長軸側の端部と前記短軸側の端部とが接してもよい。
【０００９】
本第１の発明は、前記造形方法であって、積層される複数の前記構成層のうち少なくとも１の前記構成層においては、複数の前記螺旋構成部は、前記長軸が互いに平行してもよい。
【００１０】
本第１の発明は、前記造形方法であって、複数の前記螺旋構成部の前記長軸が互いに平行する前記構成層においては、行方向及び列方向に対して斜めに隣り合う螺旋構成部は、前記長軸側の端部同士が接してもよい。
【００１１】
本第１の発明は、前記造形方法であって、前記螺旋構成部の前記長軸の距離と前記短軸の距離との比は、２．８：１、以上であってもよい。
【００１２】
本第１の発明は、前記造形方法であって、前記螺旋構成部は、積層方向からみて、前記短軸を境に前記長軸方向に沿って対称となる形状を有してもよい。
【００１３】
本第１の発明は、前記造形方法であって、前記螺旋構成部は、積層方向からみて、楕円、長円、又は、菱形の形状を有してもよい。
【００１４】
本第２の発明は、前記３次元造形装置を用いて製造された造形物であって、複数の構成層が積層されて造形された構造体と前記構造体を支持する天井壁とを備え、前記構造体は、中心位置を基準として回転しながら積層方向に延びた複数の螺旋形状部を有し、前記螺旋形状部は、断面が、前記中心位置から前記螺旋形状部の外周までの直線距離が最も長くなる長軸と、前記中心位置から前記螺旋形状部の外周までの直線距離が最も短くなる短軸とが直交する形状を有し、複数の前記螺旋形状部は、前記中心位置が互いに所定距離離間して行列状に配置され、行方向及び列方向に隣り合う前記螺旋形状部は、回転方向が反対である。
【００１５】
本第２の発明は、前記造形物であって、前記構造体の少なくとも１つの断面では、行方向及び列方向に隣り合う前記螺旋形状部は、前記長軸が互いに直交してもよい。
【００１６】
本第２の発明は、前記造形物であって、複数の前記螺旋形状部の前記長軸が互いに直交する前記構造体の断面においては、行方向及び列方向に隣り合う前記螺旋形状部は、前記長軸側の端部と前記短軸側の端部とが接してもよい。
【００１７】
本第２の発明は、前記造形物であって、前記構造体の少なくとも１つの断面では、複数の前記螺旋形状部は、前記長軸が互いに平行してもよい。
【００１８】
本第２の発明は、前記造形物であって、複数の前記螺旋形状部が互いに平行する前記構造体の断面においては、行方向及び列方向に対して斜めに隣り合う前記螺旋形状部は、前記長軸側の端部同士が接してもよい。
【００１９】
本第２の発明は、前記造形物であって、前記螺旋形状部の前記長軸の距離と前記短軸の距離との比は、２．８：１、以上であってもよい。
【００２０】
本第２の発明は、前記造形物であって、前記螺旋形状部は、断面が、前記短軸を境に前記長軸方向に沿って対称となる形状を有してもよい。
【００２１】
本第２の発明は、前記造形物であって、前記螺旋形状部は、断面が、楕円、長円、又は、菱形の形状を有してもよい。
【００２２】
本第２の発明は、前記造形物であって、側壁と底壁とをさらに備え、前記構造体は、前記底壁、前記側壁、及び、前記天井壁に囲まれており、複数の前記螺旋形状部は、前記底壁と前記天井壁とを連結してもよい。
【００２３】
本第２の発明は、前記造形物であって、前記造形物は、金型の少なくとも一部を構成してもよい。
【発明の効果】
【００２４】
本第１の発明によれば、剛性の低下を抑えつつ軽量化された造形物を容易に造形することができる。また、サポート材を用いることなく天井壁を造形することも容易となる。
【００２５】
本第２の発明によれば、剛性の低下を抑えつつ造形物を軽量化することができる。また、天井壁の造形も容易な造形物を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】３次元造形物を得るための３次元造形装置の要部概略斜視図である。
【図２】図１に示す３次元造形装置で造形された造形物の外観斜視図である。
【図３】図２の造形物の積層方向における第１の位置における構造体の断面図である。
【図４】図２の造形物の積層方向における第２の位置における構造体の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係る造形方法及び造形物につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００２８】
［実施の形態］
先ず、本実施の形態に係る造形方法を実施するための３次元造形装置につき概略説明する。
【００２９】
図１は、３次元の造形物を得るための３次元造形装置１０の要部概略斜視図である。この３次元造形装置１０は、造形物の出発材料である粉体１２を貯留した貯留ホッパ１４と、ガントリー１６によって図１中の矢印Ｘ方向、矢印Ｙ方向及び矢印Ｚ方向の３軸に移動可能な光ビーム照射部１８とを有する。光ビーム照射部１８は、保護カバー１９で覆われており、保護カバー１９と一体的に移動する。
【００３０】
３次元造形装置１０は、図示しない基台をさらに有し、該基台上には、造形物を載置するためのテーブル（造形ベッド）２０が設けられる。また、光ビーム照射部１８の先端には、下端が開口したシュラウド２２が設けられており、光ビーム照射部１８から照射された光ビームＬは、シュラウド２２内を進行する。なお、光ビーム照射部１８は、光ファイバケーブル２４を介して光ビーム発振機２６に電気的に接続されている。
【００３１】
シュラウド２２には、ヒューム吸引機取付部３０、及びＮ2ガス供給機取付部３２が設けられる。これらヒューム吸引機取付部３０、及びＮ2ガス供給機取付部３２には、吸気管３４、送気管３６を介してヒューム吸引機３８、Ｎ2ガス供給機４０がそれぞれ接続される。
【００３２】
以上の構成において、光ビーム発振機２６、ヒューム吸引機３８、及びＮ2ガス供給機４０は、信号線４２ａ〜４２ｃの各々を介して制御部４４に電気的に接続される。すなわち、光ビームＬの発振（照射）、シュラウド２２内へのＮ2ガスの供給、シュラウド２２内のヒュームの吸引は、制御部４４の制御作用下に行われる。
【００３３】
また、シュラウド２２には、貯留ホッパ１４が支持される。貯留ホッパ１４の下端面には、制御部４４からの制御信号によって開閉可能なシャッタ（図示せず）が設けられる。シャッタが開放されると、貯留ホッパ１４内の粉体１２が前記テーブル２０上に供給される。その一方で、シャッタが閉止されると、粉体１２の供給が停止される。
【００３４】
貯留ホッパ１４の下端部には、シュラウド２２と貯留ホッパ１４との間に介在するようにしてブレード４６が支持される。このブレード４６は、テーブル２０上に供給された粉体１２を均す役割を果たす。
【００３５】
なお、粉体１２は、光ビームＬによって焼結（ないし溶融固着）可能なものであればよく、特に限定されるものではない。例えば、金属粉体であってもよいし、樹脂粉体であってもよい。
【００３６】
光ビーム照射部１８は、例えば、ギア機構によって傾動可能であり、また、傾動した姿勢で停止することも可能である。光ビーム照射部１８がこのように傾動することにより、光ビームＬの照射角度を任意に変更することができる。
【００３７】
光ビーム照射部１８と、シュラウド２２及び貯留ホッパ１４とを一体的に移動させるためのガントリー１６は、１対の固定ガイドレール４８ａ、４８ｂと、該固定ガイドレール４８ａ、４８ｂの長手方向に沿って変位可能な可動ガイドレール５０と、該可動ガイドレール５０に沿って変位可能で、且つ支柱５２を支承したスキャナ５４とを有する。
【００３８】
この中、固定ガイドレール４８ａ、４８ｂは、ともに図１中の矢印Ｙ方向に沿って延在する。一方、可動ガイドレール５０は固定ガイドレール４８ａから固定ガイドレール４８ｂに橋架されている。このため、可動ガイドレール５０は、固定ガイドレール４８ａ、４８ｂの延在方向である矢印Ｙ方向に対して直交する矢印Ｘ方向に延在する。
【００３９】
可動ガイドレール５０は、図示しない第１駆動源の作用下で、固定ガイドレール４８ａ、４８ｂ、換言すれば、矢印Ｙ方向に沿って変位することが可能である。また、スキャナ５４は、図示しない第２駆動源の作用下で、可動ガイドレール５０（矢印Ｘ方向）に沿って変位することが可能である。光ビーム照射部１８を支持する支柱５２は、図示しない第３駆動源の作用下で、鉛直方向（矢印Ｚ方向）に沿って変位することが可能である。可動ガイドレール５０、スキャナ５４及び支柱５２が以上のようにして変位することにより、光ビーム照射部１８、シュラウド２２及び貯留ホッパ１４を任意の座標に位置させることが可能である。この第１駆動源〜第３駆動源は、制御部４４の制御にしたがって駆動する。
【００４０】
次に、３次元造形装置１０の基本的な造形動作について説明する。
【００４１】
３次元の造形物を作製するには、制御部４４は、先ず、第１駆動源及び第２駆動源を制御することで可動ガイドレール５０及びスキャナ５４を変位させる。すなわち、光ビーム照射部１８及び貯留ホッパ１４を、ガントリー１６の作用化で、ＸＹ平面に沿って移動させ、所定の（ｘ，ｙ）座標に位置させる。
【００４２】
その後、制御部４４は、貯留ホッパ１４の下端部に設けられた前記シャッタを開放する。これに伴い、貯留ホッパ１４に貯留された粉体１２がテーブル２０上に降下する。
【００４３】
この状態で、制御部４４は、光ビーム照射部１８及び貯留ホッパ１４を、上記と同様にして矢印Ｘ方向又は矢印Ｙ方向の少なくともいずれか一方に沿って変位させる。その結果、粉体１２が線状に連なるようにしてテーブル２０上に供給されるとともに、ブレード４６によって均される。これにより、所定の厚みの粉体層２８が形成される。光ビーム照射部１８及び貯留ホッパ１４が予め設定された所定の軌跡に沿って変位した後、前記シャッタが閉止されて粉体１２の供給が停止される。
【００４４】
この変位の前後において、制御部４４の制御作用下に、Ｎ2ガス供給機４０及びヒューム吸引機３８が制御される。すなわち、送気管３６を介してシュラウド２２内にＮ2ガスが供給されるとともに、シュラウド２２内のガスが吸気管３４を介して排出される。これにより、シュラウド２２内の雰囲気が循環される。
【００４５】
次に、制御部４４は、第３駆動源を制御することにより支柱５２を矢印Ｚ方向に沿って下降させ、光ビーム照射部１８を所定のｚ座標に位置させる。
【００４６】
次に、制御部４４の制御作用下に光ビーム発振機２６が制御され、光ビーム照射部１８から光ビームＬが出射される。光ビームＬは、粉体層２８に入射する。この入射に伴って発生するヒュームは、ヒューム吸引機３８の作用下に、吸気管３４を介してシュラウド２２外へ排出される。
【００４７】
光ビームＬが入射した部位では、粉体１２の温度が上昇する。このため、粉体１２の一部が溶融し、焼結ないし溶融固着が進行する。すなわち、粉体１２同士の結合が起こり、これにより粉体層２８が固化する。なお、光ビーム照射部１８による光ビームＬの粉体層２８への入射位置は、ガントリー１６によってＸＹ平面に沿って変位（走査）される。
【００４８】
次に、このようにして固化した粉体層２８上に新たな粉体１２を供給して粉体層２８を積層する。この積層に先んじ、前記第３駆動源が再び制御されて支柱５２等が若干上昇し、シュラウド２２や光ビーム照射部１８が若干上昇する。
【００４９】
その後、新たな粉体層２８に光ビームＬを照射することにより、該新たな粉体層２８を固化させる。勿論、以上の作業は、上記に準拠して行われる。
【００５０】
この作業、すなわち、粉体層２８の積層・固化を繰り返すことにより、立体的な３次元の造形物が形成される。
【００５１】
本実施の形態では、図２に示すような構造体６０を有する造形物６２を造形する。図２は、造形物６２の外観斜視図であり、図３は、造形物６２の積層方向における第１の位置における構造体６０（造形物６２）の断面図、図４は、造形物６２の積層方向における第２の位置における構造体６０（造形物６２）の断面図である。なお、図２〜図４においては、天井壁を参照符号６４で表し、構造体６０の側面を覆う側壁、一番最初に造形される底壁については図示を省略している。天井壁６４が一番最後に造形される。この造形物６２は、例えば、金型として用いられ、金型の少なくとも一部を構成する。構造体６０は、底壁、側壁、天井壁６４で囲まれている。
【００５２】
構造体６０は、断面が楕円形状で、且つ、楕円形状の中心位置Ｃを基準として回転しながら積層方向に延びた複数の螺旋形状部６６を有する。このため、複数の螺旋形状部６６は、底壁と天井壁６４とを連結する。複数の螺旋形状部６６は、中心位置Ｃが互いに所定距離離間して行列状に配置されている。行方向及び列方向に隣り合う螺旋形状部６６は、回転方向が反対となるように造形されている。つまり、ある螺旋形状部６６が、時計回りに螺旋した形状を有する場合は、そのある螺旋形状部６６と行方向及び列方向に隣り合う螺旋形状部６６は、反時計回りに螺旋した形状を有する。
【００５３】
図３に示すように、第１の位置のおける構造体６０の断面では、行方向及び列方向に隣り合う螺旋形状部６６の長軸が互いに直交し、且つ、行方向及び列方向に隣り合う螺旋形状部６６の長軸側の端部と短軸側の端部とが互いに接する（接続する）ように造形されている。
【００５４】
また、図４に示すように、第２の位置における構造体６０の断面では、全ての螺旋形状部６６の長軸が互いに平行しており、行方向（又は列方向）に対して、斜めに隣り合う螺旋形状部６６の長軸側の端部同士が互いに接する（接続する）ように造形されている。そのために、螺旋形状部６６の長軸と短軸との比は、２．８：１、以上に設定されている。したがって、螺旋形状部６６の長軸と短軸との比は、３：１、であってもよいし、５：１、であってもよい。この長軸と短軸との比は、構造体６０の剛性と軽量度合いによって決定される。なお、この長軸と短軸の比は、螺旋形状部６６同士が部分的に連結する構造とすることで造形物全体の剛性を高めるためのものであり、剛性が十分であれば特にこの比に限定されるものではない。
【００５５】
次に、３次元造形装置１０を用いて、図２〜図４に示すような構造体６０の造形方法について説明する。
【００５６】
まず、上述したようにテーブル２０上に粉体１２を供給して、粉体１２を均して粉体層２８を形成する。そして、光ビームＬを照射しつつ走査することで、構造体６０の一部を構成する構成層（１層目の構成層）６８を造形する。この構成層６８は、積層方向からみて断面が楕円形状となる複数の螺旋構成部６６ａを有する。螺旋構成部６６ａは、光ビームＬの照射によって、焼結ないし溶融固着した部分である。この螺旋構成部６６ａの中心位置Ｃが互いに所定距離離間して行列状に配置されるように、光ビームＬを照射して走査する。
【００５７】
ここで、１層目の構成層６８においては、説明をわかり易くするため、図３に示すように、行方向及び列方向に隣り合う螺旋構成部６６ａは、長軸が互いに直交しており、長軸側の端部と短軸側の端部とが互いに接している（接続されている）ものとする。なお、１層目の構成層６８の造形の前に底壁が造形されており、１層目の構成層６８の造形とともに側壁を構成する層（１層目）も造形される。
【００５８】
その後、１層目の構成層６８の上に粉体１２を供給して、粉体１２を均して粉体層２８を形成する。そして、光ビームＬを照射しつつ走査することで、構造体６０の一部を構成する構成層（２層目の構成層）６８を造形する。この２層目の構成層６８の造形においては、行方向及び列方向が隣り合う螺旋構成部６６ａが、中心位置Ｃを基準として互いに反対方向に所定角度だけ回転した状態となるように、光ビームＬを照射して走査する。
【００５９】
これにより、２層目の構成層６８の螺旋構成部６６ａは、２層目の構成層６８の螺旋構成部６６ａが積層される１層目の構成層６８の螺旋構成部６６ａと中心位置Ｃが互いに一致し、且つ、２層目の構成層６８の螺旋構成部６６ａが積層される１層目の構成層６８の螺旋構成部６６ａに対して所定角度だけ回転した状態となる。なお、２層目の構成層６８の造形とともに側壁を構成する層（２層目）も造形される。
【００６０】
その後、２層目の構成層６８の上に粉体１２を供給して、粉体１２を均して粉体層２８を形成する。そして、光ビームＬを照射しつつ走査することで、構造体６０の一部を構成する構成層（３層目の構成層）６８を造形する。この３層目の構成層６８の造形においても、行方向及び列方向が隣り合う螺旋構成部６６ａが、中心位置Ｃを基準として互いに反対方向にさらに所定角度だけ回転した状態となるように、光ビームＬを照射して走査する。
【００６１】
これにより、３層目の構成層６８の螺旋構成部６６ａは、３層目の構成層６８の螺旋構成部６６ａが積層される２層目の構成層６８の螺旋構成部６６ａと中心位置Ｃが互いに一致し、且つ、３層目の構成層６８の螺旋構成部６６ａが積層される２層目の構成層６８の螺旋構成部６６ａに対して所定角度だけ回転した状態となる。なお、３層目の構成層６８の造形とともに側壁を構成する層（３層目）も造形される。
【００６２】
以上のような動作を所定回数繰り返して、複数の螺旋構成部６６ａを複数積層することで、複数の螺旋形状部６６を造形することができ、図２に示すような造形物６２を得ることができる。したがって、剛性の低下を抑えつつ軽量化された造形物６２を容易に造形することができる。また、複数の螺旋形状部６６を造形するので、天井壁６４の造形も容易となる。
【００６３】
従来のように、中空の造形物を造形する場合においては、天井壁を造形する場合は、天井壁を構成するための粉体が、構成層のない中空部分で造形しなければならないため、中空部分に落ち込んでしまい、均一の壁面を造形することができないという問題があったが、そのような問題も回避することができる。すなわち、造形された構成層６８が造形されるごとに螺旋構成部６６ａが回転しているため、供給される粉体１２が構成層状に保持される。これにより、粉体１２が中空部分に落ち込むことがなく、均一な壁面を造形することが可能となる。
【００６４】
なお、天井壁６４は、構造体６０を造形した後に、構造体６０上に粉体１２を供給して、粉体１２を均して粉体層２８を形成し、光ビームＬを照射することで造形される。この天井壁６４は、１つの層（構成層）から構成されていてもよいし、複数の層（構成層）が積層されたものであってもよい。
【００６５】
［変形例］
上記実施の形態では、螺旋形状部６６の断面形状、及び、積層方向からみた螺旋構成部６６ａの形状を、楕円形状として説明したが、楕円形状ではなくてもよい。つまり、螺旋形状部６６（螺旋構成部６６ａ）は、断面が、螺旋形状部６６（螺旋構成部６６ａ）の中心位置Ｃから螺旋形状部６６（螺旋構成部６６ａ）の外周までの直線距離が最も長くなる長軸と、中心位置Ｃから螺旋形状部６６（螺旋構成部６６ａ）の外周までの直線距離が最も短くなる短軸とが直交する形状を有していればよい。そして、螺旋形状部６６（螺旋構成部６６ａ）は、断面が、短軸を境に長軸方向に沿って対称となる形状を有していればよい。例えば、螺旋形状部６６（螺旋構成部６６ａ）は、断面が長円、菱形の形状であってもよい。
【００６６】
〔実施の形態から得られる技術的思想〕
上記実施の形態から把握しうる技術的思想について、以下に記載する。
【００６７】
＜第１の技術的思想＞
造形方法は、３次元造形装置（１０）を用いて、構造体（６０）と構造体（６０）を支持する天井壁（６４）とを有する造形物（６２）を造形する。造形方法は、光ビーム（Ｌ）の照射による構造体（６０）の一部を構成する構成層（６８）の造形を、所定回数繰り返し行うことで、構成層（６８）を積層させて構造体（６０）を造形する構造体造形工程と、光ビーム（Ｌ）の照射によって天井壁（６４）を造形する天井壁造形工程と、を含む。構成層（６８）は、複数の螺旋構成部（６６ａ）を有し、螺旋構成部（６６ａ）は、積層方向からみて、螺旋構成部（６６ａ）の中心位置（Ｃ）から螺旋構成部（６６ａ）の外周までの直線距離が最も長くなる長軸と、中心位置（Ｃ）から螺旋構成部（６６ａ）の外周までの直線距離が最も短くなる短軸とが直交する形状を有する。複数の螺旋構成部（６６ａ）は、中心位置（Ｃ）が互いに所定距離離間して行列状に配置されている。構造体造形工程は、構成層（６８）を造形する度に、行方向及び列方向に隣り合う螺旋構成部（６６ａ）が、中心位置（Ｃ）を基準として互いに反対方向に所定角度だけ回転した状態となるように、光ビーム（Ｌ）を照射して、中心位置（Ｃ）を基準として回転しながら積層方向に延びる螺旋形状部（６６）を複数有する構造体（６０）を造形する。
【００６８】
これにより、剛性の低下を抑えつつ軽量化された造形物（６２）を容易に造形することができる。また、サポート材を用いることなく天井壁（６４）を造形することも容易となる。
【００６９】
積層される複数の構成層（６８）のうち少なくとも１の構成層（６８）においては、行方向及び列方向に隣り合う螺旋構成部（６６ａ）は、長軸が互いに直交してもよい。これにより、剛性の低下を抑えつつ軽量化された造形物（６２）を容易に造形することができる。また、サポート材を用いることなく天井壁（６４）を造形することも容易となる。
【００７０】
長軸が互いに直交する行方向及び列方向に隣り合う螺旋構成部（６６ａ）は、長軸側の端部と短軸側の端部とが接してもよい。これにより、造形物（６２）の剛性の低下をさらに抑えることができる。
【００７１】
積層される複数の構成層（６８）のうち少なくとも１の構成層（６８）においては、複数の螺旋構成部（６６ａ）は、長軸が互いに平行してもよい。これにより、剛性の低下を抑えつつ軽量化された造形物（６２）を容易に造形することができる。また、サポート材を用いることなく天井壁（６４）を造形することも容易となる。
【００７２】
複数の前記螺旋構成部（６６ａ）の長軸が互いに平行する構成層（６８）においては、行方向及び列方向に対して斜めに隣り合う螺旋構成部（６６ａ）は、長軸側の端部同士が接してもよい。これにより、造形物（６２）の剛性の低下をさらに抑えることができる。
【００７３】
螺旋構成部（６６ａ）の長軸の距離と短軸の距離との比は、２．８：１、以上であってもよい。これにより、剛性の低下を抑えつつ軽量化された造形物（６２）を容易に造形することができる。また、サポート材を用いることなく天井壁（６４）を造形することも容易となる。
【００７４】
螺旋構成部（６６ａ）は、積層方向からみて、短軸を境に長軸方向に沿って対称となる形状を有してもよい。これにより、剛性の低下を抑えつつ軽量化された造形物（６２）を容易に造形することができる。また、サポート材を用いることなく天井壁（６４）を造形することも容易となる。
【００７５】
螺旋構成部（６６ａ）は、積層方向からみて、楕円、長円、又は、菱形の形状を有してもよい。これにより、剛性の低下を抑えつつ軽量化された造形物（６２）を容易に造形することができる。また、天井壁（６４）の造形も容易となる。
【００７６】
＜第２の技術的思想＞
３次元造形装置（１０）を用いて製造された造形物（６２）は、複数の構成層（６８）が積層されて造形された構造体（６０）と構造体（６０）を支持する天井壁（６４）とを備える。構造体（６０）は、中心位置（Ｃ）を基準として回転しながら積層方向に延びた複数の螺旋形状部（６６）を有する。螺旋形状部（６６）は、断面が、中心位置（Ｃ）から螺旋形状部（６６）の外周までの直線距離が最も長くなる長軸と、中心位置（Ｃ）から螺旋形状部（６６）の外周までの直線距離が最も短くなる短軸とが直交する形状を有する。複数の螺旋形状部（６６）は、中心位置（Ｃ）が互いに所定距離離間して行列状に配置され、行方向及び列方向に隣り合う螺旋形状部（６６）は、回転方向が反対である。
【００７７】
これにより、剛性の低下を抑えつつ造形物（６２）を軽量化することができる。また、天井壁（６４）の造形も容易な造形物（６２）を得ることができる。
【００７８】
構造体（６０）の少なくとも１つの断面では、行方向及び列方向に隣り合う螺旋形状部（６６）は、長軸が互いに直交してもよい。これにより、剛性の低下を抑えつつ造形物（６２）を軽量化することができる。また、天井壁（６４）の造形も容易な造形物（６２）を得ることができる。
【００７９】
複数の螺旋形状部（６６）の長軸が互いに直交する構造体（６０）の断面においては、行方向及び列方向に隣り合う螺旋形状部（６６）は、長軸側の端部と短軸側の端部とが接してもよい。これにより、造形物（６２）の剛性の低下をさらに抑えることができる。
【００８０】
構造体（６０）の少なくとも１つの断面では、複数の前記螺旋形状部（６６）は、長軸が互いに平行してもよい。これにより、剛性の低下を抑えつつ造形物（６２）を軽量化することができる。また、天井壁（６４）の造形も容易な造形物（６２）を得ることができる。
【００８１】
複数の螺旋形状部（６６）が互いに平行する構造体（６０）の断面においては、行方向及び列方向に対して斜めに隣り合う螺旋形状部（６６）は、長軸側の端部同士が接してもよい。これにより、造形物（６２）の剛性の低下をさらに抑えることができる。
【００８２】
螺旋形状部（６６）の長軸の距離と短軸の距離との比は、２．８：１、以上であってもよい。これにより、剛性の低下を抑えつつ造形物（６２）を軽量化することができる。また、天井壁（６４）の造形も容易な造形物（６２）を得ることができる。
【００８３】
螺旋形状部（６６）は、断面が、短軸を境に長軸方向に沿って対称となる形状を有してもよい。これにより、剛性の低下を抑えつつ造形物（６２）を軽量化することができる。また、天井壁（６４）の造形も容易な造形物（６２）を得ることができる。
【００８４】
螺旋形状部（６６）は、断面が、楕円、長円、又は、菱形の形状を有してもよい。これにより、剛性の低下を抑えつつ造形物（６２）を軽量化することができる。また、天井壁（６４）の造形も容易な造形物（６２）を得ることができる。
【００８５】
造形物（６２）は、側壁と底壁とをさらに備えてもよい。構造体（６０）は、底壁、側壁、及び、天井壁（６４）に囲まれており、複数の螺旋形状部（６６）は、底壁と天井壁（６４）とを連結してもよい。造形物（６２）は、金型の少なくとも一部を構成してもよい。
【符号の説明】
【００８６】
１０…３次元造形装置                  １２…粉体
１４…貯留ホッパ                      １６…ガントリー
１８…光ビーム照射部                  ２２…シュラウド
２６…光ビーム発振機                  ２８…粉体層
４４…制御部                          ４６…ブレード
４８ａ、４８ｂ…固定ガイドレール      ５０…可動ガイドレール
５２…支柱                            ５４…スキャナ
６０…構造体                          ６２…造形物
６４…天井壁                          ６６…螺旋形状部
６６ａ…螺旋構成部                    ６８…構成層
【図１】
2019065328.tif 000003
【図２】
2019065328.tif 000004
【図３】
2019065328.tif 000005
【図４】
2019065328.tif 000006