(57)【要約】      （修正有）【課題】立体造形の途中で発生する変形を抑制できる立体造形方法及び立体造形システムを提供する。【解決手段】立体造形方法は、複数の層を積層融着する工程と、前記複数の層における少なくとも２以上の層に渡る補強材１０７ａ、１０７ｂを配置固定する配置手段を備え、配置手段が、略直線で進行方向の動きで層間をまたがって前記補強材を挿入し配置固定する工程と、を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の層を積層融着する工程と、
前記複数の層における少なくとも２以上の層に渡る補強材を配置固定する工程と、
を含むことを特徴とする立体造形方法。
【請求項２】
複数の層を積層融着する積層手段と、
前記複数の層における少なくとも２以上の層に渡る補強材を配置固定する配置手段と、
を備えたことを特徴とする立体造形システム。
【請求項３】
前記配置手段は、略直線で進行方向の動きで層間をまたがって前記補強材を挿入する
ことを特徴とする請求項２に記載の立体造形システム。
【請求項４】
前記配置手段は、積層面と略平行な構造と略垂直な構造を有する形状で層間をまたがって前記補強材を挿入する
ことを特徴とする請求項２に記載の立体造形システム。
【請求項５】
前記補強材は、長繊維であり、
前記配置手段は、針に追従して層間にまたがって前記補強材を挿入する
ことを特徴とする請求項２に記載の立体造形システム。
【請求項６】
前記積層手段は、複数のシートを前記複数の層として積層し、
前記複数のシートのそれぞれは、長繊維とバインダー樹脂を含んだ織物、編み物、不織布のいずれかである
ことを特徴とする請求項２に記載の立体造形システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体造形方法及び立体造形システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
立体造形の方法として、造形物の立体形状データから複数の層の形状データを生成し、複数の層の形状データに基づいて生成された複数の層を積層する積層造形法（Ａｄｄｉｔｉｖｅ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）が利用されている。
【０００３】
特許文献１には、積層造形法で補強穴を設けた３次元造形物を製作し、その補強穴に流動性物質を充填して硬化させることが記載されている。これにより、特許文献１によれば、３次元造形物の内部強度を高めることができるとされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の技術では、３次元造形物が製作されてから３次元造形物中に補強材が形成されるため、３次元造形物を造形している途中（立体造形の途中）で発生する変形を抑制することが困難である。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、立体造形の途中で発生する変形を抑制できる立体造形方法及び立体造形システム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】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の１つの側面にかかる立体造形方法は、複数の層を積層融着する工程と、前記複数の層における少なくとも２以上の層に渡る補強材を配置固定する工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の１つの側面によれば、立体造形の途中で発生する変形を抑制できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１の実施形態における立体造形装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、第１の実施形態における立体造形方法を示す工程断面図である。
【図３】図３は、第１の実施形態における補強材の配置装置の構成を示す図である。
【図４】図４は、第１の実施形態の変形例における立体造形方法を示す工程断面図である。
【図５】図５は、第２の実施形態における立体造形装置の構成を示す図である。
【図６】図６は、第２の実施形態における立体造形方法を示す工程断面図である。
【図７】図７は、第２の実施形態における立体造形方法を示す図である。
【図８】図８は、第３の実施形態における立体造形方法を示す工程断面図である。
【図９】図９は、第３の実施形態の変形例における立体造形方法を示す工程断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる立体造形システムを詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。
【００１０】
（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る立体造形システムは、積層造形法により立体造形を行うためのシステムである。積層造形法では、造形物の立体形状データから複数の層の形状データを生成し、複数の層の形状データから層単位の造形手順（工作手順）を示す造形データを生成し、造形データに応じて複数の層を積層する。積層造形法は、例えば、電子写真プロセス、熱溶解積層（ＦＦＦ：Ｆｕｓｅｄ  Ｆｉｌａｍｅｎｔ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ）法、光造形（Ｓｔｅｒｅｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）法、粉体焼結（ＳＬＳ：Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｌａｓｅｒ  Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）法、材料積層（Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｊｅｔｔｉｎｇ）法、粉末固着（Ｂｉｎｄｅｒ  Ｊｅｔｔｉｎｇ）法、シート積層（ＳＬ：Ｓｈｅｅｔ  Ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）法、指向性エネルギー堆積（Ｄｉｒｅｃｔｅｄ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等を含むことができる。
【００１１】
射出成形などで広く用いられている熱可塑性樹脂の造形に対しては、積層造形法ではＦＦＦ法、ＳＬＳ法、ＳＬ法が代表的な造形法と捉えることができる。
【００１２】
ＦＦＦ法は、高温のノズルを線状に移動させ、被加工面に紛体を２次元的に埋めていくため、立体造形の処理に時間がかかりやすい。造形後は直ちに造形物を取り出せる。
【００１３】
ＳＬＳ法は、高エネルギーなレーザー光を線状にスキャンさせ、被加工面に紛体を２次元的に埋めていくため、立体造形の処理に時間がかかりやすい。粉の層の中の造形物を冷却することや粉の中からの造形物を取り出すことにも時間がかかりやすい。
【００１４】
ＳＬ法では、シートで面を形成し、造形形状の輪郭を線状にカットする点では高速だが、シート間の接着剤の塗布あるいはレーザ融着に時間がかかりやすい。造形物の周囲の材料を取り除くのにも時間がかかりやすい。
【００１５】
すなわち、ＦＦＦ法、ＳＬＳ法、ＳＬ法などの積層造形法では、造形物を得るのに多大な時間がかかる傾向にある。加えて、ＦＦＦ法、ＳＬＳ法、ＳＬ法などの積層造形法では、いずれの造形方法も、立体造形の途中において、積層間のつながりが弱く、積層方向の強度を得ることが困難である。
【００１６】
それに対して、積層造形法で補強穴を設けた３次元造形物を製作し、その補強穴に流動性物質を充填して硬化させることが考えられる。この場合、３次元造形物が製作されてから３次元造形物中に補強材が形成されるため、３次元造形物を造形している途中（立体造形の途中）で発生する変形を防止することが困難である。
【００１７】
例えば、ＦＦＦ法、ＳＬＳ法、ＳＬ法などの積層造形法では、立体造形の途中において、各層ごとに膨張や収縮が発生して反り、収縮などの変形・精度劣化が生じることがある。
【００１８】
そこで、本実施形態では、立体造形システムにおいて、複数の層を積層したら２以上の層に跨る補強材を配置し、立体造形の途中における造形物の変形の防止を図る。
【００１９】
具体的には、立体造形システム１は、立体造形を行うシステムであり、立体造形装置１００と配置装置２００とを有する。
【００２０】
立体造形装置１００は、ＦＦＦ法により立体造形を行う装置であり、例えば、図１に示すように構成される。図１は、立体造形装置１００の構成を示す図である。立体造形装置１００は、造形ステージ１０１、フィラメント供給ユニット１０２、及びノズルユニット１０３を有する。造形ステージ１０１は、ステージ１０１ａ及びシャフト１０２ａを有し、駆動機構（図示せず）による昇降動作がシャフト１０２ａを通じてステージ１０１ａに伝達され、ステージ１０１ａが昇降され得る。ステージ１０１ａ上には、ビルドプレート１０５が配置される。
【００２１】
フィラメント供給ユニット１０２は、フィラメント１０６をノズルユニット１０３に対して供給する。フィラメント１０６は、造形材料の一形態であり、例えば熱可塑性樹脂を原料として固められている。フィラメント１０６は、例えば、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＡ１２（ポリアミド１２）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＳＵ（ポリスルホン）、ＰＡ６６（ポリアミド６６）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＰＳＦ（ポリサルホン）、ＰＡ６（ポリアミド６）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等を主成分とする材料で形成され得る。
【００２２】
フィラメント１０６は、フィラメント供給ユニット２０６において巻回されているものから端部が引き出され、ノズルユニット１０３の導入口１０３ａ１へと導かれている。
【００２３】
ノズルユニット１０３は、加熱部１０３ａ、ノズル部１０３ｂ、及び筐体１０３ｃを有する。加熱部１０３ａ及びノズル部１０３ｂは、筐体１０３ｃの内部に設けられている。筐体１０３ｃは、駆動機構（図示せず）による水平移動動作を受け加熱部１０３ａ及びノズル部１０３ｂを水平方向に移動可能である。
【００２４】
加熱部１０３ａは、ノズルユニット１０３に導かれたフィラメント１０６を加熱して溶解しノズル部１０３ｂへ供給する。ノズル部１０３ｂは、溶解されたフィラメント１０６を吐出口１０３ｂ１からビルドプレート１０５に向けて押し出す。それとともに、筐体１０３ｃがノズル部１０３ｂを水平方向に移動させる。この動作が繰り返されることで、溶解されたフィラメント１０６の複数の材料層３０１〜３０６がビルプレート１０５上に積層され、複数の材料層３０１〜３０６が積層された積層体３００が形成される。
【００２５】
このとき、立体造形装置１００は、図２（ａ）に示すように、各材料層３０１〜３０６を形成する際に開口パターン３０１ａ，３０２ａ，３０２ｂ，３０３ａ，３０３ｂ，３０４ａ，３０４ｂ，３０５ａ，３０５ｂ，３０６ａ，３０６ｂと凹部パターン３０６ｃ１，３０６ｃ２とが形成されるようにする。図２（ａ）〜図２（ｃ）は、立体造形方法を示す工程断面図である。これにより、補強材１０７ａ，１０７ｂが挿入可能な空間３００ａ，３００ｂを有する積層体３００が形成される。空間３００ａは、積層体３００を積層方向に複数の層に跨って延びた穴であり、開口パターン３０１ａ，３０２ａ，３０３ａ，３０４ａ，３０５ａを含む。空間３００ｂは、積層体３００を積層方向に複数の層に跨って延びた穴であり、開口パターン３０２ｂ，３０３ｂ，３０４ｂ，３０５ｂを含む。
【００２６】
図２（ｂ）に示す工程では、積層体３００がビルドプレート１０５に載せられたまま配置装置２００へ移送される。配置装置２００は、補強材１０７ａ，１０７ｂを積層体３００に配置する装置であり、例えば、図３に示すように構成される。図３（ａ）は、配置装置２００の構成を示す図である。
【００２７】
配置装置２００は、打ち込み機構２０１及びステージ２０２を有する。ステージ２０２上にビルドプレート１０５とともに積層体３００が配置され、打ち込み機構２０１が補強材１０７ａ，１０７ｂを積層体３００における空間３００ａ，３００ｂ内に打ち込む。
【００２８】
空間は補強材よりやや小さい、不連続なことで樹脂層との一体化が促進される、短くて細い補強材であれば、空間がなくとも打ち込み可能である。
【００２９】
図３（ｂ）は打ち込み機構２０１の構成を示す図である。２１１は補強材１１７と一体になったプランジャ、２１２はプランジャ２１１に駆動力を与える駆動用電磁ソレノイドであってプランジャ２１１、電磁ソレノイド２て打ち込み機構２０１を構成している。 
２１３はプランジャ２１１の復帰用の圧縮コイルバネである。打ち込み機構２０１内に熱源を配置し、補強材１１７の予熱することも可能である。
【００３０】
図３（ｃ）は補強材１１７の各種形状を示している。樹脂層に一体化して嵌合するためにくさび状、段差、など既知の形状、材料が使用できる。樹脂との接着一体化を促すために微小な表面処理や化学的な処理剤の付与も可能である。
【００３１】
これにより、図２（ｂ）に示すように、積層された複数の材料層３０１〜３０６が融着されていない状態で複数の層３０１〜３０６における少なくとも２以上の層に渡る補強材１０７ａ，１０７ｂを配置する。補強材１０７ａ，１０７ｂは、棒状の形状を有することができる。補強材１０７ａ，１０７ｂは、例えば、鉄、銅、アルミ、ステンレス（磁性、非磁性）、銅鉄合金、フェライトなどの粒子、線、箔などが用いられ得る。これにより、補強材１０７ａ，１０７ｂで補強された造形物３００’が形成される。
【００３２】
あるいは、より高強度を必要とするなら、図２（ｃ）に示す工程を追加選択可能である。積層体３００を再度加熱して複数の材料層３０１〜３０６を互いに融着させるとともに複数の材料層３０１〜３０６を補強材１０７ａ，１０７ｂと融着させる。これにより、補強材１０７ａ，１０７ｂで補強されながら一体化された造形物３００’が形成される。
【００３３】
以上のように、第１の実施形態では、立体造形システム１において、２以上の材料層に跨る補強材１０７ａ，１０７ｂを配置し、材料層３０１〜３０６を補強させる。これにより、立体造形の途中において、造形物の機械的強度を向上でき、造形物の変形を抑制できる。
【００３４】
なお、第１の実施形態では、立体造形システム１における立体造形装置１００と配置装置２００とが別々の装置として構成される場合について例示しているが、立体造形装置１００と配置装置２００とは、同様な動きをする部分もあるため、少なくとも一部が共通化された装置として構成されてもよい。例えば、立体造形装置１００におけるノズルユニット１０３と配置装置２００における押し込み機構２０１とを一体化することもできる。
【００３５】
あるいは、積層体３００に配置する補強材を図４（ｂ）、図４（ｃ）に示すような横方向の構造も持った補強材１０７ｃとしてもよい。補強材１０７ｃは、補強材１０７ａ，１０７ｂに代えて、又は、補強材１０７ａ，１０７ｂとともに積層体３００に打ち込むことができる。図４（ａ）〜図４（ｃ）は、第１の実施形態の変形例における立体造形方法を示す工程断面図であり、補強材１０７ｃを補強材１０７ａ，１０７ｂとともに積層体３００に打ち込む場合について例示している。すなわち、図２（ａ）に示す工程と同様の工程が行われた後、図４（ｂ）に示す工程では、配置装置２００の打ち込み機構２０１が補強材１０７ｃを積層体３００における凹部パターン３０６ｃ１，３０６ｃ２に位置合わせする。補強材１０７ｃは、棒状部１０７ｃ１、棒状部１０７ｃ２、及びブリッジ部１０７ｃ３を有する。棒状部１０７ｃ１は、空間３００ａに対応した棒状の形状を有し、その先端が凹部パターン３０６ｃ１内に配置される。棒状部１０７ｃ２は、空間３００ｂに対応した棒状の形状を有し、その先端が凹部パターン３０６ｃ２内に配置される。ブリッジ部１０７ｃ３は、棒状部１０７ｃ１の上端と棒状部１０７ｃ２の上端とを平面方向に延びて連結するように構成され、積層体３００の上面に沿った平面方向に配置される。この状態で、打ち込み機構２０１が補強材１０７ｃを積層体３００に打ち込む。すなわち、棒状部１０７ｃ１が凹部パターン３０６ｃ１から積層方向に積層体３００内部まで打ち込まれ、棒状部１０７ｃ２が凹部パターン３０６ｃ２から積層方向に積層体３００内部まで打ち込まれる。補強材１０７ｃは、ステープルの針を用いることができる。ステープルの針は強度、大きさからも適している。この場合、配置装置２００としてステープラを用いることができる。
【００３６】
図４（ｃ）に示す工程もより高強度を必要とするなら追加選択可能である。積層体３００を再度加熱し複数の材料層３０１〜３０６を互いに融着させるとともに複数の材料層３０１〜３０６を補強材１０７ｃと融着させる。これにより、補強材１０７ｃで補強されながら一体化された造形物３００’が形成される。
【００３７】
このような横方向の構造も持った補強材１０７ｃを配置することで、反りを１／１０に低減することができた。積層方向の引張強度は、ＰＢＴ樹脂を例として、補強材なしのＦＤＭでは射出成形の１／２程度で２９Ｎ／ｍｍ２となった。補強材Ｓ４５Ｃの針を断面積６％相当で配置した場合、射出成形同等となった。射出成形用にはガラス繊維を補強充填材として含むものがあるが、その強度は９６Ｎ／ｍｍ２となった。補強材Ｓ４５Ｃの針を断面積１２％相当で配置した場合、射出成形同等となった。
【００３８】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態にかかる立体造形システム１ｉについて説明する。以下では、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００３９】
立体造形システム１ｉは、立体造形装置１００（図１参照）に代えて、立体造形装置１００ｉを有する。立体造形装置１００ｉは、ＳＬＳ法により立体造形を行う装置であり、例えば、図５に示すように構成される。図５は、立体造形装置１００ｉの構成を示す図である。
【００４０】
立体造形装置１００ｉは、リコート機構１１１により造形プレート１４６上に形成された粉体１４５の薄層１４７を、レーザービーム１１３で加熱することにより融着させ、固化した固化層１４７Ｈを積層して造形物１４８を造形する。粉体１４５は、目的とする造形物１４８に応じて適宜選択されるべきものであるが、樹脂の場合例えば、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＡ１２（ポリアミド１２）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＳＵ（ポリスルホン）、ＰＡ６６（ポリアミド６６）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＰＳＦ（ポリサルホン）、ＰＡ６（ポリアミド６）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等であり得る。また、粉体１４５は、結晶性樹脂のみに限らず、結晶性及び非晶性の混合樹脂であってもよい。
【００４１】
造形プレート１４６及び造形物１４８は、真空排気可能な空間を形成する真空容器３０２内に配置されている。真空容器３０２内が真空排気された状態でガス供給口３０２から窒素ガスなどを供給し、造形中は内部を密閉し、造形後は排気装置３０３から真空容器３０２内の排気を行う。
【００４２】
昇降ステージである造形ステージ１４１は、薄層１４７を昇降させる。造形ステージ１４１の周囲は、高さを固定された側面壁１４３で囲まれている。昇降装置１４２は、ボールねじ機構で構成され、側面壁１４３の内側で造形ステージ１４１を粉体１４５の厚み（例えば、０．１ｍｍ）などに対応させた任意のピッチで昇降させる。本実施形態では、補強材配置装置２００の押し込み機構２０１が、駆動機構（図示せず）の駆動により図５中の左右方向及び前後方向に移動可能であり、造形物１４８に上面から補強材１０７ｄを押し込み可能な装置構成となっている。
【００４３】
図５に示す立体造形システム１ｉの立体造形装置１００ｉ及び配置装置２００は、図６（ａ）〜図６（ｅ）に示すように動作する。図６（ａ）〜図６（ｅ）は、立体造形方法を示す工程断面図である。
【００４４】
図６（ａ）に示す工程（供給工程）では、リコート機構１１１は、造形ステージ１４１上のテーブル上面開口部１１０に粉体１４５を敷いて薄層１４７を形成する。図２（ａ）に示すように、造形ステージ１４１を有する造形容器Ａを挟んで供給ステージ１３１を有する原料容器Ｂが設けられている。原料容器Ｂは粉体が固着しない温度で予熱されている。リコート機構１１１は、金属ローラ１３３を回転させつつ、移動部１３４がガイド１３５に案内されて移動する。粉体１４５は、原料容器Ｂに蓄積されている。供給工程では、図６の（ａ）に示すように、供給ステージ１３１が矢印Ｒ１方向に移動することにより、原料容器Ｂの粉体１４５が造形容器Ａの上面よりも高い位置へ盛り上げられる。
【００４５】
図６（ｂ）に示す工程（粉末層工程）では、リコート機構１１１は、金属ローラ１３３を矢印Ｒ４方向に回転させつつ矢印Ｒ２方向に移動して、原料容器Ｂの粉体１４５を造形容器Ａへ移動させる。リコート機構１１１は、造形容器Ａの上面の粉体１４５をすり切って、造形容器Ａに薄層１４７を形成する。リコート機構１１１は、続いて、金属ローラ１３３を矢印Ｒ５方向に回転させつつ矢印Ｒ３方向に移動して、造形容器Ａの上面に、一定厚さで薄層１４７を形成する。
【００４６】
加熱機構１２０（図５参照）は、造形ステージ１４１上の粉体１４５に対してレーザービーム１１３を照射する。光源１２１は、炭酸ガスレーザー発振器である。Ｘ軸走査機構１２３は、光源１２１で発生させたレーザービーム１１３をガルバノミラー１２３ｍで図中左右方向に走査する。Ｙ軸走査機構１２２は、レーザービーム１１３をガルバノミラー１２２ｍで図中奥行方向に走査する。これにより、造形ステージ１４１の薄層１４７における入力データに応じた領域がレーザービーム１１３のビームスポットにより加熱される。
【００４７】
図６（ｃ）に示す工程（レーザー加熱工程）では、レーザービーム１１３は、造形ステージ１４１の薄層１４７を加熱し、ほぼ瞬時に溶融して下層の固体組織と一体に固化させることにより、薄層１４７の所望の領域を固化層１４７Ｈに固化させる。その際、補強材１０７を配置する空間にはビームを照射せず粉のままの微小空間を存在させる。
【００４８】
図６（ｄ）に示す工程（補強材配置工程）では、配置装置２００の押し込み機構２０１が、図の左右、前後の矢印Ｒ８方向に移動し、補強材１０７ｄを造形物１４８における微小空間に押し込み配置する。そして、補強材１０７ｄの周辺を溶融させて補強材１０７を造形物１４８と一体化させる。例えば、補強材１０７ｄを狙ってレーザ照射で加熱しても良いし、小型の補強材１０７なら全体の加熱冷却工程で造形物１４８と一体化できる。補強材１０７ｄは、棒状の形状を有することができる。補強材１０７ｄは、例えば、鉄、銅、アルミ、ステンレス（磁性、非磁性）、銅鉄合金、フェライトなどの粒子、線、箔などが用いられ得る。
【００４９】
図６（ｅ）に示す工程（下降工程）では、固化層１４７Ｈの積層を行う毎に、造形ステージ１４１を矢印Ｒ７方向に移動させて、固化層１４７Ｈの厚み方向に工程を進める。補強材の配置した高さ方向の厚みが積層ピッチより厚い場合は、図６（ａ）〜図６（ｅ）の工程を繰り返し行う場合に、図６（ｄ）の工程を所定回数ごとに行うなど図６（ｄ）の繰り返し回数を他の工程（図６（ａ）〜図６（ｃ）、図６（ｅ）に示す工程）に比べて低減させることができる。
【００５０】
図６（ａ）〜図６（ｅ）の工程を順次繰り返すことで、図７（ａ）に示すように補強材１０７ｄが造形物１４８内に位置する状態となる。このような状態で加熱、冷却が行われ、補強材で造形物の変形が抑制された状態で造形される。
【００５１】
以上のように、第２の実施形態では、立体造形システム１ｉにおいて、粉末の複数の薄層１４７を積層したら補強材１０７ｄを配置すべき領域及びその周辺領域を融着させる前に２以上の薄層１４７に跨る補強材１０７ｄを配置し、その後に複数の薄層１４７をレーザー照射等により融着させる。これにより、立体造形の途中において、造形物の機械的強度を向上でき、造形物の変形を抑制できる。
【００５２】
融着は補強材１０７が導電性なら、造形中、造形後とも、誘導加熱などの選択的加熱も可能である。融着させなくとも嵌合することでも補強効果は発現する。
【００５３】
なお、図７（ａ）に示すような棒状の補強材１０７ｄに代えて、図７（ｂ）に示すような横方向の構造も持った補強材１０７ｅを造形物１４８内に配置してもよい。補強材１０７ｃは、ステープルの針を用いることができる。ステープルの針は強度、大きさからも適している。このような横方向の構造も持った補強材１０７ｃを配置することで、造形物の変形をさらに低減できる。
【００５４】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態にかかる立体造形システム１ｊについて説明する。以下では、第１の実施形態及び第２の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００５５】
立体造形システム１ｊは、立体造形装置１００（図１参照）に代えて、立体造形装置１００ｊを有する。立体造形装置１００ｊは、ＳＬ法により立体造形を行う。例えば、図８（ａ）〜図８（ｃ）に示すように立体造形が行われる。図８（ａ）〜図８（ｃ）は、立体造形方法を示す工程断面図である。
【００５６】
図８（ａ）に示す工程では、立体造形装置１００ｊは、配置ヘッド１５１ｊでシート４１１，４１２を把持してビルドプレート４０１上に順に積層させる。これにより、シート４１１、シート４１２が順に積層された積層体４００が形成される。各シート４１１，４１２は、長繊維、バインダー樹脂を含んだ織物、編み物、不織布のいずれかとすることができる。各シート４１１，４１２は、例えば、ＦＲＰのプリプレグ繊維強化シートとすることができる。図８（ａ）では、各シート４１１，４１２が織物である場合が例示されている。
【００５７】
図８（ｂ）に示す工程では、配置装置２００の押し込み機構２０１（図３参照）は、補強材１０７ｆ，１０７ｇを積層体４００における隙間に押し込む。積層体４００における各シート４１１，４１２が織物である場合、多数の隙間が存在するため、補強材１０７ｆを容易に積層体４００内に押し込むことができる。補強材１０７ｆは、棒状の形状を有することができる。補強材１０７ａ，１０７ｂは、例えば、鉄、銅、アルミ、ステンレス（磁性、非磁性）、銅鉄合金、フェライトなどの粒子、線、箔などが用いられ得る。
【００５８】
図８（ｃ）に示す工程では、積層体４００が加熱され、複数のシート４１１，４１２が溶融して一体化された造形物４００’が形成される。
【００５９】
以上のように、第３の実施形態では、立体造形システム１ｊにおいて、複数のシート４１１，４１２を積層したら融着させる前に２以上のシート４１１，４１２に跨る補強材１０７ｆを配置し、その後に複数のシート４１１，４１２を融着させる。これにより、立体造形の途中における造形物４００’の変形を抑制できる。
【００６０】
なお、図８（ａ）に示すような棒状の補強材１０７ｆに代えて、又は、棒状の補強材１０７ｆとともに、図８（ａ）に示すような横方向の構造も持った補強材１０７ｇを造形物４００’内に配置してもよい。補強材１０７ｇは、ステープルの針を用いることができる。ステープルの針は強度、大きさからも適している。このような横方向の構造も持った補強材１０７ｇを配置することで、造形物の変形をさらに低減できる。
【００６１】
あるいは、図９（ａ）〜図９（ｃ）に示すように、ビルドプレート４０１に代えて不織布４０１ｋ上に複数のシート４１１〜４１３を順に積層させる場合、長繊維の補強材１０７ｈを採用することもできる。図９（ａ）〜図９（ｃ）は、第３の実施形態の変形例における立体造形方法を示す工程断面図である。長繊維の補強材１０７ｈは、図９（ａ）に示すように、直接的に、各シート４１１〜４１３の隙間に押し込まれてもよい。
【００６２】
あるいは、図９（ｂ）に示すように、針４２１に追従して層間にまたがって補強材１０７ｈを挿入し、さらに、図９（ｃ）に示すように、横方向に補強材１０７ｈが各シート４１１〜４１３間に編み込まれてもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１，１ｉ，１ｊ  立体造形システム
１００，１００ｉ，１００ｊ  立体造形装置
２００  配置装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６４】
【特許文献１】特開２０１５−１３４４１１号公報
【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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