(57)【要約】【課題】筒状の造形物を造形する場合に粉末を効率的に加熱することにより、生産効率を向上させることができる三次元積層造形装置を提供する。【解決手段】三次元積層造形装置１は、筒状の造形タンク４と、造形タンク４の内側に配置され、造形タンク４との間に、造形物Ｃが造形される造形領域Ｒを形成する筒状の容器７と、容器７の内側に設けられたヒータ８と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の造形タンクと、
前記造形タンクの内側に配置され、前記造形タンクとの間に、造形物が造形される造形領域を形成する筒状の内壁と、
前記内壁の内側に設けられたヒータと、を備える三次元積層造形装置。
【請求項２】
前記造形タンクの内側であって前記内壁の下側に配置され、前記造形タンクに対して前記造形タンクの軸線方向に相対的に移動するステージを更に備え、
前記内壁は、前記ステージに対して固定されており、前記造形タンクとの相対位置に関わらず前記造形タンクの上端から常に突出するような高さを有する、請求項１に記載の三次元積層造形装置。
【請求項３】
前記造形タンクと前記内壁とを前記造形タンクの軸線周りに一緒に回転させるように構成された回転機構を更に備える、請求項１または２に記載の三次元積層造形装置。
【請求項４】
前記造形領域の上面に形成された環状の造形面に対し、前記造形面の周方向における１つまたは複数の第１部分に前記造形物の材料である粉末を供給する粉末供給部と、
前記造形面に対し、前記造形面の周方向における１つまたは複数の第２部分であって前記第１部分とは異なる前記第２部分にエネルギビームを照射するビーム出射部と、を更に備える、請求項３に記載の三次元積層造形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元積層造形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に記載されるように、角筒状の造形枠（造形タンク）に嵌合されたステージ上の金属粉末に対して電子ビームを照射し、金属粉末を所定の三次元形状となるように溶融して凝固させる装置が知られている。この装置では、造形枠の外面に対向するようにして角筒状の加熱炉が配置されており、この加熱炉が、造形枠を温める発熱部を有する。また特許文献２に記載されるように、環状の粉末床を備えた選択的レーザ溶融システムが知られている。このシステムでは、相対的に大型の直径を有する環状、リング状、円筒状、円錐台状、円錐形などの軸対象のコンポーネントが製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１８３２４５号公報
【特許文献２】特表２０１５−５３３６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献２に記載されたシステムのように、大型の環状のコンポーネント等を製造する場合に、環状の粉末床が採用され得る。しかしながら、粉末の効率的な加熱の観点で、改善の余地があった。本発明は、筒状の造形物を造形する場合あるいは粉末床が環状の場合に粉末を効率的に加熱することにより、生産効率を向上させることができる三次元積層造形装置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】
【０００５】
本発明の一態様に係る三次元積層造形装置は、筒状の造形タンクと、造形タンクの内側に配置され、造形タンクとの間に、造形物が造形される造形領域を形成する筒状の内壁と、内壁の内側に設けられたヒータと、を備える。
【０００６】
この三次元積層造形装置によれば、筒状の内壁が造形タンクの内側に配置され、造形タンクと内壁との間に、造形領域が形成される。この場合、粉末床は環状となる。よって、筒状の造形物を造形する場合に、その造形に必要な粉末のみを供給すればよく、生産性が良い。すなわち、内壁が占有している領域には粉末が供給されないので、造形に寄与しない無駄な粉末を減らすことができる。しかも、内壁の内側に設けられたヒータは、造形領域内の粉末を内側から加熱できる。よって、造形中に造形領域内の粉末が冷えることを防止でき、粉末を効率的に加熱することができる。その結果として、筒状の造形物の生産効率を向上させることができる。
【０００７】
いくつかの態様において、三次元積層造形装置は、造形タンクの内側であって内壁の下側に配置され、造形タンクに対して造形タンクの軸線方向に相対的に移動するステージを更に備え、内壁は、ステージに対して固定されており、造形タンクとの相対位置に関わらず造形タンクの上端から常に突出するような高さを有する。この場合、内壁は、造形タンクの軸線方向のどの位置においても造形タンクの内側に常に存在する。よって、内壁の内側に設けられたヒータによる造形領域の内側からの加熱が常に行われ得る。したがって、造形工程の全体にわたって、高いエネルギ効率が維持され得る。
【０００８】
いくつかの態様において、三次元積層造形装置は、造形タンクと内壁とを造形タンクの軸線周りに一緒に回転させるように構成された回転機構を更に備える。この場合、回転機構により、粉末および造形物を回転させることができる。造形対象の物質（粉末や造形物）が回転することで、粉末の供給やエネルギビームの照射をある限定された部分でのみ行って造形物を造形することができる。このような回転機構により、たとえば大型の造形物を造形する際に、生産性の向上がもたらされ得る。
【０００９】
いくつかの態様において、三次元積層造形装置は、造形領域の上面に形成された環状の造形面に対し、造形面の周方向における１つまたは複数の第１部分に造形物の材料である粉末を供給する粉末供給部と、造形面に対し、造形面の周方向における１つまたは複数の第２部分であって第１部分とは異なる第２部分にエネルギビームを照射するビーム出射部と、を更に備える。この場合、粉末供給部により、造形面の第１部分に粉末が供給され、ビーム出射部により、造形面の第２部分にエネルギビームが照射される。環状の造形面の周方向の異なる位置で粉末の供給とエネルギビームの照射とを順次行うことにより、生産性の更なる向上がもたらされ得る。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のいくつかの態様によれば、筒状の造形物を造形する場合に粉末を効率的に加熱することにより、生産効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る三次元積層造形装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１のII−II線に沿った断面図である。
【図３】図１のIII−III線に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１３】
図１を参照して、本実施形態に係る三次元積層造形装置１の基本構成について説明する。図１に示されるように、三次元積層造形装置１は、粉末Ａに電子ビームＢを照射して粉末Ａを溶融させ凝固させて三次元の物体である造形物Ｃを造形する装置である。三次元積層造形装置１は、電子ビーム出射部（ビーム出射部）２及び造形部３を備えている。三次元積層造形装置１は、さらに、造形部３を収容するチャンバ１０を備えている。電子ビーム出射部２は、チャンバ１０の外側に取り付けられている。
【００１４】
電子ビーム出射部２は、造形部３の粉末Ａに対し電子ビームＢを出射し、粉末Ａを溶融させる。電子ビーム出射部２は、下方に向けて電子ビームＢを出射する電子銃部と、電子ビームＢの収差を補正する収差コイルと、電子ビームＢを収束させるフォーカスコイルと、電子ビームＢの照射位置を調整する偏向コイルとを、コラム２ｂ内に備えてもよい（いずれも図示せず）。電子ビーム出射部２は、コラム２ｂの下端に設けられてチャンバ１０内に開口する出射口２ａから、造形部３内に形成された造形面Ｓに向けて、電子ビームＢを出射させる。
【００１５】
三次元積層造形装置１は、たとえば筒状の造形物Ｃを造形するのに適した構成を有する。特に、三次元積層造形装置１は、大型の造形物Ｃを効率的に造形するのに適した構成を有する。ここで言う「筒状の造形物Ｃ」とは、後述する造形タンク４の軸線Ｌに垂直な断面が概ね環状を呈する造形物Ｃの総称である。すなわち、「筒状」は、たとえば円筒状および角筒状、多角筒状を含むが、それら以外にも、円錐状や角錐状などの内径が変化する形状や、軸線Ｌに垂直な断面形状が軸線Ｌに沿った方向において変化する形状をも含む。また「筒状の造形物Ｃ」は、周方向に連続する壁部を有する物体に限られず、周壁部が途切れたような物体をも含む。たとえば、「筒状の造形物Ｃ」は、軸線Ｌに垂直な断面が連続する環状ではなく、１つまたは複数の弧状の物体も含む。三次元積層造形装置１によれば、たとえば、半円筒状の造形物Ｃを造形することもできる。また、環状の造形面Ｓ（環状の粉末床）を有する三次元積層造形装置１によれば、筒状の造形物Ｃに限られず、たとえば鉛直方向に延びる棒状または柱状の物体が環状に配置された造形物Ｃを造形することもできる。三次元積層造形装置１によって造形され得る造形物Ｃは、一例として、金属製の航空機の部品などである。
【００１６】
このような大型かつ筒状の造形物Ｃを造形するための三次元積層造形装置１では、造形部３の外周側から、電子ビーム出射部２による電子ビームＢの照射が行われる。そのため、電子ビーム出射部２は、チャンバ１０に形成された段部１０ｂに取り付けられている。この段部１０ｂは、造形部３の斜め上方において水平に延在する壁部である。
【００１７】
チャンバ１０は、密閉された内部空間を形成する。三次元積層造形装置１における造形物Ｃの造形工程中は、チャンバ１０内が真空又はほぼ真空な状態とされる。
【００１８】
造形部３は、所望の物体である造形物Ｃを造形する部位である。造形部３は、たとえば円筒状の造形タンク４と、造形タンク４内に嵌め込まれた円板状の昇降ステージ（ステージ）６と、昇降ステージ６に対して固定された円筒状の容器（内壁）７とを有する。造形タンク４は、円筒状の周壁部４ａと、周壁部４ａの下端を閉鎖する底壁部４ｂとを含む。造形タンク４は、その内部に、造形物Ｃが造形される造形領域Ｒを形成する。
【００１９】
昇降ステージ６は、造形タンク４の内側であって容器７の下側に配置されている。昇降ステージ６は、造形タンク４の周壁部４ａ内において、造形タンク４の軸線Ｌ（図２参照）の方向に移動可能である。
【００２０】
筒状の造形物Ｃを造形するための三次元積層造形装置１において、上記した造形領域Ｒは、筒状を呈している。より詳細には、容器７は、造形タンク４の内側に配置されている。円筒状の容器７は、たとえば、造形タンク４と同心状に配置されている。容器７の外径は、造形タンク４の内径よりも小さい。容器７と造形タンク４との間には、円筒状の造形領域Ｒが形成されている。造形タンク４内に容器７が配置されることにより、造形物Ｃの形状に応じた造形領域Ｒが形成されており、造形に寄与しない無駄な粉末Ａを減らすことが可能になっている。なお、容器７の形状および大きさ（直径）は、目的とする造形物Ｃの形状および大きさに応じて適宜に変更されてもよい。
【００２１】
容器７は、たとえばカーボン材からなる。容器７は、円筒状の周壁部７ａと、周壁部７ａの上端を閉鎖する円板状の頂壁部７ｂと、周壁部７ａの下端を閉鎖する円板状の底壁部７ｃとを含む。容器７の外径は、昇降ステージ６の直径よりも小さい。容器７の高さは、たとえば、造形タンク４の高さよりも高い。容器７の底壁部７ｃが、昇降ステージ６の上面６ａに固定されていてもよいが、底壁部７ｃと上面６ａとの間に別の部材が介在してもよい。たとえば、底壁部７ｃと上面６ａとの間に、造形物Ｃを支持するプレートが設けられてもよい。その場合、プレートが昇降ステージ６の上面６ａに固定され、プレート上に容器７の底壁部７ｃが固定され得る。
【００２２】
昇降ステージ６および容器７は一体化されており、昇降ステージ６に固定されて軸線Ｌ方向に延びる昇降軸１６を介して、昇降機構２２に連結されている。昇降機構２２は、昇降軸１６を軸線Ｌ方向に移動させることにより、昇降ステージ６および容器７を、造形タンク４に対して軸線Ｌ方向に移動させることができる。すなわち、昇降ステージ６は、昇降機構２２によって移動させられることにより、造形タンク４に対して軸線Ｌ方向に相対的に移動する。
【００２３】
一方で、三次元積層造形装置１は、造形タンク４と昇降ステージ６と容器７とを軸線Ｌ周りに一緒に回転させるように構成された回転機構２１を備えている。造形タンク４は、底壁部４ｂに固定されて軸線Ｌ方向に延びる円筒状の回転軸１４を介して、回転機構２１に連結されている。回転機構２１は、回転軸１４を軸線Ｌ周りで回転方向Ｄ（図２参照）に回転させることにより、造形タンク４と昇降ステージ６と容器７とを、回転方向Ｄに一緒に回転させることができる。すなわち、昇降軸１６は回転軸１４内を貫通しており、回転軸１４からの回転トルクを受けて回転方向Ｄに回転軸１４と一緒に回転させられるが、回転軸１４に対して、軸線Ｌ方向に独立して移動可能である。
【００２４】
より詳細には、チャンバ１０の底壁および底壁に固定された板状の軸保持部２０に、回転軸１４および昇降軸１６が貫通しており、回転軸１４は、軸保持部２０に保持されつつ、軸保持部２０に対して回転可能である。軸保持部２０の内部には、回転軸１４の外周面に当接する回転シール部１５が設けられる。回転機構２１は、回転軸１４に接続されており、回転軸１４を軸線Ｌ周りに回転させる。昇降機構２２は、回転軸１４の下端に固定されて高さが不変の上板部２２ａと、昇降軸１６の下端に固定された下板部２２ｂと、上板部２２ａおよび下板部２２ｂを連結すると共に軸線Ｌ方向に伸縮可能な伸縮連結部２２ｃと、を含む。昇降機構２２は、伸縮連結部２２ｃの伸縮により、下板部２２ｂおよび昇降軸１６を下降又は上昇させる。昇降軸１６と回転軸１４との間には、溶接ベローズ１９が設けられている。回転軸１４に対する昇降軸１６の軸線Ｌ方向の移動に伴って、溶接ベローズ１９は伸縮可能である。
【００２５】
造形部３は、さらに、造形領域Ｒの上面に形成された円環状の造形面Ｓに対し、造形物Ｃの材料である粉末Ａを供給する粉末供給部２４と、粉末供給部２４によって供給された粉末Ａの表面を平坦化させる表面平坦化機構２３とを有する。粉末供給部２４は、たとえば、粉末Ａを収容するホッパを含む。粉末供給部２４は、ホッパの下端に形成された排出口（図示せず）から造形面Ｓに向けて、粉末Ａを排出する。粉末供給部２４および表面平坦化機構２３は、たとえば、チャンバ１０の側壁１０ａに固定されてもよい。
【００２６】
粉末Ａは、多数の粉末体により構成される。粉末Ａとしては、たとえば金属製の粉末が用いられる。また、粉末Ａとしては、電子ビームＢの照射により溶融及び凝固できるものであれば、粉末より粒径の大きい粒体を用いてもよい。
【００２７】
表面平坦化機構２３は、たとえば棒状または板状の本体部２３ａを含む。この本体部２３ａは、リコータとも称され、造形面Ｓ上で水平に延在する。表面平坦化機構２３は、たとえば、造形タンク４の上端４ｃと面一になるように、粉末Ａの表面を均す。
【００２８】
造形部３には、粉末Ａを加熱するための複数の機構が備わっている。まず、三次元積層造形装置１は、容器７に内蔵された第１ヒータ（ヒータ）８を備える。容器７の内側に設けられた第１ヒータ８は、給電線９を介して外部の電源１８に接続されている。第１ヒータ８は、たとえば電熱線からなる。給電線９は、昇降軸１６の内部を通されて、昇降ステージ６および容器７の底壁部７ｃを貫通してもよい。第１ヒータ８として、電熱線以外の公知の加熱手段が用いられてもよい。第１ヒータ８は、周壁部７ａを加熱することにより、造形領域Ｒの内側から、造形物Ｃおよび造形領域Ｒ内の粉末Ａを加熱する。
【００２９】
次に、三次元積層造形装置１は、造形タンク４の外周面に取り付けられた円筒状の外周容器３１と、外周容器３１に内蔵された第２ヒータ３２とを備える。外周容器３１は、造形タンク４を包囲しており、造形タンク４の周壁部４ａに相当する高さを有する。外周容器３１は、たとえばカーボン材からなる。第２ヒータ３２も、第１ヒータ８と同様の構成を有する。ただし図１では、第２ヒータ３２の電源および第２ヒータ３２に接続される給電線の図示は省略されている。第２ヒータ３２は、外周容器３１および造形タンク４の周壁部４ａを加熱することにより、造形領域Ｒの外側から、造形物Ｃおよび造形領域Ｒ内の粉末Ａを加熱する。
【００３０】
さらに、三次元積層造形装置１は、造形面Ｓの上方に設けられた第３ヒータ２６を備える。第３ヒータ２６は、たとえば図示しない電源から電流の供給を受けて点灯するランプヒータである。第３ヒータ２６として、たとえばハロゲンランプ等が用いられてもよい。第３ヒータ２６は、造形物Ｃの造形時に、たとえば粉末Ａの予備加熱を行ってもよい。
【００３１】
以上の第１ヒータ８、第２ヒータ３２、および第３ヒータ２６によって、造形領域Ｒ内の造形物Ｃおよび粉末Ａ（造形面Ｓの粉末Ａを含む）が加熱される。言い換えれば、造形工程中において、造形物Ｃおよび粉末Ａが冷めることが防止される。
【００３２】
三次元積層造形装置１では、造形工程において、造形タンク４、昇降ステージ６および容器７が回転する。環状の造形面Ｓには、周方向の異なる位置において造形に関わる各工程が実施される。以下、図２を参照して、造形面Ｓに対して施される各工程について説明する。図２に示されるように、円環状の造形面Ｓに対し、造形面Ｓの周方向における第１部分Ｐ１に、粉末供給部２４から粉末Ａが供給される。また造形面Ｓに対し、第１部分Ｐ１とは異なる第２部分Ｐ２に、電子ビーム出射部２から電子ビームＢが照射される。第１部分Ｐ１と第２部分Ｐ２とは、たとえば１８０°離れた位置に設けられる。なお、これらの周方向の間隔は、適宜に変更されてもよい。
【００３３】
造形タンク４および容器７が回転するため、造形領域Ｒおよび造形面Ｓも回転する。一方で粉末供給部２４および電子ビーム出射部２はチャンバ１０に固定されているため、上記した第１部分Ｐ１および第２部分Ｐ２は、空間的に決まった部分であり、移動しない。第１部分Ｐ１と第２部分Ｐ２との間には、表面平坦化機構２３によって粉末Ａの表面が平坦化される第３部分Ｐ３と、第３ヒータ２６によって粉末Ａが加熱される第４部分Ｐ４とが設けられる。表面平坦化機構２３および第３ヒータ２６も固定されているため、第３部分Ｐ３および第４部分Ｐ４は、空間的に決まった部分であり、移動しない。上記構成により、第１部分Ｐ１において造形面Ｓに供給された粉末Ａは、造形タンク４および容器７の回転とともに回転方向Ｄに移動し、第３部分Ｐ３において表面平坦化機構２３によって平坦化される。平坦化された粉末Ａは、更に回転方向Ｄに移動し、第４部分Ｐ４において第３ヒータ２６によって予備加熱される。予備加熱された粉末Ａは、更に回転方向Ｄに移動し、第２部分Ｐ２において電子ビームＢの照射により溶融凝固される。このような一連の工程が連続して行われる。
【００３４】
造形工程の初期においては、昇降機構２２は、昇降ステージ６を造形タンク４の上部へ移動させ、粉末Ａが溶融凝固されて積層されるごとに、昇降ステージ６を降下させる。昇降ステージ６上には造形物Ｃが造形されていく。その間、上記した回転動作は継続して行われる。昇降ステージ６が最も低い位置まで下降して造形が終了する時点でも、容器７は造形タンク４の上端４ｃから突出する。すなわち、容器７は、造形タンク４との相対位置に関わらず、造形タンク４の上端４ｃから常に突出するような高さを有する。
【００３５】
なお、三次元積層造形装置１は、図示しない制御部を備える。制御部は、たとえばＣＰＵ（Central  Processing  Unit)、ＲＯＭ(Read  Only  Memory)、およびＲＡＭ(Random  Access  Memory)等のハードウェアと、ＲＯＭに記憶されたプログラム等のソフトウェアとから構成されたコンピュータを含んで構成される。制御部は、偏向コイルに制御信号を出力して、電子ビームＢの照射位置を制御する。たとえば、制御部には造形すべき物体である造形物Ｃの三次元ＣＡＤ（Computer-Aided  Design）データが入力される。制御部は、この三次元ＣＡＤデータに基づいて二次元のスライスデータを生成する。スライスデータは、たとえば、造形物Ｃの水平断面のデータであり、上下位置に応じた多数のデータの集合体である。このスライスデータに基づいて、電子ビームＢが造形面Ｓ上の粉末Ａに対し照射する領域が決定され、その領域に応じて偏向コイルに制御信号が出力される。
【００３６】
続いて、三次元積層造形装置１における造形物Ｃの造形方法について説明すると、回転機構２１および昇降機構２２によって、上述したとおりの回転動作および下降動作が行われつつ、粉末供給部２４による粉末Ａの供給、表面平坦化機構２３による粉末Ａの表面の平坦化、第３ヒータ２６による粉末Ａの予備加熱、および電子ビーム出射部２による電子ビームＢの照射が行われる。これらは、上記の制御部によって制御され得る。造形工程の間、第１ヒータ８および第２ヒータ３２は、造形領域Ｒ内の造形物Ｃおよび粉末Ａを加熱し続ける。これにより、筒状の造形物Ｃを造形するための効率的な粉末Ａの供給および加熱が行われる。
【００３７】
なお、図３に示されるように、造形物Ｃの中で特に薄い壁部や細い壁部には、当該壁部から、造形タンク４の周壁部４ａおよび容器７の周壁部７ａに向けて突出するサポート部Ｃｓが形成されてもよい。サポート部Ｃｓは、造形物Ｃと同様に、粉末Ａの溶融凝固によって形成される。サポート部Ｃｓは、造形物Ｃがチャンバ１０から取り出された後に、削り取られる。なお、サポート部Ｃｓと周壁部４ａとの固着を防止するため、サポート部Ｃｓと周壁部４ａとの間に僅かな隙間が形成されてもよい。
【００３８】
本実施形態の三次元積層造形装置１によれば、容器７が造形タンク４の内側に配置され、造形タンク４と容器７との間に、造形領域Ｒが形成される。よって、筒状の造形物Ｃを造形する場合に、その造形に必要な粉末Ａのみを供給すればよく、生産性が良い。すなわち、容器７が占有している領域には粉末Ａが供給されないので、造形に寄与しない無駄な粉末Ａを減らすことができる。しかも、容器７に内蔵された第１ヒータ８は、造形領域Ｒ内の粉末Ａを内側から加熱できる。よって、造形中に造形領域Ｒ内の粉末Ａが冷えることを防止でき、粉末Ａを効率的に加熱することができる。たとえば、順次供給されていく新たな粉末Ａを効率的に加熱することができる。その結果として、筒状の造形物Ｃの生産効率を向上させることができる。このことは、特に、大型の造形物Ｃを造形する場合に有利である。三次元積層造形装置１によれば、筒状の造形物Ｃを造形する場合に限られず、環状の造形面Ｓ（環状の粉末床）によって造形され得る他のあらゆる造形物Ｃに対しても、上記の効果が奏される。
【００３９】
また、造形タンク４内に入れる粉末Ａが減ることで造形タンク４全体の重量が軽くなり、造形タンク４の駆動部である回転機構２１および昇降機構２２が軽量化される。粉末Ａの溶融と粉末Ａの供給・加熱が同時にできるようになるため、生産速度が向上する。金属粉を平らにならす表面平坦化機構２３の構造が簡単になる。第１ヒータ８が内蔵された容器７により、造形物Ｃが常に加熱された状態で造形可能になり、造形物Ｃの熱変形等が抑えられる。第１ヒータ８が内蔵された容器７の周壁部７ａと造形物Ｃとの間にサポート部Ｃｓを設けることで、造形物Ｃの熱変形を抑えることができるようになる。
【００４０】
容器７が造形タンク４の上端４ｃから常に突出するような高さを有するので、容器７は、軸線Ｌ方向のどの位置においても造形タンク４の内側に常に存在する。よって、容器７に内蔵された第１ヒータ８による造形領域Ｒの内側からの加熱が常に行われ得る。したがって、造形工程の全体にわたって、高いエネルギ効率が維持され得る。
【００４１】
回転機構２１により、粉末Ａおよび造形物Ｃを回転させることができる。造形対象の物質（粉末Ａや造形物Ｃ）が回転することで、粉末Ａの供給や電子ビームＢの照射をある限定された部分でのみ行って造形物Ｃを造形することができる。このような回転機構２１により、たとえば大型の造形物Ｃを造形する際に、生産性の向上がもたらされ得る。
【００４２】
粉末供給部２４により、造形面Ｓの第１部分Ｐ１に粉末Ａが供給され、電子ビーム出射部２により、造形面Ｓの第２部分Ｐ２に電子ビームＢが照射される。環状の造形面Ｓの周方向の異なる位置で粉末Ａの供給と電子ビームＢの照射とを順次行うことにより、生産性の更なる向上がもたらされ得る。
【００４３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られない。たとえば、粉末材料は金属に限られず、樹脂やセラミック等であってもよい。
【００４４】
粉末供給部２４によって粉末Ａが供給される第１部分Ｐ１は、造形面Ｓの周方向の複数の部分に設けられてもよい。電子ビーム出射部２によって電子ビームＢが照射される第２部分Ｐ２は、造形面Ｓの周方向の複数の部分に設けられてもよい。複数の電子ビーム出射部２と粉末供給部２４を円周状に配置することで、生産性を向上させることができる。その場合に、回転機構２１は、造形タンク４、昇降ステージ６および容器７を、回転方向Ｄに回転させることができ、さらに回転方向Ｄとは反対方向に回転させることができてもよい。
【００４５】
造形タンク４と容器７とを回転させる回転機構２１が省略されてもよい。その場合に、電子ビーム出射部２は、環状の造形面Ｓに対して電子ビームＢを照射可能なように構成される。粉末供給部２４および表面平坦化機構２３は、環状の造形面Ｓに対して粉末Ａを供給し、平坦化することができるように構成される。
【００４６】
造形タンク４に対して容器７および昇降ステージ６を相対的に移動させる構成は、昇降機構２２によって昇降ステージ６が下降する形態に限られず、固定された容器７および昇降ステージ６に対して、他の昇降機構によって造形タンク４が上昇する形態が採用されてもよい。その場合、表面平坦化機構２３、外周容器３１と第２ヒータ３２、粉末供給部２４、第３ヒータ２６、および電子ビーム出射部２が、造形に伴って上昇する構造が採用され得る。
【００４７】
第１ヒータ８を内蔵する容器は、造形タンク４の上端４ｃから常に突出するような高さを有さなくてもよい。容器は、上記実施形態の容器７の高さよりも低い高さを有し、造形の終了時、すなわち相対的な移動距離が最大となったときに、造形タンク４の内部に完全に収まるような高さを有してもよい。
【００４８】
第３ヒータ２６としては、輻射熱によって加熱するランプに代えて、抵抗加熱ヒータ、またはビーム出射部を用いてもよいし、異なる加熱方式のヒータを併用してもよい。第３ヒータ２６としてビーム出射部を用いる場合は、例えば、粉末Ａを溶融させる電子ビーム出射部２とは別に、予備加熱用のビーム出射部を設け、予備加熱用のビーム出射部からビームを粉末Ａに照射することで粉末Ａを予備加熱するようにしてもよい。
【００４９】
三次元積層造形装置は、電子ビーム溶融法が適用された造形装置に限られず、たとえばレーザ溶融法が適用された造形装置であってもよい。すなわち、三次元積層造形装置において粉末Ａに照射されるビームは、レーザビームであってもよい。三次元積層造形装置において粉末Ａに照射されるビームは、電子ビームおよびイオンビームを含む概念である荷電粒子ビームであってもよい。三次元積層造形装置において粉末Ａに照射されるビームは、粉末Ａに対してエネルギを供給し得るエネルギビームであってもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１  三次元積層造形装置
２  電子ビーム出射部（ビーム出射部）
３  造形部
４  造形タンク
６  昇降ステージ（ステージ）
７  容器（内壁）
８  第１ヒータ（ヒータ）
１４  回転軸
１６  昇降軸
２１  回転機構
２２  昇降機構
２３  表面平坦化機構
２４  粉末供給部
２６  第３ヒータ
Ａ  粉末
Ｂ  電子ビーム（エネルギビーム）
Ｃ  造形物
Ｃｓ  サポート部
Ｌ  軸線
Ｐ１  第１部分
Ｐ２  第２部分
Ｒ  造形領域
Ｓ  造形面
【図１】
2019081936.tif 000003
【図２】
2019081936.tif 000004
【図３】
2019081936.tif 000005