(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ｉ）粉末層の所定箇所に光ビームを照射して該所定箇所の粉末を焼結又は溶融固化させて固化層を形成する工程、および
（ｉｉ）得られた固化層の上に新たな粉末層を形成し、該新たな粉末層の所定箇所に光ビームを照射して更なる固化層を形成する工程
により粉末層および固化層を交互に繰り返して積層させることで三次元形状造形物を製造する方法であって、
前記三次元形状造形物の製造を行うための積層領域に前記粉末と異なる種類の異種粉末を供給し、前記光ビームによって該異種粉末と前記固化層および前記粉末層の少なくとも一方とから合金部を形成し、
前記異種粉末が前記三次元形状造形物を製造するための主たる材料として用いる粉末と
は種類の異なる粉末であり、および
前記合金部の形成において、前記異種粉末が存在する領域と前記異種粉末が存在しない領域とで前記光ビームの照射エネルギーを変更制御する、三次元形状造形物の製造方法。
【請求項２】
前記積層領域において、前記異種粉末を前記固化層の表面に設け、該表面に設けた前記異種粉末と、該異種粉末の直下に位置する前記固化層とから前記合金部を形成する、請求項１に記載の三次元形状造形物の製造方法。
【請求項３】
前記積層領域において、前記異種粉末を前記粉末層の表面に設け、該表面に設けた前記異種粉末と、該異種粉末の直下に位置する前記粉末層とから前記合金部を形成する、請求項１又は２に記載の三次元形状造形物の製造方法。
【請求項４】
前記異種粉末を、前記固化層および前記粉末層の前記少なくとも一方の前記表面に噴霧することで設ける、請求項１〜３のいずれかに記載の三次元形状造形物の製造方法。
【請求項５】
前記粉末層および前記固化層の積層を造形プレート上で行い、
前記積層に先立って、前記造形プレートに前記異種粉末を供給して、前記光ビームによって前記造形プレートの表面に前記合金部を形成する、請求項１〜４のいずれかに記載の三次元形状造形物の製造方法。
【請求項６】
前記粉末は鉄系金属から成り、前記異種粉末はＴｉ、Ｃ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｗ、およびＺｎから成る群から選択される少なくとも１種の材料から成る、請求項１〜５のいずれかに記載の三次元形状造形物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元形状造形物の製造方法に関する。より詳細には、本発明は、粉末層への光ビーム照射によって固化層を形成する三次元形状造形物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ビームを粉末材料に照射することを通じて三次元形状造形物を製造する方法（一般的には「粉末床溶融結合法」と称される）は、従来より知られている。かかる方法は、以下の工程（ｉ）および（ｉｉ）に基づいて粉末層および固化層を交互に繰り返して積層させることで三次元形状造形物を製造する。
（ｉ）粉末層の所定箇所に光ビームを照射し、かかる所定箇所の粉末を焼結又は溶融固化させて固化層を形成する工程。
（ｉｉ）得られた固化層の上に新たな粉末層を形成し、同様に光ビームを照射して更なる固化層を形成する工程。
【０００３】
このような製造技術に従えば、複雑な三次元形状造形物を短時間で製造することが可能となる。粉末材料として無機質の金属粉末を用いる場合、得られる三次元形状造形物を金型として使用することができる。一方、粉末材料として有機質の樹脂粉末を用いる場合、得られる三次元形状造形物を各種モデルとして使用することができる。
【０００４】
粉末材料として金属粉末を用い、それによって得られる三次元形状造形物を金型として使用する場合を例にとる。図８に示すように、まず、スキージング・ブレード２３を動かして造形プレート２１上に所定厚みの粉末層２２を形成する（図８（ａ）参照）。次いで、粉末層２２の所定箇所に光ビームＬを照射して粉末層２２から固化層２４を形成する（図８（ｂ）参照）。引き続いて、得られた固化層の上に新たな粉末層を形成して再度光ビームを照射して新たな固化層を形成する。このようにして粉末層形成と固化層形成とを交互に繰り返し実施すると固化層２４が積層することになり（図８（ｃ）参照）、最終的には積層化した固化層２４から成る三次元形状造形物を得ることができる。最下層として形成される固化層２４は造形プレート２１と結合した状態になるので、三次元形状造形物と造形プレート２１とは一体化物を成すことになり、その一体化物を金型として使用できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２９１３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、本願発明者らは以下事項を見出した。具体的には、金型として使用される三次元形状造形物が例えばガス抜き孔を内部に有して成る場合、当該孔が空隙を成していることに起因して当該孔が存在する領域の構造強度は相対的に弱くなり得る。そのため、三次元形状造形物の使用条件によっては、当該孔を起点としてクラックの発生が助長される虞があり得る。つまり、最終的に得られる三次元形状造形物は、その使用条件に好適に適合したものではない虞があり得る。
【０００７】
本発明は、かかる事情に鑑みて為されたものである。すなわち、本発明の主たる目的は、使用条件により好適に適合する三次元形状造形物を得ることが可能な粉末床溶融結合法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明では、
（ｉ）粉末層の所定箇所に光ビームを照射して所定箇所の粉末を焼結又は溶融固化させて固化層を形成する工程、および
（ｉｉ）得られた固化層の上に新たな粉末層を形成し、新たな粉末層の所定箇所に光ビームを照射して更なる固化層を形成する工程
により粉末層および固化層を交互に繰り返して積層させることで三次元形状造形物を製造する方法であって、
三次元形状造形物の製造を行うための積層領域に粉末と異なる種類の異種粉末を供給し、光ビームによって異種粉末と固化層および粉末層の少なくとも一方とから合金部を形成する、三次元形状造形物の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の製造方法では、使用条件に好適に適合した三次元形状造形物を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の技術的思想を模式的に示した断面図
【図２】合金部を有して成る三次元形状造形物を製造するための態様を模式的に示した断面図（図２（ａ）：固化層の配置時、図２（ｂ）：固化層の表面への異種粉末の配置時、図２（ｃ）合金部の形成時、図２（ｄ）：粉末層の形成時、図２（ｅ）：合金部を有して成る三次元形状造形物の製造完了時）
【図３】合金部を有して成る三次元形状造形物を製造するための別態様を模式的に示した断面図（図３（ａ）：固化層の形成時、図３（ｂ）：固化層の表面への異種粉末の配置時、図３（ｃ）：粉末層の形成時、図３（ｄ）：合金部を有して成る三次元形状造形物の製造完了時）
【図４】合金部を有して成る三次元形状造形物を製造するための別態様を模式的に示した断面図（図４（ａ）：粉末層の形成時、図４（ｂ）：粉末層の表面への異種粉末の配置時、図４（ｃ）：合金部の形成時および固化層の形成時、図４（ｄ）：合金部を有して成る三次元形状造形物の製造完了時）
【図５】合金部を有して成る造形プレートを形成するための態様を模式的に示した断面図（図５（ａ）：造形プレートの表面への異種粉末の配置時、図５（ｂ）：合金部の形成時）
【図６】異種粉末の供給態様を模式的に示した断面図
【図７】異種粉末の別の供給態様を模式的に示した断面図
【図８】粉末床溶融結合法が実施される光造形複合加工のプロセス態様を模式的に示した断面図（図８（ａ）：粉末層形成時、図８（ｂ）：固化層形成時、図８（ｃ）：積層途中）
【図９】光造形複合加工機の構成を模式的に示した斜視図
【図１０】光造形複合加工機の一般的な動作を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下では、図面を参照して本発明の一実施形態をより詳細に説明する。図面における各種要素の形態および寸法は、あくまでも例示にすぎず、実際の形態および寸法を反映するものではない。
【００１２】
本明細書において「粉末層」とは、例えば「金属粉末から成る金属粉末層」を意味している。また「粉末層の所定箇所」とは、製造される三次元形状造形物の領域を実質的に指している。従って、かかる所定箇所に存在する粉末に対して光ビームを照射することによって、その粉末が焼結又は溶融固化して三次元形状造形物を構成することになる。
【００１３】
また、本明細書で直接的または間接的に説明される“上下”の方向は、例えば造形プレートと三次元形状造形物との位置関係に基づいている。具体的には、造形プレートを基準にして三次元形状造形物が製造される側を「上方向」とし、その反対側を「下方向」としている。
【００１４】
［粉末床溶融結合法］
まず、本発明の製造方法の前提となる粉末床溶融結合法について説明する。特に粉末床溶融結合法において三次元形状造形物の切削処理を付加的に行う光造形複合加工を例として挙げる。図８は、光造形複合加工のプロセス態様を模式的に示しており、図９および図１０は、粉末床溶融結合法と切削処理とを実施できる光造形複合加工機の主たる構成および動作のフローチャートをそれぞれ示している。
【００１５】
光造形複合加工機１は、図９に示すように、粉末層形成手段２、光ビーム照射手段３および切削手段４を備えている。
【００１６】
粉末層形成手段２は、金属粉末を所定厚みで敷くことによって粉末層を形成するための手段である。光ビーム照射手段３は、粉末層の所定箇所に光ビームＬを照射するための手段である。切削手段４は、積層化した固化層の表面、すなわち、三次元形状造形物の表面を削るための手段である。
【００１７】
粉末層形成手段２は、図８に示すように、粉末テーブル２５、スキージング・ブレード２３、造形テーブル２０および造形プレート２１を主に有して成る。粉末テーブル２５は、外周が壁２６で囲まれた粉末材料タンク２８内にて上下に昇降できるテーブルである。スキージング・ブレード２３は、粉末テーブル２５上の粉末１９を造形テーブル２０上へと供して粉末層２２を得るべく水平方向に移動できるブレードである。造形テーブル２０は、外周が壁２７で囲まれた造形タンク２９内にて上下に昇降できるテーブルである。そして、造形プレート２１は、造形テーブル２０上に配され、三次元形状造形物の土台となるプレートである。
【００１８】
光ビーム照射手段３は、図９に示すように、光ビーム発振器３０およびガルバノミラー３１を主に有して成る。光ビーム発振器３０は、光ビームＬを発する機器である。ガルバノミラー３１は、発せられた光ビームＬを粉末層２２にスキャニングする手段、すなわち、光ビームＬの走査手段である。
【００１９】
切削手段４は、図９に示すように、エンドミル４０および駆動機構４１を主に有して成る。エンドミル４０は、積層化した固化層の表面、すなわち、三次元形状造形物の表面を削るための切削工具である。駆動機構４１は、エンドミル４０を所望の切削すべき箇所へと移動させる手段である。
【００２０】
光造形複合加工機１の動作について詳述する。光造形複合加工機１の動作は、図１０のフローチャートに示すように、粉末層形成ステップ（Ｓ１）、固化層形成ステップ（Ｓ２）および切削ステップ（Ｓ３）から構成されている。粉末層形成ステップ（Ｓ１）は、粉末層２２を形成するためのステップである。かかる粉末層形成ステップ（Ｓ１）では、まず造形テーブル２０をΔｔ下げ（Ｓ１１）、造形プレート２１の上面と造形タンク２９の上端面とのレベル差がΔｔとなるようにする。次いで、粉末テーブル２５をΔｔ上げた後、図８（ａ）に示すようにスキージング・ブレード２３を粉末材料タンク２８から造形タンク２９に向かって水平方向に移動させる。これによって、粉末テーブル２５に配されていた粉末１９を造形プレート２１上へと移送させることができ（Ｓ１２）、粉末層２２の形成が行われる（Ｓ１３）。粉末層２２を形成するための粉末材料としては、例えば「平均粒径５μｍ〜１００μｍ程度の金属粉末」を挙げることができる。粉末層２２が形成されたら、固化層形成ステップ（Ｓ２）へと移行する。固化層形成ステップ（Ｓ２）は、光ビーム照射によって固化層２４を形成するステップである。かかる固化層形成ステップ（Ｓ２）においては、光ビーム発振器３０から光ビームＬを発し（Ｓ２１）、ガルバノミラー３１によって粉末層２２上の所定箇所へと光ビームＬをスキャニングする（Ｓ２２）。これによって、粉末層２２の所定箇所の粉末を焼結又は溶融固化させ、図８（ｂ）に示すように固化層２４を形成する（Ｓ２３）。光ビームＬとしては、炭酸ガスレーザ、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、ファイバレーザまたは紫外線などを用いてよい。
【００２１】
粉末層形成ステップ（Ｓ１）および固化層形成ステップ（Ｓ２）は、交互に繰り返して実施する。これにより、図８（ｃ）に示すように複数の固化層２４が積層化する。
【００２２】
積層化した固化層２４が所定厚みに達すると（Ｓ２４）、切削ステップ（Ｓ３）へと移行する。切削ステップ（Ｓ３）は、積層化した固化層２４の表面、すなわち、三次元形状造形物の表面を削るためのステップである。エンドミル４０（図８（ｃ）および図９参照）を駆動させることによって切削ステップが開始される（Ｓ３１）。例えば、エンドミル４０が３ｍｍの有効刃長さを有する場合、三次元形状造形物の高さ方向に沿って３ｍｍの切削処理を行うことができるので、Δｔが０．０５ｍｍであれば６０層分の固化層２４が積層した時点でエンドミル４０を駆動させる。具体的には駆動機構４１によってエンドミル４０を移動させながら、積層化した固化層２４の表面を切削処理に付すことになる（Ｓ３２）。このような切削ステップ（Ｓ３）の最終では、所望の三次元形状造形物が得られているか否かを判断する（Ｓ３３）。所望の三次元形状造形物が依然得られていない場合では、粉末層形成ステップ（Ｓ１）へと戻る。以降、粉末層形成ステップ（Ｓ１）〜切削ステップ（Ｓ３）を繰り返し実施して更なる固化層の積層化および切削処理を実施することによって、最終的に所望の三次元形状造形物が得られる。
【００２３】
［本発明の製造方法］
本発明は、上述の粉末床溶融結合法の中でも、固化層の形成態様に特徴を有している。
【００２４】
具体的には、本発明では、図１に示すように三次元形状造形物１００の製造を行うための積層領域５に異種粉末１９’を供給し、光ビームＬによって異種粉末１９’と固化層２４および粉末層２２の少なくとも一方とから合金部５０を形成する。
【００２５】
ここでいう「積層領域５」とは、粉末層２２および固化層２４を交互に繰り返して積層させる領域を実質的に指す。ここでいう「異種粉末１９’」とは、三次元形状造形物１００を製造するための主たる材料として用いる粉末１９とは種類の異なる粉末を指す。ここでいう「三次元形状造形物１００を製造するための主たる材料として用いる粉末１９」は、例えばＦｅ系粉末等であってよい。一方、ここでいう「異種粉末１９’」は、Ｔｉ、Ｃ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｗ、およびＺｎから成る群から選択される少なくとも１種の材料から成ってよい。また、ここでいう「合金部５０」とは、広義には２種以上の金属元素から構成されるもの、又は金属元素および非金属元素から構成されるものを指す。ここでいう「合金部５０」とは、狭義には、２種以上の金属成分が溶融して新たに合金化されたもの、又は金属成分および非金属成分が溶融して新たに合金化されたものを指す。なお、ここでいう「合金部５０」は、結晶レベルで２種以上の金属成分が独立した状態を保持したもの、又は金属成分および非金属成分が独立した状態を保持したものも含んでよい。
【００２６】
本発明では、上述のように三次元形状造形物１００の製造を行うための積層領域５において、光ビームＬを用いて異種粉末１９’と固化層２４および粉末層２２の少なくとも一方とから合金部５０を形成する。すなわち、本発明では、合金部５０を局所的に有して成る三次元形状造形物１００を製造する。合金部５０は、三次元形状造形物１００を製造するための主たる粉末材料と異種粉末材料とから新たに合金化されたものであり得るため、主たる粉末材料から形成される固化層と比べて、異なる特性を供することができ得る。従って、最終的に得られる三次元形状造形物１００の使用条件に応じて、三次元形状造形物１００の所定領域のみに他の領域と比べて異なる特性を供することができ得る。異なる特性は、粉末１９として例えばＦｅ系粉末等が用いられる場合において、異種粉末１９’に用いる材料の特性に起因して供され得る。例えば、異種粉末１９’の材料として上記のＣおよびＷ等の材料を用いると、合金部５０に硬度向上の特性を供することができ得る。例えば、異種粉末１９’の材料として上記のＮｉおよびＣｒ等の材料を用いると、合金部５０に耐食性向上の特性を供することができ得る。例えば、異種粉末１９’の材料として上記のＮｉ、ＺｎおよびＮｂ等の材料を用いると、合金部５０に靱性向上の特性を供することができ得る。例えば、異種粉末１９’の材料として上記のＣｕ等の材料を用いると、合金部５０に熱伝導性向上の特性を供することができ得る。例えば、異種粉末１９’の材料として上記のＮｉ等の材料を用いると、合金部５０に線膨張率低減の特性を供することができ得る。以上の事からも、本発明では、最終的に得られる三次元形状造形物１００の使用条件に応じて、三次元形状造形物１００の所定領域のみに他の領域と比べて異なる特性を供することができ得るため、それに起因して使用条件に好適に適合した三次元形状造形物１００を得ることが可能である。なお、本発明では、予め合金化させた合金粉末を、粉末層を形成するための材料として用いていないことを確認的に付言しておく。端的に言うと、本発明では、「合金化」が、三次元形状造形物の製造前に実施されておらず、三次元形状造形物の製造中に実施されていることを確認的に付言しておく。
【００２７】
本発明では、下記態様に従い合金部を形成してよい。
【００２８】
一態様では、積層領域において、異種粉末１９’を固化層２４の表面２４ａに設け、当該表面２４ａに設けた異種粉末１９’と、異種粉末１９’の直下に位置する固化層２４とから合金部５０を形成してよい（図２参照）。
【００２９】
具体的には、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように既に形成した固化層２４の表面２４ａ、例えば固化層２４の上面に異種粉末１９’を設ける。異種粉末１９’を設けた後、図２（ｂ）および（ｃ）に示すように異種粉末１９’に光ビームＬを照射する。この時、光ビームＬの照射熱エネルギーによって、異種粉末１９’に加えて異種粉末１９’の直下に位置する固化層２４の所定領域２４ｂが溶融し得るように、異種粉末１９’に光ビームＬを照射する。異種粉末１９’と固化層２４の所定領域２４ｂとが共に溶融すると、溶融状態であることに起因して異種粉末１９’の成分と所定領域２４ｂに含まれる金属成分（例えば鉄系成分）とを混合させることができ得る。そして、かかる混合部分が冷却すると、異種粉末１９’の成分と所定領域２４ｂに含まれる金属成分（例えば鉄系成分）とから合金化された合金部５０を形成することができ得る。
【００３０】
合金部５０を形成した後、図２（ｄ）に示すように新たな粉末層２２を形成する。特に限定されるものではないが、例えば固化層２４上に位置するように新たな粉末層２２を形成する。新たな粉末層２２を形成した後、当該新たな粉末層２２に光ビームＬを照射して、図２（ｅ）に示すように新たな固化層２４’を形成する。以上により、合金部５０を有して成る三次元形状造形物１００を最終的に製造することができ得る。
【００３１】
なお、上記態様に限定されず、例えば、積層領域において、異種粉末１９’を固化層２４の表面２４ａに設け、当該表面２４ａに設けた異種粉末１９’と、異種粉末１９’の直上に位置する粉末層２２および異種粉末１９’の直下に位置する固化層２４とから合金部５０を形成してよい（図３参照）。
【００３２】
具体的には、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように既に形成した固化層２４の表面２４ａ、例えば固化層２４の上面に異種粉末１９’を設ける。異種粉末１９’を設けた後、本態様では図３（ｃ）に示すように異種粉末１９’が設けられた固化層２４上に新たな粉末層２２を形成する。新たな粉末層２２を形成した後、図３（ｃ）および図３（ｄ）に示すように新たな粉末層２２に光ビームＬを照射して、新たな固化層２４’を形成する。この時、光ビームＬの照射熱エネルギーによって、新たな粉末層２２に加えて、新たな粉末層２２の所定領域２２ｂの直下に位置する異種粉末１９’および当該異種粉末１９’の直下に位置する固化層２４の所定領域２４ｂが溶融し得るように、新たな粉末層２２に光ビームＬを照射する。
【００３３】
より具体的には、新たな粉末層２２から新たな固化層２４’を形成する際に、新たな粉末層２２に全体として同一の照射エネルギーで光ビームＬを照射するのではなく、下方に異種粉末１９’が存在する粉末層２２の所定領域と、下方に異種粉末１９’が存在しない粉末層２２の所定領域とで、光ビームＬの照射エネルギーを適宜変更してよい。この時、下方の異種粉末１９’および異種粉末１９’の直下に位置する固化層２４の所定領域２４ｂを溶融させる観点から、下方に異種粉末１９’が存在する粉末層２２の所定領域には、下方に異種粉末１９’が存在しない粉末層２２の所定領域よりも大きな照射エネルギーを有する光ビームＬで照射してよい。異種粉末１９’、新たな粉末層２２の所定領域２２ｂ、および固化層２４の所定領域２４ｂが共に溶融すると、溶融状態であることに起因して異種粉末１９’の成分、所定領域２２ｂに含まれる金属成分（例えば鉄系成分）、および所定領域２４ｂに含まれる金属成分（例えば鉄系成分）とを混合させることができ得る。そして、かかる混合部分が冷却すると、異種粉末１９’の成分、所定領域２２ｂに含まれる金属成分（例えば鉄系成分）、および所定領域２４ｂに含まれる金属成分（例えば鉄系成分）から合金化された合金部５０を形成することができ得る。以上により、合金部５０を有して成る三次元形状造形物１００を最終的に製造することができ得る。
【００３４】
一態様では、積層領域において、異種粉末１９’を粉末層２２の表面２２ａに設け、当該表面２２ａに設けた異種粉末１９’と、異種粉末１９’の直下に位置する粉末層２２とから合金部５０を形成してよい（図４参照）。
【００３５】
具体的には、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように粉末層２２の表面２２ａ、例えば粉末層２２の上面に異種粉末１９’を設ける。異種粉末１９’を設けた後、図４（ｂ）および（ｃ）に示すように表面に異種粉末１９’が設けられた粉末層２２に光ビームＬを照射する。この時、光ビームＬの照射熱エネルギーによって、異種粉末１９’と異種粉末１９’の直下に位置する粉末層２２の所定領域２２ｃが溶融し得るように、粉末層２２に光ビームＬを照射する。ここでいう「粉末層２２の所定領域２２ｃ」とは、例えば図４（ｂ）に示すように異種粉末１９’の直下に位置する領域であって、かつ固化層２４と異種粉末１９’との間の実質的に全ての領域であってよい。異種粉末１９’と、異種粉末１９’の直下に位置する粉末層２２の所定領域２２ｃとが共に溶融すると、溶融状態であることに起因して異種粉末１９’の成分と所定領域２２ｃに含まれる金属成分（例えば鉄系成分）とを混合させることができ得る。そして、かかる混合部分が冷却すると、図４（ｄ）に示すように異種粉末１９’の成分と所定領域２２ｃに含まれる金属成分（例えば鉄系成分）とから合金化された合金部５０を形成することができ得る。以上により、合金部５０を有して成る三次元形状造形物１００を最終的に製造することができ得る。なお、本態様では、上述のように、合金部５０を形成するために、異種粉末１９’と、異種粉末１９’の直下に位置する粉末層２２の所定領域２２ｃとが光ビームＬにより溶融され得る。これにつき、粉末層２２、具体的には粉末層２２の所定領域２２ｃは溶融固化前の状態であるため、光ビームＬを照射した際に溶融する範囲は、溶融固化後の状態である固化層と比べて相対的に大きくなり得る。そのため、当該溶融する範囲が相対的に大きくなり得ることに起因して、上述の異種粉末１９’を固化層２４の表面２４ａに設ける態様（図２および図３参照）と比べて、合金部５０の形成される範囲は大きく成り得る。
【００３６】
また、一態様では、図５に示すように粉末層および固化層の積層を造形プレート２１上で行い、当該積層に先立って、造形プレート２１に異種粉末１９’を供給して、光ビームＬによって造形プレート２１の表面２１ａに合金部５０ａを形成してよい。
【００３７】
具体的には、図５（ａ）に示すように造形プレート２１の表面２１ａのうち積層領域５に異種粉末１９’を設ける。異種粉末１９’を設けた後、異種粉末１９’に光ビームＬを照射する。この時、光ビームＬの照射熱エネルギーによって、異種粉末１９’に加えて異種粉末１９’の直下に位置する造形プレート２１の所定領域２１ｂが溶融し得るように、異種粉末１９’に光ビームＬを照射する。異種粉末１９’と造形プレート２１の所定領域２１ｂとが共に溶融すると、溶融状態であることに起因して異種粉末１９’の成分と造形プレート２１の所定領域２１ｂに含まれる金属成分（例えば鉄系成分）とを混合させることができ得る。そして、図５（ｂ）に示すようにかかる混合部分が冷却すると、異種粉末１９’の成分と所定領域２１ｂに含まれる金属成分（例えば鉄系成分）とから新たに合金化された合金部５０ａを形成することができ得る。合金部５０ａが形成され得ると、合金部５０ａは異種粉末１９’の成分と所定領域２１ｂに含まれる金属成分（例えば鉄系成分）とから構成され得るものであるため、所定領域２１ｂが例えば鉄系金属成分のみから構成されている場合と比べて、異なる特性を供することができ得る。特に限定されるものではないが、例えば、異種粉末１９’の材料として上記のＮｉ、ＺｎおよびＮｂ等の材料を用いると合金部５０ａに靱性向上の特性を供することができ得る。造形プレート２１と固化層、すなわち三次元形状造形物との界面領域には残留応力が生じ、当該残留応力に起因して生じ得る“反り変形”によって、三次元形状造形物にクラックが発生し得る。これにつき、靱性を向上させる特性を有した合金部５０ａが形成されると、当該クラックの発生を好適に抑制することができ得る。
【００３８】
なお、これに限定されることなく、例えば、異種粉末１９’の材料として上記のＮｉ等の材料を用いて、合金部５０ａに線膨張率低減の特性を供してもよい。例えば、異種粉末１９’の材料として、上記のＮｉおよびＣｒ等の材料を用いて、合金部５０ａに耐食性向上の特性を供してもよい。また、例えば、異種粉末１９’の材料として上記のＣｕ等の材料を用いて、合金部５０ａに熱伝導性向上の特性を供してもよい。以上の事からも、造形プレート２１の所定領域（例えば積層領域５）に他の領域と比べて異なる特性を供することができ得るため、それに起因して造形プレート２１の積層領域５に固化層、すなわち三次元形状造形物を好適に形成することができ得る。
【００３９】
なお、上述の合金部形成のために用いられる異種粉末については、下記方法により供給してよい。
【００４０】
一態様では、図６に示すように異種粉末１９’を、固化層２４および粉末層２２の少なくとも一方の表面に噴霧してよい。
【００４１】
特に限定されるものではないが、異種粉末１９’を噴霧するための手段としては、例えばインクジェットが挙げられる。例えばインクジェット等を用いて異種粉末１９’を噴霧すると、固化層２４および粉末層２２の少なくとも一方の表面の局所領域に異種粉末１９’を好適に供することができ得る。これにより、最終的に得られる三次元形状造形物１００の使用条件を考慮し、三次元形状造形物１００の局所領域に合金部５０を好適に形成することができ得る。従って、三次元形状造形物１００の局所領域の特性を他の領域と比べて好適に変えることができ得るため、使用条件により好適に適合した三次元形状造形物１００を得ることが可能となり得る。
【００４２】
また、一態様では、図７に示すように所定箇所に配置した異種粉末１９’から成る部材９０から異種粉末１９’を分散させて、固化層２４および粉末層２２の少なくとも一方の表面に異種粉末１９’を供してよい。
【００４３】
具体的には、図７に示すようにチャンバー６０に設けられた光透過窓７０を介して進入する光ビームＬを、所定箇所に配置した異種粉末１９’から成る部材９０に照射し、それによって部材９０から異種粉末１９’を分散させてよい。より具体的には、図７の下図（部分拡大図）に示すように、チャンバー６０内に設けられた可動式覆い部材６０ａを固化層２４又は粉末層２２上にスライド移動させる。当該可動式覆い部材６０ａは、左右方向にスライド移動自在であり、かつ異種粉末１９’から成る部材を内部に備えたものである。可動式覆い部材６０ａを固化層２４又は粉末層２２上にスライド移動させた後、可動式覆い部材６０ａに設けられた光透過窓７０ａを介して光ビームＬを進入させる。そして、進入させた光ビームＬを所定箇所に、例えば可動式覆い部材６０ａの側部に配置した異種粉末１９’から成る部材９０に照射し、それによって部材９０から異種粉末１９’を分散させてよい。なお、光ビームＬの方向については、図７に示すミラー８０により適宜変更させてよい。具体的には、ミラー８０の設置方向を適宜変更することで、例えば粉末層２２および異種粉末１９’から成る部材が光ビームＬによりそれぞれ照射されるように、光ビームＬの方向を変更自在としてよい。
【００４４】
以上、本発明の一実施形態について説明してきたが、本発明の適用範囲のうちの典型例を例示したに過ぎない。従って、本発明はこれに限定されず、種々の改変がなされ得ることを当業者は容易に理解されよう。
【符号の説明】
【００４５】
Ｌ      光ビーム
５      積層領域
１９    粉末
１９’  異種粉末
２１    造形プレート  
２１ａ  造形プレートの表面
２２    粉末層
２４    固化層
２４ａ  固化層の表面
５０    合金部
５０ａ  合金部
１００    三次元形状造形物
【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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【図１０】
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