本發(fā)明涉及三維形成裝置及三維形成方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中，作為使用金屬材料簡(jiǎn)便地形成三維形狀的制造方法公開(kāi)有專(zhuān)利文獻(xiàn)1所示的方法。專(zhuān)利文獻(xiàn)1所示的三維形狀造型物的制造方法用于在層狀的材料層形成原料中具有金屬粉末、溶劑和粘著增進(jìn)劑的金屬膏。并且，將光束照射至層狀的材料層形成金屬的燒結(jié)層或金屬的熔融層，通過(guò)反復(fù)進(jìn)行材料層的形成和光束的照射而層疊燒結(jié)層或熔融層，得到希望的三維形狀造型物。

但是，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1所示的三維形狀造型物的制造方法中存在如下不良情況：僅層狀供給的材料層的一部分被光束照射而燒結(jié)或熔融，作為造型物的一部分形成，未被照射光束的材料層僅為被除去的無(wú)用的部分。并且，對(duì)于規(guī)定的光束的照射區(qū)域，在其附近產(chǎn)生不完全的燒結(jié)或熔融的材料層，該不完全部分附著于希望的通過(guò)燒結(jié)或熔融而形成的部分，導(dǎo)致造型物的形狀不穩(wěn)定。

因此，想到了通過(guò)使用專(zhuān)利文獻(xiàn)2或?qū)＠墨I(xiàn)3所公開(kāi)的一邊向希望的部位供給粉末金屬材料一邊照射激光而能夠形成金屬隆起部的噴嘴，來(lái)解決專(zhuān)利文獻(xiàn)1的不良情況。

專(zhuān)利文獻(xiàn)2、3所公開(kāi)的噴嘴在噴嘴的中心部具備激光照射部，在激光照射部的周?chē)邆涔┙o金屬粉末(粉末)的粉末供給部。并且，朝向從噴嘴的中心的激光照射部照射的激光供給粉末，被供給的粉末被激光熔融在施工對(duì)象物上作為隆起金屬而形成。

但是，在使用專(zhuān)利文獻(xiàn)2、3公開(kāi)的噴嘴形成隆起金屬的情況下，將使用的金屬粉體的粒徑形成為更為微小的粒徑是困難的。也就是說(shuō)，形成 微小粒徑即微粉體會(huì)導(dǎo)致粒子間的附著性增大，即，成為強(qiáng)附著性粉體，例如當(dāng)由壓縮空氣等輸送、噴出時(shí)易于附著于流路，顯著地?fù)p害流動(dòng)化，損害噴射穩(wěn)定性。因此，為了確保粉末的流動(dòng)化，減小粉末的粒徑存在局限性，在必須使用微小粒徑的粉末才能實(shí)現(xiàn)的微細(xì)的、高精度的三維形狀的形成中使用專(zhuān)利文獻(xiàn)2、3所公開(kāi)的噴嘴是困難的。

在先技術(shù)文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本專(zhuān)利特開(kāi)2008-184622號(hào)公報(bào)

專(zhuān)利文獻(xiàn)2：日本專(zhuān)利特開(kāi)2005-219060號(hào)公報(bào)

專(zhuān)利文獻(xiàn)3：日本專(zhuān)利特開(kāi)2013-75308號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的在于得到能夠形成微細(xì)的三維造型物的、能夠使用微小粒徑的金屬粉末的三維形成裝置及三維形成方法。

本發(fā)明為了解決上述課題的至少一部分而完成，能夠作為以下的方式或者應(yīng)用例而實(shí)現(xiàn)。

[應(yīng)用例1]本應(yīng)用例的三維形成裝置，其特征在于，具備：工作臺(tái)；材料供給單元，將混煉有金屬粉末和粘結(jié)劑的被燒結(jié)材料供給至所述工作臺(tái)；干燥單元，對(duì)于從所述材料供給單元供給至所述工作臺(tái)的所述被燒結(jié)材料進(jìn)行干燥而形成干燥被燒結(jié)材料；以及能量照射單元，供給能夠燒結(jié)所述干燥被燒結(jié)材料的能量，三維形成裝置還具備：驅(qū)動(dòng)單元，使所述材料供給單元、所述干燥單元及所述能量照射單元能夠相對(duì)于所述工作臺(tái)三維移動(dòng)，所述材料供給單元具備沿重力方向供給規(guī)定量的所述被燒結(jié)材料的材料吐出部，所述能量照射單元具備射出所述能量的能量照射部，所述材料吐出部和所述能量照射部被一個(gè)保持單元保持。

根據(jù)本應(yīng)用例的三維形成裝置，由于向形成所形成的三維形狀造型物的形狀的區(qū)域供給必要量的被燒結(jié)材料，通過(guò)能量照射單元向所供給的被燒結(jié)材料供給能量，因此，削減了材料供給的損耗、供給能量的損耗。

現(xiàn)有技術(shù)中，僅供給金屬粉末進(jìn)行燒結(jié)的情況下產(chǎn)生的金屬微粒子間的附著力增大，成為強(qiáng)附著性粉體，當(dāng)通過(guò)壓縮空氣等輸送、噴出的情況下，存在易于附著于流路、顯著地?fù)p害流動(dòng)化的情形，減小金屬微粒子的粒徑存在局限性。但是，通過(guò)形成將經(jīng)混煉金屬粉末和粘結(jié)劑而成的被燒結(jié)材料利用材料供給單元供給至工作臺(tái)上的結(jié)構(gòu)，能夠防止附著于材料輸送的流路，能夠進(jìn)行穩(wěn)定的材料供給，能夠使用極微小的金屬粉體形成三維形狀造型物。

由于從能量照射單元照射使被燒結(jié)材料燒結(jié)程度的高能量，與被燒結(jié)材料混煉并包含在其中的溶劑等液體成分會(huì)以極短的時(shí)間蒸騰，即，爆發(fā)性地氣化，針對(duì)這種爆發(fā)性地氣化導(dǎo)致的金屬粉末的飛散，通過(guò)具備在燒結(jié)前能夠預(yù)先進(jìn)行液體成分的蒸騰的干燥單元，能夠防止燒結(jié)時(shí)的金屬粉末的飛散。

此外，由于通過(guò)干燥單元從被吐出至工作臺(tái)上的被燒結(jié)材料中除去有利于使被燒結(jié)材料的流動(dòng)性提高的液體成分，因此，能夠使得工作臺(tái)上的被燒結(jié)材料的流動(dòng)性降低。因此，在吐出被燒結(jié)材料后，能夠防止被燒結(jié)材料沿工作臺(tái)上表面擴(kuò)散，可以得到能夠形成精密的三維形狀造型物的三維形成裝置。

此外，在本應(yīng)用例中，所謂“能夠燒結(jié)”中的燒結(jié)是指，通過(guò)向供給材料供給能量，構(gòu)成供給材料的粘結(jié)劑由于供給能量而蒸騰，然后剩余的金屬粉末彼此由于供給能量而金屬結(jié)合。此外，在本說(shuō)明書(shū)中金屬粉末熔融結(jié)合的方式為通過(guò)供給能量而使金屬粉末結(jié)合的方式，作為燒結(jié)進(jìn)行說(shuō)明。

[應(yīng)用例2]在上述應(yīng)用例中，其特征在于，所述能量照射單元沿與所述重力方向交叉的方向照射所述能量。

根據(jù)上述應(yīng)用例，不需要使材料供給單元和能量照射單元相對(duì)移動(dòng)，能夠?qū)牟牧瞎┙o單元供給的被燒結(jié)材料照射燒結(jié)所必要的能量。

并且，通過(guò)使從能量照射部照射的能量線(xiàn)與重力方向交叉并照射，例如，能夠使在工作臺(tái)上反射的反射能量線(xiàn)不朝向能量照射部。從而，能夠防止反射能量線(xiàn)造成的能量照射部的損害。

[應(yīng)用例3]在上述應(yīng)用例中，其特征在于，所述材料吐出部使所述被燒結(jié)材料呈液滴狀吐出。

根據(jù)上述應(yīng)用例，通過(guò)使被燒結(jié)材料形成微小的液滴狀供給至工作臺(tái)上并使其燒結(jié)，能夠作為微小形狀的燒結(jié)體的集合物形成三維形狀造型物。從而，能夠進(jìn)行微細(xì)部分的形成，能夠容易地得到小型精密的三維形狀造型物。

[應(yīng)用例4]在上述應(yīng)用例中，其特征在于，具備多個(gè)所述能量照射部。

根據(jù)上述應(yīng)用例，能夠向供給至工作臺(tái)上的被燒結(jié)材料均勻地供給能量。

[應(yīng)用例5]在上述應(yīng)用例中，其特征在于，所述材料供給單元具備將所述被燒結(jié)材料供給至所述材料吐出部的材料供給部，所述材料吐出部至少具備所述被燒結(jié)材料與所述工作臺(tái)相對(duì)的材料吐出口，所述材料供給單元具備多個(gè)所述材料供給部，供給至少兩種以上具有不同組成的所述被燒結(jié)材料。

根據(jù)上述應(yīng)用例，能夠具備按照不同的組成而供給被燒結(jié)材料的材料供給單元，通過(guò)按照每種組成的各材料供給單元的材料供給和能量照射單元而能夠進(jìn)行不同材料的燒結(jié)或熔融，能夠容易地形成由兩種以上的組成材料構(gòu)成的造型物。

[應(yīng)用例6]在上述應(yīng)用例中，其特征在于，所述能量照射單元為激光照射單元。

根據(jù)上述應(yīng)用例，能夠?qū)τ诔蔀槟繕?biāo)的供給材料集中地照射能量，能夠形成品質(zhì)良好的三維形狀造型物。并且，例如能夠配合被燒結(jié)材料的種類(lèi)而容易地控制照射能量的量(能級(jí)、掃描速度)，能夠得到希望的品質(zhì)的三維形狀造型物。

[應(yīng)用例7]在上述應(yīng)用例中，其特征在于，所述干燥單元具備檢測(cè)所述干燥被燒結(jié)材料的溫度的溫度檢測(cè)單元。

根據(jù)上述應(yīng)用例，與干燥單元分開(kāi)地將來(lái)自能量照射單元的熱能量附加于三維形狀造型物。從而，通過(guò)具備溫度檢測(cè)單元，取得由溫度檢測(cè)單元得到的干燥對(duì)象物的區(qū)域的溫度數(shù)據(jù)，能夠?qū)母稍飭卧派涞母稍锬芰浚鐭岱派渚€(xiàn)的能量的量控制為最佳，能夠防止過(guò)干燥。

[應(yīng)用例8]本應(yīng)用例的三維形成方法，其特征在于，包括：?jiǎn)螌有纬晒ば蚝蛯盈B工序，所述單層形成工序通過(guò)下述工序形成單層：材料供給工序，以希望的形狀供給混煉有金屬粉末和粘結(jié)劑的被燒結(jié)材料；干燥工序，干燥通過(guò)所述材料供給工序供給的被燒結(jié)材料而形成干燥被燒結(jié)材料；以及燒結(jié)工序，向所述干燥被燒結(jié)材料供給能夠燒結(jié)所述干燥被燒結(jié)材料的能量而使所述干燥被燒結(jié)材料燒結(jié)，所述層疊工序使通過(guò)所述單層形成工序形成的第二單層層疊在通過(guò)所述單層形成工序形成的第一單層上，所述三維形成方法中，重復(fù)規(guī)定次數(shù)的所述層疊工序而形成三維形狀造型物，所述單層形成工序的所述材料供給工序中使所述被燒結(jié)材料以液滴狀吐出，并且在所述單層形成工序中，遍及規(guī)定的所述單層的形成區(qū)域進(jìn)行對(duì)滴落的單位液滴狀材料進(jìn)行的所述燒結(jié)工序。

根據(jù)本應(yīng)用例的三維形成方法，由于向形成所形成的三維形狀造型物的形狀的區(qū)域供給必要量的被燒結(jié)材料，并通過(guò)能量照射單元向所供給的被燒結(jié)材料供給能量，因此，削減了材料供給的損耗、供給能量的損耗。

現(xiàn)有技術(shù)中，僅供給金屬粉末進(jìn)行燒結(jié)的情況下產(chǎn)生的金屬微粒子間的附著力增大，成為強(qiáng)附著性粉體，當(dāng)通過(guò)壓縮空氣等輸送、噴出的情況下，存在易于附著于流路、顯著地?fù)p害流動(dòng)化的情形，減小金屬微粒子的粒徑存在局限性。但是，通過(guò)形成將經(jīng)混煉金屬粉末和粘結(jié)劑而成的被燒結(jié)材料從材料供給單元供給至工作臺(tái)上的結(jié)構(gòu)，能夠防止附著于材料輸送的流路，能夠使用極微小的金屬粉體形成三維形狀造型物。

由于從能量照射單元照射的使被燒結(jié)材料燒結(jié)程度的高能量，與被燒結(jié)材料混煉并包含于其中的溶劑等液體成分會(huì)以極短的時(shí)間蒸騰，即，爆 發(fā)性地氣化，針對(duì)這種爆發(fā)性地氣化導(dǎo)致的金屬粉末的飛散，通過(guò)具備在燒結(jié)前能夠預(yù)先進(jìn)行液體成分的蒸騰的干燥單元，能夠防止燒結(jié)時(shí)的金屬粉末的飛散。

此外，由于通過(guò)干燥單元從被吐出至工作臺(tái)上的被燒結(jié)材料中除去有利于使被燒結(jié)材料的流動(dòng)性提高的液體成分，因此，能夠使得工作臺(tái)上的被燒結(jié)材料的流動(dòng)性降低。因此，在吐出被燒結(jié)材料后，能夠防止被燒結(jié)材料沿工作臺(tái)上表面擴(kuò)散，可以得到能夠形成精密的三維形狀造型物的三維形成方法。

[應(yīng)用例9]在上述應(yīng)用例中，其特征在于，所述材料供給工序的所述被燒結(jié)材料的吐出方向?yàn)橹亓Ψ较颍鰺Y(jié)工序的所述能量的照射方向?yàn)榕c重力方向交叉的方向。

根據(jù)上述應(yīng)用例，不需要使材料供給單元和能量照射單元相對(duì)移動(dòng)，能夠?qū)牟牧瞎┙o單元供給的被燒結(jié)材料照射燒結(jié)所必要的能量。

[應(yīng)用例10]在上述應(yīng)用例中，其特征在于，在所述層疊工序中形成在重力方向上支撐所述單層的支撐部，所述支撐部為在所述燒結(jié)工序中未被所述能量照射的未燒結(jié)部。

根據(jù)上述應(yīng)用例，在形成重力方向上未形成有三維形狀造型物的所謂突出部的情況下，通過(guò)形成支撐部作為材料供給面，能夠防止突出部的重力方向的變形，能夠形成具有希望的形狀的三維形狀造型物。

[應(yīng)用例11]在上述應(yīng)用例中，其特征在于，具備除去所述支撐部的支撐部除去工序。

根據(jù)上述應(yīng)用例，支撐部為未燒結(jié)部的狀態(tài)且能夠容易地除去。因此，即使在任意的位置形成支撐部，也能夠得到具備正確的形狀的三維形狀造型物而無(wú)損作為完成品的三維形狀造型物的形成。

附圖說(shuō)明

圖1為示出第一實(shí)施方式涉及的三維形成裝置的結(jié)構(gòu)的概略構(gòu)成圖。

圖2的(a)和(b)示出第一實(shí)施方式涉及的三維形成裝置的保持單元，(a)為側(cè)面外觀圖，(b)為從上面觀察的外觀圖。

圖3的(a)和(b)示出被燒結(jié)材料的干燥的概念圖，(a)為示出干燥前的狀態(tài)的放大圖，(b)為示出干燥后的狀態(tài)的放大圖。

圖4的(a)～(e)為說(shuō)明激光的照射角度和向單位材料照射的照射能量的關(guān)系的概念圖，(a)和(b)為第一激光照射部的照射狀態(tài)圖，(c)和(d)為第二激光照射部的照射狀態(tài)圖，(e)為(b)(d)所示的照射區(qū)域的狀態(tài)的合成圖。

圖5為示出第二實(shí)施方式涉及的三維形成裝置的結(jié)構(gòu)的概略構(gòu)成圖。

圖6的(a)和(b)示出第二實(shí)施方式涉及的三維形成裝置的保持單元，(a)為外觀俯視圖，(b)為外觀側(cè)面圖。

圖7的(a)為示出第三實(shí)施方式涉及的三維形成方法的流程圖，(b)為(a)所示的單層形成工序的詳細(xì)流程圖。

圖8的(a)～(c)為示出第三實(shí)施方式涉及的三維形成方法的工序的部分截面圖。

圖9的(d)～(f)為示出第三實(shí)施方式涉及的三維形成方法的工序的部分截面圖。

圖10的(a)～(c)為示出第三實(shí)施方式涉及的三維形成方法的工序的部分截面圖。

圖11的(d)～(f)為示出第三實(shí)施方式涉及的三維形成方法的工序的部分截面圖。

圖12的(a)和(b)示出通過(guò)第四實(shí)施方式涉及的三維形成方法形成的三維形狀造型物，(a)為俯視外觀圖，(b)為(a)所示的A-A'部分的截面圖。

圖13為示出第四實(shí)施方式涉及的三維形成方法的流程圖。

圖14的(a)～(d)為示出第四實(shí)施方式涉及的三維形成方法的工序的截面圖和俯視圖。

符號(hào)說(shuō)明

10基臺(tái)，11驅(qū)動(dòng)裝置，20工作臺(tái)，21試料板，30頭部支撐部，31頭部，32支撐臂，40鹵素?zé)簦?0非接觸溫度計(jì)，60燈支撐部，70材料供給裝置，71材料吐出部，72材料供給單元，80激光照射裝置，81激光照射部，82激光振蕩器，100控制單元，101工作臺(tái)控制器，102燈輸出控制器，103材料供給控制器，1000三維形成裝置。

具體實(shí)施方式

以下參照附圖說(shuō)明本發(fā)明涉及的實(shí)施方式。

(第一實(shí)施方式)

圖1為示出第一實(shí)施方式涉及的三維形成裝置的結(jié)構(gòu)的概略構(gòu)成圖。此外，本說(shuō)明書(shū)的“三維形成”是指形成所謂的立體造型物，包括形成例如即使是平板狀、所謂的二維形狀的形狀但具有厚度的形狀。

如圖1所示，三維形成裝置1000具備：基臺(tái)10；以及工作臺(tái)20，通過(guò)基臺(tái)10所具備的作為驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)裝置11，能夠向圖示的X、Y、Z方向驅(qū)動(dòng)而配備。并且，具備頭部支撐部30，該頭部支撐部30的一端部固定于基臺(tái)10，另一端部具備保持固定作為保持單元的頭部31的支撐臂32，該頭部31保持后述的材料供給單元和能量照射單元。并且，具備燈支撐部60，該燈支撐部60的一端部固定于基臺(tái)10，另一端部保持固定作為干燥單元的鹵素?zé)?0(以下稱(chēng)為燈40)和用于計(jì)測(cè)在工作臺(tái)20上形成的三維造型物的形成過(guò)程中的溫度的非接觸溫度計(jì)50(以下稱(chēng)為溫度計(jì)50)。此外，本實(shí)施方式中說(shuō)明了通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置11在X、Y、Z方向上驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)20的結(jié)構(gòu)，但不限于此，工作臺(tái)20、頭部31只要能夠在X、Y、Z方向上相對(duì)地驅(qū)動(dòng)即可。

并且，在工作臺(tái)20上，形成三維形狀造型物200的過(guò)程中的部分造型物201、202、203形成為層狀。在后述的三維形狀造型物200的形成中，由于被激光產(chǎn)生的熱能照射，因此，為了保護(hù)工作臺(tái)20免于受熱，可以使用具有耐熱性的試料板21，在試料板21上形成三維形狀造型物200。作為試料板21，例如通過(guò)使用陶瓷板，能夠得到高耐熱性，并且與被燒結(jié)或熔融的供給材料的反應(yīng)性也低、能夠防止三維形狀造型物200的變質(zhì)。 此外，在圖1中為了方便說(shuō)明，例示了部分造型物201、202、203的三層，可以層疊至希望的三維形狀造型物200的形狀。

在頭部31保持有作為材料供給單元的材料供給裝置70所具備的材料吐出部71、和作為能量照射單元的激光照射裝置80所具備的作為能量照射部的激光照射部81。激光照射部81在本實(shí)施方式中具備第一激光照射部81a和第二激光照射部81b。

三維形成裝置1000具備作為控制裝置的控制單元100，該控制單元100基于從例如未圖示的個(gè)人電腦等數(shù)據(jù)輸出裝置輸出的三維形狀造型物200的造型用數(shù)據(jù)，控制上述的工作臺(tái)20、材料供給裝置70所具備的材料吐出部71、激光照射裝置80以及燈40。雖然沒(méi)有圖示，控制單元100至少具備工作臺(tái)20的驅(qū)動(dòng)控制部、材料吐出部71的動(dòng)作控制部、燈40的輸出控制部、及激光照射裝置80的動(dòng)作控制部。并且，控制單元100具備使得工作臺(tái)20、材料吐出部71、燈40及激光照射裝置80連攜地驅(qū)動(dòng)、動(dòng)作的控制部。

在基臺(tái)10上能夠移動(dòng)地配備的工作臺(tái)20，基于來(lái)自控制單元100的控制信號(hào)，在工作臺(tái)控制器101中生成控制工作臺(tái)20的移動(dòng)開(kāi)始和停止、移動(dòng)方向、移動(dòng)量、移動(dòng)速度等的信號(hào)，發(fā)送至基臺(tái)10所具備的驅(qū)動(dòng)裝置11，使得工作臺(tái)20在圖示的X、Y、Z方向上移動(dòng)。

在固定于頭部31的材料吐出部71，基于來(lái)自控制單元100的控制信號(hào)，在材料供給控制器103中生成控制來(lái)自材料吐出部71的材料吐出量等的信號(hào)，根據(jù)生成的信號(hào)，從材料吐出部71吐出規(guī)定量的材料。

從材料供給裝置70所具備的材料供給單元72延伸設(shè)置作為材料供給路徑的供給管72a，該供給管72a連接于材料吐出部71。材料供給單元72中容納被燒結(jié)材料作為供給材料，該被燒結(jié)材料包含通過(guò)本實(shí)施方式涉及的三維形成裝置1000造型的三維形狀造型物200的原料。作為供給材料的被燒結(jié)材料是將作為三維形狀造型物200的原料的金屬例如鎂(Mg)、鐵(Fe)、鈷(Co)或鉻(Cr)、鋁(Al)、鈦(Ti)、鎳(Ni)的單體粉末 或包含一種以上這些金屬的合金等的混合粉末與溶劑和作為粘結(jié)劑的增粘劑混煉而得到的漿狀(或膏狀)的混合材料。

此外，金屬粉末優(yōu)選平均粒徑為10μm以下，作為溶劑或者分散劑，除了例如蒸餾水、純水、RO水等各種水之外，還可以例舉：甲醇、乙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、辛醇、乙二醇、二乙二醇、甘油等醇類(lèi)；乙二醇單甲醚(甲基溶纖劑)、乙二醇單乙醚(乙基溶纖劑)、乙二醇單苯醚(苯基溶纖劑)等醚類(lèi)(溶纖劑類(lèi))；乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲酸乙酯等酯類(lèi)；丙酮、甲基乙基酮、二乙基酮、甲基異丁基酮、甲基異丙基酮、環(huán)己酮等酮類(lèi)；戊烷、己烷、辛烷等脂肪烴類(lèi)；環(huán)己烷、甲基環(huán)己烷等環(huán)烴類(lèi)；苯、甲苯、二甲苯、己基苯、丁基苯、辛基苯、壬苯、癸苯、十一烷基苯、十二烷基苯、十三烷基苯、十四烷基苯等具有長(zhǎng)鏈烷基和苯環(huán)的芳香烴類(lèi)；二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、1,2-二氯乙烷等鹵代烴類(lèi)；吡啶、吡嗪、呋喃、吡咯、噻吩、甲基吡咯烷酮等芳香族雜環(huán)化合物類(lèi)；乙腈、丙腈、丙烯腈等腈類(lèi)；N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺等酰胺類(lèi)；羧酸鹽或者其它各種油類(lèi)等。

作為增粘劑只要可溶于上述的溶劑或者分散劑則沒(méi)有限定。例如，可以使用丙烯酸樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、硅酮樹(shù)脂、纖維素樹(shù)脂、合成樹(shù)脂等。并且，也可以使用PLA(聚乳酸)、PA(聚酰胺)、PPS(聚苯硫醚)等熱塑性樹(shù)脂。在使用熱塑性樹(shù)脂的情況下，通過(guò)加熱材料吐出部71及材料供給單元72，能夠維持熱塑性樹(shù)脂的柔軟性。此外，作為耐熱溶劑，通過(guò)使用硅油等能夠提高流動(dòng)性。

就固定于燈支撐部60的燈40而言，通過(guò)從燈40放射的熱，從材料吐出部71吐出的、滴落于試料板21上或部分造型物201、202、203的最上層的、在本例中為滴落于部分造型物203上的材料被干燥。也就是說(shuō)，使液體成分從混煉有金屬粉末、溶劑或者分散劑乃至增粘劑的材料中蒸騰。因此，燈40優(yōu)選朝向吐出材料從材料吐出部71滴落的滴落區(qū)域而配置。此外，作為干燥單元不限于燈40。例如可以為紅外線(xiàn)燈或通過(guò)高頻照射的加熱干燥、或通過(guò)加熱工作臺(tái)20而加熱部分造型物等的干燥單元。

固定于頭部31的激光照射裝置80所具備的激光照射部81，基于來(lái)自控制單元100的控制信號(hào)，通過(guò)激光振蕩器82使規(guī)定輸出的激光發(fā)生振蕩，通過(guò)激光照射部81照射激光。激光照射至從材料吐出部71吐出的供給材料，使供給材料所包含的金屬粉末燒結(jié)或熔融而固體化。本實(shí)施方式涉及的三維形成裝置1000所使用的激光沒(méi)有特別的限定，光纖激光或二氧化碳激光由于具有波長(zhǎng)長(zhǎng)、金屬吸收效率高的優(yōu)點(diǎn)，因此優(yōu)選使用。此外，由于輸出高、能夠縮短造型時(shí)間，因此光纖激光更為優(yōu)選。

被吐出材料的最上層的部分造型物203，通過(guò)來(lái)自上述的燈40的放射熱和來(lái)自激光照射部81的激光照射熱這兩個(gè)熱源被加熱。因?yàn)椋瑸榱吮苊獗贿^(guò)度地加熱，在燈支撐部60配備有溫度計(jì)50。溫度計(jì)50能夠非接觸地測(cè)定測(cè)定對(duì)象物的溫度，測(cè)定部分造型物203的溫度并將所測(cè)定的溫度數(shù)據(jù)發(fā)送至燈輸出控制器102。然后，通過(guò)燈輸出控制器102進(jìn)行如下控制：當(dāng)測(cè)定的溫度比對(duì)于從材料吐出部71吐出的材料的規(guī)定的干燥溫度高的情況下，減小向燈40的供給電力，在比干燥溫度低的情況下增加供給電力。

圖2的(a)和(b)為示出圖1所示的頭部31、頭部31所保持的材料吐出部71和激光照射部81、燈40和溫度計(jì)50的放大外觀圖，(a)為圖1所示的從Y方向箭頭方向觀察的外觀圖，(b)為從圖2的(a)所示的試料板21觀察的、從Z方向箭頭方向觀察的外觀圖。

如圖2的(a)所示，頭部31所保持的材料吐出部71具備吐出噴嘴71b和使規(guī)定量的材料從吐出噴嘴71b吐出的吐出驅(qū)動(dòng)部71a。吐出驅(qū)動(dòng)部71a連接有與材料供給單元72相連的供給管72a，經(jīng)由供給管72a供給被燒結(jié)材料M。吐出驅(qū)動(dòng)部71a具備未圖示的吐出驅(qū)動(dòng)裝置，基于來(lái)自材料供給控制器103的控制信號(hào)，將被燒結(jié)材料M送出至吐出噴嘴71b。

從吐出噴嘴71b的材料吐出口71c(以下稱(chēng)為吐出口71c)吐出的被燒結(jié)材料M成為液滴狀即大致球體形狀的材料飛翔體Mf并朝向試料板21或圖1所示的最上層的部分造型物203飛翔，滴落于試料板21或部分 造型物203，作為單位液滴狀材料Ms(以下稱(chēng)為單位材料Ms)在試料板21上或部分造型物203上形成。

然后，向在試料板21上或部分造型物203上形成的單位材料Ms照射從作為干燥單元的燈40射出的熱放射線(xiàn)Lh，使液體成分從單位材料Ms所包含的溶劑或者分散劑乃至增粘劑等中蒸騰，單位材料Ms被干燥。此外，優(yōu)選熱放射線(xiàn)Lh將單位材料Ms加熱至不超過(guò)單位材料Ms所包含的溶劑或者分散劑或增粘劑等所包含的液體成分的沸點(diǎn)的溫度。也就是說(shuō)，由于加熱單位材料Ms至超過(guò)單位材料Ms所包含的溶劑或者分散劑或增粘劑等所包含的液體成分的沸點(diǎn)的溫度，有可能會(huì)使液體成分產(chǎn)生突沸，而使單位材料Ms中的金屬粉末飛散，為了防止這一情況，優(yōu)選以不超過(guò)液體成分的沸點(diǎn)的溫度進(jìn)行干燥。

如圖2的(a)所示，燈40具備：作為熱源的光源41；集光透鏡42，使從光源41射出的熱放射線(xiàn)Lh匯聚于照射對(duì)象物；以及透鏡容納部43，容納光源41和集光透鏡42，具備使從集光透鏡42匯聚的熱放射線(xiàn)Lh射出的開(kāi)口43a。此外，燈40不限于圖2的(a)所圖示的方式，也可以為具備集光反射部(反射鏡)的光源(燈)。

圖3的(a)和(b)示出單位材料Ms的干燥的概念圖，圖3的(a)為示出干燥前的狀態(tài)的放大圖，圖3的(b)為示出干燥后的狀態(tài)的放大圖。

如圖3的(a)所示，單位材料Ms中構(gòu)成三維形狀造型物200的材料的金屬粉末Mmp與粘結(jié)劑Mb混煉，以大致均勻地分散的狀態(tài)滴落于試料板21或部分造型物203上。當(dāng)向其照射從燈40射出的熱放射線(xiàn)Lh時(shí)，如圖3的(b)所示，粘結(jié)劑Mb所包含的溶劑或者分散劑乃至增粘劑所包含的液體成分由于熱放射線(xiàn)Lh的熱量而被蒸騰，在金屬粉末Mmp的周?chē)辰Y(jié)劑Mb中包含的液體成分以外的固形成分例如包含樹(shù)脂成分的干燥后的粘結(jié)劑Mb’殘留，形成作為干燥后的干燥被燒結(jié)材料的單位材料Ms’，該單位材料Ms’中形成有與液體成分的體積相對(duì)應(yīng)的空間s。空 間s形成相互連通的連通路徑Ts，該連通路徑Ts向干燥后的單位材料Ms’的外部連通。

并且，如圖2的(a)所示，從第一激光照射部81a向干燥后的單位材料Ms’射出激光L1，從第二激光照射部81b向干燥后的單位材料Ms’射出激光L2。單位材料Ms’通過(guò)激光L1和激光L2被加熱、燒成。

此時(shí)，激光L1、L2以短時(shí)間向干燥后的單位材料Ms’付與大量的熱能，如果向圖3的(a)所示的干燥前的單位材料Ms照射激光L1、L2的熱能，則與單位材料Ms混煉的溶劑或者分散劑乃至增粘劑所包含的液體成分有可能爆發(fā)性地蒸騰而使金屬粉末Mmp飛散。但是，通過(guò)使單位材料Ms干燥而對(duì)圖3的(b)所示的干燥后的單位材料Ms’的狀態(tài)照射激光L1、L2，則能夠避免液體成分的爆發(fā)性地蒸騰，能夠防止金屬粉末Mmp的飛散。此外，圖3的(b)所示的干燥后的粘結(jié)劑Mb’由于激光L1、L2的熱能而被氣化、蒸騰時(shí)，通過(guò)空間s內(nèi)或空間s的連通路徑Ts向單位材料Ms’的外部放出，金屬粉末Mmp能夠被燒成而燒結(jié)而不會(huì)飛散。

從吐出口71c吐出的材料飛翔體Mf優(yōu)選從吐出口71c向圖示箭頭的重力方向G吐出。也就是說(shuō)，通過(guò)使材料飛翔體Mf向重力方向G吐出，能夠使材料飛翔體Mf確實(shí)地向滴落位置飛翔，使單位材料Ms配置于希望的位置。然后，朝向向重力方向G吐出而滴落并被干燥的單位材料Ms’照射的激光L1、L2向與重力方向G交叉的方向，即、激光L1從第一激光照射部81a向與重力方向G成角度α1的圖示的照射方向F_L1射出，照射向單位材料Ms。同樣地，激光L2從第二激光照射部81b向與重力方向G成角度α2的圖示的照射方向F_L2射出，照射單位材料Ms’。

如上所述，向通過(guò)燈40加熱干燥的干燥后的單位材料Ms’照射激光L1、L2，從而，來(lái)自加熱干燥的燈40的熱放射線(xiàn)Lh和激光L1、L2的熱能集中于接受激光L1、L2的照射的單位材料Ms’的附近，導(dǎo)致接下來(lái)吐出的單位材料Ms有可能超過(guò)干燥溫度。因此，通過(guò)溫度計(jì)50測(cè)定接下來(lái)吐出的單位材料Ms的滴落區(qū)域的溫度，然后根據(jù)該測(cè)定溫度數(shù)據(jù)通過(guò)燈輸出控制器102控制向控制燈40所具備的光源41的輸出電力，從而，能 夠使接下來(lái)吐出的單位材料Ms的滴落區(qū)域的溫度控制在規(guī)定的溫度范圍。

如上所述，本實(shí)施方式涉及的三維形成裝置1000所具備的材料供給裝置70使液滴狀的材料飛翔體Mf從材料吐出部71吐出。如果為現(xiàn)有技術(shù)的使金屬微粉末從材料供給口吐出并通過(guò)激光等的能量線(xiàn)燒結(jié)的方式，則成為粒子間的附著力增大的所謂的強(qiáng)附著性粉體，例如如果通過(guò)壓縮空氣等輸送、噴出，則易于附著于流路而顯著損害流動(dòng)化。但是，在本實(shí)施方式中，作為材料的被燒結(jié)材料M使用通過(guò)混煉平均粒徑為10μm以下的金屬微粉末、溶劑、增粘劑而成的混煉材料，能夠賦予優(yōu)異的流動(dòng)性。

并且，通過(guò)賦予高流動(dòng)性，能夠使微少量的被燒結(jié)材料M形成液滴狀而從材料吐出部71的吐出口71c吐出，能夠使單位材料Ms配置在試料板21上或部分造型物203上。并且，通過(guò)燈40使單位材料Ms干燥而形成干燥后的單位材料Ms’，能夠抑制滴落后的單位材料Ms’的變形，例如，能夠抑制潰散或沿著試料板21或部分造型物203的上表面的流動(dòng)等。也就是說(shuō)，能夠形成作為微少量的造型的連續(xù)體的微細(xì)的三維造型物。

此外，由于以朝向形成有單位材料Ms的位置的方式向與重力方向交叉的F_L1、F_L2方向照射激光L1、L2，因此，能夠向單位材料Ms照射激光L1、L2而無(wú)需使頭部31與試料板21或部分造型物203的相對(duì)位置移動(dòng)。

并且，通過(guò)在激光L1、L2照射前利用燈40干燥單位材料Ms而形成干燥后的單位材料Ms’，即使通過(guò)激光L1、L2的短時(shí)間的高能照射也不會(huì)使單位材料Ms’所包含的金屬粉末Mmp飛散。從而，能夠形成高精度的三維形狀造型物200。

圖4的(a)～(e)為說(shuō)明激光L1、L2的照射角度α1、α2和向單位材料Ms照射的照射能量的關(guān)系的概念圖。圖4的(a)和圖4的(b)為第一激光照射部81a和從第一激光照射部81a射出的激光L1的照射狀態(tài)圖，圖4的(c)和圖4的(d)為第二激光照射部81b和從第二激光照射部81b射出的激光L2的照射狀態(tài)圖。此外，圖4的(e)為激光L1、 L2所照射的照射區(qū)域的狀態(tài)，即將圖4的(b)、(d)合成繪制而得到的圖。

如圖4的(a)所示，從第一激光照射部81a朝向試料板21或部分造型物203的上表面，向與重力方向G成角度α1的F_L1方向射出激光L1。從第一激光照射部81a射出的激光L1，在與其射出方向F_L1正交的面的截面中，形成大致圓形狀的激光照射形狀L1d。當(dāng)激光L1到達(dá)試料板21或部分造型物203的上表面時(shí)，由于照射方向F_L1傾斜角度α1，激光照射形狀L1d如圖4的(b)所示成為橢圓形狀的激光照射形狀L1s。

同樣地，在第二激光照射部81b中，如圖4的(c)所示，從第二激光照射部81b朝向試料板21或部分造型物203的上表面，向與重力方向G成角度α2的F_L2方向射出激光L2。從第二激光照射部81b射出的激光L2，在與其射出方向F_L2正交的面的截面中，形成大致圓形狀的激光照射形狀L2d。當(dāng)激光L2到達(dá)試料板21或部分造型物203的上表面時(shí)，由于照射方向F_L2傾斜角度α2，激光照射形狀L2d如圖4的(d)所示成為橢圓形狀的激光照射形狀L2s。并且，如圖4的(e)所示，以滴落于試料板21或部分造型物203上表面并被干燥的單位材料Ms’(參照?qǐng)D2的(a)和(b))配置于激光照射形狀L1s、L2S的區(qū)域內(nèi)的方式照射激光L1、L2。

此外，如上所述，通過(guò)向與重力方向G交叉的方向F_L1、F_L2照射激光L1、L2，被試料板21或部分造型物203反射的反射激光Lr1、Lr2，如圖4的(a)、(c)所示，相對(duì)于重力方向G的軸向向相反角度方向前進(jìn)。從而，激光L1、L2的反射激光Lr1、Lr2不會(huì)朝向激光照射部81a、81b而能夠防止激光照射部81a、81b的損傷。

此外，上述第一實(shí)施方式涉及的三維形成裝置1000為具備兩個(gè)激光照射部81a、81b的結(jié)構(gòu)，但不限于此。例如，可以具備一個(gè)激光照射部或三個(gè)以上的激光照射部。此外，以激光L1、L2向與重力方向G交叉的方向F_L1、F_L2照射的方式使激光照射部81a、81b安裝于頭部31，但不限于此。此外，在本實(shí)施方式涉及的三維形成裝置1000中，說(shuō)明了使用激 光L1、L2作為照射的能源的方式，但不限于。只要為供給使被燒結(jié)材料M燒結(jié)的熱量的單元，例如可以為高頻波、鹵素?zé)舻取?/p>

(第二實(shí)施方式)

圖5示出通過(guò)多個(gè)被燒結(jié)材料形成三維造型物的第二實(shí)施方式所涉及的三維形成裝置2000的概略構(gòu)成圖。此外，圖6的(a)和(b)示出頭部231的詳細(xì)構(gòu)成，(a)為頭部231的從圖5的圖上方觀察的沿Z軸的外觀俯視圖，(b)為X軸方向的外觀側(cè)視圖。此外，在三維形成裝置2000中，與第一實(shí)施方式涉及的三維形成裝置1000的材料供給裝置70的結(jié)構(gòu)不同，對(duì)于相同構(gòu)成要素付與相同符號(hào)并省略說(shuō)明。

如圖5所示，第二實(shí)施方式涉及的三維形成裝置2000，具備作為材料供給單元的第一材料供給裝置240和第二材料供給裝置250。第一材料供給裝置240具備：第一材料供給單元242、第一供給管242a、與第一供給管242a相連且被頭部231保持的第一材料吐出部241。同樣地，第二材料供給裝置250具備：第二材料供給單元252、第二供給管252a、與第二供給管252a相連且被頭部231保持的第二材料吐出部251。

如圖6的(a)所示，頭部231在頭部主體231a具備可動(dòng)頭部231b。可動(dòng)頭部231b，在本實(shí)施方式中，具備能夠旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)地配置于頭部主體231a的驅(qū)動(dòng)螺紋軸231c和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)螺紋軸231c的驅(qū)動(dòng)裝置232。可動(dòng)頭部231b具備螺紋嵌合部，該螺紋嵌合部使可動(dòng)頭部231b與旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)螺紋軸231c的旋轉(zhuǎn)方向R相對(duì)應(yīng)地向Y軸方向的圖示的S方向進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

第一吐出噴嘴241b和第二吐出噴嘴251b保持于可動(dòng)頭部231b。激光照射裝置80所具備的第一激光照射部81a和第二激光照射部81b保持于頭部體231a。

圖6的(a)和(b)所示的本實(shí)施方式涉及的三維形成裝置2000的頭部231的狀態(tài)為以與激光照射部81a、81b的照射位置相對(duì)應(yīng)的方式使可動(dòng)頭部231b移動(dòng)而配置第二吐出噴嘴251b。如圖6的(b)所示，從材料供給控制器260輸入基于對(duì)第二材料供給裝置250供給材料的指令，使 驅(qū)動(dòng)裝置232驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)螺紋軸231c，使可動(dòng)頭部231b移動(dòng)至規(guī)定的位置的信號(hào)，而使可動(dòng)頭部231b移動(dòng)。并且，當(dāng)可動(dòng)頭部231b到達(dá)規(guī)定的位置后，向第二材料吐出部251所具備的吐出驅(qū)動(dòng)部251a輸入材料吐出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，從第二吐出噴嘴251b吐出第二材料供給單元252所容納的材料。

然后，過(guò)渡至通過(guò)第一材料供給裝置240進(jìn)行材料供給的情況，從材料供給控制器260發(fā)出使來(lái)自第二材料供給裝置250的材料供給停止的信號(hào)，并輸入使驅(qū)動(dòng)裝置232驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)螺紋軸231c，使可動(dòng)頭部231b移動(dòng)至規(guī)定的位置的信號(hào)，而使可動(dòng)頭部231b移動(dòng)。并且，當(dāng)可動(dòng)頭部231b到達(dá)規(guī)定的位置后，向第一材料吐出部241所具備的吐出驅(qū)動(dòng)部241a輸入材料吐出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，從吐出噴嘴241b吐出第一材料供給單元242所容納的材料。

如此，通過(guò)使可動(dòng)頭部231b沿S方向往復(fù)移動(dòng)，能夠使希望的被燒結(jié)材料從第一材料供給裝置240或第二材料供給裝置250吐出至來(lái)自激光照射部81a、81b的激光L1、L2的照射區(qū)域。此外，在本實(shí)施方式中說(shuō)明了使兩種被燒結(jié)材料吐出的方式，但不限于此，可以根據(jù)材料種類(lèi)配備多個(gè)材料供給裝置。

此外，說(shuō)明了在本實(shí)施方式涉及的三維形成裝置2000中與兩種被燒結(jié)材料相對(duì)應(yīng)地配備第一材料吐出部241和第二材料吐出部251的方式，雖然沒(méi)有圖示，例如通過(guò)在第一實(shí)施方式涉及的三維形成裝置1000的構(gòu)成的供給管42a的中途設(shè)置能夠切換供給材料的流路切換裝置，能夠從一個(gè)材料吐出部71吐出多種被燒結(jié)材料。

(第三實(shí)施方式)

作為第三實(shí)施方式，說(shuō)明使用第一實(shí)施方式涉及的三維形成裝置1000形成三維形狀造型物的三維形成方法。圖7的(a)為示出第三實(shí)施方式涉及的三維形成方法的流程圖，圖7的(b)為圖7的(a)所示的單層形成工序(S300)的詳細(xì)流程圖。此外，圖8的(a)～(c)及圖9的(d)～(f)為說(shuō)明本實(shí)施方式涉及的三維形成方法的部分截面圖。

(三維造型用數(shù)據(jù)取得工序)

如圖7的(a)所示，本實(shí)施方式涉及的三維形成方法，執(zhí)行如下三維造型用數(shù)據(jù)取得工序(S100)：從未圖示的例如個(gè)人電腦等將三維形狀造型物200的三維造型用數(shù)據(jù)取得至控制單元100(參照?qǐng)D1)。作為在三維造型用數(shù)據(jù)取得工序(S100)中取得的三維造型用數(shù)據(jù)，從控制單元100向工作臺(tái)控制器101、材料供給控制器103、激光振蕩器82、燈輸出控制器102發(fā)送控制數(shù)據(jù)，過(guò)渡至層疊開(kāi)始工序。

(層疊開(kāi)始工序)

在層疊開(kāi)始工序(S200)中，如表示三維形成方法的圖8的(a)所示，相對(duì)于在工作臺(tái)20上載置的試料板21，在規(guī)定的相對(duì)位置配置頭部31。此時(shí)，在XY平面(參照?qǐng)D1)中，具備試料板21的工作臺(tái)20被移動(dòng)，使得作為從材料吐出部71的吐出噴嘴71b的吐出口71c吐出的液滴狀的被燒結(jié)材料的材料飛翔體Mf(參照?qǐng)D2的(a)和(b))滴落于作為基于上述的三維造型用數(shù)據(jù)的造型的起點(diǎn)的工作臺(tái)20的坐標(biāo)位置P11(x₁₁,y₁₁)，開(kāi)始三維造型物的形成，過(guò)渡至單層形成工序。

(單層形成工序)

單層形成工序(S300)，如圖7的(b)所示，包括材料供給工序(S310)、干燥工序(S320)、以及燒結(jié)工序(S330)。首先，作為材料供給工序(S310)，如圖8的(b)所示，通過(guò)層疊開(kāi)始工序(S200)試料板21移動(dòng)使得被頭部31保持的吐出噴嘴71b與作為規(guī)定的位置的P11(x₁₁,y₁₁)位置相對(duì)，作為被燒結(jié)材料的供給材料90作為液滴狀的材料飛翔體91從吐出噴嘴71b的吐出口71c沿重力方向朝向試料板21上吐出(參照?qǐng)D2的(a)和(b))。供給材料90是將作為三維形狀造型物200的原料的金屬例如不銹鋼、鈦合金的單體粉末，或者合金化困難的不銹鋼和銅(Cu)、或不銹鋼和鈦合金或鈦合金和鈷(Co)或鉻(Cr)等的混合粉末與溶劑和作為粘結(jié)劑的增粘劑混煉，調(diào)整為漿狀(或膏狀)而得到的。

材料飛翔體91滴落于試料板21的上表面21a，在上表面21a的P11(x₁₁,y₁₁)位置形成作為單位液滴狀材料92(以下稱(chēng)為單位材料92)，材料供給工序(S310)結(jié)束。材料飛翔體91從吐出口71c沿重力方向吐出、 飛翔，從而，能夠使單位材料92準(zhǔn)確地滴落于應(yīng)該滴落的P11(x₁₁,y₁₁)位置。

然后，過(guò)渡至干燥工序(S320)。干燥工序(S320)如圖8的(c)所示，從燈40朝向通過(guò)材料供給工序(S310)而滴落于試料板21的上表面21a的單位材料92照射熱放射線(xiàn)Lh。此時(shí)，通過(guò)溫度計(jì)50測(cè)定試料板21的上表面21a的溫度，控制輸入燈40的電力，使成為規(guī)定的干燥溫度的熱放射線(xiàn)Lh的能量照射至單位材料92。由此，形成作為液體成分蒸騰干燥而成的干燥后的干燥被燒結(jié)材料的單位材料93。從而，形成與干燥前的單位材料92相比流動(dòng)性差的干燥后的單位材料93，沿著上表面21a濡濕擴(kuò)展得以抑制，能夠確保單位材料93從試料板21的上表面21a起算的高度h1(即隆起量)。

此外，優(yōu)選熱放射線(xiàn)Lh將單位材料92加熱至不超過(guò)單位材料92所包含的溶劑或者分散劑或增粘劑等所包含的液體成分的沸點(diǎn)的溫度。也就是說(shuō)，由于加熱單位材料92至超過(guò)單位材料92所包含的溶劑或者分散劑或增粘劑等所包含的液體成分的沸點(diǎn)的溫度，有可能使液體成分產(chǎn)生突沸，使單位材料92中的金屬粉末飛散，因此，為了防止這一情況，優(yōu)選以不超過(guò)液體成分的沸點(diǎn)的溫度進(jìn)行干燥。

單位材料93經(jīng)由干燥工序(S320)而配設(shè)于上表面21a后，開(kāi)始燒結(jié)工序(S330)。燒結(jié)工序(S330)如圖9的(d)所示，激光L1、L2從激光照射部81a、81b朝向單位材料93以與重力方向交叉的方式照射(參照?qǐng)D2的(a)和(b))。由于激光L1、L2所具有的能量(熱)，單位材料93所包含的干燥后的粘結(jié)劑Mb’(參照?qǐng)D3的(b))蒸騰，通過(guò)金屬粉末的粒子彼此結(jié)合，所謂的被燒結(jié)或被熔融結(jié)合，從而成為金屬塊的單位燒結(jié)體94而形成于P11(x₁₁,y₁₁)位置。激光L1、L2的照射根據(jù)干燥后的單位材料93的材料組成、體積等條件而設(shè)定照射量，在所設(shè)定的照射量照射至單位材料93之后，停止照射。

如后所述，重復(fù)上述的材料供給工序(S310)、干燥工序(S320)和燒結(jié)工序(S330)，在本例中形成作為第一單層的第一層的部分造型物201。 部分造型物201中，隨著工作臺(tái)20的移動(dòng)重復(fù)m次上述的材料供給工序(S310)、干燥工序(S320)和燒結(jié)工序(S330)，第m次的單位燒結(jié)體94在成為部分造型物201的端部的工作臺(tái)20的坐標(biāo)P_END＝P1m(x_1m,y_1m)位置形成。

因此，當(dāng)在P11(x₁₁,y₁₁)位置形成單位燒結(jié)體94時(shí)，執(zhí)行形成路徑確認(rèn)工序(S340)，判定材料供給工序(S310)、干燥工序(S320)和燒結(jié)工序(S330)是否到達(dá)直至形成部分造型物201為止的重復(fù)次數(shù)m次，即，吐出噴嘴71b是否到達(dá)工作臺(tái)20的坐標(biāo)位置P_END＝P1m(x_1m,y_1m)。在形成路徑確認(rèn)工序(S340)中，當(dāng)判定為未達(dá)到重復(fù)次數(shù)m次、即吐出噴嘴71b未到達(dá)工作臺(tái)20的坐標(biāo)位置P_END＝P1m(x_1m,y_1m)的“否”時(shí)，如圖9的(e)所示，再次過(guò)渡至材料供給工序(S310)，驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)20使得吐出噴嘴71b與作為下一單位材料93的形成位置的P12(x₁₂,y₁₂)位置相對(duì)。然后，當(dāng)吐出噴嘴71b與P12(x₁₂,y₁₂)位置相對(duì)后，執(zhí)行材料供給工序(S310)、干燥工序(S320)和燒結(jié)工序(S330)，在P12(x₁₂,y₁₂)位置形成單位燒結(jié)體94。

然后，如圖9的(f)所示，通過(guò)重復(fù)m次材料供給工序(S310)、干燥工序(S320)和燒結(jié)工序(S330)，形成部分造型物201。然后，確認(rèn)與重復(fù)次數(shù)第m次的吐出噴嘴71b相對(duì)的工作臺(tái)20的坐標(biāo)位置是否位于坐標(biāo)P_END＝P1m(x_1m,y_1m)位置，判定為“是”時(shí)，單層形成工序(S300)結(jié)束。

(層疊數(shù)比較工序)

當(dāng)通過(guò)單層形成工序(S300)形成作為第一單層的第一層的部分造型物201時(shí)，過(guò)渡至與通過(guò)三維造型用數(shù)據(jù)取得工序(S100)取得的造型數(shù)據(jù)相比較的層疊數(shù)比較工序(S400)。在層疊數(shù)比較工序(S400)中，將構(gòu)成三維形狀造型物200的部分造型物的層疊數(shù)N與直至緊挨著層疊數(shù)比較工序(S400)之前的單層形成工序(S300)為止層疊的部分造型物的層疊數(shù)n相比較。

在層疊數(shù)比較工序(S400)中，當(dāng)判定為n＝N時(shí)，判定為三維形狀造型物200的形成完成，三維形成結(jié)束。但是，當(dāng)判定為n＜N時(shí)，再次從層疊開(kāi)始工序(S200)開(kāi)始執(zhí)行。

圖10的(a)為示出作為第二單層的第二層的部分造型物202的形成方法的截面圖。首先，如圖10的(a)所示，再次執(zhí)行層疊開(kāi)始工序(S200)。此時(shí)，工作臺(tái)20以與吐出口71c及激光照射部81a、81b分開(kāi)相當(dāng)于第一層的部分造型物201的厚度h1的距離的方式在Z軸方向上移動(dòng)。進(jìn)一步，具備試料板21的工作臺(tái)20移動(dòng)，使得作為從材料吐出部71的吐出噴嘴71b的吐出口71c吐出的液滴狀的被燒結(jié)材料的材料飛翔體91(參照?qǐng)D2的(a)和(b)。圖2的(a)和(b)所示的材料飛翔體Mf)滴落于作為基于三維造型用數(shù)據(jù)的第二層的造型的起點(diǎn)的工作臺(tái)20的坐標(biāo)位置P21(x₂₁,y₂₁)，開(kāi)始三維造型物的第二層的形成，過(guò)渡至第二層的層疊開(kāi)始工序(S200)。

下面，與上述的示出第一層的部分造型物201的形成的圖8的(a)～(c)、圖9的(d)～(f)同樣地，執(zhí)行單層形成工序(S300)。首先，作為材料供給工序(S310)，如圖10的(b)所示，通過(guò)層疊開(kāi)始工序(S200)試料板21隨著工作臺(tái)20的移動(dòng)而移動(dòng)，使得被頭部31保持的吐出噴嘴71b與作為規(guī)定的位置的P21(x₂₁,y₂₁)位置相對(duì)，作為被燒結(jié)材料的供給材料90，朝向第一層的部分造型物201的上表面201a作為液滴狀的材料飛翔體91從吐出噴嘴71b的吐出口71c吐出。

材料飛翔體91滴落于部分造型物201的上表面201a，作為單位液滴狀材料92(以下稱(chēng)為單位材料92)配置于上表面201a，P21(x₂₁,y₂₁)位置的材料供給工序(S310)結(jié)束，單位材料92在部分造型物201的上表面201a形成高度h2(即隆起量)。

當(dāng)單位材料92配設(shè)于部分造型物201的上表面201a后，過(guò)渡至干燥工序(S320)。干燥工序(S320)如圖10的(c)所示，從燈40朝向通過(guò)材料供給工序(S310)而滴落于部分造型物201的上表面201a的單位材料92照射熱放射線(xiàn)Lh。此時(shí)，通過(guò)溫度計(jì)50測(cè)定部分造型物201的上 表面201a的溫度，控制輸入燈40的電力，使成為規(guī)定的干燥溫度的熱放射線(xiàn)Lh的能量照射至單位材料92。由此，形成作為液體成分蒸騰干燥而成的干燥后的單位材料93。從而，成為與干燥前的單位材料92相比流動(dòng)性低的干燥后的單位材料93，沿著上表面201a濡濕擴(kuò)展得以抑制，能夠確保單位材料93從部分造型物201的上表面201a起算的高度h2(即隆起量)。

單位材料93經(jīng)由干燥工序(S320)而配設(shè)于上表面201a后，開(kāi)始燒結(jié)工序(S330)。燒結(jié)工序(S330)如圖11的(d)所示，從激光照射部81a、81b朝向干燥后的單位材料93照射激光L1、L2，由于激光L1、L2所具有的能量(熱)，單位材料93被燒結(jié)而成為單位燒結(jié)體94。并且，重復(fù)上述的材料供給工序(S310)、干燥工序(S320)和燒結(jié)工序(S330)，在第一層的部分造型物201的上表面201a上形成第二層的部分造型物202。部分造型物202中，隨著工作臺(tái)20的移動(dòng)重復(fù)m次上述的材料供給工序(S310)、干燥工序(S320)和燒結(jié)工序(S330)，第m次的單位燒結(jié)體94在成為部分造型物202的端部的工作臺(tái)20的坐標(biāo)P_END＝P2m(x_2m,y_2m)位置形成。

因此，當(dāng)在P21(x₂₁,y₂₁)位置形成單位燒結(jié)體94時(shí)，執(zhí)行形成路徑確認(rèn)工序(S340)，判定材料供給工序(S310)、干燥工序(S320)和燒結(jié)工序(S330)是否到達(dá)直至形成第二層的部分造型物202為止的重復(fù)次數(shù)m次，即，吐出噴嘴71b是否到達(dá)工作臺(tái)20的坐標(biāo)位置P_END＝P2m(x_2m,y_2m)。在形成路徑確認(rèn)工序(S340)中，當(dāng)判定為未達(dá)到重復(fù)次數(shù)m次、即吐出噴嘴71b未到達(dá)工作臺(tái)20的坐標(biāo)位置P_END＝P2m(x_2m,y_2m)的“否”時(shí)，如圖11的(e)所示，再次過(guò)渡至材料供給工序(S310)，驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)20使得吐出噴嘴71b與作為下一單位材料93的形成位置的P22(x₂₂,y₂₂)位置相對(duì)。然后，當(dāng)吐出噴嘴71b與P22(x₂₂,y₂₂)位置相對(duì)后，執(zhí)行材料供給工序(S310)、干燥工序(S320)和燒結(jié)工序(S330)，在P22(x₂₂,y₂₂)位置形成單位燒結(jié)體94。

并且，如圖11的(f)所示，通過(guò)重復(fù)m次材料供給工序(S310)、干燥工序(S320)和燒結(jié)工序(S330)，形成第二層的部分造型物202。 然后，確認(rèn)與重復(fù)次數(shù)第m次的吐出噴嘴71b相對(duì)的工作臺(tái)20的坐標(biāo)位置是否位于坐標(biāo)P_END＝P2m(x_2m,y_2m)位置，判定為“是”時(shí)，第二層的單層形成工序(S300)結(jié)束。

然后，再次過(guò)渡至層疊數(shù)比較工序(S400)，重復(fù)層疊開(kāi)始工序(S200)和單層形成工序(S300)直至n＝N，能夠使用第一實(shí)施方式涉及的三維形成裝置1000形成三維形狀造型物。此外，重復(fù)執(zhí)行上述應(yīng)用例的被稱(chēng)為層疊工序的在作為第一單層的第一層的部分造型物201上形成作為第二單層的第二層的部分造型物202的層疊開(kāi)始工序(S200)和單層形成工序(S300)，直至在層疊數(shù)比較工序(S400)中判定為n＝N為止。

(第四實(shí)施方式)

對(duì)于第四實(shí)施方式涉及的三維形成方法進(jìn)行說(shuō)明。在上述的第三實(shí)施方式涉及的三維形成方法中，三維形狀造型物具有突出部的情況下，在突出部中，在上述的單層形成工序(S300)中的材料供給工序(S310)中，由于不存在材料飛翔體91應(yīng)該滴落的下層的部分造型物，因此，無(wú)法形成單位材料92(參照?qǐng)D10的(b))。即使以與在圖11的(e)所示的P21(x₂₁,y₂₁)位置所形成的單位燒結(jié)體94重合地相連的方式使單位材料92滴落于P22(x₂₂,y₂₂)位置，如果不配置下層的部分造型，則有可能以向重力方向下垂的方式變形。也就是說(shuō)，其原因在于干燥及燒結(jié)前的單位材料92為通過(guò)將作為原料的金屬例如不銹鋼、鈦合金的單體粉末，或者合金化困難的不銹鋼和銅(Cu)、或不銹鋼和鈦合金或鈦合金和鈷(Co)或鉻(Cr)等的混合粉末與溶劑和增粘劑混煉而得到的漿狀(或膏狀)的柔軟狀態(tài)的物質(zhì)。

因此，對(duì)于通過(guò)第四實(shí)施方式涉及的三維形成方法不使突出部變形而形成三維形狀造型物的方法進(jìn)行說(shuō)明。此外，對(duì)于與第三實(shí)施方式涉及的三維形成方法相同的工序付與相同的符號(hào)并省略說(shuō)明。此外，為了簡(jiǎn)化說(shuō)明，例示了圖12的(a)的俯視外觀圖以及圖12的(b)的圖12的(a)所示的A-A'部截面圖所示的具有單純的形狀的三維形狀造型物300來(lái)說(shuō) 明第四實(shí)施方式涉及的三維形成方法，但不限于該形狀，只要具有所謂的突出部的造型物均可適用。

如圖12的(a)和(b)所示，三維形狀造型物300在具有凹部300a的圓柱形的基部300b的凹部開(kāi)口側(cè)端部具備向基部300b的外側(cè)延伸的作為突出部的凸緣部300c。為了基于第四實(shí)施方式涉及的三維形成方法形成該三維形狀造型物300，在形成過(guò)程中被除去的支撐部310在凸緣部300c的圖示下部方向的直至基部300b的底部為止的造型用數(shù)據(jù)，被加入三維形狀造型物300的三維造型用數(shù)據(jù)而制作成。

圖13為示出圖12的(a)和(b)所示的三維形狀造型物300的形成方法的流程圖。并且，圖14的(a)～(d)示出基于圖13所示的流程圖的三維形狀造型物300的形成方法，圖示左側(cè)配置了部分截面圖，右側(cè)配置了俯視外觀圖。此外，在本實(shí)施方式的三維形狀造型物300中使用層疊四層而形成的示例進(jìn)行說(shuō)明，但不限于此。

首先，如圖14的(a)所示，通過(guò)第三實(shí)施方式涉及的三維形成方法在未圖示的試料板21上形成作為第一層的部分造型物301。在形成部分造型物301的工序內(nèi)，也形成第一層的部分支撐部311。對(duì)部分支撐部311執(zhí)行通過(guò)圖8的(a)～(c)及圖9的(d)～(f)所說(shuō)明的單層形成工序(S300)中的直至干燥工序(S320)為止的工序，不執(zhí)行燒結(jié)工序(S330)，以干燥后的單位材料93的狀態(tài)、即以未燒結(jié)部或未熔融部的狀態(tài)執(zhí)行單層形成工序(S300)。

接著，重復(fù)單層形成工序(S300)，如圖14的(b)所示，形成作為第二層及第三層的部分造型物302、303。并且，在形成部分造型物302、303的工序內(nèi)，也形成第二層及第三層的部分支撐部312、313。對(duì)部分支撐部312、313與部分支撐部311同樣地，執(zhí)行單層形成工序(S300)中的直至干燥工序(S320)為止的工序，不執(zhí)行燒結(jié)工序(S330)，以干燥后的單位材料93的狀態(tài)的集合體、即以未燒結(jié)部或未熔融部的狀態(tài)執(zhí)行單層形成工序(S300)，由部分支撐部311、312、313形成支撐部310。

接著，如圖14的(c)所示，形成在凸緣部300c形成的第四層的部分造型物304。部分造型物304以被由部分支撐部311、312、313形成的支撐部310的端面310a支撐的方式形成。通過(guò)如此形成部分造型物304，形成端面310a作為單位材料92(參照?qǐng)D8的(a)～(c))滴落的面，從而，能夠準(zhǔn)確地形成作為凸緣部300c的第四層的部分造型物304。

接著，如圖14的(d)所示，造型為三維形狀造型物300后，通過(guò)支撐部除去工序(S500)從三維形狀造型物300除去支撐部310。由于支撐部310由未被燒成的材料形成，因此，作為支撐部除去工序(S500)中的支撐部310的除去方法，例如能夠進(jìn)行圖14的(d)所示的通過(guò)銳利的刃具Kn的物理的切除。或者，也可以浸漬于溶劑，溶解材料所包含的粘結(jié)劑而從三維形狀造型物300除去。

如上所述，在形成具有作為突出部的凸緣部300c的三維形狀造型物300的情況下，通過(guò)與三維形狀造型物300的形成相配合形成支撐凸緣部300c的支撐部310，能夠防止凸緣部300c向重力方向的變形。此外，圖12的(a)和(b)所示的支撐部310不限于圖示的以整面支撐(支持)凸緣部300c的方式，可以根據(jù)造型物的形狀、材料組成等適宜地設(shè)定形狀、大小等。

此外，本發(fā)明實(shí)施時(shí)的具體的構(gòu)成在能夠達(dá)成本發(fā)明的目的的范圍內(nèi)可以適當(dāng)?shù)刈兏鼮槠渌难b置或方法。