本發(fā)明涉及三維結(jié)構(gòu)物的制造方法、三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置、三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置用的控制程序。

背景技術(shù)：

在后述的專利文獻1中公開了三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置的一個例子。

在該專利文獻1中記載了將一種金屬粉末或者多種混合粉末作為原料形成層并將層疊該層而對三維造型物進行造型。

上述專利文獻1所記載的現(xiàn)有的三維造型物的制造裝置將一種金屬粉末或者多種混合金屬粉末作為原料而形成層，并層疊該層而對三維造型物進行造型，因此作為造型物，其各部分的特性(機械特性、熱特性、電特性等)是一樣的。

因此，無法制作具備根據(jù)三維結(jié)構(gòu)物的各部位而要求的特性(機械特性、熱特性、電特性等)的三維結(jié)構(gòu)物。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2008－81840號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于能夠容易地提供具備根據(jù)三維結(jié)構(gòu)物的各部位而要求的特性(機械特性、熱特性、電特性等)的三維結(jié)構(gòu)物。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的第一方面的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法的特征在于，具有：層形成工序，使用包含第一粉末的第一流動性組合物與包含第二粉末的第二流動性組合物中的至少一方流動性組合物來形成單位層；以及固化工序，將所述單位層中的所述第一粉末與所述第二粉末中的至少一方固化，在所述層形成工序中，使所述第一流動性組合物和所述第二流動性組合物在與所述單位層的厚度方向交叉的平面方向上同時存在。

在此，“粉末”既可以是金屬粉末、陶瓷粉末、樹脂粉末等中的任一種，另外，也可以是上述兩種以上的混合物。

另外，所謂“三維結(jié)構(gòu)物”是指不限于在層疊方向?qū)盈B有多個具有預定的厚度的單位層的立體的結(jié)構(gòu)物，還包括僅設(shè)有一個具有預定的厚度的單位層的平面的結(jié)構(gòu)物。

根據(jù)本方面，在制造三維結(jié)構(gòu)物時，所述層形成工序以在與所述單位層的厚度方向交叉的平面方向上使所述第一流動性組合物和第二流動性組合物同時存在的方式形成單位層。由此，能夠通過改變第一流動性組合物與第二流動性組合物的存在比例而改變?nèi)S結(jié)構(gòu)物的各部位的第一粒子與第二粒子的存在比例，由此能夠容易地得到具備根據(jù)三維結(jié)構(gòu)物的各部位而要求的特性(機械特性、熱特性、電特性等)的結(jié)構(gòu)物。

在此，作為“特性”包含物理特性和化學特性，具體地作為一個例子可舉出耐熱性、高散熱性、高強度、高剛性、高韌性、高硬度性、高耐久性、耐壓性、高導電性、耐磨損性、耐化學性、耐腐蝕性等。

另外，作為判斷機械特性的具體的因素，可舉出硬度、拉伸強度、耐力、伸長、彎曲強度、扭轉(zhuǎn)強度、剪切強度、楊氏模量、泊松比、壓縮強度等，作為判斷熱特性的具體的因素，可舉出熔點、線膨脹系數(shù)、導熱率、比熱、耐熱沖擊性等。另外，作為判斷電特性的具體的因素，可舉出導電率、體積電阻率、介電常數(shù)、絕緣強度等，另外作為判斷磁特性的具體的因素，可舉出磁導率、磁化率等。

本發(fā)明的第二方面的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法的特征在于，在第一方面的基礎(chǔ)上，還具有在層疊方向上重復所述層形成工序的層疊工序。

根據(jù)本方面，通過進行在層疊方向上重復所述層形成工序的層疊工序，由此相對于層疊方向也能夠改變第一流動性組合物與第二流動性組合物的存在比例，能夠容易地得到具備根據(jù)三維結(jié)構(gòu)物的各部位而要求的所述特性的三維結(jié)構(gòu)物。

本發(fā)明的第三方面的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法的特征在于，在第一方面或第二方面的基礎(chǔ)上，按該三維結(jié)構(gòu)物在層疊方向上的各部位(層)設(shè)定所述單位層內(nèi)的第一粉末和第二粉末的存在比例和存在位置來進行所述層形成工序。

在此，所謂“設(shè)定所述單位層內(nèi)的第一粉末和第二粉末的存在比例和存在位置”是指還包含通過設(shè)定所述單位層內(nèi)的包含第一粉末的第一流動性組合物和包含第二粉末的第二流動性組合物的存在比例和存在位置來進行所述層形成工序的情況的含義。

根據(jù)本方面，能夠高精度地發(fā)揮根據(jù)三維結(jié)構(gòu)物的各部位(層)而要求的上述特性地制造三維結(jié)構(gòu)物。

本發(fā)明的第四方面的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法的特征在于，在第一方面至第三方面中任一方面的基礎(chǔ)上，使包含所述第一粉末的第一流動性組合物與包含所述第二粉末的第二流動性組合物在相鄰的單位層之間從層疊方向觀察至少一部分重疊地存在。

根據(jù)本方面，所述包含第一粉末的第一流動性組合物和包含第二粉末的第二流動性組合物在相鄰的單位層之間從層疊方向觀察時至少一部分重疊地存在，因此對該部位施加的特性的變化在層疊方向上的連續(xù)性變好。

本發(fā)明的第五方面的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法的特征在于，在第一方面至第四方面中任一方面的基礎(chǔ)上，在所述層形成工序中，通過噴吐單元噴吐所述第一流動性組合物與所述第二流動性組合物中的至少一方來進行形成。

根據(jù)本方面，將糊狀的第一流動性組合物和第二流動性組合物中的至少一方向?qū)有纬蓞^(qū)域噴吐而形成單位層，因此能夠通過噴吐單元調(diào)整流動性組合物的噴吐量、噴吐位置和噴吐定時等，由此能夠容易地改變第一流動性組合物與第二流動性組合物的存在比例，從而容易地得到該三維結(jié)構(gòu)物所要求的特性。

本發(fā)明的第六方面的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法的特征在于，在第一方面至第五方面中任一方面的基礎(chǔ)上，在所述層形成工序中，由多個副層形成所述單位層的沿著該層的方向中的至少一部分，并由包含不同粉末的流動性組合物形成各所述副層。

根據(jù)本方面，由包含不同粉末的流動性組合物形成各副層，由此能夠符合對各單位層進一步細致地要求的特性。

本發(fā)明的第七方面的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法的特征在于，在第一方面至第六方面中任一方面的基礎(chǔ)上，在層疊方向的一端側(cè)由包含所述第一粉末的第一流動性組合物形成第一層，在層疊方向的另一端側(cè)由包含所述第二粉末的第二流動性組合物形成第二層，在所述第一層和所述第二層之間形成具有包含所述第一粉末的第一流動性組合物和包含所述第二粉末的第二流動性組合物的復合材料層。

根據(jù)本方面，在層疊方向的一端側(cè)由包含第一粉末的第一流動性組合物形成的第一層和在另一端側(cè)由包含第二粉末的第二流動性組合物形成的第二層之間，形成具有單獨包含兩粉末的兩個流動性組合物的復合材料層，因此能夠通過調(diào)整形成該復合材料層的流動性組合物的組成(包含存在比例和存在位置)而將三維結(jié)構(gòu)物的內(nèi)部在所述層疊方向上調(diào)整為適當?shù)奶匦浴?/p>

本發(fā)明的第八方面的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法的特征在于，在第七方面的基礎(chǔ)上，在所述復合材料層中，在從所述第一層向所述第二層的方向上，包含所述第一粉末的第一流動性組合物的存在比例逐漸減少，而包含所述第二粉末的第二流動性組合物的存在比例逐漸增加。

根據(jù)本方面，能夠使對三維結(jié)構(gòu)物施加的特性從層疊方向的一方側(cè)向另一方側(cè)連續(xù)地變化，能夠理所當然且順暢地從第一層所具有的特性向第二層所具有的特性轉(zhuǎn)移。因此，能夠減小在層疊方向上層間或副層間的剝離或龜裂的發(fā)生的可能性。

本發(fā)明的第九方面的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法的特征在于，在第一方面至第八方面中任一方面的基礎(chǔ)上，在所述平面方向的一側(cè)端側(cè)由包含所述第一粉末的第一流動性組合物形成第一側(cè)端層，在所述平面方向的另一側(cè)端側(cè)由包含所述第二粉末的第二流動性組合物形成第二側(cè)端層，在所述第一側(cè)端層與所述第二側(cè)端層之間形成具有包含所述第一粉末的第一流動性組合物和包含所述第二粉末的第二流動性組合物的復合材料層。

根據(jù)本方面，在與層疊方向交叉的平面方向的一側(cè)端側(cè)的第一粉末的層和另一側(cè)端側(cè)的第二粉末的層之間形成包含兩粉末的復合材料層，因此能夠通過形成該復合材料層的流動性組合物的組成(包含存在比例和存在位置)的調(diào)整而將三維結(jié)構(gòu)物的內(nèi)部在所述平面方向上調(diào)整為適當?shù)奶匦浴?/p>

本發(fā)明的第十方面的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法的特征在于，在第九方面的基礎(chǔ)上，在所述復合材料層中，在從所述第一側(cè)端層向所述第二側(cè)端層的方向上，包含所述第一粉末的第一流動性組合物的存在比例逐漸減少，而包含所述第二粉末的第二流動性組合物的存在比例逐漸增加。

根據(jù)本方面，能夠使對三維結(jié)構(gòu)物施加的特性從平面方向的一方側(cè)向另一方側(cè)連續(xù)地變化，能夠理所當然且順暢地從第一側(cè)端層所具有的特性向第二側(cè)端層所具有的特性轉(zhuǎn)移。因此，能夠減小在平面方向上流動性組合物間的剝離或龜裂的發(fā)生的可能性。

本發(fā)明的第十一方面的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法的特征在于，在第一方面至第十方面中任一方面的基礎(chǔ)上，在所述層形成工序中，在所述單位層內(nèi)的一部分形成空白部。

在此，“空白部”是指不存在流動性組合物的空白的區(qū)域。

根據(jù)本方面，能夠基于三維結(jié)構(gòu)物的部位(層)容易地設(shè)置貫通孔及凹部或者空洞等，從而可以有助于三維結(jié)構(gòu)物的輕量化和材料的節(jié)約。

本發(fā)明的第十二方面的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法的特征在于，在第一方面至第十一方面中任一方面的基礎(chǔ)上，所述第一流動性組合物所包含的第一粉末和所述第二流動性組合物所包含的第二粉末中的至少一方是包含多種粉末的混合粉末。

根據(jù)本方面，所述第一粉末和第二粉末中的至少一方是混合粉末，因此能夠通過該混合粉末的包含混合比例的組成的調(diào)整而使三維結(jié)構(gòu)物容易地具備各種特性。

本發(fā)明的第十三方面的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法的特征在于，在第十二方面的基礎(chǔ)上，所述第一粉末和所述第二粉末至少包含一種相同的粉末。

在此，所謂“至少包含一種相同的粉末”是指，如果具體例說明的話，如第一粉末是粉末A、第二粉末是粉末A與粉末C的混合粉末的情況、或者第一粉末是粉末A與粉末B的混合粉末、第二粉末是粉末A與粉末C的混合粉末的情況所示，相同的粉末A包含于兩者的組合。

根據(jù)本方面，第一粉末和第二粉末包含相同的成分，因此能夠使種類不同的流動性組合物間的特性的變化變得穩(wěn)定，能夠減小流動性組合物間或單位層間的剝離或龜裂的發(fā)生的可能性。

本發(fā)明的第十四方面的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法的特征在于，在第一方面至第十三方面中任一方面的基礎(chǔ)上，按各個所述單位層進行所述固化工序。

根據(jù)本方面，按各個所述單位層進行所述固化工序，因此能夠使該單位層內(nèi)的特性的變化均勻。

本發(fā)明的第一五方面的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法的特征在于，在第一方面至第十三方面中任一方面的基礎(chǔ)上，按所述第一流動性組合物與所述第二流動性組合物的共存狀態(tài)相同的多個單位層來進行所述固化工序。

根據(jù)本方面，按所述第一流動性組合物與第二流動性組合物的存在比例相同的多個單位層進行所述固化工序，因此，即、按兩粉末的共存狀態(tài)相同的多個單位層進行固化工序，因此能夠使所述共存狀態(tài)相同的多個單位層部分的特性的變化均勻，能夠高效地執(zhí)行流動性組合物的固化。

本發(fā)明的第一六方面的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法的特征在于，在第一方面至第十三方面中任一方面的基礎(chǔ)上，按至少包含具有所述第一流動性組合物與所述第二流動性組合物的共存狀態(tài)不同的界面的相鄰的兩單位層的多個單位層來進行所述固化工序。

根據(jù)本方面，按包含夾著所述存在比例不同的界面的兩單位層的多個單位層來進行所述固化工序，因此能夠緩和所述界面的特性的急劇的變化。

本發(fā)明的第一七方面的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法的特征在于，在第一方面至第十三方面中任一方面的基礎(chǔ)上，在所述固化工序在所述層形成工序全部結(jié)束后進行。

根據(jù)本方面，在所述層形成工序全部結(jié)束后進行所述固化工序，因此作為整體能夠緩和三維結(jié)構(gòu)物的特性的變化。尤其適合通過燒結(jié)而固化的情況。

本發(fā)明的第一八方面的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法的特征在于，在第一方面至第一七方面中任一方面的基礎(chǔ)上，通過照射激光而進行所述固化工序。

根據(jù)本方面，能夠使用激光來容易地進行固化工序。

本發(fā)明的第一九方面的三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置的特征在于，具備：多個噴吐部，分別噴吐包含不同粉末的流動性組合物；驅(qū)動部，使多個所述噴吐部相對于噴吐區(qū)域相對地在三維方向移動；以及控制部，控制所述噴吐部和所述驅(qū)動部，在所述三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置中，所述控制部控制多個所述噴吐部與所述驅(qū)動部，以對應各個所述三維結(jié)構(gòu)物來改變所述流動性組合物的存在比例。

根據(jù)本方面，能夠得到與所述第一方面相同的作用、效果，能夠高效地制造具備根據(jù)三維結(jié)構(gòu)物的各部位而要求的特性的三維結(jié)構(gòu)物。

本發(fā)明的第二十方面的三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置用的控制程序用于使計算機執(zhí)行分別噴吐包含不同粉末的流動性組合物并改變它們的存在比例和存在位置而將其排列配置的多個噴吐功能。

根據(jù)本方面，能夠得到與所述第一方面相同的作用、效果，能夠控制三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置的各部分的動作以能夠具備根據(jù)三維結(jié)構(gòu)物的各部位而要求的特性。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的實施方式一的三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置的整體構(gòu)成的簡要的主視圖。

圖2是表示本發(fā)明的實施方式一的三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置的主要部分的主視圖。

圖3是表示本發(fā)明的實施方式一的三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置用的控制程序的內(nèi)容與本發(fā)明的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法的各工序的關(guān)系的框圖。

圖4是示意性地表示通過本發(fā)明的實施方式二的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法制造的三維結(jié)構(gòu)物的一個例子的縱截面主視圖。

圖5是示意性地表示通過本發(fā)明的實施方式二的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法制造的三維結(jié)構(gòu)物的另一個例子的縱截面主視圖。

圖6是示意性地表示通過本發(fā)明的實施方式三的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法制造的三維結(jié)構(gòu)物的一個例子的縱截面主視圖。

圖7是示意性地表示通過本發(fā)明的實施方式三的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法制造的三維結(jié)構(gòu)物的另一個例子的縱截面主視圖。

圖8是示意性地表示通過本發(fā)明的實施方式四的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法制造的三維結(jié)構(gòu)物的一個例子的平面圖。

圖9是通過本發(fā)明的實施方式四的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法制造的三維結(jié)構(gòu)物的圖8中的A－A線的縱截面主視圖。

圖10是示意性地表示通過本發(fā)明的實施方式五的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法制造的三維結(jié)構(gòu)物的一個例子的縱截面主視圖。

圖11是示意性地表示通過本發(fā)明的實施方式六的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法制造的三維結(jié)構(gòu)物的一個例子的縱截面主視圖。

圖12是示意性地表示通過本發(fā)明的實施方式七的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法制造的三維結(jié)構(gòu)物的一個例子的縱截面主視圖。

圖13是示意性地表示通過本發(fā)明的實施方式八的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法制造的三維結(jié)構(gòu)物的一個例子的縱截面主視圖。

圖14是示意性地表示通過本發(fā)明的實施方式九的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法制造的三維結(jié)構(gòu)物的一個例子的縱截面主視圖。

圖15是示意性地表示通過本發(fā)明的實施方式九的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法制造的三維結(jié)構(gòu)物的另一個例子的縱截面主視圖。

圖16是示意性地表示通過本發(fā)明的實施方式十的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法制造的三維結(jié)構(gòu)物的一個例子的縱截面主視圖。

圖17的(A)至(D)是階段性地表示本發(fā)明的實施方式十一的三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置的構(gòu)成和三維結(jié)構(gòu)物的制造過程的縱截面主視圖。

圖18是表示本發(fā)明的實施方式十二的三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置的構(gòu)成和三維結(jié)構(gòu)物的制造過程的縱截面主視圖。

圖19是示意性地表示通過本發(fā)明的實施方式二至實施方式十的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法制造的三維結(jié)構(gòu)物的層疊模型的一個例子的縱截面主視圖。

圖20是示意性地表示通過本發(fā)明的實施方式二至實施方式十的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法制造的三維結(jié)構(gòu)物的層疊模型的另一個例子的縱截面主視圖。

圖21是表示本發(fā)明的實施方式十三的三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置的整體構(gòu)成的主視圖。

附圖標記說明

1三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置、3工作臺、5噴吐頭(噴吐部)、

7照射部(能量施加部)、9驅(qū)動部、11控制部、

13噴吐區(qū)域(層形成區(qū)域)、15升降驅(qū)動裝置、17原料供給單元、

19供給管、21第一驅(qū)動裝置、23支撐架、

25第二導軌、27移動架、29第一導軌、

31第一滑塊、32滑架、33第一致動器、

35第二驅(qū)動裝置、37第二滑塊、39第二致動器、

41控制程序、43激光振蕩器、

47噴吐功能、49能量施加功能、51位置控制功能、

55工業(yè)用機器人、57機械臂、59機械臂、

61第一氣缸室、63第二氣缸室、65第一活塞、

67第二活塞、69涂覆輥、71掩模、72孔部、

75回收滑槽、77回收口、81供給噴嘴、83噴嘴開口、

85供給通路、87激光發(fā)生裝置、89透鏡、91光路、

P1層形成工序、P2固化工序、P3層疊工序、

F粉末、F1第一粉末、F2第二粉末、L流動性組合物、

L1第一流動性組合物、L2第二流動性組合物、M三維結(jié)構(gòu)物、

D單位層(層)、D1第一層、D2第二層、D3復合材料層、

E激光(能量束)、X第一方向(寬度方向)、

Y第二方向(前后方向)、Z層疊方向(厚度方向、沿著層的方向)、

A粉末、B粉末、C粉末、H范圍、G副層、

S1第一側(cè)端層、S2第二側(cè)端層、S3復合材料層、

O空白部、O1貫通孔、O2凹部、O3空洞、K界面。

具體實施方式

以下，參照附圖詳細地說明本發(fā)明的實施方式的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法、其制造裝置及其控制程序。

此外，在以下的說明中，最初以實施方式一的三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置為例，說明本發(fā)明的三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置的簡要的整體構(gòu)成。接著，說明該實施方式一的三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置的成為本發(fā)明的特征性構(gòu)成的主要部分的具體構(gòu)成和該三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置用的控制程序的內(nèi)容。

接下來，以實施方式二至實施方式十的九個實施方式為例具體地說明通過使用上述實施方式一的三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置而執(zhí)行的本發(fā)明的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法。

而且，以與上述實施方式一的差異為中心，依次說明一部分構(gòu)成與上述實施方式一不同的實施方式十一和實施方式十二的三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置的構(gòu)成及其制造流程。另外，使用接下來利用上述實施方式二至實施方式十的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法制造的三維結(jié)構(gòu)物的兩種層疊模型來說明使流動性組合物的組成不同的三個方式中的兩者的差異。

另外，以與上述實施方式一的差異為中心，具體地說明一部分構(gòu)成與上述實施方式一不同的實施方式十三的三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置的構(gòu)成和三維結(jié)構(gòu)物的制造流程，最后談及使局部構(gòu)成不同的本發(fā)明的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法、其制造裝置及其控制程序的其它實施方式。

實施方式一(參照圖1～圖3)

(1)三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置的整體構(gòu)成的簡要(參照圖1)

如圖所示，本實施方式的三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置1A是如下裝置：對被噴吐到工作臺3上的流動性組合物L1、L2照射作為能量束的一個例子的激光E而使其固化，從而形成一個單位層D，然后在層疊方向Z上將同一操作重復預定次數(shù)從而制造三維結(jié)構(gòu)物M。

具體地，通過具備如下構(gòu)件而基本上構(gòu)成本實施方式的三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置1：工作臺3，分別噴吐包含不同粉末F1、F2的流動性組合物L1、L2；噴吐頭5A、5B，分別噴吐包含上述粉末F1、F2的流動性組合物L1、L2的多個噴吐部；照射部7，作為能量施加部來施加使上述被噴吐的位于噴吐區(qū)域13上的粉末F1、F2固化的能量；驅(qū)動部9，使上述工作臺3、噴吐頭5和照射部7相對于成為層形成區(qū)域的噴吐區(qū)域13相對地在三維方向X、Y、Z移動；以及控制部11，控制上述噴吐頭5、驅(qū)動部9和照射部7。

并且，本實施方式的特征性構(gòu)成為在制造三維結(jié)構(gòu)物M時，使用上述多個噴吐頭5A、5B來基于上述三維結(jié)構(gòu)物M的部位分別改變流動性組合物L1、L2的存在比例和存在位置。

工作臺3作為一個例子是具有供流動性組合物L噴吐的噴吐區(qū)域13的平板狀的構(gòu)件，構(gòu)成為能夠通過作為驅(qū)動部9的構(gòu)成部件的升降驅(qū)動裝置15在層疊方向Z移動三維結(jié)構(gòu)物M的形成所需的預定沖程(stroke)。

噴吐頭5是具備將從原料供給單元17A、17B經(jīng)由供給管19A、19B供給的流動性組合物L朝向上述噴吐區(qū)域13噴吐的噴嘴的構(gòu)件，構(gòu)成為能夠通過作為驅(qū)動部9的構(gòu)成部件的第一驅(qū)動裝置21，作為一個例子在成為寬度方向的第一方向X上移動三維結(jié)構(gòu)物M的形成所需的預定沖程。并且，在本實施方式中，設(shè)有與包含不同粉末F1、F2的各個流動性組合物L1、L2對應的兩組噴吐頭5A、5B、原料供給單元17A、17B以及供給管19A、19B。

照射部7是向如上所述被噴吐到噴吐區(qū)域13的流動性組合物L1、L2照射激光E的裝置，與上述噴吐頭5同樣，構(gòu)成為能夠通過第一驅(qū)動裝置21在第一方向X上移動預定沖程。

此外，在圖示的實施方式中，作為第一驅(qū)動裝置21，作為一個例子應用具備如下構(gòu)件的構(gòu)成的驅(qū)動裝置：移動架27，在配置在支撐架23上的在成為前后方向的第二方向Y延伸的兩個第二導軌25上移動；第一導軌29，以相對于該移動架27在第一方向X延伸的方式設(shè)置；第一滑塊31，沿著該第一導軌29在第一方向X往復移動；以及第一致動器33，對該第一滑塊31施加驅(qū)動力。并且，噴吐頭5和照射部7作為一個例子安裝于一體地具備第一滑塊31的能夠反轉(zhuǎn)的滑架32。

另外，移動架27構(gòu)成為能夠通過作為驅(qū)動部9的構(gòu)成部件的第二驅(qū)動裝置35作為一個例子在成為前后方向的第二方向Y移動三維造型物M的形成所需的預定沖程。

此外，在圖示的實施方式中，作為第二驅(qū)動裝置35，作為一個例子應用具備如下構(gòu)件的構(gòu)成的驅(qū)動裝置：兩個第二導軌25，配置于上述支撐架23上；第二滑塊37，設(shè)于沿著該第二導軌25在第二方向Y往復移動的上述移動架27；以及第二致動器39，對該第二滑塊37施加驅(qū)動力。

(2)三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置的主要部分的具體的構(gòu)成(參照圖2)

在本實施方式的三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置1A中，作為包含成為原料的粉末F1、F2的流動性組合物L1、L2，作為一個例子能夠應用金屬等粉末與粘合劑與溶劑或分散介質(zhì)的組合物。

在此，作為粉末，既可以是各種金屬粉末、陶瓷粉末、樹脂粉末等中的任一種，另外，也可以是上述兩種以上的混合物。

具體而言，能夠使用鋁、鈦、鐵、銅、鎂、不銹鋼、馬氏體時效鋼等各種金屬、二氧化硅、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋅、氧化鋯、氧化錫、氧化鎂、鈦酸鉀等各種金屬氧化物、氫氧化鎂、氫氧化鋁、氫氧化鈣等各種金屬氫氧化物、氮化硅、氮化鈦、氮化鋁等各種金屬氮化物、碳化硅、碳化鈦等各種金屬碳化物、硫化鋅等各種金屬硫化物、碳酸鈣、碳酸鎂等各種金屬的碳酸鹽、硫酸鈣、硫酸鎂等各種金屬的硫酸鹽、硅酸鈣、硅酸鎂等各種金屬的硅酸鹽、磷酸鈣等各種金屬的磷酸鹽、硼酸鋁、硼酸鎂等各種金屬的硼酸鹽、或它們的復合化合物等、石膏(硫酸鈣的各水合物、硫酸鈣的無水物)等的粉末。

作為溶劑或分散介質(zhì)，例如除了蒸餾水、純凈水、RO水(反滲水)等各種水以外，還可舉出甲醇、乙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、辛醇、乙二醇、二甘醇、甘油等酒精類、乙二醇單甲基醚(甲基纖維素)等醚類(溶纖劑類)、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲酸乙酯等酯類、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、戊烷、己烷、辛烷等脂肪族碳化氫類、環(huán)己烷、甲基環(huán)己烷等環(huán)式碳化氫類、苯、甲苯、二甲苯、乙基苯、庚苯、辛基苯、壬基苯、癸苯、十一苯、十二烷基苯、十三烷基苯、十四烷基苯等具有長鏈烷基和苯環(huán)的芳香族碳化氫類、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、1，2-二氯乙烷等鹵化碳化氫類、包含吡啶、吡嗪、呋喃、吡咯、噻吩、甲基吡咯烷酮中的任一個的芳香族雜環(huán)類、乙腈、丙腈、丙烯腈等腈類、N，N-二甲基酰胺，N，N-二甲基乙酰胺等酰胺類、羧酸鹽或者其它各種油類等。

該溶劑或分散介質(zhì)在基于激光等的加熱固化工序前通常被干燥而除去。

作為粘合劑，只要可溶于上述溶劑或分散介質(zhì)即可，未進行限定。能夠使用例如丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂、硅樹脂、纖維素類樹脂、合成樹脂等。另外，還能夠使用例如PLA(聚乳酸)、PA(聚酰胺)、PPS(聚苯硫醚)等熱可塑性樹脂。

另外，也可以不是以可溶狀態(tài)而以上述丙烯酸樹脂等樹脂的微小的粒子的狀態(tài)分散到上述溶劑或分散介質(zhì)中。

該粘合劑在進行基于激光等的加熱固化工序時通常被分解而消失。

另外，作為上述照射部7，作為一個例子能夠應用激光照射裝置，基于從上述控制部11發(fā)送的控制信號而從激光振蕩器43振蕩預定輸出的激光，成為作為能量束的激光E從照射部7向工作臺3上的噴吐區(qū)域13照射。

此外，作為本實施方式所使用的激光雖未特別限定，但由于光纖激光或者二氧化碳激光等具有金屬的吸收效率高的優(yōu)點，所以能夠作為優(yōu)選的激光使用。

(3)三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置用的控制程序的內(nèi)容(參照圖3)

本發(fā)明的三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置用的控制程序41是用于使計算機執(zhí)行多個噴吐功能47和能量施加功能49的控制程序，多個噴吐功能47噴吐包含不同粉末F1、F2的各個流動性組合物L1、L2并改變它們的存在比例和存在位置而將其排列配置，能量施加功能49施加將上述粉末F1、F2固化的能量。

具體地，該控制程序41在上述三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置1A的控制部11中執(zhí)行，通過具備上述噴吐功能47和能量施加功能49以及位置控制功能51而構(gòu)成，位置控制功能51控制噴吐頭5和照射部7相對于工作臺3的相對位置等。

并且，作為噴吐功能47，可控制分別從多個噴吐頭5A、5B噴吐的流動性組合物L1、L2的噴吐量、噴吐位置(包含噴吐方向)以及噴吐定時等，作為能量施加功能49，可控制上述激光E的照射量、照射位置(包含照射方向)以及照射定時等。

另外，作為位置控制功能51，能夠通過控制多個噴吐頭5A、5B、照射部7和工作臺3的三維方向X、Y、Z的相對位置從而分別將包含不同粉末F1、F2的流動性組合物L1、L2以在單位層D中成為預定的存在比例和存在位置的方式配置，或者將該單位層D以分別按層疊方向Z的各部位(層)成為預定的存在比例和存在位置的方式配置。

接著，以實施方式二至實施方式十的九個實施方式為例，具體地說明通過使用上述實施方式一的三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置1A及其控制程序41而執(zhí)行的本發(fā)明的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法。

實施方式二(參照圖4和圖5)

實施方式二的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法通過具有層形成工序P1和固化工序P2而基本上構(gòu)成，特別是在層形成工序P1的內(nèi)容上具有特征。以下具體地說明層形成工序P1和固化工序P2的內(nèi)容。

(1)層形成工序

層形成工序P1是使用包含第一粉末F1的第一流動性組合物L1和包含第二粉末F2的第二流動性組合物L2中的至少一方流動性組合物L1或者L2來形成單位層D的工序。

并且，在本實施方式中，示出僅由通過使用上述第一流動性組合物L1和第二流動性組合物L2兩者形成有單位層D的一個單位層D構(gòu)成的三維結(jié)構(gòu)物M。另外，在該層形成工序P1中，使第一流動性組合物L1和第二流動性組合物L2在與上述單位層D的厚度方向Z(使用與層疊方向Z相同的符號)交叉的平面方向(圖示的實施方式中為成為寬度方向的第一方向X)上同時存在。

(2)固化工序

另外，固化工序P2是將上述單位層D中的上述第一粉末F1和第二粉末F2中的至少一方固化的工序。

并且，在本實施方式中，示出已將上述第一粉末F1和第二粉末F2兩者固化后的狀態(tài)的三維結(jié)構(gòu)物M。順便說一下，在圖4中示出在單位層D的左側(cè)的區(qū)域配置有粉末A作為第一粉末F1、并在單位層D的右側(cè)的區(qū)域配置有粉末B作為第二粉末F2的構(gòu)成的三維結(jié)構(gòu)物M。

另外，在圖5中，如將配置于圖4的左側(cè)的區(qū)域的第一流動性組合物L1的一部分圖示的那樣，作為一個例子示出向兩處不噴吐、并向該不噴吐的部分噴吐第二流動性組合物L2之后使其固化的構(gòu)成的三維結(jié)構(gòu)物M。

并且，根據(jù)這樣構(gòu)成的本實施方式的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法，通過改變第一流動性組合物L1和第二流動性組合物L2的存在比例，從而能夠容易地得到具備根據(jù)三維結(jié)構(gòu)物M的內(nèi)部的各部位而要求的特性(機械特性、熱特性、電特性等)的三維結(jié)構(gòu)物M。

實施方式三(參照圖6和圖7)

實施方式三的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法通過在層形成工序P1和固化工序P2的基礎(chǔ)上具備層疊工序P3而構(gòu)成。因此，層形成工序P1和固化工序P2與上述實施方式二相同，因此省略在此的詳細的說明，集中于與上述實施方式二不同的層疊工序P3的內(nèi)容進行說明。

即，層疊工序P3是在層疊方向Z上重復上述層形成工序P1的工序。具體地，通過控制程序41的位置控制功能51使升降驅(qū)動裝置15驅(qū)動從而使其向下方下降形成工作臺3的高度的單位層D的厚度的量來執(zhí)行上述層形成工序P1。以下，通過將工作臺3向下方的移動和上述層形成工序P1重復預定次數(shù)來制造預定高度的三維結(jié)構(gòu)物M。

并且，在圖6中圖示有將圖4所示的一個單位層D在層疊方向Z重疊有兩個的構(gòu)成的三維結(jié)構(gòu)物M，在圖7中圖示有將圖5所示的一個單位層D在層疊方向Z重疊有兩個的構(gòu)成的三維結(jié)構(gòu)物M。

另外，通過這樣構(gòu)成的本實施方式的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法也可發(fā)揮與上述實施方式二相同的作用、效果。

另外，在本實施方式中，能夠容易地得到相對于層疊方向Z也能夠改變第一流動性組合物L1和第二流動性組合物L2的存在比例和存在位置、具備根據(jù)三維結(jié)構(gòu)物M的內(nèi)部的各部位而要求的特性(包含物理特性和化學特性)的三維結(jié)構(gòu)物M。

實施方式四(參照圖8和圖9)

實施方式四的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法的層形成工序P1的構(gòu)成與上述實施方式二的一部分不同，固化工序P2與上述實施方式二相同，層疊工序P3與上述實施方式三相同。因此，在此省略固化工序P2和層疊工序P3的說明，集中說明與上述實施方式二和實施方式三不同的層形成工序P1的內(nèi)容。

即，在本實施方式中構(gòu)成為：按該三維結(jié)構(gòu)物M在層疊方向Z上的各部位(層)設(shè)定上述單位層D內(nèi)的包含第一粉末F1的第一流動性組合物L1和包含第二粉末F2的第二流動性組合物L2的存在比例和存在位置來進行層形成工序P1。

并且，在本實施方式中構(gòu)成為，使包含第一粉末F1的第一流動性組合物L1和包含第二粉末F2的第二流動性組合物L2在圖中位于上下的相鄰的單位層D之間從層疊方向Z觀察至少一部分重疊地存在。

具體地，在圖8和圖9中，在下方的單位層D2中采用與包含第一粉末F1的第一流動性組合物L1相比包含第二粉末F2的第二流動性組合物L2的存在比例更多的如圖示配置的流動性組合物L1、L2的存在位置。

與此相對地在上方的單位層D1中，采用與包含第二粉末F2的第二流動性組合物L2相比包含第一粉末F1的第一流動性組合物L1的存在比例更多的如圖示配置的流動性組合物L1、L2的存在位置。并且，在圖示的實施方式的情況下，在范圍H1中，第一流動性組合物L1彼此重疊，在范圍H2和H3中，第一流動性組合物L1與第二流動性組合物L2局部地重疊，在其它范圍中，第一流動性組合物L1與第二流動性組合物L2整體地重疊而存在。

并且，通過這樣構(gòu)成的本實施方式的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法也可發(fā)揮與上述實施方式二和實施方式三相同的作用、效果。

另外，在本實施方式中，能夠高精度地發(fā)揮根據(jù)三維結(jié)構(gòu)物M的內(nèi)部的各部位(層)而要求的上述特性地制造三維結(jié)構(gòu)物M，在流動性組合物L1、L2局部地重疊而存在的范圍H2、H3中，特性的變化在層疊方向Z的連續(xù)性提高。

實施方式五(參照圖10)

實施方式五的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法的層形成工序P1的構(gòu)成與上述實施方式二的一部分不同，固化工序P2與上述實施方式二相同。因此，在此省略固化工序P2的說明，集中說明與上述實施方式二不同的層形成工序P1的內(nèi)容。

即，在本實施方式中構(gòu)成為，在層形成工序P1中，由多個副層G1、G2形成上述單位層D的沿著該層D的方向Z(使用與層疊方向Z相同的符號)的至少一部分，并由包含不同粉末F1、F2的流動性組合物L1、L2形成各副層G1、G2。

具體地，在圖示的實施方式中，作為一個例子將單位層D分為七個范圍H4、H5、H6、H7、H8、H9、H10，對范圍H4、H5和范圍H8、H10不設(shè)置副層G1、G2，分別是由包含第一粉末F1的第一流動性組合物L1形成整個范圍H4、H5，由包含第二粉末F的第二流動性組合物L2形成整個范圍H8、H10。

而對剩下的三個范圍H6、H7、H9設(shè)置副層G1、G2，關(guān)于范圍H6、H7，分別是由包含第一粉末F1的第一流動性組合物L1形成下方的副層G1，由包含第二粉末F2的第二流動性組合物L2形成上方的副層G2，分別將副層G1與G2的存在比例在范圍H6中設(shè)定為第一流動性組合物L1多的75：25，在范圍H7中設(shè)定為兩個流動性組合物L1、L2相等的50：50。

另一方面，關(guān)于范圍H9，分別由包含第二粉末F2的第二流動性組合物L2形成下方的副層G1，由包含第一粉末F1的第一流動性組合物L1形成上方的副層G2，分別將副層G1與G2的存在比例設(shè)定為第二流動性組合物L2多的25：75。

并且，通過這樣構(gòu)成的本實施方式的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法也可發(fā)揮與上述實施方式二相同的作用、效果。

另外，在本實施方式中，能夠制造響應對各單位層D進一步細致地要求的特性的三維結(jié)構(gòu)物M。

實施方式六(參照圖11)

實施方式六的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法是在制造具有三層以上的單位層D的三維結(jié)構(gòu)物M的情況下能夠應用的制造方法，層形成工序P1的基本內(nèi)容、固化工序P2以及層疊工序P3的內(nèi)容與上述實施方式二和實施方式三的內(nèi)容相同。

因此，在此針對與上述實施方式二和實施方式三相同的內(nèi)容省略說明，集中說明與上述實施方式不同的層形成工序P1的內(nèi)容。

即，在本實施方式中，在形成各單位層D1、D2、D3時，在層疊方向Z的一端側(cè)(圖示的實施方式中的上端側(cè))由包含第一粉末F1的第一流動性組合物L1形成成為上層的第一層D1，在層疊方向Z的另一端側(cè)(圖示的本實施方式中的下端側(cè))由包含第二粉末F2的第二流動性組合物L2形成成為下層的第二層D2，上述第一層D1和第二層D2之間形成具有包含第一粉末F1的第一流動性組合物L1和包含第二粉末F2的第二流動性組合物L2的成為中間層的復合材料層D3。

另外，在本實施方式中，是層疊有三個單位層D1、D2、D3的結(jié)構(gòu)，因此復合材料層D3雖是一層，但優(yōu)選構(gòu)成為將該復合材料層D3設(shè)為多層，在從第一層D1向第二層D2的方向上，包含第一粉末F1的第一流動性組合物L1的存在比例逐漸減少，而包含第二粉末F2的第二流動性組合物L2的存在比例逐漸增加的、采用基于所謂“傾斜組成”的流動性組合物L1、L2的配置的結(jié)構(gòu)。

并且，通過這樣構(gòu)成的本實施方式的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法也可發(fā)揮與上述實施方式二和實施方式三相同的作用、效果。

另外，在本實施方式中，通過復合材料層D3的流動性組合物L1、L2的組成(包含存在比例和存在位置)的調(diào)整而能夠?qū)⑷S結(jié)構(gòu)物M的內(nèi)部在層疊方向Z調(diào)整為適當?shù)奶匦浴?/p>

而且，通過上述層疊方向Z的“傾斜組成”的采用而能夠使對三維結(jié)構(gòu)物M施加的特性從層疊方向Z的一方側(cè)向另一方側(cè)連續(xù)地變化，能夠減小層疊方向Z的單位層D間或副層G間的剝離或龜裂的發(fā)生的可能性。

實施方式七(參照圖12)

實施方式七的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法與上述實施方式六的不同點在于：在上述實施方式六中使第一流動性組合物L1和第二流動性組合物L2的配置在層疊方向Z變化，而在本實施方式中使上述配置在平面方向(圖示的實施方式中的成為寬度方向的第一方向X)變化。

此外，層形成工序P1的基本內(nèi)容、固化工序P2以及層疊工序P3的內(nèi)容與上述實施方式六相同，與實施方式二和實施方式三的內(nèi)容相同。

因此，在此針對與上述實施方式二和實施方式三相同的內(nèi)容省略說明，集中于與上述實施方式不同的層形成工序P1的內(nèi)容進行說明。

即，在本實施方式中，將各單位層D1、D2、D3劃分為：在平面方向(圖示的實施方式中的成為寬度方向的第一方向X)的一側(cè)端(圖中左側(cè)端)側(cè)的范圍H11、在另一側(cè)端(圖中右側(cè)端)側(cè)的范圍H12、以及它們的中間的范圍H13。并且，在上述一側(cè)端側(cè)的范圍H11中由包含第一粉末F1的第一流動性組合物L1形成第一側(cè)端層S1，在上述另一側(cè)端側(cè)的范圍H12中由包含第二粉末F2的第二流動性組合物L2形成第二側(cè)端層S2，在上述中間的范圍H13中形成有具有包含第一粉末F1的第一流動性組合物L1和包含第二粉末F2的第二流動性組合物L2的復合材料層S3。

另外，在本實施方式中，采用將上述復合材料層S3構(gòu)成為在從第一側(cè)端層S1向第二側(cè)端層S2的方向上，包含第一粉末F1的第一流動性組合物L1的存在比例逐漸減少，包含第二粉末F2的第二流動性組合物L2的存在比例逐漸增加的、基于所謂“傾斜組成”的流動性組合物L1、L2的配置。

并且，通過這樣構(gòu)成的本實施方式的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法也可發(fā)揮與上述實施方式二和實施方式三相同的作用、效果。

另外，在本實施方式中，能夠通過復合材料層S3的流動性組合物L1、L2的組成(包含存在比例和存在位置)的調(diào)整而將三維結(jié)構(gòu)物M的內(nèi)部在平面方向(圖示的實施方式中的成為寬度方向的第一方向X)調(diào)整為適當?shù)奶匦浴?/p>

而且，能夠通過上述平面方向(圖示的實施方式中的成為寬度方向的第一方向X)的“傾斜組成”的采用而使對三維結(jié)構(gòu)物M施加的特性從平面方向(第一方向X)的一側(cè)端側(cè)向另一側(cè)端側(cè)連續(xù)地變化，能夠減小平面方向(第一方向X)的流動性組合物L1、L2間的剝離或龜裂的發(fā)生的可能性。

實施方式八(參照圖13)

實施方式八的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法的層形成工序P1的一部分內(nèi)容與上述實施方式二和實施方式三不同，層形成工序P1的基本內(nèi)容、固化工序P2以及層疊工序P3的內(nèi)容與上述實施方式二和實施方式三的內(nèi)容相同。

因此，在此針對與上述實施方式二和實施方式三相同的內(nèi)容省略說明，集中說明與上述實施方式不同的層形成工序P1的內(nèi)容。

即，在本實施方式中，在層形成工序P1中，構(gòu)成為在單位層D內(nèi)的一部分形成空白部O。

并且，作為上述空白部O的方式，能夠采用在圖13所示的層疊方向Z貫通的貫通孔O1、在層疊方向Z不貫通的底部被封閉的凹部O2等。

并且，通過這樣構(gòu)成的本實施方式也可發(fā)揮與上述實施方式二和實施方式三相同的作用、效果。

另外，在本實施方式中，能夠基于三維結(jié)構(gòu)物M的部位(層)容易地設(shè)置貫通孔O1或凹部O2等，可有助于三維結(jié)構(gòu)物M的輕量化或材料的節(jié)約等。

實施方式九(參照圖14和圖15)

實施方式九的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法是由混合粉末構(gòu)成了在層形成工序P1中使用的第一粉末F1和第二粉末F2中的至少一方的實施方式。因此，層形成工序P1的基本內(nèi)容和固化工序P2的內(nèi)容與上述實施方式二相同，因此省略此處的說明，集中于與實施方式二不同的層形成工序P1中使用的粉末F的構(gòu)成進行說明。

即，在本實施方式中，在層形成工序P1中使用的第一流動性組合物L1所包含的第一粉末F1和第二流動性組合物L2所包含的第二粉末F2中的至少一方是包含多種粉末F的混合粉末構(gòu)成。并且，上述第一粉末F1和第二粉末F2構(gòu)成為至少包含一種相同的粉末F。

具體地，如用圖14表示的，第一粉末F1由粉末A構(gòu)成，第二粉末F2由粉末A與粉末C的混合粉末構(gòu)成。另外，如在圖15中表示的，也可以是，第一粉末F1由粉末A與粉末B的混合粉末構(gòu)成，第二粉末F2由粉末A與粉末C的混合粉末構(gòu)成。并且，在上述圖14和圖15所示的實施方式中，成為在第一粉末F1和第二粉末F2中包含相同的粉末A的構(gòu)成。

通過這樣構(gòu)成的本實施方式也可發(fā)揮與上述實施方式二相同的作用、效果。

另外，在本實施方式中，通過混合粉末的包含混合比例的組成的調(diào)整而能夠使三維結(jié)構(gòu)物M容易地具備各種特性。另外，第一粉末F1和第二粉末F2包含相同的成分(圖示的實施方式中的粉末A)，因此能夠使種類不同的流動性組合物L1、L2間的特性的變化穩(wěn)定，能夠減小流動性組合物L1、L2間或單位層D間的剝離或龜裂的發(fā)生的可能性。

實施方式十(參照圖16)

實施方式十的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法在通過固定工序P2進行的流動性組合物L的固化的對象范圍和固化方式上具有特征。此外，固化工序P2的基本內(nèi)容、層形成工序P1以及層疊工序P3的內(nèi)容與上述實施方式二和實施方式三的內(nèi)容相同。

因此，在此針對與上述實施方式二和實施方式三相同的內(nèi)容省略說明，集中說明與上述實施方式不同的固化工序P2的內(nèi)容。

即，在本實施方式中，在將流動性組合物L固化時，每當形成有單位層D時，能夠按各個層進行流動性組合物L的固化，或者如圖16中用范圍H14、H15、H16表示的按第一流動性組合物L1與第二流動性組合物L2的共存狀態(tài)相同的多個單位層(圖示的實施方式中的單位層D1和D3、D4和D5、D6和D2)來進行流動性組合物L的固化。

另外，在本實施方式中，在將流動性組合物L固化時，能夠如圖16中用范圍H17、H18表示的按至少包含具有第一流動性組合物L1與第二流動性組合物L2的共存狀態(tài)不同的界面K1、K2的相鄰的兩單位層(圖示的實施方式中的單位層D3和D4、D5和D6)的多個單位層(圖示的實施方式中的單位層D1、D3以及D4、D5、D6以及D2)來進行流動性組合物L的固化，或者層形成工序P1在全層中全部結(jié)束后將上述全層的流動性組合物L整體作為固化對象進行流動性組合物L的固化。

另外，作為在該固化工序P2中使用的固化方式，作為一個例子能夠采用照射激光E而進行的使用了照射部7的熔融所致的固化方式，而且，能夠取代該固化方式而采用投入燒結(jié)爐等進行的燒結(jié)所致的固化方式，或者將基于熔融的固化方式和基于燒結(jié)的固化方式適當?shù)亟M合后使用。

并且，通過這樣構(gòu)成的本實施方式也可發(fā)揮與上述實施方式二和實施方式三相同的作用、效果。

另外，在本實施方式中，在按各個單位層D進行了流動性組合物L的固化的情況下，能夠使該單位層D的特性的變化均勻，能夠有規(guī)律地實施流動性組合物L的固化。

另外，在分別按兩粉末F1、F2的共存狀態(tài)相同的多個單位層D進行了流動性組合物L的固化的情況下，能夠使共存狀態(tài)相同的多個單位層D部分的特性的變化均勻，能夠高效地實施流動性組合物L的固化。

另外，在分別按包含夾著存在比例不同的界面K1、K2的兩單位層D的多個單位層D進行了流動性組合物L的固化的情況下，可緩和上述界面K1、K2的特性的急劇的變化。

另外，在層形成工序P1全部結(jié)束后以全層的流動性組合物L整體作為固化對象進行了流動性組合物L的固化的情況下，作為整體能夠緩和三維結(jié)構(gòu)物M的特性的變化。特別是本方式適合采用了基于燒結(jié)的固化方式的情況。

另外，在使用激光E進行了流動性組合物L的固化的情況下，能夠容易地進行集中于所需部位的流動性組合物L的固化。

實施方式十一(參照圖17)

實施方式十一的三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置1B在形成單位層D時使用的第一流動性組合物L1和第二流動性組合物L2的供給方式、單位層D的形成方式上具有特征。此外，其它構(gòu)成具有與上述實施方式一的三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置1A相同的構(gòu)成。

因此，在此針對與上述實施方式一相同的構(gòu)成省略說明，以與實施方式一不同的本實施方式特有的構(gòu)成以及包括通過該特有的構(gòu)成執(zhí)行的流動性組合物L的供給、單位層D的形成、固化的三維結(jié)構(gòu)物M的制造流程為中心具體地進行說明。

(1)三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置的特有的構(gòu)成

本實施方式的三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置1B在工作臺3側(cè)附近并排設(shè)置收納第一流動性組合物L1的第一氣缸室61和收納第二流動性組合物L2的第二氣缸室63，在上述氣缸室61、63中分別配置有能夠在層疊方向Z獨立地升降移動的第一活塞65和第二活塞67。

另外，在圖17中的位于左方的第二氣缸室63的上方配置有涂覆輥69，涂覆輥69用于向工作臺3上的層形成區(qū)域13或者已形成的單位層D上供給流動性組合物L1、L2，形成預定厚度的涂膜。并且，該涂覆輥69構(gòu)成為能夠從比上述第二氣缸室63的上方稍微靠外方(圖示的實施方式中的左方)的位置經(jīng)過工作臺3上的層形成區(qū)域13，還能夠在直至臨近其稍微外方(圖示的實施方式中的右方)的回收滑槽75的上方的回收口77的位置的范圍內(nèi)移動。

另外，在本實施方式中，分別按各單位層D準備有掩模71，掩模71在與形成的單位層D的第一流動性組合物L1的存在比例和存在位置對應的部位形成有孔部72。

此外，作為掩模71，作為一個例子可采用與使用的流動性組合物L的剝離性優(yōu)良的合成樹脂制或者金屬制的平板狀構(gòu)件。

(2)三維結(jié)構(gòu)物的制造流程

在使用上述構(gòu)成的三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置1B制造三維結(jié)構(gòu)物M的情況下，按照(A)準備流動性組合物、(B)涂覆第一流動性組合物、(C)涂覆第二流動性組合物、(D)固化流動性組合物的順序進行操作。以下，說明上述操作的內(nèi)容。

(A)準備流動性組合物(參照圖17的(A))

在第一氣缸室61中填充需要量的第一流動性組合物L1，在第二氣缸室63中填充需要量的第二流動性組合物L2。接著，使第一活塞65向上方移動該單位層D的形成所需的預定量。另外，工作臺3預先設(shè)定為形成該單位層D的情況下的預定的高度，使上述涂覆輥69預先位于第一氣缸室61的外方的第二氣缸室63的上方位置。

(B)涂覆第一流動性組合物(參照圖17的(B)和(C))

接著，在工作臺3上按預定的方向設(shè)置掩模71。

接下來，使涂覆輥69向工作臺3側(cè)移動。此時，涂覆輥69以將從第一氣缸室61的上表面突出的部位的第一流動性組合物L1刮取的方式到達工作臺3上，對上述設(shè)置的掩模71的孔部72填充第一流動性組合物L1。此外，涂覆輥69移動到臨近工作臺3上的層形成區(qū)域13的外方的回收滑槽75的上方的回收口77的位置而用于將剩余的第一流動性組合物L1排出、回收到回收滑槽75。

(C)涂覆第二流動性組合物(參照圖17的(D))

接著，使涂覆輥69移動到第二氣缸室63的外方的第二流動性組合物L2的供給開始位置，使第二活塞67向上方移動該單位層D的形成所需的預定量。另外，預先取下上述設(shè)置的掩模71。

接下來，使涂覆輥69向工作臺3側(cè)移動。此時，涂覆輥69以將從第二氣缸室63的上表面突出的部位的第二流動性組合物L2刮取的方式到達工作臺3上，用該第二流動性組合物L2填充之前形成的第一流動性組合物L1不存在的部位。此外，涂覆輥69移動到臨近工作臺3上的層形成區(qū)域13的外方的回收滑槽75的上方的回收口77的位置而用于將剩余的第二流動性組合物L2排出、回收到回收滑槽75。

(D)固化流動性組合物

接著，使涂覆輥69從層形成區(qū)域13退避，利用使用了從未圖示的照射部照射的激光的熔融所致的固化方式或使用燒結(jié)爐等進行的燒結(jié)所致的固化方式進行流動性組合物L1、L2的固化。

并且，通過這樣構(gòu)成的本實施方式的三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置1B也可發(fā)揮與上述實施方式一的三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置1A相同的作用、效果，通過調(diào)整流動性組合物L1、L2的存在比例和存在位置而能夠?qū)θS結(jié)構(gòu)物M施加根據(jù)三維結(jié)構(gòu)物M的內(nèi)部的各部位而要求的特性。

實施方式十二(參照圖18)

實施方式十二的三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置1C是預先加熱成為流動性組合物L1、L2的形成部位的預定的區(qū)域、按大致同時的定時執(zhí)行流動性組合物L1、L2的噴吐和熔融所致的固化的構(gòu)成的三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置。此外，其它構(gòu)成具有與上述實施方式一的制造裝置1A相同的構(gòu)成。

因此，在此針對與上述實施方式一相同的構(gòu)成省略說明，以與實施方式一不同的本實施方式特有的構(gòu)成和通過該特有的構(gòu)成執(zhí)行的三維結(jié)構(gòu)物M的制造流程為中心具體地說明。

(1)三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置的特有的構(gòu)成

本發(fā)明的三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置1C具備兩個供給噴嘴81A、81B作為流動性組合物L1、L2的供給單元。另外，在上述供給噴嘴81A、81B的外周面?zhèn)刃纬捎袑⒘鲃有越M合物L1、L2引導到噴嘴開口83的供給通路85，在該供給噴嘴81A、81B的內(nèi)部形成有將由激光發(fā)生裝置87產(chǎn)生的、使用透鏡89等光學系構(gòu)件集光的激光E引導到加工部位的流動性組合物L1、L2的光路91。

(2)三維結(jié)構(gòu)物的制造流程

在使用上述構(gòu)成的三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置1C制造三維結(jié)構(gòu)物M的情況下，第一流動性組合物L1被供給噴嘴81A的供給通路85引導，第二流動性組合物L2被供給噴嘴81B的供給通路85引導而從各個噴嘴開口83向噴吐區(qū)域13噴吐。

另一方面，由激光發(fā)生裝置87產(chǎn)生的激光E被透鏡89等光學系構(gòu)件集光后，經(jīng)過在供給噴嘴81A、81B的內(nèi)部形成的各個光路91而向存在于加工部位的工作臺3上的噴吐區(qū)域13照射。

流動性組合物L1、L2由輸送氣體輸送而以與輸送氣體一起從上述噴嘴開口83噴射的狀態(tài)被噴吐。

由此，工作臺3上的噴吐區(qū)域13成為被上述激光E預先加熱的狀態(tài)，被噴吐到該被加熱的噴吐區(qū)域13的流動性組合物L1、L2按與從供給噴嘴81A、81B向噴吐區(qū)域13噴吐大致同時的定時被激光E熔融、固化而形成為預定的單位層D乃至預定的三維結(jié)構(gòu)物M。

并且，通過這樣構(gòu)成的本實施方式的三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置1C也可發(fā)揮與上述實施方式一的三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置1A相同的作用、效果，通過調(diào)整流動性組合物L1、L2的存在比例和存在位置而能夠?qū)θS結(jié)構(gòu)物M施加根據(jù)三維結(jié)構(gòu)物M的內(nèi)部的各部位而要求的特性。

三維結(jié)構(gòu)物的層疊模型(參照圖19和圖20)

接著，作為三維結(jié)構(gòu)物M的層疊模型舉出圖19所示的在邊界區(qū)域不具有“傾斜組成”的層疊模型M1和圖20所示的在邊界區(qū)域具有“傾斜組成”的層疊模型M2的兩種層疊模型，針對將第一流動性組合物L1與第二流動性組合物L2的組合改變后的實施例一至實施例三的三個方式說明兩者的差異。

實施例一

本實施例是設(shè)為如下構(gòu)成的實施例：在圖20所示的具有“傾斜組成”的層疊模型M2中，作為第二流動性組合物L2由氧化物糊(例如氧化鋁)構(gòu)成下方的五個層D，作為第一流動性組合物L1由金屬糊(例如不銹鋼)構(gòu)成上方的五個層D，將中間的十個層D作為兩者混合存在的復合材料層D3。

在該情況下，圖19所示的不具有“傾斜組成”的層疊模型M1由于兩者的熱膨脹差而有可能夠在邊界區(qū)域發(fā)生剝離或龜裂，而圖20所示的具有“傾斜組成”的層疊模型M2可抑制由兩者的熱膨脹差帶來的影響，因此可理解為邊界區(qū)域的剝離或龜裂的發(fā)生的可能性減小而能夠得到良好的三維結(jié)構(gòu)物M。

實施例二

本實施例是設(shè)為如下構(gòu)成的實施例：在圖20所示的具有“傾斜組成”的層疊模型M2中，作為第二流動性組合物L2由金屬糊(例如不銹鋼)構(gòu)成下方的五個層D，作為第一流動性組合物L1由金屬粉末(例如不銹鋼)與金剛石粉末的混合糊構(gòu)成上方的五個層D，將中間的十個層D作為兩者混合存在的復合材料層D3。

在該情況下，也與上述實施例一同樣，圖20所示的具有“傾斜組成”的層疊模型M2能夠減小邊界區(qū)域的剝離或龜裂的發(fā)生的可能性，而且在本實施例的情況下，在將僅由包含上述金剛石粉末的混合糊構(gòu)成的第一流動性組合物L1構(gòu)成的上方的五個層D配置于三維結(jié)構(gòu)物M的最外表面的情況下，能夠提高三維結(jié)構(gòu)物M的耐磨損性并改良三維結(jié)構(gòu)物M的表面特性。

實施例三

本實施例是設(shè)為如下構(gòu)成的實施例：在圖20所示的具有“傾斜組成”的層疊模型M2中，作為第二流動性組合物L2由金屬粉末(例如不銹鋼)與氧化鋁粉末的混合糊構(gòu)成下方的五個層D，作為第一流動性組合物L1由金屬粉末(例如不銹鋼)與金剛石粉末的混合糊構(gòu)成上方的五個層D，將中間的十個層D作為兩者混合存在的復合材料層D3。

在該情況下，也與上述實施例一同樣，圖20所示的具有“傾斜組成”的層疊模型M2能夠減小邊界區(qū)域的剝離或龜裂的發(fā)生的可能性，而且在本實施例的情況下，在將僅由包含上述金剛石粉末的混合糊構(gòu)成的第一流動性組合物L1構(gòu)成的上方的五個層D配置于三維結(jié)構(gòu)物M的最外表面的情況下，與上述實施例二同樣，三維結(jié)構(gòu)物M的耐磨損性提高，還降低三維結(jié)構(gòu)物M的表面的剝離或龜裂等的發(fā)生。

實施方式十三(參照圖21)

實施方式十三的三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置1D使工業(yè)用機器人55具備上述實施方式一的三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置1A的第一驅(qū)動裝置21和第二驅(qū)動裝置35的功能。因此，工業(yè)用機器人55以外的構(gòu)成與實施方式一相同，因此省略在此的詳細的說明，以使用工業(yè)用機器人55進行的噴吐頭5和照射部7向第一方向X和第二方向Y的移動動作為中心進行說明。

在本實施方式中，作為一個例子使用雙臂多關(guān)節(jié)式工業(yè)用機器人55，設(shè)為噴吐頭5A和照射部7A、噴吐頭5B和照射部7B分別由獨立的機械臂57、59支撐，能夠使噴吐頭5A和照射部7A、噴吐頭5B和照射部7B分別獨立地在三維方向X、Y、Z移動。

因此，不同于上述實施方式一的第一驅(qū)動裝置21和第二驅(qū)動裝置35分別使噴吐頭5和照射部7僅向第一方向X和第二方向Y移動的構(gòu)成，成為還能夠應對在一個層D內(nèi)層疊方向Z的存在起伏那樣的復雜形狀的層D的形成的構(gòu)成。

并且，通過這樣構(gòu)成的本實施方式的三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置1D也可發(fā)揮與上述實施方式一的三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置1A相同的作用、效果。另外，在本實施方式中，可形成的三維結(jié)構(gòu)物M的大小由機械臂57、59的臂長限制，因此與上述實施方式一相比一般較小，但利用能夠在三維方向X、Y、Z移動的機械臂57、59的特性能夠形成比上述實施方式一復雜的形狀的三維結(jié)構(gòu)物M。

其它實施方式

本發(fā)明的三維結(jié)構(gòu)物的制造方法、其制造裝置1及其控制程序41以具有如上所述的構(gòu)成為是基本的，當然也能夠在不脫離本申請發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)進行局部構(gòu)成的變更或省略等。

例如成為原料的流動性組合物L1、L2不限于必須包含粉末F1、F2的糊狀，能夠?qū)⒔饘俜勰┑戎苯酉驅(qū)有纬蓞^(qū)域13噴吐或使其落下而形成單位層D。但在該情況下，需要考慮粉末F不滑出的極限的角度即休止角。

另外，在上述各實施方式中，以使用了兩種流動性組合物L1、L2的情況為例進行了說明，但也可以是不限于兩種而使用三種以上的流動性組合物L的情況。因此，除了在本說明書中使用的第一流動性組合物L1和第二流動性組合物L2分別各設(shè)有一種以外，還能夠是任一方或者雙方分別設(shè)有多種。

此外，本發(fā)明的三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置1不僅能夠設(shè)為獨立地具備在上述各實施方式中描述的構(gòu)成，還能夠設(shè)為將上述構(gòu)成適當?shù)靥鎿Q或者組合而得到的構(gòu)成的三維結(jié)構(gòu)物的制造裝置M。