本發(fā)明涉及三維形成裝置、三維形成方法以及三維形成物。

背景技術(shù)：

以往，作為使用金屬材料簡(jiǎn)便地形成三維形狀的形成方法，公開(kāi)有專(zhuān)利文獻(xiàn)1所示的這樣的方法。專(zhuān)利文獻(xiàn)1所公開(kāi)的三維形成物的形成方法是將在原料中具有金屬粉末、溶劑(solvent)、粘合增強(qiáng)劑的金屬糊料形成為層狀的材料層來(lái)使用的。然后，對(duì)層狀的材料層照射光束而形成金屬的燒結(jié)層或者金屬的熔融層，通過(guò)重復(fù)材料層的形成、光束的照射而層疊燒結(jié)層或者熔融層，從而獲得所期望的三維形成物。

但是，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1所示的三維形成物的形成方法中，通過(guò)光束的照射而使被呈層狀地供給的材料層的一部分燒結(jié)或者熔融，從而形成為三維形成物的一部分，未被照射光束的材料層是要除去的不需要的部分。另外，存在有如下缺陷，即，針對(duì)規(guī)定的光束的照射區(qū)域，雖不完全，但是在其附近還是產(chǎn)生有燒結(jié)或者熔融了的材料層，該不完全部分附著于通過(guò)所期望的燒結(jié)或者熔融而形成的部分，從而導(dǎo)致三維形成物的形狀不穩(wěn)定。

于是，能夠想到通過(guò)專(zhuān)利文獻(xiàn)2或者專(zhuān)利文獻(xiàn)3所公開(kāi)的在向所期望的部位供給粉末金屬材料的同時(shí)照射激光，并應(yīng)用能夠形成金屬加厚部的噴嘴，從而消除專(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(powder))的粉末供給部。然后，向從噴嘴中心的激光照射部照射的激光供給粉末，通過(guò)激光熔融所供給的粉末，從而在施工對(duì)象物上形成為加厚金屬。

另外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1的三維形成物的形成方法中，在構(gòu)成三維形成物的層疊的材料層的一層中，以沿著根據(jù)三維CAD的數(shù)據(jù)等所獲得的光束的照射路徑的方式通過(guò)電流鏡來(lái)掃描光束，從而能夠使材料層熔融、凝固而獲得所期望的燒結(jié)層。另外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)4的三維形成物的形成方法中，公開(kāi)有以使第一層和第二層、第二層和第三層的原料的滴下位置不同的方式進(jìn)行配置的方法。

【現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)】

【專(zhuān)利文獻(xiàn)】

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

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

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

專(zhuān)利文獻(xiàn)4：美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)第2014/0175706號(hào)說(shuō)明書(shū)

但是，在使用專(zhuān)利文獻(xiàn)2、3所公開(kāi)的噴嘴來(lái)形成加厚金屬的情況下，難以將應(yīng)用的金屬粉末的粒徑形成得更加微小。即，通過(guò)設(shè)為微小粒徑、即所謂的微粉體而形成使粒子間的附著性增大的、所謂的強(qiáng)附著性粉末，例如當(dāng)通過(guò)壓縮空氣等進(jìn)行搬運(yùn)、噴出時(shí)，易于附著于流路，嚴(yán)重有損流動(dòng)化，且有損噴射穩(wěn)定性。因此，為了確保粉末的流動(dòng)化，粉末的粒徑的縮小程度存在有極限，在若不使用微小粒徑的粉末則無(wú)法實(shí)現(xiàn)的微小且高精度的三維形狀的形成中難以使用專(zhuān)利文獻(xiàn)2、3所公開(kāi)的噴嘴。

進(jìn)而，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1所公開(kāi)的三維形成物的形成方法中，為了提高生產(chǎn)率，謀求擴(kuò)大與光束的掃描交叉的方向上的材料層的熔融凝固寬度、或者提高掃描速度。另一方面，在三維形成物中含有微小的形成區(qū)域的情況下，能夠通過(guò)進(jìn)一步縮小熔融凝固寬度、減慢掃描速度來(lái)得到微小的三維形成物。

另外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)4所公開(kāi)的三維形成物的形成方法中，存在有如下提案：為了修正不完全的點(diǎn)噴射位置而劃分與第一層不同的第二層、或者為了修正形成第一層并進(jìn)行了收縮之后的高度而對(duì)噴射位置施加修正，但是對(duì)于最能夠提高效率且能夠供給材料的方法則并未提及。

這樣，包括與三維形成物的生產(chǎn)率的提高以及微小形狀部的形成精度的提高相反的要素。但是，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1所公開(kāi)的三維形成物的制造方法中，為了實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)率的提高和形成精度的提高，例如，需要以能夠照射擴(kuò)大熔融凝固寬度的能夠成形的光束和精密形成用的光束的方式具備多個(gè)光束照射單元，從而導(dǎo)致裝置的大型化或者裝置成本的上升。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

于是，本發(fā)明的目的在于獲得能夠形成微小的三維形成物的、能夠使用微小粒徑的金屬粉末的三維形成裝置和三維形成方法、以及獲得在通過(guò)從一個(gè)能量射線的照射單元照射的能量射線來(lái)擴(kuò)大熔融凝固寬度并獲得較高的生產(chǎn)率的同時(shí)也以較高的精度實(shí)現(xiàn)微小形狀的形成的三維形成物以及該三維形成物的形成方法。

本發(fā)明就是為了解決上述課題的至少一部分而作成的，能夠作為以下形態(tài)或者應(yīng)用例來(lái)實(shí)現(xiàn)。

[應(yīng)用例1]本應(yīng)用例的三維形成裝置是通過(guò)層疊使用包含金屬粉末、粘結(jié)劑以及溶劑的被燒結(jié)材料的層來(lái)形成三維形成物的三維形成裝置，其特征在于，所述三維形成裝置具備：材料供給單元，將所述被燒結(jié)材料供給至規(guī)定的材料供給區(qū)域；第一加熱單元，加熱所述規(guī)定的材料供給區(qū)域；第二加熱單元，加熱從所述材料供給單元供給至所述規(guī)定的材料供給區(qū)域的所述被燒結(jié)材料；以及能量照射單元，供給燒結(jié)所述金屬粉末的能量。

采用本應(yīng)用例的三維形成裝置，向形成形成的三維形成物的形狀的區(qū)域供給所需的量的被燒結(jié)材料，并通過(guò)能量照射單元向被供給的被燒結(jié)材料供給能量，因此材料供給的損耗、供給能量的損耗減少。

以往，在僅供給金屬粉末并進(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，從而形成為強(qiáng)附著性粉末，在通過(guò)壓縮空氣等進(jìn)行搬運(yùn)、噴出的情況下易于附著于流路，有可能?chē)?yán)重有損流動(dòng)化，金屬微粒子的粒徑的縮小程度存在有極限。但是，通過(guò)設(shè)為將包含金屬粉末、粘結(jié)劑以及溶劑的被燒結(jié)材料從材料供給單元向規(guī)定的材料供給區(qū)域上供給的結(jié)構(gòu)，能夠防止朝向材料搬運(yùn)的流路的附著，能夠進(jìn)行穩(wěn)定的材料供給，能夠使用極微小的金屬粉末來(lái)形成三維形成物。

通過(guò)具備能夠在燒結(jié)前預(yù)先使液體成分蒸發(fā)的干燥單元，能夠防止因從能量照射單元照射的使被燒結(jié)材料燒結(jié)的較大的能量而導(dǎo)致被燒結(jié)材料所含有的溶劑等液體成分在極短的時(shí)間內(nèi)蒸發(fā)、即基于爆發(fā)性的氣化的暴沸的金屬粉末的飛散，能夠獲得無(wú)缺陷的三維形成物。

作為干燥單元，在本應(yīng)用例的三維形成裝置中具備第一加熱單元和第二加熱單元。然后，第一加熱單元加熱供給有包含金屬粉末、粘結(jié)劑以及溶劑的被燒結(jié)材料的規(guī)定的材料供給區(qū)域，從而當(dāng)向規(guī)定的材料供給區(qū)域供給被燒結(jié)材料時(shí)，被燒結(jié)材料所含有的溶劑因向規(guī)定的材料供給區(qū)域供給的熱量而蒸發(fā)，被燒結(jié)材料的干燥開(kāi)始。由此，被燒結(jié)材料被局部地降低了流動(dòng)性、即粘性增加，從而能夠抑制規(guī)定的材料供給區(qū)域內(nèi)的被燒結(jié)材料的擴(kuò)散，能夠使材料精確地配置為所期望的形狀。

另外，第二加熱單元加熱向規(guī)定的材料供給區(qū)域供給的被燒結(jié)材料，從而能夠使殘留在向被第一加熱單元加熱后的規(guī)定的材料供給區(qū)域供給并一部分干燥了的被燒結(jié)材料中的溶劑進(jìn)一步蒸發(fā)。由此，能夠在從用于燒結(jié)被供給的被燒結(jié)材料所含有的金屬粉末的能量照射單元供給能量之前，更加可靠地從被燒結(jié)材料去除液體成分的溶劑，能夠防止暴沸的產(chǎn)生。

另外，通過(guò)第一加熱單元以及第二加熱單元從向材料供給區(qū)域噴射的被燒結(jié)材料中去除有助于提高被燒結(jié)材料的流動(dòng)性的液體成分的溶劑，從而能夠使材料供給區(qū)域內(nèi)的被燒結(jié)材料的流動(dòng)性降低。因此，能夠防止在被燒結(jié)材料的噴射后被燒結(jié)材料沿材料供給區(qū)域面擴(kuò)散，能夠獲得能夠形成精密的三維形成物的三維形成裝置。

此外，在本應(yīng)用例中，“燒結(jié)”是指通過(guò)向被燒結(jié)材料供給能量而通過(guò)供給能量使構(gòu)成被燒結(jié)材料的溶劑蒸發(fā)，然后，殘留的金屬粉末彼此通過(guò)供給能量進(jìn)行金屬結(jié)合。此外，在本說(shuō)明書(shū)中，金屬粉末熔融結(jié)合的形態(tài)也作為通過(guò)供給能量而使金屬粉末結(jié)合這一情況，作為燒結(jié)來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。

[應(yīng)用例2]在上述應(yīng)用例中，所述三維形成裝置的特征在于，所述材料供給單元具備：噴射所述被燒結(jié)材料的噴射單元。

如上所述，以往，在僅供給金屬粉末并進(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，從而形成為強(qiáng)附著性粉末，在通過(guò)壓縮空氣等進(jìn)行搬運(yùn)、噴出的情況下易于附著于流路，有可能?chē)?yán)重有損流動(dòng)化，金屬微粒子的粒徑的縮小程度存在有極限。但是，采用上述應(yīng)用例，通過(guò)設(shè)為將包含金屬粉末、粘結(jié)劑以及溶劑的被燒結(jié)材料從材料供給單元向規(guī)定的材料供給區(qū)域上供給的結(jié)構(gòu)，能夠防止朝向材料搬運(yùn)的流路的附著，能夠進(jìn)行穩(wěn)定的材料搬運(yùn)供給，進(jìn)而，能夠具備呈液滴狀地噴射材料并供給微小量的材料的噴射單元，能夠使用極微小的金屬粉末來(lái)形成三維形成物。

[應(yīng)用例3]在上述應(yīng)用例中，所述三維形成裝置的特征在于，規(guī)定的所述材料供給區(qū)域?yàn)楣ぷ髋_(tái)、金屬板、或者先形成的所述層，所述第一加熱單元在所述被燒結(jié)材料被向所述材料供給區(qū)域供給之前將所述材料供給區(qū)域加熱至規(guī)定的溫度，所述第二加熱單元將被供給至所述材料供給區(qū)域的所述被燒結(jié)材料加熱至規(guī)定的溫度。

采用上述應(yīng)用例，第一加熱單元對(duì)供給有被燒結(jié)材料的規(guī)定的材料供給區(qū)域進(jìn)行加熱，從而當(dāng)向規(guī)定的材料供給區(qū)域供給被燒結(jié)材料時(shí)，被燒結(jié)材料所含有的溶劑被向規(guī)定的材料供給區(qū)域供給的熱量蒸發(fā)，被燒結(jié)材料的干燥開(kāi)始。由此，被燒結(jié)材料被局部地降低了流動(dòng)性、即粘性增加，從而能夠抑制規(guī)定的材料供給區(qū)域內(nèi)的被燒結(jié)材料的擴(kuò)散，能夠使材料精確地配置為所期望的形狀。

另外，第二加熱單元對(duì)被供給至規(guī)定的材料供給區(qū)域的被燒結(jié)材料進(jìn)行加熱，從而能夠使殘留在向被第一加熱單元加熱后的規(guī)定的材料供給區(qū)域供給并一部分干燥了的被燒結(jié)材料中的液體成分的溶劑進(jìn)一步蒸發(fā)。由此，能夠在從用于燒結(jié)被供給的被燒結(jié)材料的金屬粉末的能量照射單元供給能量之前更加可靠地從被燒結(jié)材料去除液體成分的溶劑，能夠防止暴沸的產(chǎn)生。另外，也能夠使粘結(jié)劑本身的至少一部分熱分解。由此，能夠抑制由伴隨著粘結(jié)劑的急劇的熱分解的分解成分的氣體的產(chǎn)生所導(dǎo)致的金屬粉末的飛散，能夠形成精密的三維形成物。

[應(yīng)用例4]在上述應(yīng)用例中，所述三維形成裝置的特征在于，所述三維形成裝置具備：第一溫度檢測(cè)單元，檢測(cè)被所述第一加熱單元加熱的所述材料供給區(qū)域的溫度；以及第二溫度檢測(cè)單元，檢測(cè)被所述第二加熱單元加熱的所述被燒結(jié)材料的溫度。

若使被供給至被第一加熱單元加熱的材料供給區(qū)域、或者被第二加熱單元加熱的材料供給區(qū)域上的被燒結(jié)材料升溫至超過(guò)被燒結(jié)材料所含有的液體成分、例如被燒結(jié)材料所含有的溶劑等的沸點(diǎn)、粘結(jié)劑的熱分解溫度的溫度，則有可能因基于液體成分的暴沸、熱分解氣體產(chǎn)生等而使金屬粉末飛散。于是，采用上述應(yīng)用例，通過(guò)第一溫度檢測(cè)單元以及第二溫度檢測(cè)單元來(lái)檢測(cè)材料供給區(qū)域或者被供給至材料供給區(qū)域的被燒結(jié)材料的溫度，能夠基于該結(jié)果控制第一加熱單元以及第二加熱單元的動(dòng)作，能夠防止暴沸。

[應(yīng)用例5]本應(yīng)用例的三維形成方法是通過(guò)層疊使用包含金屬粉末和粘結(jié)劑的被燒結(jié)材料的層來(lái)形成三維形成物的三維形成方法，其特征在于，所述三維形成方法包括：材料供給工序，使所述被燒結(jié)材料呈液滴狀地向所述第一單層上噴射并層疊單位液滴狀材料；加熱工序，加熱所述第一單層中的所述單位液滴狀材料的材料供給區(qū)域；干燥工序，干燥由著落于所述第一單層上的所述單位液滴狀材料形成的單位材料，并形成干燥被燒結(jié)材料；燒結(jié)工序，向所述干燥被燒結(jié)材料供給燒結(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)，并形成燒結(jié)體；單層形成工序，使所述燒結(jié)體集合而形成所述燒結(jié)單層；以及層疊工序，將所述燒結(jié)單層作為所述第一單層并使所述第一單層層疊，通過(guò)所述單層形成工序來(lái)形成所述第二單層，所述加熱工序在所述材料供給工序之前被執(zhí)行。

采用本應(yīng)用例的三維形成方法，首先，在材料供給工序之前，通過(guò)加熱工序加熱欲供給包含金屬粉末、粘結(jié)劑以及溶劑的被燒結(jié)材料的規(guī)定的材料供給區(qū)域，并向加熱后的規(guī)定的材料供給區(qū)域供給被燒結(jié)材料，從而被燒結(jié)材料所含有的溶劑被向規(guī)定的材料供給區(qū)域供給的熱量蒸發(fā)，被燒結(jié)材料的干燥開(kāi)始。由此，被燒結(jié)材料被局部地降低了流動(dòng)性、即粘性增加，從而能夠抑制規(guī)定的材料供給區(qū)域內(nèi)的被燒結(jié)材料的擴(kuò)散，能夠使材料精確地配置為所期望的形狀。

接著，在材料供給工序之后具備干燥工序，從而能夠加熱、干燥被供給至規(guī)定的材料供給區(qū)域的被燒結(jié)材料。由此，能夠在從用于燒結(jié)被供給的被燒結(jié)材料所含有的金屬粉末的能量照射單元供給能量之前從被燒結(jié)材料去除液體成分的溶劑，能夠防止暴沸的產(chǎn)生。另外，也可以使粘結(jié)劑本身的至少一部分熱分解。由此，能夠抑制由伴隨著粘結(jié)劑的熱分解的分解成分的氣體的產(chǎn)生所導(dǎo)致的金屬粉末的飛散，能夠形成精密的三維形成物。

另外，通過(guò)加熱工序以及干燥工序而從被噴射至材料供給區(qū)域的被燒結(jié)材料去除在被燒結(jié)材料中有助于提高流動(dòng)性的液體成分、即溶劑，從而能夠使材料供給區(qū)域中的被燒結(jié)材料的流動(dòng)性降低。因此，能夠在被燒結(jié)材料的噴射之后防止被燒結(jié)材料沿材料供給區(qū)域面擴(kuò)散，能夠獲得能夠形成精密的三維形成物的三維形成方法。

[應(yīng)用例6]在上述應(yīng)用例中，所述三維形成方法的特征在于，在將所述單位材料的俯視下的單位材料直徑設(shè)為Dm，將相鄰的所述單位材料的單位材料中心之間的距離設(shè)為Pm的情況下，

0.5≤Pm/Dm＜1.0。

本應(yīng)用例的三維形成方法是使通過(guò)能量射線的照射使金屬粉末燒結(jié)所獲得的金屬形成物的燒結(jié)單層層疊而獲得三維形成物的方法。然后，燒結(jié)單層形成為多個(gè)燒結(jié)體的集合物。這樣獲得的燒結(jié)單層是在將作為照射能量射線而形成為燒結(jié)體的原料的單位材料的俯視下的單位材料直徑設(shè)為Dm，將相鄰的單位材料中心之間的距離設(shè)為Pm的情況下，在滿足

0.5≤Pm/Dm＜1.0

的關(guān)系的同時(shí)而形成的。

采用本應(yīng)用例，在上述關(guān)系中，通過(guò)使Pm進(jìn)一步接近Dm、即使Pm/Dm接近1.0而使相鄰的形成為燒結(jié)體的單位材料配置為相互分離。因此，能夠在短時(shí)間內(nèi)形成燒結(jié)單層，能夠提高生產(chǎn)率。另外，通過(guò)使Pm/Dm接近0.5而使相鄰的形成為燒結(jié)體的單位材料配置為相互接近、即重疊的區(qū)域增多，從而使相鄰的單位材料致密地配置，能夠形成為使燒結(jié)配置的單位材料所獲得的燒結(jié)體致密地集合而成的燒結(jié)單層，能夠進(jìn)行精密的形成。

[應(yīng)用例7]在上述應(yīng)用例中，所述三維形成方法的特征在于，所述燒結(jié)單層包括相鄰的第一燒結(jié)體、第二燒結(jié)體以及第三燒結(jié)體，所述第二單層中，形成所述第二單層所含有的所述燒結(jié)體的所述單位材料的所述單位材料中心與由所述第一單層所含有的所述第一燒結(jié)體、所述第二燒結(jié)體以及所述第三燒結(jié)體的各自的燒結(jié)體中心構(gòu)成的俯視時(shí)的三角形區(qū)域重疊。

在上述應(yīng)用例6中，當(dāng)將第一單層的形成為相鄰的第一、第二以及第三燒結(jié)體各自的單位材料中心間的距離Pm配置為接近Dm的值時(shí)，存在有在燒結(jié)形成的相鄰的燒結(jié)體之間產(chǎn)生有燒結(jié)體的欠缺部的情況。但是，采用上述應(yīng)用例，形成為第二單層所含有的燒結(jié)體的單位材料配置為，單位材料中心與連結(jié)下層的第一單層的燒結(jié)單層所含有的相鄰的第一、第二以及第三燒結(jié)體各自的燒結(jié)體中心的三角形區(qū)域的俯視下的區(qū)域內(nèi)重疊，從而通過(guò)照射形成第二單層的燒結(jié)體的能量射線，能夠填充在第一單層產(chǎn)生的燒結(jié)體的欠缺部。由此，能夠一邊在三維形成物的內(nèi)部去除燒結(jié)體的欠缺部、換言之去除能夠成為缺陷部的區(qū)域，一邊獲得三維形成物。

[應(yīng)用例8]本應(yīng)用例的三維形成物是通過(guò)在包括層疊使用包含金屬粉末和粘結(jié)劑的被燒結(jié)材料的層并照射燒結(jié)所述被燒結(jié)材料的能量射線而獲得的燒結(jié)單層的第一單層上至少層疊包含所述燒結(jié)單層的第二單層而獲得的三維形成物，所述三維形成物的特征在于，所述燒結(jié)單層是通過(guò)使向呈液滴狀地噴射的所述被燒結(jié)材料照射所述能量射線而燒結(jié)成的燒結(jié)體集合而形成的，在將所述燒結(jié)體的俯視下的燒結(jié)體直徑設(shè)為Ds，將相鄰的所述燒結(jié)體的燒結(jié)體中心之間的距離設(shè)為Ps的情況下，

0.5≤Ps/Ds＜1.0。

所述三維形成物是使通過(guò)能量射線的照射而使金屬粉末燒結(jié)所獲得的金屬形成物的燒結(jié)單層層疊而獲得的。然后，燒結(jié)單層形成為多個(gè)燒結(jié)體的集合物。這樣獲得的燒結(jié)單層是在將燒結(jié)體的俯視下的燒結(jié)體直徑設(shè)為Ds，將相鄰燒結(jié)體的燒結(jié)體中心之間的距離設(shè)為Ps的情況下，在滿足

0.5≤Ps/Ds＜1.0

的關(guān)系的同時(shí)形成的。

采用本應(yīng)用例，在上述關(guān)系中，通過(guò)使Ps進(jìn)一步接近Ds、即使Ps/Ds接近1.0而使相鄰的燒結(jié)體配置為相互分離。因此，能夠在短時(shí)間內(nèi)形成燒結(jié)單層，能夠提高生產(chǎn)率。另外，通過(guò)使Ps/Ds接近0.5而使相鄰的燒結(jié)體配置為相互接近、即重疊的區(qū)域增多，從而能夠形成使相鄰的燒結(jié)體致密地集合而成的燒結(jié)單層，能夠進(jìn)行精密的形成。

[應(yīng)用例9]在上述應(yīng)用例中，所述三維形成物的特征在于，所述燒結(jié)單層包含相鄰的第一燒結(jié)體、第二燒結(jié)體以及第三燒結(jié)體，所述第二單層配置為所述第二單層所含有的所述燒結(jié)體的所述燒結(jié)體中心與連結(jié)所述第一單層所含有的所述第一燒結(jié)體、所述第二燒結(jié)體以及所述第三燒結(jié)體各自的所述燒結(jié)體中心而構(gòu)成的俯視時(shí)的三角形區(qū)域重疊。

在上述應(yīng)用例8中，當(dāng)將第一單層的相鄰的第一、第二以及第三燒結(jié)體各自的燒結(jié)體中心間的距離Ps配置為接近Ds的值時(shí)，存在有在相鄰的燒結(jié)體之間產(chǎn)生有燒結(jié)體的欠缺部的情況。但是，采用上述應(yīng)用例，第二單層所含有的燒結(jié)體配置為，燒結(jié)體中心與連結(jié)下層的第一單層的燒結(jié)單層所含有的相鄰的第一、第二以及第三燒結(jié)體各自的燒結(jié)體中心的三角形區(qū)域的俯視下的區(qū)域內(nèi)重疊，從而通過(guò)照射形成第二單層的燒結(jié)體的能量射線，能夠填充在第一單層產(chǎn)生的燒結(jié)體的欠缺部。由此，能夠一邊在三維形成物的內(nèi)部去除燒結(jié)體的欠缺部、換言之去除能夠成為缺陷部的區(qū)域，一邊獲得三維形成物。

附圖說(shuō)明

圖1是表示第一實(shí)施方式的三維形成裝置的結(jié)構(gòu)的概略結(jié)構(gòu)圖。

圖2是表示第一實(shí)施方式的三維形成裝置所具備的頭、材料噴射部、激光照射部、第一燈以及第一溫度計(jì)的放大外觀圖。

圖3是表示第一實(shí)施方式的三維形成裝置所具備的頭、材料噴射部、激光照射部、第二燈以及第二溫度計(jì)的放大外觀圖。

圖4是示意性地表示在材料供給區(qū)域形成有單位材料的狀態(tài)的放大剖視圖。

圖5是示意性地表示朝向材料供給區(qū)域的單位材料的加熱狀態(tài)的放大剖視圖。

圖6是表示被燒結(jié)材料的干燥前的狀態(tài)的放大概念圖。

圖7是表示被燒結(jié)材料的干燥后的狀態(tài)的放大概念圖。

圖8是表示第二實(shí)施方式的三維形成方法的流程圖。

圖9是表示基于第二實(shí)施方式的三維形成方法的工序的局部剖視圖。

圖10是表示基于第二實(shí)施方式的三維形成方法的工序的局部剖視圖。

圖11是表示基于第二實(shí)施方式的三維形成方法的工序的局部剖視圖。

圖12是表示第二實(shí)施方式的三維形成方法的加熱工序中的單位材料的狀態(tài)的局部剖視圖。

圖13是表示第二實(shí)施方式的三維形成方法的工序的局部剖視圖。

圖14是表示第二實(shí)施方式的三維形成方法的干燥工序中的單位材料的狀態(tài)的局部剖視圖。

圖15是表示基于第二實(shí)施方式的三維形成方法的工序的局部剖視圖。

圖16是表示基于第二實(shí)施方式的三維形成方法的工序的局部剖視圖。

圖17是說(shuō)明第二實(shí)施方式的三維形成方法中的單位材料的配置的平面概念圖。

圖18是圖17所示的A-A′部的剖視圖。

圖19是表示基于第二實(shí)施方式的三維形成方法的工序的局部剖視圖。

圖20是表示基于第二實(shí)施方式的三維形成方法的工序的局部剖視圖。

圖21是表示基于第二實(shí)施方式的三維形成方法的工序的局部剖視圖。

圖22是表示基于第二實(shí)施方式的三維形成方法的工序的局部剖視圖。

圖23是說(shuō)明第二實(shí)施方式的三維形成方法中的單位材料的配置的平面概念圖。

圖24是表示基于第二實(shí)施方式的三維形成方法的工序的局部剖視圖。

圖25是表示基于第二實(shí)施方式的三維形成方法的工序的局部剖視圖。

圖26是表示基于第二實(shí)施方式的三維形成方法的工序的局部剖視圖。

圖27是表示基于第二實(shí)施方式的三維形成方法的工序的局部剖視圖。

圖28是表示第三實(shí)施方式的三維形成物的概略結(jié)構(gòu)圖。

圖29是說(shuō)明構(gòu)成第三實(shí)施方式的三維形成物的燒結(jié)單層的燒結(jié)體的配置的概念圖。

圖30是說(shuō)明構(gòu)成第三實(shí)施方式的三維形成物的燒結(jié)單層的燒結(jié)體的配置的概念圖。

圖31是說(shuō)明構(gòu)成第三實(shí)施方式的三維形成物的燒結(jié)單層的燒結(jié)體的配置的概念圖。

圖32是說(shuō)明構(gòu)成第三實(shí)施方式的三維形成物的燒結(jié)單層的燒結(jié)體的配置的概念圖。

圖33是說(shuō)明構(gòu)成第三實(shí)施方式的三維形成物的燒結(jié)單層的燒結(jié)體的配置的概念圖。

圖34是說(shuō)明構(gòu)成第三實(shí)施方式的三維形成物的燒結(jié)單層的燒結(jié)體的配置的概念圖。

圖35是說(shuō)明構(gòu)成第三實(shí)施方式的三維形成物的燒結(jié)單層的燒結(jié)體的配置的概念圖。

圖36是圖31所示的B-B′部的剖視圖。

符號(hào)說(shuō)明

10、基臺(tái)；11、驅(qū)動(dòng)裝置；20、工作臺(tái)(stage)；21、板；30、頭支承部；31、頭；32、支承臂；41、42、鹵素?zé)簦?1、52、溫度計(jì)；60、燈支承部；70、材料供給裝置；71、材料噴射部；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；110、工作臺(tái)控制器；120、燈輸出控制器；130、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)明的實(shí)施方式。

(第一實(shí)施方式)

圖1是表示第一實(shí)施方式的三維形成裝置的結(jié)構(gòu)的概略結(jié)構(gòu)圖。此外，本說(shuō)明書(shū)中的“三維形成”表示形成所謂的立體造形物，例如，即使是平板狀、即所謂的二維形狀的形狀，也包括形成具有厚度的形狀的情況。

如圖1所示，三維形成裝置1000具備基臺(tái)10和通過(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而能夠沿圖示的X、Y、Z方向進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的工作臺(tái)20。進(jìn)而，具備頭支承部30，該頭支承部30具備：作為保持單元的頭31，保持后述的材料供給單元和能量照射單元；以及支承臂32，其一端部固定于基臺(tái)10，且將頭31保持固定于另一端部。另外，具備：燈支承部60，該燈支承部60的一端部固定于基臺(tái)10，在另一端部上保持固定：作為第一加熱單元的第一鹵素?zé)?1(以下，稱作第一燈41)、作為第二加熱單元的第二鹵素?zé)?2(以下，稱作第二燈42)、測(cè)量被第一燈41加熱的區(qū)域的溫度的作為第一溫度檢測(cè)單元的非接觸型的第一溫度計(jì)51以及測(cè)量被第二燈42加熱的區(qū)域的溫度的作為第二溫度檢測(cè)單元的非接觸型的第二溫度計(jì)52。此外，在本實(shí)施方式中，說(shuō)明了通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置11沿X、Y、Z方向驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)20的結(jié)構(gòu)，但是并不局限于此，只要能夠相對(duì)地沿X、Y、Z方向驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)20和頭31即可。

并且，在工作臺(tái)20上，形成為三維形成物200的過(guò)程中的部分形成物201、202、203形成為層狀。將在后面敘述三維形成物200的形成，但是由于進(jìn)行基于激光的熱能的照射，因此為了使工作臺(tái)20免受熱損害，也可以使用具有耐熱性的板(plate)21，在板21上形成三維形成物200。作為板21，例如，優(yōu)選使用基于耐熱金屬的金屬板、或者陶瓷板。在本實(shí)施方式中，示例了具有耐熱性的金屬板21(以下，板21)，通過(guò)使用耐熱金屬，能夠獲得較高的耐熱性，從而與燒結(jié)或者熔融的供給材料之間的反應(yīng)性也較低，能夠防止三維形成物200的變質(zhì)。此外，在圖1中，為了方便說(shuō)明，示例了部分形成物201、202、203這三層，但是層疊至所期望的三維形成物200的形狀為止。

在頭31上保持有：作為材料供給單元的材料供給裝置70所具備的作為噴射單元的材料噴射部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具備作為控制單元的控制單元100，該控制單元100例如基于從未圖示的個(gè)人計(jì)算機(jī)等數(shù)據(jù)輸出裝置輸出的三維形成物200的形成用數(shù)據(jù)，控制上述工作臺(tái)20、材料供給裝置70所具備的材料噴射部71、激光照射裝置80以及燈41、42。雖未圖示，但是在控制單元100至少具備工作臺(tái)20的驅(qū)動(dòng)控制部、材料噴射部71的動(dòng)作控制部、燈41、42的輸出控制部以及激光照射裝置80的動(dòng)作控制部。然后，在控制單元100具備：與工作臺(tái)20、材料噴射部71、燈41、42以及激光照射裝置80關(guān)聯(lián)地進(jìn)行驅(qū)動(dòng)并使這些裝置動(dòng)作的控制部。

對(duì)于能夠在基臺(tái)10上移動(dòng)地工作臺(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110生成控制工作臺(tái)20的移動(dòng)開(kāi)始、停止、移動(dòng)方向、移動(dòng)量、移動(dòng)速度等的信號(hào)，并向基臺(tái)10所具備的驅(qū)動(dòng)裝置11發(fā)送，使工作臺(tái)20沿圖示的X、Y、Z方向移動(dòng)。

在固定于頭31的材料噴射部71中，基于來(lái)自控制單元100的控制信號(hào)，在材料供給控制器130生成控制來(lái)自材料噴射部71的材料噴射量等的信號(hào)，根據(jù)生成的信號(hào)，從材料噴射部71噴射規(guī)定量的材料。

在材料噴射部71，從材料供給裝置70所具備的材料供給單元72延伸設(shè)置并連接有作為材料供給路徑的供給管72a。在材料供給單元72，作為供給材料而收容有包含通過(guò)本實(shí)施方式的三維形成裝置1000形成的三維形成物200的原料的被燒結(jié)材料。作為供給材料的被燒結(jié)材料，是將作為三維形成物200的原料的金屬、例如鎂(Mg)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鉻(Cr)、鋁(Al)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、包含這些金屬中的至少一種的合金(例如，馬氏體鋼、不銹鋼、鈷鉻鉬、鈦合金、鎳基調(diào)合金、鋁合金等)等的單體粉末、或者這些金屬的混合粉末與溶劑和粘結(jié)劑混合所獲得的漿狀(或者糊料狀)的組成物。此外，金屬粉末優(yōu)選平均粒徑為10μm以下的材料。

作為溶劑或者分散介質(zhì)，例如，除了蒸留水、純水、RO水等各種水以外，還列舉有甲醇、乙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、辛醇、乙二醇、二乙二醇、丙三醇等醇類(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(苯基乙二醇)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、甲乙酮、二乙基酮、甲基異丁基酮、甲基異丙基酮、環(huán)己酮等酮類(lèi)、正戊烷、己烷、辛烷等脂肪族烴類(lèi)、環(huán)己烷、甲基環(huán)己烷等環(huán)式烴類(lèi)、苯、甲苯、二甲苯、己基苯、庚基苯、辛基苯、壬基苯、癸基苯、十一苯、十二烷基苯、十三烷基苯、十四烷基苯等具有長(zhǎng)鏈烷基以及苯環(huán)的芳香族烴類(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)類(lèi)、乙腈、丙腈、丙烯腈等腈類(lèi)、N、N-二甲基甲酰胺、N、N-二甲基乙酰胺等胺類(lèi)、羧酸鹽或者其它各種油類(lèi)等。另外，作為耐熱溶劑，能夠通過(guò)使用硅油等來(lái)提高流動(dòng)性。

作為粘結(jié)劑(binder)，只要可溶于上述溶劑或者分散介質(zhì)，則并無(wú)限定。例如，能夠使用丙烯酸樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、硅樹(shù)脂、纖維素類(lèi)樹(shù)脂、合成樹(shù)脂等。另外，例如，也能夠使用PLA(聚乳酸)、PA(聚酰胺)、PPS(聚苯硫醚)等熱塑性樹(shù)脂。另外，也可以使上述丙烯酸樹(shù)脂等樹(shù)脂以微小的顆粒的狀態(tài)而非可溶狀態(tài)分散于上述溶劑或者分散介質(zhì)中。在使用熱塑性樹(shù)脂的情況下，通過(guò)加熱材料噴射部71以及材料供給單元72來(lái)維持熱塑性樹(shù)脂的柔軟性。

固定于燈支承部60的燈41、42具有各自不同的熱放射區(qū)域。從第一燈41放射的熱量在板21上、或者部分形成物201、202、203的最上層、在本例中為部分形成物203上將從材料噴射部71噴射的材料的材料供給區(qū)域的溫度加熱至規(guī)定的溫度。后述詳細(xì)內(nèi)容，干燥著落在被第一燈41加熱的板21、或者最上層的部分形成物203上的材料的一部分。

另外，對(duì)于從材料噴射部71噴射并著落在板21上、或者部分形成物201、202、203的最上層、在本例中為部分形成物203上的材料的干燥，在基于被第一燈41加熱的材料供給區(qū)域的熱量的局部干燥以外，進(jìn)一步利用從第二燈42放射的熱量來(lái)干燥著落材料。即，通過(guò)從燈41、42放射的熱量，使液體成分從包含金屬粉末、溶劑或者分散介質(zhì)、進(jìn)而粘結(jié)劑的材料蒸發(fā)。此外，作為加熱單元的燈41、42并未限定為鹵素?zé)?。例如，也可以是紅外線燈、或者基于高頻的照射的加熱干燥、或者熱風(fēng)的吹送等單元。

固定于頭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)定輸出的激光振蕩而從激光照射部81照射激光。激光向從材料噴射部71噴射的供給材料照射，使供給材料所含有的金屬粉末燒結(jié)、或者熔融并固體化。本實(shí)施方式的三維形成裝置1000所使用的激光并無(wú)特殊限定，但是優(yōu)選金屬的吸收效率高于二氧化碳?xì)怏w激光的光纖激光。

通過(guò)從燈41、42放射的熱量，使液體成分從包含金屬粉末、溶劑或者分散介質(zhì)、進(jìn)而粘結(jié)劑的材料蒸發(fā)，但是若因過(guò)度加熱而超過(guò)液體成分的沸點(diǎn)的溫度，則有可能因所謂的暴沸使著落的材料飛散。于是，為了避免暴沸而在燈支承部60具備溫度計(jì)51、52。溫度計(jì)51、52能夠以非接觸的方式測(cè)定測(cè)定對(duì)象物的溫度，測(cè)定燈41、42的加熱區(qū)域的溫度，并向燈輸出控制器120所具備的第一燈輸出控制器121以及第二燈輸出控制器122送出測(cè)定出的溫度數(shù)據(jù)。然后，在測(cè)定出的溫度比燈41、42的加熱區(qū)域內(nèi)的規(guī)定的溫度高的情況下，通過(guò)燈輸出控制器120來(lái)進(jìn)行減少朝向燈41、42的供給電力這樣的控制，在比規(guī)定溫度低的情況下，通過(guò)燈輸出控制器120來(lái)進(jìn)行增加供給電力這樣的控制。

圖2是表示圖1所示的頭31、被頭31保持的材料噴射部71和激光照射部81、第一燈41以及第一溫度計(jì)51的放大外觀圖，是圖1所示的Y方向視外觀圖。如圖2所示，被頭31保持的材料噴射部71具備噴射噴嘴71b和從噴射噴嘴71b噴射規(guī)定的量的材料的噴射驅(qū)動(dòng)部71a。在噴射驅(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。在噴射驅(qū)動(dòng)部71a具備未圖示的噴射驅(qū)動(dòng)裝置，基于來(lái)自材料供給控制器130的控制信號(hào)，將被燒結(jié)材料M向噴射噴嘴71b送出。然后，進(jìn)行如下準(zhǔn)備：作為形成為液滴狀的大致球體形狀的材料飛翔體Mf，使其從噴射噴嘴71b的噴射口71c朝向板21、或者圖1所示的最上層的部分形成物203且朝向大致重力方向G飛翔。

在此，從作為加熱單元的第一燈41向供材料飛翔體Mf著落的板21、或者圖1所示的最上層的部分形成物203上表面的材料供給區(qū)域S照射熱射線Lh1，從而將板21、或者圖1所示的最上層的部分形成物203的材料供給區(qū)域S加熱至規(guī)定溫度。

作為規(guī)定溫度，優(yōu)選為能夠使著落于材料供給區(qū)域S的材料飛翔體Mf、即被燒結(jié)材料M所含有的包含溶劑或者分散介質(zhì)、或者粘結(jié)劑等在內(nèi)的液體成分蒸發(fā)、且不超過(guò)其沸點(diǎn)的溫度。即，當(dāng)材料飛翔體Mf作為單位液滴狀材料Ms(以下，稱作單位材料Ms)而著落并形成于材料供給區(qū)域S時(shí)，使單位材料Ms所含有的包含溶劑或者分散介質(zhì)、或者粘結(jié)劑等在內(nèi)的液體成分蒸發(fā)而固定于材料供給區(qū)域S上。

如圖2所示，第一燈41具備：作為熱源的光源41a；使從光源41a射出的熱射線Lh1聚光于照射對(duì)象物的聚光透鏡41b；以及收納光源41a和聚光透鏡41b并具備從聚光透鏡41b射出聚光的熱射線Lh1的開(kāi)口41d的透鏡收納部41c。此外，第一燈41并不局限于圖2所示的形態(tài)，也可以是具備聚光反射部(反射鏡)的光源(燈)。

在上述圖2所示的材料供給區(qū)域S的基于第一燈41的加熱后，如圖3所示，通過(guò)第二燈42來(lái)進(jìn)行著落于材料供給區(qū)域S的單位材料Ms的加熱。此外，圖3是表示圖1所示的頭31、被頭31保持的材料噴射部71和激光照射部81、第二燈42以及第二溫度計(jì)52的放大外觀圖，是圖1所示的Y方向視外觀圖。

如圖3所示，從噴射噴嘴71b的噴射口71c噴射的被燒結(jié)材料M形成為呈液滴狀、即大致球體形狀的材料飛翔體Mf并向板21、或者圖1所示的最上層的部分形成物203飛翔，繼而著落于板21、或者部分形成物203而作為單位材料Ms形成于板21上、或者部分形成物203上。然后，如圖2所示，通過(guò)被加熱的材料供給區(qū)域S的熱量，單位材料Ms所含有的溶劑或者分散介質(zhì)等液體成分的至少一部分蒸發(fā)。

然后，對(duì)形成于板21上、或者部分形成物203上且溶劑或者分散介質(zhì)等液體成分的一部分蒸發(fā)了的單位材料Ms′照射從作為加熱單元的第二燈42射出的熱射線Lh2，從而去除單位材料Ms′所含有的溶劑或者分散介質(zhì)的液體成分的剩余，進(jìn)而去除粘結(jié)劑等，使單位材料Ms′形成為干燥的干燥單位材料Ms″。此外，熱射線Lh2優(yōu)選將單位材料Ms′加熱至不超過(guò)單位材料Ms′所含有的包含溶劑或者分散介質(zhì)等在內(nèi)的液體成分的沸點(diǎn)的溫度。即，若將單位材料Ms′加熱至超過(guò)單位材料Ms′所含有的包含溶劑或者分散介質(zhì)等在內(nèi)的液體成分的沸點(diǎn)的溫度，則有可能使液體成分產(chǎn)生暴沸，使單位材料Ms′中的金屬粉末飛散，為了防止這一情況，優(yōu)選不超過(guò)液體成分的沸點(diǎn)的溫度下的干燥。

然后，從第一激光照射部81a對(duì)干燥單位材料Ms″射出激光L1，從第二激光照射部81b對(duì)干燥單位材料Ms″射出激光L2，從而加熱、燒結(jié)干燥單位材料Ms″。

圖4是示意性地表示在被圖2所示的第一燈41加熱的材料供給區(qū)域S形成有單位材料Ms的放大剖視圖。如圖4所示，材料飛翔體Mf向板21、或者圖1所示的最上層的部分形成物203的材料供給區(qū)域S飛翔，并著落于板21、或者部分形成物203而形成為單位材料Ms。此時(shí)，如圖2所示，由于材料供給區(qū)域S被第一燈41加熱，因此在材料飛翔體Mf著落于材料供給區(qū)域S的同時(shí)，材料飛翔體Mf所含有的溶劑或者分散介質(zhì)等的液體成分的蒸發(fā)開(kāi)始，在著落后的單位材料Ms的狀態(tài)下，靠近材料供給區(qū)域S的單位材料Ms的一部分形成為干燥部Md1，其它部分構(gòu)成包含含有溶劑或分散介質(zhì)和粘結(jié)劑等的液體成分的被燒結(jié)材料M的組成的狀態(tài)的單位材料Ms′。

然后，如圖5所示，從第二燈42對(duì)圖4所示的單位材料Ms′照射熱射線Lh2，使單位材料Ms′中的未干燥部分、即含有溶劑或分散介質(zhì)和粘結(jié)劑等的液體成分的等被燒結(jié)材料M部分的液體成分蒸發(fā)，從而形成干燥部Md2。然后，構(gòu)成由與溶劑或者分散介質(zhì)、或者粘結(jié)劑等一起被蒸發(fā)、熱分解并干燥了的干燥部Md1、Md2構(gòu)成的干燥單位材料Ms″。

如圖4所示，在干燥部Md1和被燒結(jié)材料M共存的單位材料Ms′的狀態(tài)下，為了呈液滴狀地噴射且為了獲得規(guī)定的流動(dòng)性而賦予被燒結(jié)材料M較低的粘性。即使在材料飛翔體Mf著落于未加熱的狀態(tài)下的材料供給區(qū)域S的情況下，單位材料Ms也易于沿材料供給區(qū)域S的面流動(dòng)。因此，如圖4所示，形成有相對(duì)于規(guī)定的單位材料Ms的著落直徑Dm較大地?cái)U(kuò)展的狀態(tài)下的單位材料Mc。

于是，通過(guò)以第一燈41來(lái)加熱材料供給區(qū)域S，從而在材料飛翔體Mf著落于材料供給區(qū)域S之后立即使包含溶劑或者分散介質(zhì)以及粘結(jié)劑等在內(nèi)的液體成分蒸發(fā)，形成提高了被燒結(jié)材料M的粘性的干燥部Md1，從而能夠以保持著落直徑Dm的方式獲得單位材料Ms′。由此，在后述的三維形成方法中，能夠使單位材料Ms′(或者M(jìn)s″)精確地配置于板21、或者圖1所示的最上層的部分形成物203上。

在本實(shí)施方式的三維形成裝置1000中，利用圖6、圖7來(lái)說(shuō)明通過(guò)燈41、42使單位材料Ms所含有的包含溶劑或者分散介質(zhì)以及粘結(jié)劑等在內(nèi)的液體成分蒸發(fā)、干燥的狀態(tài)變化。圖6是表示干燥前的狀態(tài)的放大圖，圖7是表示干燥后的狀態(tài)的放大圖。

如圖6所示，單位材料Ms中，構(gòu)成三維形成物200的材料的金屬粉末Mmp以在溶劑或者分散介質(zhì)以及粘結(jié)劑的組成物Mb中大致均勻地分散的狀態(tài)著落于板21、或部分形成物203上。在此，當(dāng)照射從燈40射出的熱射線Lh時(shí)，如圖7所示，溶劑或者分散介質(zhì)以及粘結(jié)劑的組成物Mb所含有的溶劑或者分散介質(zhì)被熱射線Lh的熱量蒸發(fā)，在金屬粉末Mmb的周?chē)Ｓ嘤谐私M成物Mb中所含有的液體成分以外的固體成分、例如包含樹(shù)脂成分在內(nèi)的干燥后的粘結(jié)劑Mb′，形成有作為干燥后的干燥被燒結(jié)材料的單位材料Ms′，該干燥后的干燥被燒結(jié)材料形成有與液體成分的體積相對(duì)應(yīng)的空間s?？臻gs形成相互連通的連通路徑Ts，該連通路徑Ts與干燥后的單位材料Ms″的外部連通。

然后，如圖3所示，從第一激光照射部81a向干燥后的干燥單位材料Ms″射出激光L1，從第二激光照射部81b向干燥后的干燥單位材料Ms″射出激光L2。干燥單位材料Ms″被激光L1和激光L2加熱、燒結(jié)。

此時(shí)，激光L1、L2在短時(shí)間內(nèi)將較大的熱能賦予干燥后的單位材料Ms″，但是若對(duì)圖6所示的干燥前的單位材料Ms照射激光L1、L2的熱能，則有可能導(dǎo)致單位材料Ms所含有的溶劑或者分散介質(zhì)等液體成分爆發(fā)性地蒸發(fā)，從而致使金屬粉末Mmp飛散。但是，通過(guò)使單位材料Ms干燥而對(duì)圖7所示的干燥后的干燥單位材料Ms″的狀態(tài)照射激光L1、L2，能夠避免液體成分的爆發(fā)性的蒸發(fā)，能夠防止金屬粉末Mmp的飛散。另外，即使在通過(guò)激光L1、L2的熱能使圖7所示的干燥后的粘結(jié)劑Mb′氣化、蒸發(fā)時(shí)，也能夠通過(guò)空間s內(nèi)、或者空間s的連通路徑Ts而朝向干燥單位材料Ms″的外部放出，能夠不使金屬粉末Mmp飛散地進(jìn)行燒結(jié)。

優(yōu)選從噴射口71c噴射的材料飛翔體Mf從噴射口71c向圖示箭頭的重力方向G噴射。即，通過(guò)向重力方向G噴射材料飛翔體Mf，能夠使材料飛翔體Mf可靠地向著落位置飛翔，從而使單位材料Ms配置在所期望的位置。然后，朝向被向重力方向G噴射并著落、且干燥了的干燥單位材料Ms″照射的激光L1、L2向與重力方向G交叉的方向照射。

如上所述，著落于被第一燈41加熱的材料供給區(qū)域S并被加熱干燥后的被第二燈42加熱干燥的干燥后的單位材料Ms′被第二燈42加熱干燥而成的干燥單位材料Ms″因激光L1、L2的照射而使接受了激光L1、L2的照射的干燥單位材料Ms″的燒結(jié)后的附近集中被第一燈41加熱的材料供給區(qū)域S的熱能、來(lái)自第二燈42的熱射線Lh的熱能、激光L1、L2的熱能，從而有可能導(dǎo)致接下來(lái)噴射的單位材料Ms超過(guò)規(guī)定的干燥溫度。于是，通過(guò)第一溫度計(jì)51來(lái)測(cè)定接下來(lái)噴射的單位材料Ms的材料供給區(qū)域S的溫度，然后，基于該測(cè)定溫度數(shù)據(jù)，通過(guò)燈輸出控制器120的第一燈輸出控制器121來(lái)控制朝向第一燈41所具備的光源41a的輸出電力，從而能夠?qū)⒔酉聛?lái)噴射的單位材料Ms的材料供給區(qū)域S的溫度形成在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)。進(jìn)而，對(duì)于著落后的單位材料Ms′，通過(guò)第二溫度計(jì)52來(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量，基于該測(cè)定溫度數(shù)據(jù)，通過(guò)燈輸出控制器120的第二燈輸出控制器122來(lái)控制朝向第二燈42所具備的光源42a的輸出電力，從而能夠?qū)挝徊牧螹s′的干燥溫度形成在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)。

如上所述，本實(shí)施方式的三維形成裝置1000所具備的材料供給裝置70是從材料噴射部71噴射液滴狀的材料飛翔體Mf的裝置。在使現(xiàn)有技術(shù)的金屬微粉末從材料供給口噴出并通過(guò)激光等能量射線進(jìn)行燒結(jié)的形態(tài)中，形成使粒子間的附著力增大的、所謂的強(qiáng)附著性粉末，例如當(dāng)通過(guò)壓縮空氣等進(jìn)行搬運(yùn)、噴出時(shí)，易于附著于流路，嚴(yán)重有損流動(dòng)化。但是，在本實(shí)施方式中，作為材料的被燒結(jié)材料M，使用包含平均粒徑為10μm以下的金屬微粉末、溶劑、粘結(jié)劑的組成物，能夠賦予優(yōu)異的流動(dòng)性。

而且，通過(guò)賦予較高的流動(dòng)性，能夠?qū)⑽⑸倭康谋粺Y(jié)材料M形成為液滴狀而從材料噴射部71的噴射口71c噴射，從而能夠?qū)挝徊牧螹s配置在板21上、或者部分形成物203上。進(jìn)而，通過(guò)第一燈41加熱材料供給區(qū)域S，在單位材料Ms著落于板21上、或者部分形成物203上之后立即進(jìn)行干燥并設(shè)為形成有干燥部Md1的單位材料Ms′，從而能夠抑制著落后的單位材料Ms′的變形、例如沿板21、或者部分形成物203上表面的流動(dòng)等。即，能夠形成作為微少量的形成的連續(xù)體的微小的三維形成物。

此外，上述第一實(shí)施方式的三維形成裝置1000是具備兩個(gè)激光照射部81a、81b的結(jié)構(gòu)，但是并不局限于此。例如，也可以具備一個(gè)激光照射部、或者三個(gè)以上的激光照射部。另外，激光L1、L2向以與重力方向G交叉的方向照射的方式將激光照射部81a、81b裝配于頭31，但是并不局限于此。另外，在本實(shí)施方式的三維形成裝置1000中，說(shuō)明了作為照射的能量而使用了激光L1、L2的形態(tài)，但是并不局限于此。只要是供給使被燒結(jié)材料M燒結(jié)的熱量的單元，例如也可以是高頻、鹵素?zé)舻取?/p>

(第二實(shí)施方式)

第二實(shí)施方式的三維形成方法是通過(guò)上述第一實(shí)施方式的三維形成裝置1000來(lái)形成三維形成物200的方法。在圖8中示出表示第二實(shí)施方式的三維形成物200的形成方法的流程圖，在圖9～圖27中示出圖8所示的流程圖的各工序中的形成方法。

(三維造形用數(shù)據(jù)取得工序)

如圖8所示，在本實(shí)施方式的三維形成方法中，使控制單元100(參照?qǐng)D1)從未圖示的、例如個(gè)人計(jì)算機(jī)等取得三維形成物200的三維造形用數(shù)據(jù)，并執(zhí)行三維造形用數(shù)據(jù)取得工序(S100)。在三維造形用數(shù)據(jù)取得工序(S100)中取得的三維造形用數(shù)據(jù)從控制單元100向工作臺(tái)控制器110、材料供給控制器130、激光振蕩器82以及燈輸出控制器120發(fā)送控制數(shù)據(jù)，繼而向?qū)盈B開(kāi)始工序轉(zhuǎn)移。

(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9所示，相對(duì)于載置于工作臺(tái)20的板21，在規(guī)定的相對(duì)位置配置有頭31。此時(shí)，在XY平面(參照?qǐng)D1)，以使從材料噴射部71的噴射噴嘴71b的噴射口71c噴射的液滴狀的被燒結(jié)材料、即材料飛翔體Mf(參照?qǐng)D3)著落于基于上述三維造形用數(shù)據(jù)的形成的起點(diǎn)、即工作臺(tái)20的坐標(biāo)位置p11(x11，y11)的方式使具備板21的工作臺(tái)20移動(dòng)，開(kāi)始三維形成物的形成，繼而向單層形成工序轉(zhuǎn)移。此外，為了方便說(shuō)明，第一燈41和第一溫度計(jì)51、第二燈42和第二溫度計(jì)52在附圖標(biāo)記中以?shī)A著頭31左右配置的方式進(jìn)行說(shuō)明。

(單層形成工序)

如圖8所示，單層形成工序(S300)包括加熱工序(S310)、材料供給工序(S320)、干燥工序(S330)以及燒結(jié)工序(S340)。以下，說(shuō)明單層形成工序(S300)所含有的各工序。

(加熱工序)

單層形成工序(S300)從加熱工序(S310)開(kāi)始。在加熱工序(S310)中，如圖10所示，被導(dǎo)入噴射噴嘴71b的供給材料90從噴射口71c噴射并作為材料飛翔體91向板21的上表面21a飛翔，供其著落的上表面21a上的材料供給區(qū)域S被從第一燈41放射的熱射線Lh1加熱?；跓嵘渚€Lh1的材料供給區(qū)域S的加熱溫度小于供給材料90所含有的溶劑或者分散介質(zhì)的沸點(diǎn)，且被設(shè)定為能夠蒸發(fā)。通過(guò)第一溫度計(jì)51適當(dāng)?shù)販y(cè)量設(shè)定的規(guī)定溫度，并向圖1所示的第一燈輸出控制器121發(fā)送，以能夠?qū)⒉牧瞎┙o區(qū)域S維持在適當(dāng)溫度的方式控制第一燈41的輸入電力。

(材料供給工序)

當(dāng)供材料飛翔體91著落的板21的上表面21a上的材料供給區(qū)域S通過(guò)加熱工序(S310)被加熱至規(guī)定的溫度時(shí)，向材料供給工序(S320)轉(zhuǎn)移。如圖11所示，在材料供給工序(S320)中，在通過(guò)層疊開(kāi)始工序(S200)使板21以被頭31保持的噴射噴嘴71b與作為規(guī)定的位置的p11(x11，y11)位置對(duì)置的方式移動(dòng)后，作為被燒結(jié)材料的供給材料90從噴射噴嘴71b向板21上噴射，作為液滴狀的材料飛翔體91從噴射口71c向重力方向噴射。作為供給材料90，通過(guò)溶劑、粘結(jié)劑混合作為三維形成物200的原料的金屬、例如不銹鋼、鈦合金的單體粉末、或者難以合金化的不銹鋼和銅(Cu)、或者不銹鋼和鈦合金、或者鈦合金和鈷(Co)、鉻(Cr)等的混合粉末，并調(diào)整為漿狀(或者糊料狀)。

材料飛翔體91著落于板21的上表面21a，作為單位液滴狀材料92(以下，稱作單位材料92)而形成于上表面21a上的p11(x11，y11)位置。形成于上表面21a上的單位材料92由通過(guò)如表示單位材料92部分的放大剖視圖的圖12那樣被加熱的板21的材料供給區(qū)域S的熱量在上表面21a的附近使供給材料90所含有的溶劑或者分散介質(zhì)等的液體成分蒸發(fā)所得的干燥部92b和未被干燥的未干燥部92a構(gòu)成。在此，未干燥部92a是與供給材料90相同的組成，是包含溶劑或者分散介質(zhì)等在內(nèi)的液體成分的材料。

對(duì)于供給材料90，為了能夠進(jìn)行來(lái)自噴射口71c的噴射而被賦予較高的流動(dòng)性。由此，若使材料飛翔體91著落于板21的上表面21a，則有可能沿上表面21a的面流動(dòng)、擴(kuò)散。但是，在材料飛翔體91著落于加熱后的材料供給區(qū)域S的同時(shí)，因該熱量而形成有失去流動(dòng)性的干燥部92b，從而能夠獲得單位材料92的規(guī)定的著落直徑Dm。然后，當(dāng)將局部地具有干燥部92b的單位材料92向板21的上表面21a供給時(shí)，向干燥工序轉(zhuǎn)移。

(干燥工序)

如圖13所示，在干燥工序(S330)中，從第二燈42向通過(guò)材料供給工序(S320)著落于板21的上表面21a的單位材料92照射熱射線Lh2。此時(shí)，通過(guò)第二溫度計(jì)52來(lái)測(cè)定板21的單位材料92的溫度，從而控制向第二燈42輸入的電力，將形成為規(guī)定的干燥溫度的熱射線Lh2的能量向單位材料92照射。然后，如單位材料92部的放大圖、即圖14所示，單位材料92所含有的未干燥部92a所含有的溶劑或者分散介質(zhì)等液體成分蒸發(fā)，形成為干燥后的干燥部93a，形成有作為干燥后的干燥被燒結(jié)材料的單位材料93。由此，形成為除了被局部地降低了流動(dòng)性的干燥部92b以外，未干燥部92a也被干燥了的單位材料93，能夠抑制沿上表面21a洇開(kāi)的情況，能夠確保單位材料93從板21的上表面21a起的高度h1(所謂的加厚量)。

此外，優(yōu)選熱射線Lh2將單位材料92加熱至不超過(guò)單位材料92的未干燥部92a所含有的溶劑或者分散介質(zhì)等液體成分的沸點(diǎn)的溫度。即，若將單位材料92加熱至超過(guò)單位材料92的未干燥部92a所含有的包含溶劑或者分散介質(zhì)等在內(nèi)的液體成分的沸點(diǎn)的溫度，則有可能使液體成分產(chǎn)生暴沸，使單位材料92中的金屬粉末飛散，為了防止這一情況，優(yōu)選不超過(guò)液體成分的沸點(diǎn)的溫度下的干燥。另外，更加優(yōu)選熱射線Lh2以與溶劑或者分散介質(zhì)的蒸發(fā)所使用的溫度相同的溫度來(lái)進(jìn)行粘結(jié)劑的熱分解。

(燒結(jié)工序)

當(dāng)經(jīng)由干燥工序(S330)將單位材料93配設(shè)于上表面21a時(shí)，燒結(jié)工序(S340)開(kāi)始。如圖15所示，在燒結(jié)工序(S340)中，從激光照射部81a、81b以與重力方向交叉的方式向單位材料93照射激光L1、L2(參照?qǐng)D2)。單位材料93所含有的干燥后的粘結(jié)劑Mb′(參照?qǐng)D7)被激光L1、L2所具有的能量(熱量)熱分解，通過(guò)使金屬粉末的粒子彼此結(jié)合、即進(jìn)行所謂的燒結(jié)、或者熔融結(jié)合，從而形成為金屬塊的燒結(jié)體94并形成于p11(x11，y11)位置。對(duì)于激光L1、L2的照射，根據(jù)干燥后的單位材料93的材料組成、體積等條件來(lái)設(shè)定照射條件，在將設(shè)定的照射量向單位材料93照射后，照射停止。

然后，雖在后文進(jìn)行敘述，重復(fù)上述加熱工序(S310)、材料供給工序(S320)、干燥工序(S330)、燒結(jié)工序(S340)，在本例中，形成有作為第一單層的第一層的部分形成物201。對(duì)于部分形成物201，與工作臺(tái)20的移動(dòng)同時(shí)地使上述加熱工序(S310)、材料供給工序(S320)、干燥工序(S330)、燒結(jié)工序(S340)重復(fù)m次，第m次的單位燒結(jié)體94形成于作為部分形成物201的端部的工作臺(tái)20的坐標(biāo)pEND＝p1m(x1m，y1m)位置。

于是，當(dāng)在p11(x11，y11)位置形成有燒結(jié)體94時(shí)，執(zhí)行形成路徑確認(rèn)工序(S350)，在該工序中，判斷加熱工序(S310)、材料供給工序(S320)、干燥工序(S330)、燒結(jié)工序(S340)是否達(dá)到形成有部分形成物201為止的反復(fù)數(shù)m次、即噴射噴嘴71b是否到達(dá)工作臺(tái)20的坐標(biāo)位置pEND＝p1m(x1m，y1m)。在形成路徑確認(rèn)工序(S350)中，在判斷為未達(dá)到反復(fù)數(shù)m次、即噴射噴嘴71b未到達(dá)工作臺(tái)20的坐標(biāo)位置pEND＝p1m(x1m，y1m)的“否”的情況下，如圖8所示，再次向加熱工序(S310)轉(zhuǎn)移，如圖16所示，工作臺(tái)20以使噴射噴嘴71b與作為下一個(gè)單位材料93的形成位置的p12(x12，y12)位置對(duì)置的方式被驅(qū)動(dòng)。然后，當(dāng)噴射噴嘴71b與p12(x12，y12)位置對(duì)置時(shí)，執(zhí)行加熱工序(S310)、材料供給工序(S320)、干燥工序(S330)、燒結(jié)工序(S340)，在p12(x12，y12)位置形成有燒結(jié)體94。

在燒結(jié)體94的反復(fù)形成中，單位材料93如圖17所示地被配置、形成。圖17、圖18是將應(yīng)著落有圖16所示的單位材料93的p11(x11，y11)位置作為起點(diǎn)，示例著落于作為相鄰的單位材料93的著落位置的p12(x12，y12)的單位材料93并概念性地說(shuō)明配置、形成的形態(tài)的圖，圖17是從圖16中的頭31側(cè)向板21方向觀察的平面概念圖，圖18是圖17所示的A-A′部的剖面概念圖。

如圖17所示，在著落位置、即燒結(jié)體94的形成位置p11(x11，y11)形成有直徑為Dm的單位材料93，通過(guò)激光L1、L2的照射而形成有燒結(jié)體94。通過(guò)激光L1、L2的照射而燒結(jié)單位材料93，從而去除單位材料93所含有的粘結(jié)劑而使其收縮，燒結(jié)體94的直徑形成為比單位材料93的直徑Dm(以下，稱作單位材料直徑Dm)小的燒結(jié)體直徑Ds。

然后，在使形成于形成位置p11(x11，y11)的燒結(jié)體94隔開(kāi)距離Pm而相鄰的、形成位置p12(x12，y12)配置、形成有單位材料93。以下，將距離Pm稱作噴射點(diǎn)間距Pm。噴射點(diǎn)間距Pm1以在形成于形成位置p11(x11，y11)的燒結(jié)體94與噴射配置于形成位置p12(x12，y12)的單位材料93之間不產(chǎn)生未配置有單位材料93的區(qū)域的方式形成有重復(fù)噴射部93b。即，優(yōu)選相對(duì)于單位材料直徑Dm，噴射點(diǎn)間距Pm滿足如下的條件而配置。

Pm＜Dm (1)

當(dāng)以這樣噴射點(diǎn)間距Pm的間隔來(lái)配置單位材料93時(shí)，如圖18所示，相當(dāng)于向形成位置p12(x12，y12)噴射的單位材料93的重復(fù)噴射部93b的量的材料以逾越形成于形成位置p11(x11，y11)的燒結(jié)體94的方式形成逾越部93c。然后，通過(guò)燒結(jié)而形成于形成位置p12(x12，y12)的燒結(jié)體94形成逾越部94b，形成與形成于形成位置p11(x11，y11)的燒結(jié)體94一體化的燒結(jié)層。因此，為了不產(chǎn)生燒結(jié)體94的未形成部，進(jìn)而優(yōu)選滿足如下。

Pm＜(Dm+Ds)/2 (2)

然后，如圖19所示，使加熱工序(S310)、材料供給工序(S320)、干燥工序(S330)、燒結(jié)工序(S340)在滿足上述公式(1)或者公式(2)的同時(shí)重復(fù)m次，從而形成有部分形成物201。然后，確認(rèn)與作為反復(fù)第數(shù)m次的噴射噴嘴71b對(duì)置的工作臺(tái)20的坐標(biāo)位置是否位于坐標(biāo)pEND＝p1m(x1m，y1m)位置，當(dāng)判斷為“YES”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)形成有作為第一單層的第一層的部分形成物201時(shí)，向與通過(guò)三維造形用數(shù)據(jù)取得工序(S100)所獲得的形成數(shù)據(jù)進(jìn)行比較的層疊數(shù)比較工序(S400)轉(zhuǎn)移。在層疊數(shù)比較工序(S400)中，比較構(gòu)成三維形成物200的部分形成物的層疊數(shù)N與至層疊數(shù)比較工序(S400)之前的單層形成工序(S300)為止層疊的部分形成物的層疊數(shù)n。

在層疊數(shù)比較工序(S400)中，在判斷為n＝N的情況下，判斷為三維形成物200的形成結(jié)束，三維形成結(jié)束。但是，在判斷為n＜N的情況下，如表示作為第二單層的第二層的部分形成物202的形成方法的剖視圖、即圖20所示，再次執(zhí)行層疊開(kāi)始工序(S200)。此時(shí)，工作臺(tái)20以與噴射口71c以及激光照射部81a、81b分離相當(dāng)于第一層的部分形成物201的厚度h1的量的方式沿Z軸方向移動(dòng)。進(jìn)而，以從材料噴射部71的噴射噴嘴71b的噴射口71c噴射的液滴狀的被燒結(jié)材料、即材料飛翔體91著落于基于三維形成數(shù)據(jù)的第二層的形成的起點(diǎn)、即工作臺(tái)20的坐標(biāo)位置p21(x21，y21)的方式使具備板21的工作臺(tái)20移動(dòng)，三維形成物的第二層的形成開(kāi)始，向第二層的單層形成工序(S300)轉(zhuǎn)移。

以下，與表示上述第一層的部分形成物201的形成的圖9～圖19相同，執(zhí)行單層形成工序(S300)。首先，作為加熱工序(S310)，如圖21所示，在通過(guò)層疊開(kāi)始工序(S200)使板21以被頭31保持的噴射噴嘴71b與作為規(guī)定的位置的p21(x21，y21)位置對(duì)置的方式伴隨著工作臺(tái)20的移動(dòng)而移動(dòng)，將被導(dǎo)入噴射噴嘴71b的供給材料90從噴射口71c噴射，使其作為材料飛翔體91向部分形成物210的上表面201a飛翔，供其著落的上表面201a上的材料供給區(qū)域S被從第一燈41放射的熱射線Lh1加熱。

當(dāng)通過(guò)加熱工序(S310)將供材料飛翔體91著落的部分形成物201的上表面201a上的材料供給區(qū)域S加熱至規(guī)定的溫度時(shí)，向材料供給工序(S320)轉(zhuǎn)移。如圖22所示，在材料供給工序(S320)中，通過(guò)層疊開(kāi)始工序(S200)使板21以被頭31保持的噴射噴嘴71b與作為規(guī)定的位置的p21(x21，y21)位置對(duì)置的方式移動(dòng)，從噴射噴嘴71b起，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被從噴射口71c沿重力方向向板21上噴射。

材料飛翔體91著落于部分形成物201的上表面201a，作為單位材料92而形成于上表面201a上的p21(x21，y21)位置。如圖12所示并說(shuō)明的那樣，形成于上表面201a上的單位材料92由通過(guò)部分形成物201的材料供給區(qū)域S的熱量而在上表面201a的附近使供給材料90所含有的溶劑或者分散介質(zhì)等液體成分蒸發(fā)所得干燥部92b和未干燥的未干燥部92a構(gòu)成。

材料飛翔體91著落于部分形成物201的上表面201a，作為單位材料92而配置于上表面201a，p21(x21，y21)位置處的材料供給工序(S320)結(jié)束，在部分形成物201的上表面201a形成有高度h2(所謂的加厚量)的單位材料92。該配置于部分形成物201上的單位材料92如圖23所示地配置。

圖23是示例在應(yīng)著落在圖22所示的部分形成物201的上表面201a上的p21(x21，y21)位置構(gòu)成第二層的部分形成物202的單位材料92著落于構(gòu)成下層的部分形成物201的一部分的相互相鄰的形成位置p11(x11，y11)、p12(x12，y12)、p13(x13，y13)這三處的燒結(jié)體94的狀態(tài)并概念性地說(shuō)明配置、形成的形態(tài)的平面概念圖。此外，為了方便說(shuō)明，以雙點(diǎn)劃線描繪構(gòu)成第一層的部分形成物201的燒結(jié)體94，以實(shí)線描繪形成第二層的部分形成物202的單位材料92。另外，以“●”顯示部分形成物201所含有的燒結(jié)體94的形成位置坐標(biāo)p11(x11，y11)、p12(x12，y12)、p13(x13，y13)，以“×”顯示形成部分形成物202的單位材料92的形成位置坐標(biāo)p21(x21，y21)。

如圖23所示，構(gòu)成第二層的部分形成物202的單位材料92的形成位置p21(x21，y21)配置為，與連接構(gòu)成下層的部分形成物201的一部分的相互相鄰的燒結(jié)體94的形成位置p11(x11，y11)、p12(x12，y12)、p13(x13，y13)的三角形區(qū)域Tr(網(wǎng)狀陰影部)重疊。此時(shí)，相互相鄰的燒結(jié)體94的形成位置p11(x11，y11)、p12(x12，y12)、p13(x13，y13)各自的距離Pm1、Pm2、Pm3與燒結(jié)體94的燒結(jié)徑Ds形成為滿足如下的條件而形成。

Pm1＜Ds

Pm2＜Ds

Pm3＜Ds

這樣，通過(guò)配置有構(gòu)成第二層的部分形成物202的單位材料92，即使在第一層的部分形成物201因形成于形成位置p11(x11，y11)、p12(x12，y12)、p13(x13，y13)的相鄰的燒結(jié)體94而產(chǎn)生有未重復(fù)部，通過(guò)在上層重復(fù)形成有形成第二層的部分形成物202的單位材料92，也能夠防止在三維形成物200內(nèi)部因未形成部所產(chǎn)生的內(nèi)部空隙等的缺陷部的產(chǎn)生。

當(dāng)單位材料92配設(shè)于部分形成物201的上表面201a時(shí)，向干燥工序(S330)轉(zhuǎn)移。如圖24所示，在干燥工序(S330)中，通過(guò)材料供給工序(S320)從第二燈42向著落于部分形成物201的上表面201a的單位材料92照射熱射線Lh2。此時(shí)，通過(guò)第二溫度計(jì)52來(lái)測(cè)定單位材料92的溫度，從而控制向第二燈42輸入的電力，將形成為規(guī)定的干燥溫度的熱射線Lh2的能量向單位材料92照射。然后，形成有液體成分蒸發(fā)、干燥而成的干燥后的單位材料93，從而能夠確保單位材料93從部分形成物201的上表面201a起的高度h2(所謂的加厚量)。

當(dāng)經(jīng)由干燥工序(S330)將單位材料93配設(shè)于上表面201a時(shí)，燒結(jié)工序(S340)開(kāi)始。如圖25所示，在燒結(jié)工序(S340)中，從激光照射部81a、81b向干燥后的單位材料93照射激光L1、L2，通過(guò)激光L1、L2所具有的能量(熱量)燒結(jié)單位材料93而形成燒結(jié)體94。然后，重復(fù)上述加熱工序(S310)、材料供給工序(S320)、干燥工序(S330)、燒結(jié)工序(S340)，在第一層的部分形成物201的上表面201a上形成有第二層的部分形成物202。對(duì)于部分形成物202，在工作臺(tái)20的移動(dòng)的同時(shí)重復(fù)m次上述加熱工序(S310)、材料供給工序(S320)、干燥工序(S330)、燒結(jié)工序(S340)，第m次的燒結(jié)體94形成于作為部分形成物202的端部的工作臺(tái)20的坐標(biāo)pEND＝p2m(x2m，y2m)位置。

于是，當(dāng)在P21(x21，y21)位置形成有燒結(jié)體94時(shí)，執(zhí)行形成路徑確認(rèn)工序(S350)，在該工序中，判斷加熱工序(S310)、材料供給工序(S320)、干燥工序(S330)、燒結(jié)工序(S340)是否達(dá)到直到形成為第二層的部分形成物202為止的反復(fù)數(shù)m次、即噴射噴嘴71b是否到達(dá)工作臺(tái)20的坐標(biāo)位置pEND＝p2m(x2m，y2m)。在形成路徑確認(rèn)工序(S350)中，在判斷為未達(dá)到反復(fù)數(shù)m次、即噴射噴嘴71b未到達(dá)工作臺(tái)20的坐標(biāo)位置pEND＝p2m(x2m，y2m)的“否”的情況下，如圖26所示，再次向加熱工序(S310)轉(zhuǎn)移，工作臺(tái)20以使噴射噴嘴71b與下一個(gè)單位材料92的形成位置、即p22(x22，y22)位置對(duì)置的方式被驅(qū)動(dòng)。然后，在噴射噴嘴71b與p22(x22，y22)位置對(duì)置時(shí)，執(zhí)行加熱工序(S310)、材料供給工序(S320)、干燥工序(S330)、燒結(jié)工序(S340)，在p22(x22。y22)位置形成有燒結(jié)體94。

然后，如圖27所示，通過(guò)將加熱工序(S310)、材料供給工序(S320)、干燥工序(S330)、燒結(jié)工序(S340)重復(fù)m次而形成有第二層的部分形成物202。然后，確認(rèn)與作為反復(fù)第數(shù)m次的噴射噴嘴71b對(duì)置的工作臺(tái)20的坐標(biāo)位置是否位于坐標(biāo)pEND＝p2m(x2m，y2m)位置，當(dāng)判斷為“YES”時(shí)，第二層的單層形成工序(S300)結(jié)束。此外，即使在形成第二層的部分形成物202的情況下，也如圖17以及圖18所說(shuō)明的那樣，以滿足公式(1)或者公式(2)的方式在部分形成物201的上表面201a配置有單位材料92。

然后，再次向?qū)盈B數(shù)比較工序(S400)轉(zhuǎn)移，直到n＝N為止，重復(fù)層疊開(kāi)始工序(S200)、單層形成工序(S300)，從而能夠使用第一實(shí)施方式的三維形成裝置1000形成三維形成物200。此外，在上述應(yīng)用例中的層疊工序以及層疊數(shù)比較工序(S400)中，直到判斷為n＝N為止重復(fù)執(zhí)行在作為第一單層的第一層的部分形成物201上形成作為第二單層的第二層的部分形成物202的層疊開(kāi)始工序(S200)、單層形成工序(S300)。

(第三實(shí)施方式)

作為第三實(shí)施方式，使用第一實(shí)施方式的三維形成裝置1000，說(shuō)明通過(guò)第二實(shí)施方式的三維形成方法所獲得的三維形成物200。此外，本說(shuō)明書(shū)中的“三維形成物”是指表示形成為所謂的立體造形物的物體，例如，即使是平板狀、即所謂的二維形狀的形成物，只要是具有厚度的形狀，也包含在三維形成物內(nèi)。

圖28是示意性地表示形成于三維形成裝置1000的板21上的第三實(shí)施方式的三維形成物200的剖視圖。此外，對(duì)于圖28所示的三維形成物200的形狀、形態(tài)并無(wú)特殊限定，在本例中，為了方便說(shuō)明，雖未圖示，但是將矩形平板設(shè)為層疊的形態(tài)。然后，如圖28所示，三維形成物200是通過(guò)沿X、Y、Z方向相對(duì)地驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)20、至少具備材料噴射部71的噴射噴嘴71b和激光照射部81a、81b的頭31、燈41、42，直到部分形成物201、202、203、…、20N為止層疊而形成的。將各部分造形物、例如部分形成物201為例，說(shuō)明形成的形態(tài)。

如圖29所示，在本實(shí)施方式的三維形成物200中，對(duì)于各部分形成物，示例了如下這樣的頭31的掃描形態(tài)，即，當(dāng)使頭31沿圖示箭頭Fx方向移動(dòng)并從材料噴射部71噴射材料，從而在板21上形成單位材料93并對(duì)其照射激光L1、L2，例如一邊按圖示的形成位置m1、m2、m3的順序依次形成燒結(jié)體94(參照?qǐng)D15、圖16)，一邊在Fx方向的規(guī)定的區(qū)域內(nèi)結(jié)束燒結(jié)體94的形成時(shí)，使頭31沿Fy方向移動(dòng)，并在Fx方向的規(guī)定的區(qū)域形成燒結(jié)體94。這樣，通過(guò)使頭31進(jìn)行掃描，形成有作為燒結(jié)體94的集合體的燒結(jié)單層的部分形成物201。

通過(guò)圖29所示的頭31的掃描而形成的燒結(jié)體94如圖30、圖31所示地配置。如圖30所示，以與形成于形成位置m1的燒結(jié)體94相鄰的方式在形成位置m2形成燒結(jié)體94。形成位置m1處的燒結(jié)體94與形成位置m2處的燒結(jié)體94形成為具有相當(dāng)于圖17中說(shuō)明的距離Pm的距離Ps1、即點(diǎn)間距Ps1。

對(duì)于點(diǎn)間距Ps1，以在形成位置m1處的燒結(jié)體94與形成位置m2處的燒結(jié)體94之間不產(chǎn)生燒結(jié)體94的未制成部的方式形成有重復(fù)部94a。即，優(yōu)選相對(duì)于燒結(jié)體94的形成直徑、即燒結(jié)體直徑Ds，滿足如下的條件而配置。

Ps1＜Ds

圖31表示在與圖30所示的形成位置m2相鄰的形成位置m3形成的燒結(jié)體94的配置。形成位置m2處的燒結(jié)體94與形成位置m3處的燒結(jié)體94形成為具有距離Ps2。以下，將距離Ps2稱作點(diǎn)間距Ps2。對(duì)于點(diǎn)間距Ps2，以在形成位置m2處的燒結(jié)體94與形成位置m3處的燒結(jié)體94之間不產(chǎn)生燒結(jié)體94的未制成部的方式形成有重復(fù)部94a。即，優(yōu)選相對(duì)于燒結(jié)體94的形成直徑Ds，滿足如下的條件而配置。

Ps2＜Ds

這樣，當(dāng)對(duì)于沿圖31所示的掃描方向Fx形成的燒結(jié)體94而將相鄰的燒結(jié)體94的點(diǎn)間距Ps1、Ps2設(shè)為點(diǎn)間距Ps時(shí)，優(yōu)選以滿足

Ps＜Ds

的條件而配置的方式控制頭31的掃描。并且，為了擴(kuò)大通過(guò)相鄰的燒結(jié)體94而形成的燒結(jié)區(qū)域，優(yōu)選

Ps≥Ds/2。

即，更加優(yōu)選滿足

0.5≤Ps/Ds＜1.0

的條件。

圖32、圖33是說(shuō)明相對(duì)于沿圖30、圖31所示的掃描方向Fx形成的第1列的燒結(jié)體94，使頭31沿掃描方向Fy移動(dòng)線間距Q1的量，從而形成第2列的燒結(jié)體94的情況下的燒結(jié)體的配置的概念圖。

如圖32所示，形成于第1列的形成位置m1的燒結(jié)體94和與形成于第1列的形成位置m1的燒結(jié)體94相鄰的形成于第2列的形成位置m21的燒結(jié)體94的中心間距離、即點(diǎn)間距Ps21與上述第1列的相鄰的燒結(jié)體94的關(guān)系相同，滿足

Ps21＜Ds，

優(yōu)選

Ps21≥Ds/2。

即，優(yōu)選

0.5≤Ps21/Ds＜1.0。

另外，形成于與第1列的形成位置m1相鄰的形成位置m2的燒結(jié)體94和與形成于第1列的形成位置m2的燒結(jié)體94相鄰的形成于第2列的形成位置m21的燒結(jié)體94的中心間距離、即點(diǎn)間距Ps22與上述第1列的相鄰的燒結(jié)體94的關(guān)系相同，滿足

Ps22＜Ds，

優(yōu)選

Ps22≥Ds/2。

即，優(yōu)選

0.5≤Ps22/Ds＜1.0。

如上所述，當(dāng)將形成于形成位置m1、m2、m21的燒結(jié)體94、即相互相鄰的燒結(jié)體94的點(diǎn)間距Ps1、Ps21、Ps22設(shè)為作為相鄰的燒結(jié)體94的燒結(jié)體中心的距離的點(diǎn)間距Ps時(shí)，

Ps＜Ds，

優(yōu)選

Ps≥Ds/2。

即，優(yōu)選

0.5≤Ps/Ds＜1.0。

在這樣的關(guān)系下，將形成位置m1、m2、m21設(shè)為中心的燒結(jié)體94能夠相互具有重復(fù)部94a、94c、94d。

圖33表示以與形成于第2列的形成位置m21的燒結(jié)體94相鄰的方式在形成位置m22形成有燒結(jié)體94的形態(tài)。如圖33所示，形成于形成位置m22的燒結(jié)體94形成于與在形成位置m2和形成位置m21形成的燒結(jié)體94相鄰的位置。進(jìn)而，形成于形成位置m22的燒結(jié)體94形成于與在形成位置m2和形成位置m3形成的燒結(jié)體94相鄰的位置。

在將形成位置m22與形成位置m2的中心間距離設(shè)為點(diǎn)間距Ps23，將形成位置m3與形成位置m22的中心間距離設(shè)為點(diǎn)間距Ps24，將形成位置m21與形成位置m22的中心間距離設(shè)為點(diǎn)間距Ps31的情況下，各自的關(guān)系滿足上述關(guān)系。即，

0.5≤Ps23/Ds＜1.0

0.5≤Ps24/Ds＜1.0

0.5≤Ps31/Ds＜1.0。

當(dāng)將這些相互相鄰的燒結(jié)體94的點(diǎn)間距Ps23、Ps24、Ps31設(shè)為作為相鄰的燒結(jié)體94的中心間距離的點(diǎn)間距Ps時(shí)，形成為

0.5≤Ps/Ds＜1.0

的關(guān)系。

在滿足上述點(diǎn)間距關(guān)系的同時(shí)形成燒結(jié)體94，能夠獲得作為集合體的燒結(jié)單層的部分形成物201。這樣獲得的部分形成物201在滿足

0.5≤Ps/Ds＜1.0

的關(guān)系的同時(shí)，使點(diǎn)間距Ps進(jìn)一步接近燒結(jié)體94的直徑Ds、即使Ps/Ds接近1.0，從而能夠在短時(shí)間內(nèi)形成部分形成物201，能夠提高生產(chǎn)率。另外，通過(guò)使Ps/Ds接近0.5，能夠形成作為相鄰的燒結(jié)體94致密地集合而成的燒結(jié)單層的部分形成物201，能夠進(jìn)行精密的形成。

在圖34、圖35中示出使作為第二單層的部分形成物202層疊于作為上述第一單層的部分形成物201情況下的燒結(jié)體94的形成形態(tài)。此外，在圖35中，為了方便說(shuō)明，以雙點(diǎn)劃線描繪作為第一單層的部分形成物201，以實(shí)線描繪作為第二單層的部分形成物202。另外，以“●”顯示部分形成物201所含有的燒結(jié)體94的形成位置中心，以“×”顯示部分形成物202所含有的燒結(jié)體94的形成位置中心。

在形成圖34、圖35所示的作為第二單層的部分形成物202的情況下，相對(duì)于使用圖31、圖32、圖33進(jìn)行說(shuō)明的作為第一單層的部分形成物201，如下這樣配置燒結(jié)體94。作為在作為第二單層的部分形成物202所含有的燒結(jié)體94的一部分，圖34示例了燒結(jié)體94的形成位置n1和形成位置n2這兩處的燒結(jié)體94。

如圖34所示，形成于作為第二單層的部分形成物202所含有的形成位置n1的燒結(jié)體94配置為，形成位置n1與連結(jié)作為下層的部分形成物201的第一燒結(jié)體而形成于形成位置m1的燒結(jié)體94的形成位置m1、作為第二燒結(jié)體而形成于形成位置m2的燒結(jié)體94的形成位置m2以及作為第三燒結(jié)體的形成于形成位置m21的燒結(jié)體94的形成位置m21的三角形區(qū)域Tr1的俯視下的區(qū)域內(nèi)重疊。

同樣地，形成于形成位置n2的燒結(jié)體94配置為，形成位置n2與連結(jié)下層的部分形成物201的燒結(jié)體94的形成位置m2、形成位置m3以及形成位置m22的三角形區(qū)域Tr2的俯視下的區(qū)域內(nèi)重疊。

進(jìn)而，形成位置n1以及形成位置n2、以及未圖示的部分形成物202所含有的未圖示的燒結(jié)體94與部分形成物201相同，優(yōu)選以形成位置的中心距離、即作為相鄰的燒結(jié)體94的中心間距離的點(diǎn)間距Ps同時(shí)滿足

0.5≤Ps/Ds＜1.0

的關(guān)系的方式配置燒結(jié)體94。

這樣，對(duì)于形成于作為第二單層的部分形成物202的燒結(jié)體94，例如，如圖35所示，當(dāng)將作為第一單層的部分形成物201處相鄰的燒結(jié)體94、在本例中為形成于形成位置m1、m2、m21的燒結(jié)體94各自的點(diǎn)間距Ps配置為接近燒結(jié)體94的直徑Ds的值的值時(shí)，存在有在相鄰的燒結(jié)體94之間殘留有燒結(jié)體未形成部200a的情況。但是，如上述圖34所示，形成于部分形成物202所含有的形成位置n1的燒結(jié)體94配置為，形成位置n1與連結(jié)下層的部分形成物201所含有的燒結(jié)體94的形成位置m1、形成位置m2以及形成位置m21的三角形區(qū)域Tr1的俯視下的區(qū)域內(nèi)重疊，如圖35所示，在形成位置n1形成有燒結(jié)體94，從而以填充燒結(jié)體未形成部200a的方式形成部分形成物202的燒結(jié)體94。由此，能夠在三維形成物的內(nèi)部一邊對(duì)燒結(jié)體填充未制成部、換言之能夠形成為缺陷部的區(qū)域，一邊獲得三維形成物。

在作為上述第一單層的部分形成物201上層疊了作為第二單層的部分形成物202后，將作為第二單層的部分形成物202設(shè)為作為新的第一單層的部分形成物202，在作為第一單層的部分形成物202上形成有作為第二單層的部分形成物203。這樣，通過(guò)在新的第一單層上反復(fù)層疊第二單層而依次形成單層，能夠獲得三維形成物200。

如圖30、圖31、圖32所說(shuō)明的那樣，關(guān)于燒結(jié)體94的配置，將點(diǎn)間距Ps與燒結(jié)體94的形成直徑Ds的關(guān)系設(shè)為

0.5≤Ps/Ds＜1.0，

從而如圖31所示的B-B′部的剖視圖、即圖36所示，在相鄰的燒結(jié)體94的間產(chǎn)生有重復(fù)部94a(圖示的斜線陰影部)。

當(dāng)向與形成于形成位置m1的燒結(jié)體94相鄰的形成位置m2供給單位材料92(參照?qǐng)D11)時(shí)，朝向相當(dāng)于重復(fù)部94a的形成位置m2供給的單位材料92的一部分以逾越形成于形成位置m1的燒結(jié)體94的方式形成逾越部94b，以使逾越部94b填充由相鄰的燒結(jié)體94構(gòu)成的凹陷94e的方式形成有形成位置m2的燒結(jié)體94。

進(jìn)而，即使在形成于形成位置m3的燒結(jié)體94處，也與上述相同地以使逾越部94b填充由形成于形成位置m2和形成位置m3的燒結(jié)體94構(gòu)成的凹陷94e的方式形成有形成位置m3的燒結(jié)體94。這樣，通過(guò)逾越部94b來(lái)填充凹陷94e，從而能夠?qū)⒆鳛闊Y(jié)體94的集合體的部分形成物201的上表面形成為更加平滑的面。

如上所述，通過(guò)形成、集合燒結(jié)體94并層疊作為燒結(jié)體94的集合體的部分形成物201、202、203、…、20N，能夠獲得三維形成物200。