本發(fā)明涉及通過層疊來制造三維形狀物的三維層疊裝置及三維層疊方法。

背景技術(shù)：

作為制造三維形狀物的技術(shù)，已知有通過向金屬粉末材料照射光束來制造三維形狀物的層疊造形技術(shù)。例如，在專利文獻(xiàn)1中記載有制造三維形狀造形物的方法，該三維形狀造形物通過向由金屬粉末材料形成的粉末層照射光束來形成燒結(jié)層，并將其反復(fù)而將多個(gè)燒結(jié)層層疊作為一體來得到。

在先技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2004-124200號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

然而，在制造三維形狀物的層疊造形技術(shù)中，要求高精度地制造三維形狀物的技術(shù)。

本發(fā)明的目的在于提供一種高精度地制造三維形狀物的三維層疊裝置。

用于解決課題的方案

為了解決上述的課題，實(shí)現(xiàn)目的，本發(fā)明的三維層疊裝置在基臺(tái)部層疊成形層而形成三維形狀物，其中，所述三維層疊裝置具有：粉末供給部，供給粉末材料；光照射部，向所述粉末材料照射光束，使照射了所述光束的所述粉末材料的至少一部分燒結(jié)或熔融固化而形成所述成形層；機(jī)械加工部，具備工具，并利用所述工具對(duì)所述成形層進(jìn)行機(jī)械加工；及控制部，控制所述粉末供給部、所述光照射部及所述機(jī)械加工部中的至少一個(gè)的動(dòng)作。

該三維層疊裝置能夠向粉末材料照射光束而形成成形層，并對(duì)該成形層適當(dāng)施加機(jī)械加工。因此，該三維層疊裝置能夠高精度地制造三維形狀物。

在所述三維層疊裝置中，優(yōu)選的是，所述粉末供給部朝向所述基臺(tái)部噴射所述粉末材料，所述光照射部向從所述粉末供給部朝向所述基臺(tái)部移動(dòng)的所述粉末材料照射光束，使所述粉末材料熔融，使熔融的所述粉末材料在所述基臺(tái)部上固化。該三維層疊裝置噴射粉末材料，通過向噴射了的粉末材料照射光束來形成成形層。因此，該三維層疊裝置能夠高精度地制造三維形狀物。

所述三維層疊裝置優(yōu)選的是，所述粉末供給部具備噴射所述粉末材料的噴嘴，所述三維層疊裝置具備噴嘴更換部，該噴嘴更換部通過拆裝所述粉末供給部的所述噴嘴而對(duì)裝配于所述粉末供給部的噴嘴進(jìn)行更換。該三維層疊裝置能夠更換噴射粉末材料的噴嘴，因此能夠更適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行成形層的形成。

所述三維層疊裝置優(yōu)選的是，具有對(duì)所述機(jī)械加工部的所述工具的前端位置進(jìn)行計(jì)測(cè)的機(jī)械加工部計(jì)測(cè)部，所述控制部根據(jù)由所述機(jī)械加工部計(jì)測(cè)部計(jì)測(cè)到的所述工具的前端位置來控制所述機(jī)械加工部的動(dòng)作。該三維層疊裝置根據(jù)機(jī)械加工部的前端位置的測(cè)定結(jié)果來控制機(jī)械加工部的動(dòng)作，因此能夠更適當(dāng)?shù)刂圃烊S形狀物。

所述三維層疊裝置優(yōu)選的是，具有計(jì)測(cè)所述噴射的粉末材料的收斂位置及收斂徑中的至少一方的粉末供給部計(jì)測(cè)部。該三維層疊裝置計(jì)測(cè)噴射了的粉末材料的收斂位置和收斂徑，因此能夠更適當(dāng)?shù)刂圃烊S形狀物。

在所述三維層疊裝置中，優(yōu)選的是，所述控制部根據(jù)由所述粉末供給部計(jì)測(cè)部計(jì)測(cè)到的粉末材料的收斂位置及收斂徑中的至少一方來控制所述粉末供給部及所述光照射部中的至少一個(gè)的動(dòng)作。該三維層疊裝置基于噴射了的粉末材料的收斂位置及收斂徑中的至少一方的計(jì)測(cè)結(jié)果，來控制粉末供給部及光照射部中的至少一個(gè)的動(dòng)作。因此，該三維層疊裝置能夠更適當(dāng)?shù)刂圃烊S形狀物。

所述三維層疊裝置優(yōu)選的是，特征在于，具有對(duì)所述機(jī)械加工部的所述工具的前端位置進(jìn)行計(jì)測(cè)的機(jī)械加工部計(jì)測(cè)部、及對(duì)所述粉末材料的收斂位置及收斂徑中的至少一方進(jìn)行計(jì)測(cè)的粉末供給部計(jì)測(cè)部，所述機(jī)械加工部計(jì)測(cè)部與所述粉末供給部計(jì)測(cè)部是共用的裝置。該三維層疊裝置將機(jī)械加工部計(jì)測(cè)部與粉末供給部計(jì)測(cè)部設(shè)為共用的裝置，因此能抑制三維層疊裝置的尺寸的增大。

所述三維層疊裝置優(yōu)選的是，具有工具更換部，該工具更換部通過拆裝所述機(jī)械加工部的工具而對(duì)裝配于所述機(jī)械加工部的所述工具進(jìn)行更換。該三維層疊裝置能夠更換機(jī)械加工部的工具，因此能夠更適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行三維形狀物的切削加工。

在所述三維層疊裝置中，優(yōu)選的是，所述控制部在利用所述光照射部形成了所述成形層之后，利用所述機(jī)械加工部對(duì)所述成形層的表面進(jìn)行機(jī)械加工，在機(jī)械加工后的所述成形層的表面利用所述光照射部進(jìn)一步形成成形層。該三維層疊裝置在進(jìn)行了機(jī)械加工之后，能夠進(jìn)一步層疊成形層，因此能夠更適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行成形層的形成。

所述三維層疊裝置優(yōu)選的是，具有對(duì)所述成形層的表面形狀進(jìn)行計(jì)測(cè)的形狀計(jì)測(cè)部，所述控制部根據(jù)所述形狀計(jì)測(cè)部對(duì)所述成形層的表面形狀的計(jì)測(cè)結(jié)果，來控制所述粉末供給部、所述光照射部及所述機(jī)械加工部中的至少一個(gè)的動(dòng)作。該三維層疊裝置根據(jù)成形層的表面形狀的測(cè)定結(jié)果，能夠控制三維形狀物的制造過程，因此能夠更適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行三維形狀物的制造。

所述三維層疊裝置優(yōu)選的是，具有粉末導(dǎo)入部，該粉末導(dǎo)入部具備積存向所述粉末供給部供給的所述粉末材料的積存部和對(duì)積存于所述積存部的所述粉末材料進(jìn)行識(shí)別的識(shí)別部，將利用所述識(shí)別部識(shí)別到的所述積存部的所述粉末材料向所述粉末供給部導(dǎo)入，所述控制部根據(jù)所述識(shí)別部的所述粉末材料的識(shí)別結(jié)果，來控制從所述粉末導(dǎo)入部向所述粉末供給部的所述粉末材料的導(dǎo)入。該三維層疊裝置根據(jù)粉末材料的識(shí)別結(jié)果來控制向粉末供給部的粉末材料的導(dǎo)入，因此能夠抑制例如基于不適當(dāng)?shù)姆勰┎牧系娜S形狀物的制造，能夠抑制三維形狀物的品質(zhì)的下降。

在所述三維層疊裝置中，優(yōu)選的是，所述控制部根據(jù)所述粉末導(dǎo)入部對(duì)所述粉末材料的識(shí)別結(jié)果，還控制所述粉末供給部及所述光照射部中的至少一方的動(dòng)作。該三維層疊裝置能夠根據(jù)粉末材料的識(shí)別結(jié)果控制三維形狀物的制造過程，因此能夠更適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行三維形狀物的制造。

所述三維層疊裝置優(yōu)選的是，具有：三維層疊室，內(nèi)置所述粉末供給部、所述光照射部及所述機(jī)械加工部；及基臺(tái)移動(dòng)部，使所述基臺(tái)部從所述三維層疊室的外部向所述三維層疊室的內(nèi)部移動(dòng)。該三維層疊裝置具有基臺(tái)移動(dòng)部，因此即使例如作業(yè)者未進(jìn)入三維層疊室的內(nèi)部，也能夠使基臺(tái)部向三維層疊室的內(nèi)部移動(dòng)。

為了解決上述的課題，實(shí)現(xiàn)目的，本發(fā)明的三維層疊方法在基臺(tái)部層疊使粉末材料燒結(jié)或熔融固化而形成的成形層來形成三維形狀物，其中，所述三維層疊方法具有：層疊步驟，將粉末材料朝向基臺(tái)部噴射，并通過向所述粉末材料照射光束而使所述粉末材料熔融，通過使所述熔融的粉末材料在所述基臺(tái)部上固化而在所述基臺(tái)部上形成成形層，并將該成形層層疊；及機(jī)械加工步驟，對(duì)形成了的所述成形層的表面進(jìn)行機(jī)械加工。根據(jù)該三維層疊方法，向粉末材料照射光束而形成成形層，對(duì)該成形層適當(dāng)?shù)厥┘訖C(jī)械加工。因此，根據(jù)該三維層疊方法，能夠高精度地制造三維形狀物。

在所述三維層疊方法中，優(yōu)選的是，所述機(jī)械加工步驟計(jì)測(cè)進(jìn)行所述機(jī)械加工的機(jī)械加工部的工具的前端位置，基于所述工具的前端位置的計(jì)測(cè)結(jié)果來決定所述成形層的機(jī)械加工的加工條件。根據(jù)該三維層疊方法，由于根據(jù)機(jī)械加工部的前端位置的測(cè)定結(jié)果來決定成形層的機(jī)械加工的加工條件，因此能夠更適當(dāng)?shù)刂圃烊S形狀物。

在所述三維層疊方法中，優(yōu)選的是，所述機(jī)械加工步驟計(jì)測(cè)所述成形層的表面形狀，基于所述成形層的表面形狀的計(jì)測(cè)結(jié)果來決定所述成形層的機(jī)械加工的加工條件。該三維層疊方法能夠根據(jù)成形層的表面形狀的測(cè)定結(jié)果決定機(jī)械加工的加工條件，因此能夠更適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行三維形狀物的制造。

在所述三維層疊方法中，優(yōu)選的是，所述機(jī)械加工步驟計(jì)測(cè)進(jìn)行所述機(jī)械加工的機(jī)械加工部的位置及所述成形層的表面形狀，基于所述成形層的表面形狀及所述機(jī)械加工部的位置的計(jì)測(cè)結(jié)果來決定所述成形層的機(jī)械加工的加工條件。根據(jù)該三維層疊方法，基于成形層的表面形狀及機(jī)械加工部的位置的計(jì)測(cè)結(jié)果來決定成形層的切削加工的加工條件，因此能夠更適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行成形層的形成。

在所述三維層疊方法中，優(yōu)選的是，所述層疊步驟識(shí)別朝向所述基臺(tái)部噴射的所述粉末材料，根據(jù)所述粉末材料的識(shí)別結(jié)果來決定向噴射所述粉末材料的粉末供給部的粉末材料的導(dǎo)入條件。根據(jù)該三維層疊方法，根據(jù)粉末材料的識(shí)別結(jié)果來決定向粉末供給部的所述粉末材料的導(dǎo)入條件，因此能夠抑制例如基于不適當(dāng)?shù)姆勰┎牧系娜S形狀物的制造，能夠抑制三維形狀物的品質(zhì)的下降。

在所述三維層疊方法中，優(yōu)選的是，所述層疊步驟根據(jù)所述粉末材料的識(shí)別結(jié)果，還決定所述粉末材料的噴射條件或所述光束的照射條件中的至少一方。根據(jù)該三維層疊方法，由于能夠根據(jù)粉末材料的識(shí)別結(jié)果控制三維形狀物的制造條件，因此能夠更適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行三維形狀物的制造。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠高精度地制造三維形狀物。

附圖說明

圖1是表示本實(shí)施方式的三維層疊裝置的示意圖。

圖2是表示層疊頭的前端部的一例的剖視圖。

圖3是表示控制裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖4是表示裝置計(jì)測(cè)部的一例的示意圖。

圖5是表示工具更換部的一例的示意圖。

圖6是表示噴嘴更換部的一例的示意圖。

圖7A是表示粉末導(dǎo)入部的一例的示意圖。

圖7B是表示粉末導(dǎo)入部的一例的示意圖。

圖8是表示粉末回收部的一例的示意圖。

圖9是表示本實(shí)施方式的三維層疊裝置的三維形狀物的制造方法的說明圖。

圖10A是表示本實(shí)施方式的三維層疊裝置的三維形狀物的制造方法的說明圖。

圖10B是表示本實(shí)施方式的三維層疊裝置的三維形狀物的制造方法的說明圖。

圖10C是表示本實(shí)施方式的三維層疊裝置的三維形狀物的制造方法的說明圖。

圖11是表示本實(shí)施方式的三維層疊裝置的三維形狀物的制造工序的流程圖。

圖12是表示變更本實(shí)施方式的三維層疊裝置的成形層的形成條件的工序的一例的流程圖。

圖13是表示決定本實(shí)施方式的三維層疊裝置的成形層的加工條件的工序的一例的流程圖。

圖14是表示更換本實(shí)施方式的三維層疊裝置的機(jī)械加工部的前端部的工序的一例的流程圖。

圖15是表示更換本實(shí)施方式的三維層疊裝置的層疊頭的前端部的工序的一例的流程圖。

圖16是表示本實(shí)施方式的三維層疊裝置的粉末的識(shí)別工序的一例的流程圖。

圖17是表示變更本實(shí)施方式的三維層疊裝置的成形層的形成條件的工序的一例的流程圖。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式。需要說明的是，沒有通過該實(shí)施方式來限定本發(fā)明，而且，存在多個(gè)實(shí)施方式的情況下，也包括將各實(shí)施例組合而構(gòu)成的情況。

圖1是表示本實(shí)施方式的三維層疊裝置1的示意圖。在此，在本實(shí)施方式中，將水平面內(nèi)的一方向設(shè)為X軸方向，將在水平面內(nèi)與X軸方向正交的方向設(shè)為Y軸方向，將與X軸方向及Y軸方向分別正交的方向(即鉛垂方向)設(shè)為Z軸方向。

圖1所示的三維層疊裝置1是在基臺(tái)部100制造三維形狀物的裝置?；_(tái)部100是形成三維形狀物的成為基座的構(gòu)件，由三維層疊裝置1搬運(yùn)到規(guī)定的位置，在表面形成三維形成物。本實(shí)施方式的基臺(tái)部100是板狀的構(gòu)件。需要說明的是，基臺(tái)部100沒有限定于此?；_(tái)部100可以使用成為三維形狀物的基座的構(gòu)件，也可以使用附加三維形狀物的構(gòu)件。通過在規(guī)定的位置形成三維形成物而將成為零件、產(chǎn)品的構(gòu)件使用作為基臺(tái)部100。

三維層疊裝置1具有三維層疊室2、預(yù)備室3、層疊頭收納室4、機(jī)械加工部收納室5、床身10、工作臺(tái)部11、層疊頭12、機(jī)械加工部13、控制裝置20、形狀計(jì)測(cè)部30、加熱頭31、裝置計(jì)測(cè)部32、工具更換部33、噴嘴更換部34、粉末導(dǎo)入部35、基臺(tái)移動(dòng)部36、空氣排出部37、氣體導(dǎo)入部38、粉末回收部39。

三維層疊室2是將連接的配管等的除了設(shè)計(jì)的連通部分以外從外部進(jìn)行密封的殼體(腔室)。需要說明的是，設(shè)計(jì)的連通部分設(shè)有對(duì)密閉狀態(tài)與開放狀態(tài)進(jìn)行切換的閥等，根據(jù)需要，能夠使三維層疊室2為密閉狀態(tài)。三維層疊室2在內(nèi)部配置有床身10、工作臺(tái)部11、層疊頭12、機(jī)械加工部13的一部分、加熱頭31的一部分、裝置計(jì)測(cè)部32、工具更換部33、噴嘴更換部34。

預(yù)備室3與三維層疊室2相鄰設(shè)置。預(yù)備室3將連接的配管等的除了設(shè)計(jì)的連通部分以外從外部進(jìn)行密封。預(yù)備室3成為將外部與三維層疊室2連接的減壓室。在預(yù)備室3內(nèi)設(shè)有基臺(tái)移動(dòng)部36。在此，預(yù)備室3在三維層疊室2的連接部設(shè)有例如具有氣密性的門6。而且，預(yù)備室3通過具有氣密性的門7而與外部連接。而且，在預(yù)備室3設(shè)有從預(yù)備室3排出空氣的空氣排出部25。預(yù)備室3通過打開門7而能夠從外部將所需的構(gòu)件向內(nèi)部搬入。而且，預(yù)備室3通過打開門6而與三維層疊室2之間能夠進(jìn)行構(gòu)件的搬入、搬出。

層疊頭收納室4設(shè)置在三維層疊室2的Z軸方向上側(cè)的面上。層疊頭收納室4由Z軸滑動(dòng)部4a支承為相對(duì)于三維層疊室2能夠沿Z軸方向(箭頭102的方向)移動(dòng)的狀態(tài)。層疊頭收納室4的Z軸方向下側(cè)的面通過波紋管18而與三維層疊室2相連。波紋管18將層疊頭收納室4的Z軸方向下側(cè)的面與三維層疊室2相連，并將層疊頭收納室4的Z軸方向下側(cè)的面作為三維層疊室2的一部分。而且，三維層疊室2在由波紋管18包圍的區(qū)域形成開口。由層疊頭收納室4的Z軸方向下側(cè)的面和波紋管18包圍的空間與三維層疊室2相連，且與三維層疊室2一起被密閉。層疊頭收納室4對(duì)層疊頭12、形狀計(jì)測(cè)部30、加熱頭31進(jìn)行支承。而且，層疊頭收納室4中，層疊頭12的包含噴嘴23的一部分和加熱頭31的包含前端部24的一部分從Z軸方向下側(cè)的面朝向三維層疊室2突出。

層疊頭收納室4利用Z軸滑動(dòng)部4a而沿Z軸方向移動(dòng)，由此使保持的層疊頭12、形狀計(jì)測(cè)部30、加熱頭31沿Z軸方向移動(dòng)。而且，層疊頭收納室4經(jīng)由波紋管18而與三維層疊室2連接，由此波紋管18對(duì)應(yīng)于Z軸方向的移動(dòng)而變形，能夠維持三維層疊室2與層疊頭收納室4之間的密閉狀態(tài)。

機(jī)械加工部收納室5設(shè)置在三維層疊室2的Z軸方向上側(cè)的面上。而且，機(jī)械加工部收納室5與層疊頭收納室4相鄰配置。機(jī)械加工部收納室5由Z軸滑動(dòng)部5a支承為相對(duì)于三維層疊室2能夠沿Z軸方向(箭頭104的方向)移動(dòng)的狀態(tài)。機(jī)械加工部收納室5的Z軸方向下側(cè)的面利用波紋管19而與三維層疊室2相連。波紋管19將機(jī)械加工部收納室5的Z軸方向下側(cè)的面與三維層疊室2相連，并將機(jī)械加工部收納室5的Z軸方向下側(cè)的面作為三維層疊室2的一部分。而且，三維層疊室2在由波紋管19包圍的區(qū)域形成開口。由機(jī)械加工部收納室5的Z軸方向下側(cè)的面和波紋管19包圍的空間與三維層疊室2相連，且與三維層疊室2一起被密閉。機(jī)械加工部收納室5對(duì)機(jī)械加工部13進(jìn)行支承。而且，機(jī)械加工部收納室5中，機(jī)械加工部13的包含工具22的一部分從Z軸方向下側(cè)的面朝向三維層疊室2突出。

機(jī)械加工部收納室5通過Z軸滑動(dòng)部5a而沿Z軸方向移動(dòng)，由此使保持的機(jī)械加工部13沿Z軸方向移動(dòng)。而且，機(jī)械加工部收納室5經(jīng)由波紋管19而與三維層疊室2連接，由此波紋管19對(duì)應(yīng)于Z軸方向的移動(dòng)而變形，能夠維持三維層疊室2與機(jī)械加工部收納室5之間的密閉狀態(tài)。

床身10設(shè)置在三維層疊室2內(nèi)的Z軸方向的底部。床身10對(duì)工作臺(tái)部11進(jìn)行支承。床身10配置有各種配線或配管或驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

工作臺(tái)部11配置在床身10的上表面，對(duì)基臺(tái)部100進(jìn)行支承。工作臺(tái)部11具有Y軸滑動(dòng)部15、X軸滑動(dòng)部16、旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)部17。工作臺(tái)部11安裝有基臺(tái)部100并使基臺(tái)部100在床身10上移動(dòng)。

Y軸滑動(dòng)部15使X軸滑動(dòng)部16相對(duì)于床身10沿Y軸方向(箭頭106的方向)移動(dòng)。X軸滑動(dòng)部16固定在成為Y軸滑動(dòng)部15的運(yùn)轉(zhuǎn)部的構(gòu)件上，使旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)部17相對(duì)于Y軸滑動(dòng)部15沿X軸方向(箭頭108的方向)移動(dòng)。旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)部17固定在成為X軸滑動(dòng)部16的運(yùn)轉(zhuǎn)部的構(gòu)件上，對(duì)基臺(tái)部100進(jìn)行支承。旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)部17是例如傾斜圓臺(tái)，具有固定臺(tái)17a、旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)17b、傾斜工作臺(tái)17c、旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)17d。固定臺(tái)17a固定在成為X軸滑動(dòng)部16的運(yùn)轉(zhuǎn)部的構(gòu)件上。旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)17b支承于固定臺(tái)17a，以與Z軸方向平行的旋轉(zhuǎn)軸110為旋轉(zhuǎn)軸而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。傾斜工作臺(tái)17c支承于旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)17b，以旋轉(zhuǎn)軸112為軸而轉(zhuǎn)動(dòng)，該旋轉(zhuǎn)軸112與旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)17b的被支承的面正交。旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)17d支承于傾斜工作臺(tái)17c，以旋轉(zhuǎn)軸114為軸而旋轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)軸114與傾斜工作臺(tái)17c的被支承的面正交。旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)17d將基臺(tái)部100固定。這樣，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)部17以旋轉(zhuǎn)軸110、112、114為軸而使各部旋轉(zhuǎn)，由此能夠使基臺(tái)部100繞著正交的3個(gè)軸旋轉(zhuǎn)。工作臺(tái)部11通過Y軸滑動(dòng)部15及X軸滑動(dòng)部16，使固定于旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)部17的基臺(tái)部100沿Y軸方向及X軸方向移動(dòng)。而且，工作臺(tái)部11利用旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)部17而以旋轉(zhuǎn)軸110、112、114為軸使各部旋轉(zhuǎn)，由此使基臺(tái)部100繞著正交的3個(gè)軸旋轉(zhuǎn)。工作臺(tái)部11還可以使基臺(tái)部100沿Z軸方向移動(dòng)。

層疊頭12朝向基臺(tái)部100噴射粉末材料，進(jìn)而通過向噴射的粉末材料照射激光而使粉末熔融，使熔融的粉末在基臺(tái)部100上固化而形成成形層。向?qū)盈B頭12導(dǎo)入的粉末是成為三維形狀物的原料的材料的粉末。在本實(shí)施方式中，粉末可以使用例如鐵、銅、鋁或鈦等的金屬材料等。需要說明的是，作為粉末，也可以使用陶瓷等金屬材料以外的材料。層疊頭12設(shè)置在與床身10的Z軸方向的上側(cè)的面相面對(duì)的位置，與工作臺(tái)部11面對(duì)。層疊頭12在Z軸方向的下部設(shè)置噴嘴23。層疊頭12在主體46上裝配噴嘴23。

圖2是表示層疊頭12的噴嘴23的一例的剖視圖。如圖2所示，噴嘴23是雙層管，具有外管41和插入到外管41的內(nèi)部的內(nèi)管42。外管41是管狀的構(gòu)件，朝向前端(Z軸方向下側(cè))而直徑減小。內(nèi)管42插入到外管41的內(nèi)部。內(nèi)管42也是管狀的構(gòu)件，為朝向前端(Z軸方向下側(cè))而直徑減小的形狀。噴嘴23的外管41的內(nèi)周與內(nèi)管42的外周之間成為粉末材料(粉末)P通過的粉末流路43。內(nèi)管42的內(nèi)周面?zhèn)瘸蔀榧す馔ㄟ^的激光路徑44。在此，裝配噴嘴23的主體46與噴嘴23同樣是雙層管，粉末流路43和激光路徑44也同樣地形成。層疊頭12以包圍激光路徑44的周圍的方式配置粉末流路43。在本實(shí)施方式中，粉末流路43成為噴射粉末的粉末噴射部。層疊頭12使從粉末導(dǎo)入部35導(dǎo)入的粉末P在粉末流路43中流動(dòng)，從外管41與內(nèi)管42之間的端部的開口即噴嘴噴射口部45噴射。

層疊頭12將粉末P以在規(guī)定的收斂位置具有規(guī)定的收斂徑的方式噴射。在此，收斂徑是指噴射的粉末P的軌跡的直徑成為最小的情況的粉末P的軌跡的直徑。如上所述，噴嘴23朝向前端而直徑減小，因此層疊頭12將粉末P以向放射方向內(nèi)側(cè)收斂的方式噴射。即，層疊頭12以使粉末P的軌跡成為規(guī)定的收斂徑的方式噴射粉末P。而且，收斂位置是噴射的粉末P的軌跡收斂的位置。

另外，層疊頭12具有光源47、光纖48、聚光部49。光源47輸出激光。光纖48將從光源47輸出的激光向激光路徑44引導(dǎo)。聚光部49配置在激光路徑44上，配置在從光纖48輸出的激光的光路上。聚光部49對(duì)從光纖48輸出的激光L進(jìn)行聚光。由聚光部49聚光的激光L從內(nèi)管42的端部輸出。層疊頭12將聚光部49配置于主體46，但是也可以將聚光部46的一部分或全部配置于噴嘴23。在噴嘴23配置聚光部46的一部分或全部的情況下，通過更換噴嘴23能夠使焦點(diǎn)位置成為不同的位置。

層疊頭12從粉末流路43噴射粉末P，從激光路徑44輸出激光L。從層疊頭12噴射的粉末P向從層疊頭12輸出的激光L照射的區(qū)域侵入，由激光L加熱。被照射激光L的粉末P熔融之后，到達(dá)基臺(tái)部100上。以熔融的狀態(tài)到達(dá)基臺(tái)部100上的粉末P被冷卻而固化。由此，在基臺(tái)部100上形成成形層。

在此，本實(shí)施方式的層疊頭12也可以沒有將從光源47輸出的激光L利用光纖48進(jìn)行引導(dǎo)的光纖。而且，聚光部49可以設(shè)置于主體46，也可以設(shè)置于噴嘴23，還可以設(shè)置于這兩方。本實(shí)施方式的層疊頭12為了能夠有效地加工而同軸地設(shè)置噴射粉末P的粉末流路43和照射激光L的激光路徑44，但是沒有限定于此。層疊頭12也可以使噴射粉末P的機(jī)構(gòu)與照射激光L的機(jī)構(gòu)為分體。本實(shí)施方式的層疊頭12向粉體材料照射激光，但是只要能夠使粉體材料熔化或燒結(jié)即可，也可以照射激光以外的光束。

機(jī)械加工部13例如對(duì)成形層等進(jìn)行機(jī)械加工。如圖1所示，機(jī)械加工部13設(shè)置在與床身10的Z軸方向的上側(cè)的面相面對(duì)的位置，與工作臺(tái)部11面對(duì)。機(jī)械加工部13在Z軸方向的下部裝配工具22。需要說明的是，機(jī)械加工部13只要在比床身10靠Z軸方向上側(cè)處設(shè)置在基于工作臺(tái)部11的基臺(tái)部100的可移動(dòng)范圍即可，配置位置并不局限于本實(shí)施方式的位置。

圖3是表示控制裝置20的結(jié)構(gòu)的示意圖?？刂蒲b置20與三維層疊裝置1的各部電連接，控制三維層疊裝置1的各部的動(dòng)作?？刂蒲b置20設(shè)置在三維層疊室2或預(yù)備室3的外部。如圖3所示，控制裝置20具有輸入部51、控制部52、存儲(chǔ)部53、輸出部54、通信部55。輸入部51、控制部52、存儲(chǔ)部53、輸出部54、通信部55這各部被電連接。

輸入部51例如是操作面板。作業(yè)者向輸入部51輸入信息或指令等?？刂撇?2例如是CPU(Central Processing Unit)及存儲(chǔ)器?？刂撇?2向三維層疊裝置1的各部輸出對(duì)三維層疊裝置1的各部的動(dòng)作進(jìn)行控制的指令。而且，向控制部52輸入來自三維層疊裝置1的各部的信息等。存儲(chǔ)部53例如是RAM(Random Access Memory)或ROM(Read Only Memory)等存儲(chǔ)裝置。在存儲(chǔ)部53存儲(chǔ)有通過利用控制部52執(zhí)行而控制各部的動(dòng)作的三維層疊裝置1的運(yùn)轉(zhuǎn)程序、或三維層疊裝置1的信息、或三維形狀物的設(shè)計(jì)信息等。輸出部54例如是顯示器。輸出部54例如顯示來自三維層疊裝置1的各部的信息等。通信部55例如與互聯(lián)網(wǎng)或LAN(Local Area Network：局域網(wǎng))等那樣的通信線路進(jìn)行通信，與通信線路之間交接信息。需要說明的是，控制裝置20只要至少具有控制部52及存儲(chǔ)部53即可?？刂蒲b置20若具有控制部52及存儲(chǔ)部53，則能夠向三維層疊裝置1的各部輸出指令。

形狀計(jì)測(cè)部30固定于層疊頭收納室4。形狀計(jì)測(cè)部30與層疊頭12相鄰配置。形狀計(jì)測(cè)部30計(jì)測(cè)形成在基臺(tái)部100上的成形層的表面形狀。形狀計(jì)測(cè)部30可以使用例如3D掃描器或計(jì)測(cè)相對(duì)距離的裝置。形狀計(jì)測(cè)部30例如使激光在基臺(tái)部100上的成形層的表面掃描(掃描)，根據(jù)其反射光來算出成形層的表面的位置信息，由此計(jì)測(cè)成形層的表面形狀。而且，在本實(shí)施方式中，形狀計(jì)測(cè)部30安裝于層疊頭收納室4，但是只要能夠計(jì)測(cè)形成在基臺(tái)部100上的成形層的表面形狀即可，也可以安裝在其他的位置。

加熱頭31對(duì)基臺(tái)部100上的成形層或熔融的粉末P等進(jìn)行加熱。加熱頭31固定于層疊頭收納室4。加熱頭31與層疊頭12相鄰配置。加熱頭31例如照射激光、紅外光或電磁波，對(duì)成形層或熔融的粉末P進(jìn)行加熱。通過利用加熱頭31對(duì)成形層或熔融的粉末P進(jìn)行加熱，能夠控制成形層或熔融的粉末P的溫度。由此，能夠抑制成形層或熔融的粉末P的急劇的溫度下降，或者形成粉末P容易熔融的氣氛(高的溫度環(huán)境)。需要說明的是，加熱頭31例如可以還設(shè)置計(jì)測(cè)成形層表面的溫度的溫度傳感器，基于溫度傳感器的計(jì)測(cè)結(jié)果來控制加熱。

裝置計(jì)測(cè)部32作為機(jī)械加工部計(jì)測(cè)部而計(jì)測(cè)機(jī)械加工部13的工具22的前端56的位置。圖4是表示裝置計(jì)測(cè)部32的一例的示意圖。如圖4所示，裝置計(jì)測(cè)部32具有光源部57和攝像部58。裝置計(jì)測(cè)部32使機(jī)械加工部13的工具22的前端56位于光源部57與攝像部58之間。光源部57例如是LED。攝像部58是例如CCD(Charge Coupled Device：電荷耦合器件)相機(jī)。裝置計(jì)測(cè)部32在光源部57與攝像部58之間配置有工具22的前端56的狀態(tài)下，從光源部57朝向攝像部58照射光，利用攝像部58取得圖像。由此，能夠取得被工具22的前端56遮擋了光的圖像。裝置計(jì)測(cè)部32對(duì)通過攝像部58取得的圖像進(jìn)行解析，具體而言，通過檢測(cè)光入射的位置與光未入射的位置的交界，能夠取得前端56的形狀、位置?？刂蒲b置20基于取得的工具22的前端56的位置和機(jī)械加工部13的位置(機(jī)械加工部收納室5的位置)，來檢測(cè)裝配于機(jī)械加工部13的工具22的前端的準(zhǔn)確的位置。需要說明的是，裝置計(jì)測(cè)部32只要能計(jì)測(cè)機(jī)械加工部13的前端56的位置即可，并不局限于該結(jié)構(gòu)，例如也可以通過激光進(jìn)行計(jì)測(cè)。

裝置計(jì)測(cè)部32還作為粉末供給部計(jì)測(cè)部來測(cè)定從層疊頭12噴射的粉末P的收斂位置和收斂徑。裝置計(jì)測(cè)部32在使層疊頭12位于在光源部57與攝像部58之間使粉末P收斂的狀態(tài)下，從光源部57朝向攝像部58照射光，利用攝像部58取得圖像。因此，裝置計(jì)測(cè)部32能夠取得由噴射的粉末P遮擋了光的圖像。裝置計(jì)測(cè)部32對(duì)利用攝像部58取得的圖像進(jìn)行解析，取得粉末P的收斂位置及收斂徑。具體而言，裝置計(jì)測(cè)部32將光被遮擋而亮度低的部位作為噴射粉末P的區(qū)域，從取得的圖像中計(jì)測(cè)粉末P的噴射區(qū)域的最小徑及最小徑的位置，由此取得粉末P的收斂位置及收斂徑。需要說明的是，裝置計(jì)測(cè)部32也可以僅取得粉末P的收斂位置或收斂徑中的任一方。

工具更換部33配置在三維層疊室2的內(nèi)部。工具更換部33對(duì)裝配于機(jī)械加工部13的工具22進(jìn)行更換。圖5是表示工具更換部33的一例的示意圖。如圖5所示，工具更換部33具有軸部61、圓板部62、多個(gè)保持部63、移動(dòng)部66。

軸部61是軸狀的構(gòu)件，例如以軸向?yàn)橹行亩D(zhuǎn)。圓板部62是圓板狀的構(gòu)件。圓板部62在中心具有開口部67。而且，圓板部62在外緣將多個(gè)螺紋孔部68沿周向以規(guī)定的間隔設(shè)置。圓板部62將開口部67固定于軸部61。圓板部62伴隨著軸部61的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。

保持部63在圓板部62的外周沿圓板部62的周向設(shè)置多個(gè)。保持部63具有螺紋孔部69。保持部63通過螺紋孔部69與圓板部62的螺紋孔部68重疊并利用螺栓64進(jìn)行緊固從而固定于圓板部62。保持部63的固定方法沒有限定于此。保持部63具有把持部65。把持部65向圓板部62的放射方向外側(cè)突出。把持部65為例如具有兩叉的突起的形狀，在2個(gè)突起之間能夠把持機(jī)械加工部13的工具22。工具更換部33將大小或執(zhí)行的加工不同的多個(gè)種類的工具22保持于保持部63。

移動(dòng)部66安裝于軸部61。移動(dòng)部66通過使軸部61沿X軸方向及Y軸方向移動(dòng)，由此使保持工具22的保持部63沿X軸方向及Y軸方向移動(dòng)。移動(dòng)部66通過使軸部61移動(dòng)，而使圓板部62的保持部63保持的工具22從與機(jī)械加工部13面對(duì)的位置向不會(huì)阻礙加工動(dòng)作的位置移動(dòng)。

工具更換部33利用移動(dòng)部66使圓板部62向與機(jī)械加工部13面對(duì)的位置移動(dòng)。然后，工具更換部33使軸部61旋轉(zhuǎn)，使未把持工具22的把持部65移動(dòng)到與機(jī)械加工部13面對(duì)的位置。然后，利用移動(dòng)部66使把持部65移動(dòng)，使把持部65與裝配于機(jī)械加工部13的工具22接觸，利用把持部65把持工具22。在此狀態(tài)下，利用機(jī)械加工部13執(zhí)行將工具22拆卸的處理。然后，使對(duì)裝配于機(jī)械加工部13的另一工具22進(jìn)行把持的把持部65移動(dòng)到與機(jī)械加工部13面對(duì)的位置，向機(jī)械加工部13安裝另一工具22。

這樣，工具更換部33通過拆裝機(jī)械加工部13的工具22而能夠更換機(jī)械加工部的工具22。需要說明的是，工具更換部33只要能夠更換機(jī)械加工部的工具22即可，并不局限于此結(jié)構(gòu)。

噴嘴更換部34配置在三維層疊室2的內(nèi)部。噴嘴更換部34對(duì)裝配于層疊頭12的噴嘴23進(jìn)行更換。圖6是表示噴嘴更換部34的一例的示意圖。如圖6所示，噴嘴更換部34具有軸部71、圓板部72、多個(gè)保持部73、移動(dòng)部76。噴嘴更換部34除了取代機(jī)械加工部13的工具22而更換層疊頭12的噴嘴23以外，是與工具更換部33相同的結(jié)構(gòu)。更詳細(xì)而言，噴嘴更換部34的軸部71、圓板部72、保持部73、螺栓74、把持部75、移動(dòng)部76、開口部77、螺紋孔部78及螺紋孔部79分別相當(dāng)于工具更換部33的軸部61、圓板部62、保持部63、螺栓64、把持部65、移動(dòng)部66、開口部67、螺紋孔部68及螺紋孔部69。因此，噴嘴更換部34的說明省略。

粉末導(dǎo)入部35向?qū)盈B頭12導(dǎo)入成為三維形狀物的原料的粉末材料。圖7A及圖7B分別是表示粉末導(dǎo)入部的一例的示意圖。如圖7A所示，在本實(shí)施方式中，粉末P以封入到盒83內(nèi)的狀態(tài)進(jìn)行管理。即，粉末例如按照材料的各種類封入到盒83內(nèi)而出庫。在盒83設(shè)有材料顯示部84。材料顯示部84是例如表示材料的種類等的粉末的信息的顯示。材料顯示部84沒有限定為通過目視能夠確認(rèn)的信息，也可以是IC芯片、二維碼或標(biāo)記等通過讀取器進(jìn)行讀取而能夠取得信息的顯示。材料顯示部84只要能夠表示粉末的材料的種類即可，并不局限于此。材料顯示部84除了表示粉末的材料的種類以外，還能夠表示例如粉末的粒度、重量、純度或氧化物覆膜等的在三維形狀物制造上所需的粉末的信息。而且，材料顯示部84也可以包含表示粉末是否為正規(guī)品的信息。

粉末導(dǎo)入部35具有作為積存部的粉末收納部81及作為識(shí)別部的粉末識(shí)別部82。粉末收納部81是例如箱狀的構(gòu)件，在內(nèi)部收納有盒83。粉末收納部81連接有用于搬出粉末的搬運(yùn)空氣供給部、將粉末向?qū)盈B頭12搬運(yùn)的搬運(yùn)路徑。粉末收納部81在收納有盒83的情況下，將積存于盒83的粉末向?qū)盈B頭12導(dǎo)入。粉末識(shí)別部82檢測(cè)到在粉末收納部81收納有盒83的情況后，讀取盒83的材料顯示部84，并讀取積存于盒83的粉末的信息。粉末導(dǎo)入部35通過利用粉末識(shí)別部82取得粉末的信息，能夠向?qū)盈B頭12供給已知的粉末。

在此，粉末導(dǎo)入部35也可以將未以封入到盒83內(nèi)的狀態(tài)管理的粉末向?qū)盈B頭12供給。圖7B表示粉末未封入到盒內(nèi)的情況的粉末導(dǎo)入部35A。粉末導(dǎo)入部35A具有粉末收納部81A、粉末識(shí)別部82A、將粉末收容部81A與粉末識(shí)別部82A相連的粉末引導(dǎo)管89。粉末收納部81A是例如箱狀的構(gòu)件，在內(nèi)部收納粉末P。粉末識(shí)別部82A對(duì)經(jīng)由粉末引導(dǎo)管89供給的粉末進(jìn)行分析，計(jì)測(cè)粉末的材料的種類、粒度、重量、純度或氧化物覆膜等的在三維形狀物制造上所需的粉末的信息。作為粉末識(shí)別部82A，可以使用通過分光分析來識(shí)別粉末的材料的分光分析裝置、通過粒度分析來計(jì)測(cè)粉末的粒度的粒度分析裝置、計(jì)測(cè)粉末的重量的重量計(jì)等。粉末識(shí)別部82A根據(jù)例如計(jì)測(cè)的粉末的材料的種類、粒度及重量等，來計(jì)測(cè)粉末的純度。而且，粉末識(shí)別部82A例如通過導(dǎo)電率來計(jì)測(cè)粉末的氧化物覆膜。粉末導(dǎo)入部35A也通過利用粉末識(shí)別部82A取得粉末的信息，從而能夠向?qū)盈B頭12供給已知的粉末。

基臺(tái)移動(dòng)部36配置于預(yù)備室3。基臺(tái)移動(dòng)部36使基臺(tái)部100a從預(yù)備室3內(nèi)向三維層疊室2內(nèi)移動(dòng)，使三維層疊室2內(nèi)的基臺(tái)部100向預(yù)備室3內(nèi)移動(dòng)?；_(tái)移動(dòng)部36安裝有從外部向預(yù)備室3內(nèi)搬入的基臺(tái)部100a?；_(tái)移動(dòng)部36將安裝的基臺(tái)部100a從預(yù)備室3向三維層疊室2內(nèi)搬入。更詳細(xì)而言，基臺(tái)移動(dòng)部36使安裝于基臺(tái)移動(dòng)部36的基臺(tái)部100a向三維層疊室2內(nèi)移動(dòng)，安裝于旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)部17?；_(tái)移動(dòng)部36例如通過機(jī)械臂或正交軸搬運(yùn)裝置而使基臺(tái)部100移動(dòng)。

空氣排出部37例如是真空泵，將三維層疊室2內(nèi)的空氣排出。氣體導(dǎo)入部38向三維層疊室2內(nèi)導(dǎo)入規(guī)定成分的氣體，例如氬、氮等惰性氣體。三維層疊裝置1利用空氣排出部37排出三維層疊室2的空氣，利用氣體導(dǎo)入部38向三維層疊室2導(dǎo)入氣體。由此，三維層疊裝置1能夠使三維層疊室2內(nèi)形成為所希望的氣體氣氛。在此，在本實(shí)施方式中，氣體導(dǎo)入部38設(shè)置在比空氣排出部37靠Z軸方向下方處。三維層疊裝置1通過將氣體導(dǎo)入部38設(shè)置在比空氣排出部37靠Z軸方向下方處，從而在使用比重比空氣中的氧等氣體高的氬作為導(dǎo)入的氣體的情況下，能夠適當(dāng)?shù)厥谷S層疊室2內(nèi)充滿氬氣。需要說明的是，在使導(dǎo)入的氣體是比空氣輕的氣體的情況下，只要使配管的配置相反即可。

粉末回收部39回收從層疊頭12的噴嘴噴射口部45噴射的粉末P且未形成成形層的粉末P。粉末回收部39吸引三維層疊室2內(nèi)的氣體，對(duì)氣體中包含的粉末P進(jìn)行回收。從層疊頭12噴射的粉末P由激光L熔融固化，形成成形層。然而，存在粉末P的一部分例如未被照射激光L而仍殘留在三維層疊室2內(nèi)的情況。而且，利用機(jī)械加工部13切削而從成形層排出的切屑粉殘留于三維層疊室2。粉末回收部39對(duì)殘留于三維層疊室2的粉末P或切屑粉進(jìn)行回收。粉末回收部39也可以具備刷等機(jī)械性地回收粉末的機(jī)構(gòu)。

圖8是表示粉末回收部39的一例的示意圖。如圖8所示，粉末回收部39具有導(dǎo)入部85、旋風(fēng)分離器部86、氣體排出部87、粉末排出部88。導(dǎo)入部85例如是管狀的構(gòu)件，一方的端部連接于例如三維層疊室2內(nèi)。旋風(fēng)分離器部86例如是中空的圓錐臺(tái)形狀的構(gòu)件，例如朝向鉛垂方向下方而直徑減小。導(dǎo)入部85的另一方的端部沿著旋風(fēng)分離器部86的外周的切線方向而與旋風(fēng)分離器部86連接。氣體排出部87是管狀的構(gòu)件，一方的端部與旋風(fēng)分離器部86的鉛垂方向上方的端部連接。粉末排出部88是管狀的構(gòu)件，一方的端部與旋風(fēng)分離器部86的鉛垂方向下方的端部連接。

在氣體排出部87的另一方的端部連接有例如吸引氣體的泵。因此，氣體排出部87從旋風(fēng)分離器部86吸引氣體，使旋風(fēng)分離器部86成為負(fù)壓。由于旋風(fēng)分離器部86成為負(fù)壓，因此導(dǎo)入部85從三維層疊室2吸引氣體。導(dǎo)入部85將未形成成形層的粉末P與三維層疊室2內(nèi)的氣體一起吸引。導(dǎo)入部85沿著旋風(fēng)分離器部86的外周的切線方向而與旋風(fēng)分離器部86連接。因此，由導(dǎo)入部85吸引的氣體及粉末P沿著旋風(fēng)分離器部86的內(nèi)周回旋。粉末P的比重比氣體高，因此向旋風(fēng)分離器部86的內(nèi)周的放射方向外側(cè)被離心分離。粉末P因自重而朝向延伸方向下方的粉末排出部88，從粉末排出部88排出。而且，氣體由氣體排出部87排出。

粉末回收部39對(duì)這樣未形成成形層的粉末P進(jìn)行回收。而且，本實(shí)施方式的粉末回收部39將粉末P按照各比重分開回收。例如比重低的粉末由于自重小，因此不朝向粉末排出部88而由氣體排出部87吸引。因此，粉末回收部39能夠按照各比重而分別回收粉末P。需要說明的是，粉末回收部39只要能夠回收未形成成形層的粉末P即可，并不局限于這樣的結(jié)構(gòu)。

接下來，說明三維層疊裝置1的三維形狀物的制造方法。圖9是表示本實(shí)施方式的三維層疊裝置1的三維形狀物的制造方法的示意圖。而且，通過控制裝置20控制各部的動(dòng)作而能夠執(zhí)行圖9所示的制造方法。在本實(shí)施方式中，說明在底座91上制造三維形狀物的情況。底座91例如是金屬制的板狀構(gòu)件，但是只要在上部制造三維形狀物即可，形狀及材料任意。底座91安裝在基臺(tái)部100上?；_(tái)部100與底座91一起固定于工作臺(tái)部11的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)部17。需要說明的是，也可以將底座91設(shè)為基臺(tái)部100。

控制裝置20如步驟S1所示，通過工作臺(tái)部11，以將基臺(tái)部100上的底座91配置在層疊頭12的Z軸方向下方的方式使基臺(tái)部100移動(dòng)。

接下來，如步驟S2所示，控制裝置20從粉末導(dǎo)入部35向?qū)盈B頭12導(dǎo)入粉末，從層疊頭12將粉末P與氣體一起噴射，并照射激光L。粉末P以規(guī)定的收斂徑朝向基臺(tái)部100上的底座91噴射。激光L在層疊頭12與底座91之間，以規(guī)定的點(diǎn)徑向粉末P照射。在此，相對(duì)于粉末P的收斂徑的Z軸方向上的位置的激光L的點(diǎn)徑的Z軸方向上的位置及粉末P的收斂徑的Z軸方向上的位置的點(diǎn)徑例如通過移動(dòng)聚光部49的位置能夠控制。

控制裝置20利用層疊頭12照射激光L并噴射粉末P，由此如步驟S3所示，粉末P因激光L的照射而熔融。熔融的粉末P作為熔融體A，朝向基臺(tái)部100上的底座91而向Z軸方向下方落下。

向Z軸方向下方落下的熔融體A到達(dá)基臺(tái)部100上的底座91的規(guī)定的位置。底座91上的熔融體A在底座91上的規(guī)定的位置，例如通過放冷而被冷卻。被冷卻的熔融體A如步驟S4所示在底座91上作為固化體B而固化。

控制裝置20利用工作臺(tái)部11而在基臺(tái)部100上向規(guī)定的位置移動(dòng)，并按照步驟S2至步驟S4所示的次序利用層疊頭12在基臺(tái)部100上形成固化體B。通過反復(fù)上述的次序，如步驟S5所示，固化體B在底座91上形成具有規(guī)定的形狀的成形層92。

控制裝置20如步驟S6所示，以使形成于底座91的成形層92配置在機(jī)械加工部13的Z軸方向下方的方式，利用工作臺(tái)部11使基臺(tái)部100的底座91移動(dòng)。此外，控制裝置20利用機(jī)械加工部13對(duì)成形層92進(jìn)行機(jī)械加工?？刂蒲b置20選擇是否實(shí)施機(jī)械加工部13的機(jī)械加工，在不需要的情況下也可以不執(zhí)行。因此，步驟S6所示的機(jī)械加工按照控制裝置20的指令而存在不實(shí)施的情況。

接下來，如步驟S7所示，控制裝置20利用工作臺(tái)部11使基臺(tái)部100的底座91移動(dòng)，以將形成于底座91的成形層92配置在層疊頭12的Z軸方向下方。并且，反復(fù)步驟S2至步驟S6所示的次序，在成形層92的上方依次層疊成形層93，來制造三維形狀物。

對(duì)以上進(jìn)行總結(jié)的話，本實(shí)施方式的三維層疊裝置1如下所述地制造三維形狀物。層疊頭12的粉末噴射部43將粉末P朝向基臺(tái)部100上的底座91噴射。而且，層疊頭12的內(nèi)管42在層疊頭12與底座91之間，向粉末P照射激光L。被照射激光L的粉末P熔融，在基臺(tái)部100上的底座91上固化，形成成形層92。三維層疊裝置1在成形層92上依次層疊成形層93，通過機(jī)械加工部13向成形層92、93適當(dāng)施加機(jī)械加工，來制造三維形狀物。

在本實(shí)施方式中，三維形狀物在底座91上制造，但是三維形狀物也可以不在底座91上制造。三維形狀物例如也可以在基臺(tái)部100上直接制造。而且，三維層疊裝置1也可以通過在已存的造形物上層疊成形層而進(jìn)行所謂堆焊。

在本實(shí)施方式中，機(jī)械加工部13例如對(duì)成形層92的表面進(jìn)行機(jī)械加工，但也可以進(jìn)行除此以外的機(jī)械加工。圖10A至圖10C分別是表示本實(shí)施方式的三維層疊裝置1的三維形狀物的制造方法的示意圖。圖10A至圖10C表示三維層疊裝置1制造圖10C所示的構(gòu)件99的次序。

構(gòu)件99具有圓板部95、軸部97、圓錐臺(tái)部98。而且，構(gòu)件99在圓板部95形成有螺紋孔部96。如圖10C所示，圓板部95是圓板狀的構(gòu)件。軸部97是直徑比圓板部95小的軸狀的構(gòu)件，從圓板部95的一方的面的中央部延伸。螺紋孔部96設(shè)置在比圓板部95的軸部97靠外側(cè)處。圓錐臺(tái)部98設(shè)置在軸部97的前端，隨著朝向與圓板部95相反的方向而外徑增大。圓錐臺(tái)部98的長(zhǎng)徑例如是與圓板部95的外徑相同的大小。即，螺紋孔部96位于比圓錐臺(tái)部98的長(zhǎng)徑靠?jī)?nèi)側(cè)處。

接下來，說明三維層疊裝置1的構(gòu)件99的制造次序。三維層疊裝置1如圖10A所示，通過層疊頭12的成形層的層疊而形成圓板部95及軸部97。三維層疊裝置1在制造了圓板部95及軸部97之后，如圖10B所示，利用機(jī)械加工部13形成螺紋孔部96。三維層疊裝置1在形成了螺紋孔部96之后，通過基于層疊頭12的成形層的層疊，在軸部97上形成圓錐臺(tái)部98。這樣來制造構(gòu)件99。

在此，圓錐臺(tái)部98的長(zhǎng)徑部分位于比螺紋孔部96靠外側(cè)處。換言之，螺紋孔部96由圓錐臺(tái)部98覆蓋上部。因此，例如通過機(jī)械加工制造構(gòu)件99的情況下，無法使螺紋孔部96的加工工具從圓錐臺(tái)部98的上部朝向圓板部95移動(dòng)。然而，三維層疊裝置1在制造圓錐臺(tái)部98之前，形成螺紋孔部96。這種情況下，螺紋孔部96的上部未被覆蓋。因此，三維層疊裝置1使機(jī)械加工部13從Z軸方向上部沿Z軸方向移動(dòng)，由此能夠加工螺紋孔部96。這樣，機(jī)械加工部13通過調(diào)整成形層的形成和機(jī)械加工的時(shí)間，能夠使機(jī)械加工容易。

接下來，說明本實(shí)施方式的三維層疊裝置1的三維形狀物的制造的詳細(xì)工序。圖11是表示本實(shí)施方式的三維層疊裝置1的三維形狀物的制造工序的流程圖。控制裝置20例如讀出存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部53內(nèi)的三維形狀物的設(shè)計(jì)信息。

接下來，控制裝置20通過空氣排出部37排出三維層疊室2內(nèi)的空氣(步驟S11)。在此，三維層疊室2將門6關(guān)閉，與預(yù)備室3分離。而且，三維層疊室2的其他的與外部氣體連通的部分也關(guān)閉且密封?？刂蒲b置20例如利用空氣排出部37排出空氣，由此三維層疊室2內(nèi)的氧濃度成為100ppm以下，優(yōu)選成為10ppm以下?？刂蒲b置20通過使三維層疊室2內(nèi)的氧濃度成為100ppm以下而能夠成為非活性狀態(tài)，通過形成為10ppm以下而能夠更可靠地成為非活性狀態(tài)。

接下來，將具有底座91的基臺(tái)部100向預(yù)備室3內(nèi)的基臺(tái)移動(dòng)部36安裝(步驟S12)。需要說明的是，三維層疊裝置1也可以比步驟S11的處理先進(jìn)行步驟S12的處理。

控制裝置20安裝了預(yù)備室3內(nèi)的基臺(tái)移動(dòng)部36之后，將預(yù)備室3的門7關(guān)閉，通過空氣排出部25排出預(yù)備室3內(nèi)的空氣(步驟S13)?？刂蒲b置20利用空氣排出部25排出空氣，由此使預(yù)備室3內(nèi)的氧濃度下降。預(yù)備室3內(nèi)的氧濃度優(yōu)選成為例如與三維層疊室2內(nèi)相同的氧濃度。

控制裝置20在預(yù)備室3的空氣的排出完成之后，將三維層疊室2的門6打開，利用基臺(tái)移動(dòng)部36向三維層疊室2內(nèi)的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)部17安裝基臺(tái)部100(步驟S14)?；_(tái)部100固定于旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)部17?？刂蒲b置20在將基臺(tái)部100安裝于旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)部17之后，使基臺(tái)移動(dòng)部36返回預(yù)備室3內(nèi)，將門6關(guān)閉。

控制裝置20在將基臺(tái)部100安設(shè)于旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)部17之后，利用氣體導(dǎo)入部38向三維層疊室2內(nèi)導(dǎo)入氣體(步驟S15)。在本實(shí)施方式中，氣體導(dǎo)入部38導(dǎo)入的氣體是氮或氬等的惰性氣體。氣體導(dǎo)入部38導(dǎo)入惰性氣體，以使三維層疊室2內(nèi)的殘留氧濃度成為100ppm以下。

另外，三維層疊裝置1根據(jù)粉末材料的種類，也可以省略步驟S11、步驟S13、步驟S15。例如在即使由于粉末材料的氧化而三維形狀物的品質(zhì)等也不會(huì)成為問題的情況下，也可以省略這些步驟，使三維層疊室2及預(yù)備室3為大氣氣氛。而且，步驟S13及步驟S15在步驟S16以后也可以繼續(xù)進(jìn)行。即，空氣排出部37也可以在制造三維形狀物期間，從三維層疊室2適當(dāng)排出空氣。而且，氣體導(dǎo)入部38也可以在制造三維形狀物期間向三維層疊室2內(nèi)適當(dāng)導(dǎo)入惰性氣體。

控制裝置20在惰性氣體向三維層疊室2的導(dǎo)入完成之后，判斷對(duì)于基臺(tái)部100上的底座91是否進(jìn)行機(jī)械加工(步驟S16)。例如，控制裝置20使形狀計(jì)測(cè)部30計(jì)測(cè)底座91的表面形狀。控制裝置20基于形狀計(jì)測(cè)部30的計(jì)測(cè)結(jié)果，判斷對(duì)于底座91是否進(jìn)行機(jī)械加工?？刂蒲b置20例如在底座91的表面粗糙度大于規(guī)定的值的情況下，判斷為進(jìn)行底座91的機(jī)械加工。但是，是否需要基于控制裝置20的底座91的機(jī)械加工的判斷并不局限于此，也可以不根據(jù)形狀計(jì)測(cè)部30的計(jì)測(cè)結(jié)果?？刂蒲b置20例如可以預(yù)先在存儲(chǔ)部53內(nèi)存儲(chǔ)底座91的信息，根據(jù)底座91的信息和三維形狀物的設(shè)計(jì)信息來判斷是否需要底座91的加工。而且，控制裝置20也可以設(shè)為始終對(duì)底座91進(jìn)行加工的設(shè)定。

控制裝置20在判斷為需要底座91的機(jī)械加工的情況下(步驟S16為“是”)，利用機(jī)械加工部13以規(guī)定的條件進(jìn)行底座91的機(jī)械加工(步驟S17)?？刂蒲b置20例如基于形狀計(jì)測(cè)部30的底座91的形狀計(jì)測(cè)結(jié)果或底座91的信息、三維形狀物的設(shè)計(jì)信息等，來決定底座91的機(jī)械加工的條件。

控制裝置20在判斷為不需要底座91的加工的情況下(步驟S16為“否”)，或者以規(guī)定的條件進(jìn)行了底座91的機(jī)械加工的情況下，例如基于從存儲(chǔ)部53讀出的三維形狀物的設(shè)計(jì)信息，來決定成形層的形成條件(步驟S18)。成形層的形成條件是指例如成形層的各層的形狀、粉末P的種類、粉末P的噴射速度、粉末P的噴射壓力、激光L的照射條件、粉末P的收斂徑與激光L的點(diǎn)徑與成形層表面的位置關(guān)系、在氣體中熔融的粉末P的尺寸、溫度、形成中的成形層表面上形成的熔融池的尺寸、冷卻速度、或工作臺(tái)部11的基臺(tái)部100的移動(dòng)速度等、在形成成形層上所需的條件。

控制裝置20在決定了成形層的形成條件之后，利用層疊頭12，將粉末P朝向基臺(tái)部100上的底座91噴射，開始激光L的照射(步驟S19)?？刂蒲b置20噴射粉末P并照射激光L，由此利用激光L使粉末P熔融，能夠使熔融的粉末P固化，從而在底座91上形成固化體B。

控制裝置20噴射粉末P并照射激光L，利用工作臺(tái)部11使基臺(tái)部100移動(dòng)，由此在底座91上形成成形層92(步驟S20)?？刂蒲b置20也可以利用加熱頭31對(duì)成形層92進(jìn)行加熱或者對(duì)固化體B附著之前的部分進(jìn)行加熱。

控制裝置20在形成了成形層92之后，判斷成形層92是否需要機(jī)械加工(步驟S21)?？刂蒲b置20例如使形狀計(jì)測(cè)部30計(jì)測(cè)成形層92的表面形狀?？刂蒲b置20基于形狀計(jì)測(cè)部30的計(jì)測(cè)結(jié)果，判斷是否需要成形層92的機(jī)械加工。例如，控制裝置20在成形層92的表面粗糙度大于規(guī)定的值的情況下，判斷為進(jìn)行成形層92的機(jī)械加工。但是，是否需要成形層92的機(jī)械加工的判斷的基準(zhǔn)并不局限于此?？刂蒲b置20例如也可以根據(jù)三維形狀物的設(shè)計(jì)信息和成形層的形成條件來判斷是否需要成形層92的機(jī)械加工。例如，控制裝置20也可以在根據(jù)成形層的形成條件而算出的成形層92的表面粗糙度比基于三維形狀物的設(shè)計(jì)信息的所需的表面粗糙度大的情況下，判斷為成形層92需要機(jī)械加工。

控制裝置20在判斷為不需要成形層92的機(jī)械加工的情況下(步驟S21為“否”)，進(jìn)入步驟S24。控制裝置20在判斷為需要成形層92的機(jī)械加工的情況下(步驟S21為“是”)，決定成形層92的機(jī)械加工的加工條件(步驟S22)。例如，控制裝置20基于形狀計(jì)測(cè)部30的計(jì)測(cè)結(jié)果或三維形狀物的設(shè)計(jì)信息、成形層92的形成條件等，來決定加工條件?？刂蒲b置20在決定了成形層加工條件之后，利用機(jī)械加工部13基于決定了的加工條件對(duì)成形層92進(jìn)行機(jī)械加工(步驟S23)。

控制裝置20在進(jìn)行了成形層92的機(jī)械加工的情況下，或者判斷為不需要成形層92的機(jī)械加工的情況下，判斷是否需要在成形層92上進(jìn)一步層疊成形層93(步驟S24)?？刂蒲b置20例如基于從存儲(chǔ)部53讀出的三維形狀物的設(shè)計(jì)信息，判斷是否需要在成形層92上進(jìn)一步層疊成形層93。

控制裝置20在判斷為需要成形層93的層疊的情況下(步驟S24為“是”)，返回步驟S18，在成形層92上層疊成形層93?？刂蒲b置20在判斷為不需要成形層93的層疊的情況下(步驟S24為“否”)，三維形狀物的制造完成。

三維層疊裝置1這樣制造三維形狀物。本實(shí)施方式的三維層疊裝置1利用層疊頭12噴射粉末P，并向粉末P照射激光L，由此制造三維形狀物。并且，三維層疊裝置1利用機(jī)械加工部13能夠?qū)Τ尚螌?2適當(dāng)?shù)厥┘訖C(jī)械加工。因此，三維層疊裝置1能夠高精度地制造三維形狀物。

另外，基臺(tái)移動(dòng)部36使基臺(tái)部100向三維層疊室2的內(nèi)部移動(dòng)。三維層疊室2的內(nèi)部有時(shí)被排出空氣。例如即使作業(yè)者未進(jìn)入三維層疊室2的內(nèi)部，基臺(tái)移動(dòng)部36也能夠使基臺(tái)部100向三維層疊室2的內(nèi)部移動(dòng)。

此外，三維層疊裝置1具有形狀計(jì)測(cè)部30，由此能夠施加對(duì)成形層的形成條件進(jìn)行變更的工序。圖12是表示變更本實(shí)施方式的三維層疊裝置1的成形層的形成條件的工序的一例的流程圖。首先，控制裝置20利用形狀計(jì)測(cè)部30計(jì)測(cè)成形層92的形狀(步驟S31)。控制裝置20也可以一邊在層疊頭12上形成成形層，一邊使形狀計(jì)測(cè)部30測(cè)定成形層92的形狀。形狀計(jì)測(cè)部30能夠計(jì)測(cè)層疊頭12要形成固化體B的部位的形狀和在該部位形成的固化體B的形狀這雙方的形狀。即，形狀計(jì)測(cè)部30能夠計(jì)測(cè)成形層92的形成前后的表面形狀。

控制裝置20在計(jì)測(cè)了成形層的形狀之后，基于形狀計(jì)測(cè)部30的測(cè)定結(jié)果，判斷是否需要成形層的形成條件的變更(步驟S32)?？刂蒲b置20例如基于層疊頭12要形成固化體B的部位的表面形狀的計(jì)測(cè)結(jié)果，判斷是否變更該部位與層疊頭12之間的距離。例如，在層疊頭12要形成固化體B的部位的表面形狀與其他的部位的表面形狀不同的情況下，控制裝置20以使形成成形層的部位與層疊頭12之間的距離一定的方式變更層疊頭12的位置。而且，例如，控制裝置20基于所形成的固化體B的形狀的計(jì)測(cè)結(jié)果，判斷是否變更例如粉末P的噴射條件或激光L的照射條件等。例如，在所形成的固化體B的形狀與三維形狀物的設(shè)計(jì)信息相比不適當(dāng)?shù)那闆r下，控制裝置20將粉末P的噴射條件或激光L的照射條件等變更為適當(dāng)?shù)臈l件。

控制裝置20在判斷為需要成形層的形成條件的變更的情況下(步驟S32為“是”)，對(duì)成形層的形成條件進(jìn)行變更(步驟S33)。

控制裝置20在變更了成形層的形成條件的情況或者判斷為不需要成形層的形成條件的變更的情況下(步驟S32為“否”)，利用層疊頭12進(jìn)行粉末P的噴射和激光L的照射，并通過利用工作臺(tái)部11使基臺(tái)部100移動(dòng)來形成成形層(步驟S34)。這樣，基于形狀計(jì)測(cè)部30的對(duì)成形層的形成條件進(jìn)行變更的工序結(jié)束。

控制裝置20根據(jù)形狀計(jì)測(cè)部30對(duì)成形層的表面形狀的計(jì)測(cè)結(jié)果，變更及決定成形層的形成條件，控制層疊頭12的動(dòng)作。因此，三維層疊裝置1如上所述能夠使形成成形層的部位與層疊頭12之間的距離一定等，更適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行成形層的形成。此外，三維層疊裝置1能夠一邊利用層疊頭12形成成形層，一邊利用形狀計(jì)測(cè)部30計(jì)測(cè)成形層92的形狀。因此，三維層疊裝置1能夠使成形層的形成條件更加適當(dāng)，能夠更高精度地制造三維形狀物。

此外，三維層疊裝置1通過利用裝置計(jì)測(cè)部32計(jì)測(cè)機(jī)械加工部13的前端56的位置，能夠施加決定機(jī)械加工的加工條件的工序。圖13是表示決定本實(shí)施方式的三維層疊裝置1的成形層的加工條件的工序的一例的流程圖。

控制裝置20利用形狀計(jì)測(cè)部30計(jì)測(cè)成形層92的形狀(步驟S41)?？刂蒲b置20基于形狀計(jì)測(cè)部30的測(cè)定結(jié)果，判斷成形層92是否需要機(jī)械加工(步驟S42)。

控制裝置20在判斷為需要成形層92的機(jī)械加工的情況下(步驟S42為“是”)，利用裝置計(jì)測(cè)部32計(jì)測(cè)機(jī)械加工部13的工具22的前端56的位置(步驟S43)。

控制裝置20根據(jù)由形狀計(jì)測(cè)部30計(jì)測(cè)到的成形層92的形狀和由裝置計(jì)測(cè)部32計(jì)測(cè)到的機(jī)械加工部13的前端56的位置的測(cè)定結(jié)果，來決定成形層92的加工條件(步驟S44)。需要說明的是，控制裝置20也可以基于由形狀計(jì)測(cè)部30計(jì)測(cè)到的成形層92的形狀和由裝置計(jì)測(cè)部32計(jì)測(cè)到的機(jī)械加工部13的前端56的位置的測(cè)定結(jié)果中的任一個(gè)，來決定成形層92的加工條件?？刂蒲b置20基于由形狀計(jì)測(cè)部30計(jì)測(cè)到的成形層92的形狀，來決定利用機(jī)械加工部13進(jìn)行加工的量?？刂蒲b置20通過決定加工量，來決定機(jī)械加工部13的Z軸方向的移動(dòng)的軌跡和基于工作臺(tái)部11的基臺(tái)部100的移動(dòng)的軌跡。

接下來，控制裝置20在決定了加工條件之后，利用機(jī)械加工部13對(duì)成形層92進(jìn)行機(jī)械加工(步驟S45)，結(jié)束本工序。而且，控制裝置20在判斷為不需要成形層92的機(jī)械加工的情況下(步驟S42為“否”)，也結(jié)束本工序。

這樣，控制裝置20根據(jù)由形狀計(jì)測(cè)部30計(jì)測(cè)到的成形層92的表面形狀的計(jì)測(cè)結(jié)果和由裝置計(jì)測(cè)部32計(jì)測(cè)到的機(jī)械加工部13的前端56的計(jì)測(cè)結(jié)果，決定成形層的切削條件，控制機(jī)械加工部13的動(dòng)作。因此，三維層疊裝置1能夠適當(dāng)?shù)厮愠龀尚螌?2的機(jī)械加工的加工條件，能夠適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行成形層92的機(jī)械加工。

另外，裝置計(jì)測(cè)部32通過攝像來計(jì)測(cè)機(jī)械加工部13的工具22的前端56的位置。因此，裝置計(jì)測(cè)部32能夠一邊使機(jī)械加工部13工作，一邊計(jì)測(cè)前端的位置，而且，也能夠包括由熱膨脹引起的機(jī)械加工部13的工具22的前端56的位置變化在內(nèi)地計(jì)測(cè)前端56的位置。例如，在機(jī)械加工部13的工具22的前端56的位置的計(jì)測(cè)結(jié)果的誤差大于成形層92所需的機(jī)械加工量的情況下，即便進(jìn)行成形層92的機(jī)械加工，也存在成形層92未被進(jìn)行機(jī)械加工或者機(jī)械加工的加工量變得過大的可能性。然而，本實(shí)施方式的三維層疊裝置1利用裝置計(jì)測(cè)部32能夠抑制機(jī)械加工部13的前端56的位置的測(cè)定誤差，因此能夠更適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行成形層92的機(jī)械加工。

例如，控制裝置20即便在以使成形層92的Z軸方向上的厚度成為0.2mm的方式控制層疊頭12的情況下，實(shí)際形成的成形層92的Z軸方向上的厚度最大有時(shí)也會(huì)具有0.2mm的誤差，例如成為0.1mm以上且0.3mm以下的厚度。而且，工具22的前端56的位置因熱膨脹而變化，由熱膨脹引起的工具22的前端56的位置變化的誤差例如有時(shí)最大成為0.1mm。因此，例如，在不使用形狀計(jì)測(cè)部30及裝置計(jì)測(cè)部32進(jìn)行在成形層92的表面產(chǎn)生的形成不良部的除去加工的情況下，控制裝置20需要考慮成形層92的厚度與工具22的位置變化的最大誤差，作出指示，以0.3mm以上的加工量對(duì)機(jī)械加工部13進(jìn)行除去加工。在此，在成形層92的厚度為0.2mm的情況下，加工量為0.3mm以上，因此包括正常部位在內(nèi)的成形層92全部被除去，此外，可能加工直至成形層92的下方的成形層為止。然而，在使用形狀計(jì)測(cè)部30及裝置計(jì)測(cè)部32進(jìn)行成形層92的表面的除去加工的情況下，形狀計(jì)測(cè)部30及裝置計(jì)測(cè)部32能夠計(jì)測(cè)成形層92的實(shí)際的厚度及由熱膨脹引起的工具22的位置變化。因此，控制裝置20不需要考慮成形層92的厚度與工具22的位置變化的最大誤差，能夠使機(jī)械加工部13僅對(duì)于產(chǎn)生了形成不良的成形層92的表面適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行除去加工。

此外，三維層疊裝置1具有工具更換部33，由此能夠施加對(duì)機(jī)械加工部13的工具22進(jìn)行更換的工序。圖14是表示對(duì)本實(shí)施方式的三維層疊裝置1的機(jī)械加工部13的工具22進(jìn)行更換的工序的一例的流程圖。控制裝置20決定成形層92的機(jī)械加工的加工條件(步驟S51)。步驟S51中的加工條件的決定例如通過與圖13的步驟S44中的加工條件的決定同樣的方法進(jìn)行。

控制裝置20在決定了加工條件之后，基于決定的成形層92的加工條件，判斷是否更換機(jī)械加工部13的工具22(步驟S52)。例如，控制裝置20在判斷為需要更高精度地進(jìn)行成形層92的加工的情況下，控制裝置20判斷為需要將機(jī)械加工部13的工具22更換為具有更小的刀刃的工具。而且，例如在對(duì)加工內(nèi)容進(jìn)行變更的情況下，控制裝置20判斷為需要更換機(jī)械加工部13的工具22。例如，在利用機(jī)械加工部13加工了成形層92的表面之后，對(duì)成形層92進(jìn)行螺紋孔等的加工的情況下，控制裝置20判斷為需要將機(jī)械加工部13的工具22從表面加工用的工具更換為螺紋孔加工用的工具。但是，判斷是否更換機(jī)械加工部13的工具22的條件并不局限于此。

控制裝置20在判斷為更換機(jī)械加工部13的工具22的情況下(步驟S52為“是”)，利用工具更換部33更換機(jī)械加工部13的工具22(步驟S53)。

控制裝置20在更換了機(jī)械加工部13的工具22之后，通過更換了工具的機(jī)械加工部13進(jìn)行成形層92的機(jī)械加工(步驟S54)，結(jié)束本工序。而且，控制裝置20在判斷為不需要更換機(jī)械加工部13的工具22的情況下(步驟S52為“否”)，通過未更換工具的機(jī)械加工部13進(jìn)行成形層92的機(jī)械加工(步驟S54)，本工序結(jié)束。

這樣，工具更換部33能夠基于決定了的成形層92的加工條件來更換機(jī)械加工部13的工具22。因此，本實(shí)施方式的三維層疊裝置1能夠更適當(dāng)或更容易地進(jìn)行成形層92的機(jī)械加工。

此外，三維層疊裝置1具有噴嘴更換部34，由此能夠施加對(duì)層疊頭12的噴嘴23進(jìn)行更換的工序。圖15是表示對(duì)本實(shí)施方式的三維層疊裝置1的層疊頭12的噴嘴23進(jìn)行更換的工序的一例的流程圖。首先，控制裝置20決定成形層92的形成條件(步驟S61)。步驟S61中的加工條件的決定例如通過與圖11的步驟S18中的成形層92的形成條件的決定同樣的方法進(jìn)行。

控制裝置20在決定了形成條件之后，基于決定了的成形層92的形成條件，判斷是否更換層疊頭12的噴嘴23(步驟S62)?？刂蒲b置20例如在決定了的成形層92的形成條件是提高成形層92的形成精度的條件的情況下，判斷為需要將機(jī)械加工部13的工具22更換為發(fā)出點(diǎn)徑更小的激光L的工具或者使粉末P的噴射的收斂徑更小的工具等。但是，判斷是否更換層疊頭12的噴嘴23的條件并不局限于此。

控制裝置20在判斷為更換層疊頭12的噴嘴23的情況下(步驟S62為“是”)，利用噴嘴更換部34更換層疊頭12的噴嘴23(步驟S63)。

控制裝置20在更換了層疊頭12的噴嘴23之后，通過更換了噴嘴23的層疊頭12，進(jìn)行粉末P的噴射和激光L的照射(步驟S64)，進(jìn)行成形層的形成(步驟S65)，結(jié)束本工序?？刂蒲b置20在判斷為不需要更換層疊頭12的噴嘴23的情況下(步驟S62為“否”)，通過未更換噴嘴的層疊頭12進(jìn)行粉末P的噴射和激光L的照射(步驟S64)，進(jìn)行成形層的形成(步驟S65)，結(jié)束本工序。

這樣，三維層疊裝置1能夠基于由噴嘴更換部34決定了的成形層92的形成條件來更換層疊頭12的噴嘴23。因此，本實(shí)施方式的三維層疊裝置1能夠更適當(dāng)或更容易地進(jìn)行成形層92的形成。

此外，三維層疊裝置1具有粉末導(dǎo)入部35，由此能夠施加對(duì)于向?qū)盈B頭12導(dǎo)入的粉末進(jìn)行識(shí)別的工序。圖16是表示本實(shí)施方式的三維層疊裝置1的粉末的識(shí)別工序的一例的流程圖?？刂蒲b置20檢測(cè)在粉末導(dǎo)入部35安設(shè)有粉末的情況(步驟S71)，例如，檢測(cè)在粉末收納部81收納有放入了粉末的盒83的情況。

控制裝置20在安設(shè)了粉末之后，通過粉末導(dǎo)入部35的粉末識(shí)別部82識(shí)別粉末(步驟S72)?？刂蒲b置20例如通過粉末導(dǎo)入部35的粉末識(shí)別部82讀取盒83的材料顯示部84，檢測(cè)例如粉末的種類、粒度、重量、純度或氧化物覆膜等的在三維形狀物制造上所需的粉末的信息?？刂蒲b置20也可以通過粉末導(dǎo)入部35A的粉末識(shí)別部82A來識(shí)別粉末導(dǎo)入部35A內(nèi)的粉末。

控制裝置20在識(shí)別了粉末之后，基于粉末的識(shí)別結(jié)果，判斷粉末導(dǎo)入部35內(nèi)的粉末是否為適當(dāng)?shù)姆勰?步驟S73)。控制裝置20基于例如三維形狀物的設(shè)計(jì)信息，判斷粉末導(dǎo)入部35內(nèi)的粉末是否為適當(dāng)?shù)姆勰＠?，粉末?dǎo)入部35內(nèi)的粉末是為了制造由它們制造的三維形狀物而不適當(dāng)?shù)牟馁|(zhì)的情況下，控制裝置20判斷為粉末導(dǎo)入部35內(nèi)的粉末不適當(dāng)。

控制裝置20在判斷為粉末是適當(dāng)?shù)姆勰┑那闆r下(步驟S73為“是”)，利用粉末導(dǎo)入部35將粉末向?qū)盈B頭12導(dǎo)入(步驟S74)。

接下來，控制裝置20基于在步驟S72中識(shí)別的粉末的信息，決定成形層92的形成條件(步驟S75)，結(jié)束本工序。在此，層疊頭12存在例如將不同的粉末混合噴射的情況。這種情況下，控制裝置20也基于將不同的粉末混合噴射的指令內(nèi)容，來決定成形層92的形成條件。在此，成形層92的形成條件是與圖11的步驟S18同樣的條件，例如是成形層的各層的形狀、粉末的種類、粉末P的噴射速度、粉末P的噴射壓力、激光L的照射條件、熔融體A的溫度、固化體B的冷卻溫度、或基于工作臺(tái)部11的基臺(tái)部100的移動(dòng)速度等、在形成成形層上所需的條件。

控制裝置20在判斷為粉末是不適當(dāng)?shù)姆勰?步驟S73為“否”)的情況下(“否”)，經(jīng)由通信部55將粉末不適當(dāng)?shù)膬?nèi)容的信息或者不適當(dāng)?shù)姆勰┑男畔⑾蛲獠康臄?shù)據(jù)服務(wù)器等傳遞(步驟S76)，結(jié)束本處理。這種情況下，控制裝置20未作出從粉末導(dǎo)入部35向?qū)盈B頭12導(dǎo)入粉末的指令，本工序結(jié)束。即，三維層疊裝置1在判斷為粉末不是適當(dāng)?shù)姆勰┑那闆r下，停止向?qū)盈B頭12的粉末的供給。

這樣，控制裝置20根據(jù)粉末導(dǎo)入部35對(duì)粉末的識(shí)別結(jié)果，來控制從粉末導(dǎo)入部35向?qū)盈B頭12的粉末的導(dǎo)入。在粉末不是適當(dāng)?shù)姆勰┑那闆r下，所制造的三維形狀物的品質(zhì)可能會(huì)下降。而且，在向不適當(dāng)?shù)姆勰┱丈浼す釲的情況下，存在起火等安全性下降的可能性。粉末導(dǎo)入部35僅在粉末是適當(dāng)?shù)姆勰┑那闆r下向?qū)盈B頭12導(dǎo)入粉末。因此，本實(shí)施方式的三維層疊裝置1能夠抑制三維形狀物的品質(zhì)的下降，或者能夠抑制安全性的下降。

另外，在判斷為粉末不是適當(dāng)?shù)姆勰┑那闆r下，控制裝置20能夠?qū)⒎勰┎贿m當(dāng)?shù)膬?nèi)容的信息或者不適當(dāng)?shù)姆勰┑男畔⑾蛲獠康臄?shù)據(jù)服務(wù)器等傳遞。通過在外部的數(shù)據(jù)服務(wù)器蓄積這些信息，能夠使三維層疊裝置1使用的粉末更加適當(dāng)。因此，本實(shí)施方式的三維層疊裝置1能夠提高三維形狀物的品質(zhì)。

另外，控制裝置20根據(jù)粉末導(dǎo)入部35對(duì)粉末的識(shí)別結(jié)果，決定成形層92的形成條件，控制層疊頭12的動(dòng)作。因此，本實(shí)施方式的三維層疊裝置1能夠更適當(dāng)?shù)匦纬沙尚螌?2。

此外，三維層疊裝置1通過利用裝置計(jì)測(cè)部32計(jì)測(cè)粉末P的收斂位置及收斂徑，能夠施加對(duì)成形層的形成條件進(jìn)行變更的工序。圖17是表示對(duì)本實(shí)施方式的三維層疊裝置1的成形層的形成條件進(jìn)行變更的工序的一例的流程圖。首先，控制裝置20通過裝置計(jì)測(cè)部32計(jì)測(cè)從層疊頭12噴射的粉末P的收斂徑及收斂位置(步驟S81)。

控制裝置20在計(jì)測(cè)了粉末P的收斂徑及收斂位置之后，基于裝置計(jì)測(cè)部32的計(jì)測(cè)結(jié)果，判斷是否需要成形層的形成條件的變更(步驟S82)?？刂蒲b置20基于粉末P的收斂徑及收斂位置的計(jì)測(cè)結(jié)果，判斷是否變更例如粉末P的噴射條件或激光L的照射條件等。例如，在粉末P的收斂徑及收斂位置與三維形狀物的設(shè)計(jì)信息相比不適當(dāng)?shù)那闆r下，控制裝置20將粉末P的噴射條件或激光L的照射條件等變更為適當(dāng)?shù)臈l件。例如，控制裝置20在計(jì)測(cè)到的粉末P的收斂徑相對(duì)于要求的成形層92的形成精度而過大的情況下，判斷為減小粉末P的收斂徑。而且，例如，控制裝置20在計(jì)測(cè)到的粉末P的收斂位置距基臺(tái)部100過近的情況下，判斷為變更粉末P的收斂位置。

控制裝置20在判斷為需要成形層的形成條件的變更的情況下(步驟S82為“是”)，對(duì)成形層的形成條件進(jìn)行變更(步驟S83)。例如，控制裝置20通過增大粉末P的噴射速度來減小粉末P的收斂徑。而且，例如，控制裝置20例如使層疊頭12沿Z軸方向移動(dòng)，由此調(diào)整粉末P的收斂位置。

控制裝置20在變更了成形層的形成條件的情況或者判斷為不需要成形層的形成條件的變更的情況下(步驟S82為“否”)，一邊利用層疊頭12進(jìn)行粉末P的噴射和激光L的照射，一邊利用工作臺(tái)部11使基臺(tái)部100移動(dòng)，由此形成成形層(步驟S84)。這樣，對(duì)基于形狀計(jì)測(cè)部30的成形層的形成條件進(jìn)行變更的工序結(jié)束。

在此，三維層疊裝置1根據(jù)所噴射的粉末P的收斂位置及收斂徑而形成的成形層92的精度變化。例如，三維層疊裝置1在粉末P的收斂徑小的情況下，熔融體A的直徑也減小，形成致密的成形層92。而且，例如，三維層疊裝置1根據(jù)粉末P的噴射位置和激光L的點(diǎn)徑的位置而使熔融體A的直徑變化。如上所述，三維層疊裝置1根據(jù)裝置計(jì)測(cè)部32對(duì)粉末P的收斂位置及收斂徑的計(jì)測(cè)結(jié)果，控制裝置20變更及決定成形層的形成條件，控制層疊頭12的動(dòng)作。因此，三維層疊裝置1能夠使成形層的形成條件更加適當(dāng)，能夠更高精度地制造三維形狀物。

另外，在本實(shí)施方式中，裝置計(jì)測(cè)部32計(jì)測(cè)機(jī)械加工部13的前端56的位置和利用層疊頭12噴射的粉末P的收斂位置及收斂徑這兩方。即，三維層疊裝置1將對(duì)機(jī)械加工部13的前端56的位置進(jìn)行計(jì)測(cè)的裝置和對(duì)粉末P的收斂位置及收斂徑進(jìn)行計(jì)測(cè)的裝置共用。因此，三維層疊裝置1能夠抑制其尺寸的增大。但是，三維層疊裝置1也可以分體地具有對(duì)機(jī)械加工部13的前端56的位置進(jìn)行計(jì)測(cè)的裝置和對(duì)利用層疊頭12噴射的粉末P的收斂位置及收斂徑進(jìn)行計(jì)測(cè)的裝置。

以上，說明了本發(fā)明的實(shí)施方式，但是沒有通過這些實(shí)施方式的內(nèi)容來限定這些實(shí)施方式。而且，前述的構(gòu)成要素包括本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠容易想到的要素、實(shí)質(zhì)上相同的要素、所謂均等的范圍的要素。此外，前述的構(gòu)成要素可以適當(dāng)組合。此外，在不脫離前述的實(shí)施方式等的主旨的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行構(gòu)成要素的各種省略、置換或變更。例如，本實(shí)施方式的三維層疊裝置1并不局限于利用層疊頭12噴射粉末P而向粉末P照射激光L的結(jié)構(gòu)。三維層疊裝置1只要通過供給粉末P并向粉末P照射激光L而形成成形層，并向成形層適當(dāng)?shù)厥┘訖C(jī)械加工即可。例如，三維層疊裝置1也可以利用粉末供給部形成粉末層，向粉末層的一部分照射激光L而使粉末燒結(jié)，由此形成成形層。而且，例如，三維層疊裝置也可以將控制裝置20通過互聯(lián)網(wǎng)等通信線路而與外部的設(shè)備連接，基于從外部的設(shè)備輸入的指示，變更、設(shè)定加工條件例如成形層的形成條件。即，三維層疊裝置也可以使用通信線路進(jìn)行通信，能夠根據(jù)外部的設(shè)備來變更加工條件。

標(biāo)號(hào)說明

1 三維層疊裝置

2 三維層疊室

3 預(yù)備室

4 層疊頭收納室

4a、5a Z軸滑動(dòng)部

5 機(jī)械加工部收納室

6、7 門

10 床身

11 工作臺(tái)部

12 層疊頭

13 機(jī)械加工部

15 Y軸滑動(dòng)部

16 X軸滑動(dòng)部

17 旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)部

18、19 波紋管

20 控制裝置

22 工具

23 噴嘴

24 前端部

25 空氣排出部

30 形狀計(jì)測(cè)部

31 加熱頭

32 裝置計(jì)測(cè)部

33 工具更換部

34 噴嘴更換部

35、35A 粉末導(dǎo)入部

36 基臺(tái)移動(dòng)部

37 空氣排出部

38 氣體導(dǎo)入部

39 粉末回收部

41 外管

42 內(nèi)管

43 粉末流路

44 激光路徑

46 主體

47 光源

48 光纖

49 聚光部

51 輸入部

52 控制部

53 存儲(chǔ)部

54 輸出部

55 通信部

56 前端

57 光源部

58 攝像部

61、71 軸部

62、72 圓板部

63、73 保持部

64、74 螺栓

65、75 把持部

66、76 移動(dòng)部

67、77 開口部

68、69、78、79 孔部

81、81A 粉末收納部

82、82A 粉末識(shí)別部

83 盒

84 材料顯示部

85 導(dǎo)入部

86 旋風(fēng)分離器部

87 氣體排出部

88 粉末排出部

91 底座

92、93 成形層

95 圓板部

96 孔部

97 軸部

98 圓錐臺(tái)部

99 構(gòu)件

100 基臺(tái)部

102、104、106、108 箭頭

A 熔融體

B 固化體

L 激光

P 粉末