本發(fā)明涉及三維造型物的制造方法以及三維造型物的制造裝置。

背景技術(shù)：

以往，通過對層進行層疊來制造三維造型物的制造方法一直被實施。作為這樣的三維造型物的制造方法，一般將三維造型物形成在支承體上。然而，在這樣的以往的通過對層進行層疊來制造三維造型物的制造方法中，對將形成于支承體上的三維造型物從支承體上取出時的分離操作、取出之后的成形操作等增加了較大的負(fù)擔(dān)。即，對在支承體上形成三維造型物之后進行的后處理工序增加了時間和功夫。

因此，例如，在專利文獻1中公開了在支承體(造型載物臺)與三維造型物之間形成支持層從而能夠減少后處理工序的三維造型物的制造方法。

【在先技術(shù)文獻】

【專利文獻】

專利文獻1：日本特開2012-106437號公報

然而，如果僅單純地在支承體與三維造型物之間形成三維造型物的支持層，則有時不能充分地減少將形成于支承體上的三維造型物從支承體上取出時的分離操作、取出之后的成形操作等的負(fù)擔(dān)。由于通過支承體、三維造型物以及支持層的形成材料等，使這樣的負(fù)擔(dān)的大小發(fā)生變化。

因此，在通過對層進行層疊來制造三維造型物的以往的制造方法中，未能夠充分地減少制造的三維造型物的后處理工序。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的在于在通過對層進行層疊來制造三維造型物的三維造型物的制造方法中，減少制造的三維造型物的后處理工序。

為了解決上述課題的本發(fā)明的第一方面的三維造型物的制造方法通過對層進行層疊來制造三維造型物，所述三維造型物的制造方法具有：第一層形成工序，向支承體供給包含第一材料的第一供給物并通過將所述第一材料燒結(jié)而硬化來形成第一層；以及第二層形成工序，與所述第一層重疊地供給包含比所述第一材料的燒結(jié)溫度低的熔點或燒結(jié)溫度的第二材料的第二供給物并通過將所述第二材料燒結(jié)或熔融而硬化來形成第二層。

根據(jù)本方面，在支承體通過將第一材料燒結(jié)而硬化來形成第一層，與該第一層重疊地將比該第一材料的燒結(jié)溫度低的熔點或燒結(jié)溫度的第二材料燒結(jié)或熔融而硬化來形成第二層。因此，在第一層被硬化的狀態(tài)和第二層被硬化的狀態(tài)下能夠簡單地形成不連續(xù)層，通過形成該不連續(xù)層而能夠簡單地抑制第一層和第二層被較強地接合。因此，能夠抑制成為形成三維造型物時的基礎(chǔ)的第一層的第一材料和三維造型物的造型材料同樣地?zé)Y(jié)而使兩者較強地接合，從第一層(基礎(chǔ))取出第二層(三維造型物)時的分離操作的負(fù)擔(dān)變大。即，使作為三維造型物的造型材料的第二材料為比第一材料的燒結(jié)溫度低的熔點或燒結(jié)溫度的材料，從而能夠減輕從第一層(基礎(chǔ))取出第二層(三維造型物)時的分離操作的負(fù)擔(dān)。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，在本發(fā)明的第二方面的三維造型物的制造方法中，所述三維造型物的制造方法具有層疊工序，所述層疊工序中，通過執(zhí)行所述第二供給物的供給、和燒結(jié)或熔融所述第二材料而對所述第二層進行一層以上層疊。

根據(jù)本方面，具有通過執(zhí)行第二供給物的供給和燒結(jié)或熔融第二材料而對第二層進行一層以上層疊的層疊工序。因此，反復(fù)進行對應(yīng)于需要的次數(shù)的層疊工序，從而能夠簡單地形成所期望的形狀以及大小的三維造型物。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，在本發(fā)明的第三方式的三維造型物的制造方法中，所述三維造型物的制造方法具有支承層形成工序，所述支承層形成工序中，供給第三供給物并形成支承在所述層疊工序中供給的所述第二供給物的支承層

根據(jù)本方面，供給第三供給物，形成支承在層疊工序中供給的第二供給物的支承層。因此，在層疊工序中層疊的層之中的上層具有底切部(相對下層在層的平面方向上成為凸的部分)的情況下，能夠由支承層支撐該底切部。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面至第三方面中任一方面，在本發(fā)明的第四方面的三維造型物的制造方法中，所述支承體的熔點比所述第一材料的燒結(jié)溫度低。

根據(jù)本方面，支承體的熔點比第一材料的熔點低。即，第一材料不僅與第二材料且與支承體熔點也不同。因此，不僅能夠減輕從第一層取出第二層時的分離操作的負(fù)擔(dān)，而且也能夠減輕從支承體取出第一層時的分離操作的負(fù)擔(dān)。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面至第四方面中任一方面，在本發(fā)明的第五方面的三維造型物的制造方法中，所述第一材料的線膨脹系數(shù)比所述第二材料的線膨脹系數(shù)以及所述支承體的線膨脹系數(shù)小。

根據(jù)本方面，第一材料比第二材料和支承體中的任一個的線膨脹系數(shù)小。使第一層(第一材料)的線膨脹系數(shù)比第二層(第二材料)以及支承體小，從而能夠抑制伴隨著加熱在第一層與第二層以及支承體之間逆向的膜應(yīng)力起作用使三維造型物歪曲。因此，能夠減輕從第一層取出第二層時的分離操作的負(fù)擔(dān)以及從支承體取出第一層時的分離操作的負(fù)擔(dān)。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面至第五方面中任一方面，在本發(fā)明的第六方面的三維造型物的制造方法中，在所述第一層形成工序中，貫通至所述支承體的貫通孔形成于所述第一層。

根據(jù)本方面，貫通至支承體的貫通孔形成于第一層。因此，例如，向此貫通孔供給熱傳導(dǎo)性高的材料(第二材料等)，從而能夠經(jīng)由該貫通孔使伴隨著第二材料的燒結(jié)或熔融的熱逸散。另外，例如，向此貫通孔供給第二材料并使此部分和第二層合起來而將第二材料燒結(jié)或熔融，從而能夠提高第二層相對于第一層的固定力。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面至第六方面中任一方面，在本發(fā)明的第七方面的三維造型物的制造方法中，所述第一供給物的供給以及所述第二供給物的供給中的至少一個由非接觸式噴射分配器供給。

根據(jù)本方面，第一供給物的供給以及所述第二供給物的供給中的至少一個由非接觸式噴射分配器供給。在此，非接觸式噴射分配器能夠在較短的周期內(nèi)使材料噴出并配置。因此，能夠加快三維造型物的制造速度。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面至第七方面中任一方面，在本發(fā)明的第八方面的三維造型物的制造方法中，所述第一供給物的供給以及所述第二供給物的供給中的至少一個由針分配器供給。

根據(jù)本方面，第一供給物的供給以及第二供給物的供給中的至少一個由針分配器供給。在此，針分配器能夠細(xì)微地調(diào)整量并配置材料。因此，能夠提高三維造型物的制造精度。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面至第八七方面中任一方面，在本發(fā)明的第九方面的三維造型物的制造方法中，所述第一材料包括氧化鋁、二氧化硅、氮化鋁、碳化硅、氮化硅中的至少一種，所述第二材料包括鎂、鐵、銅、鈷、鈦、鉻、鎳、鋁、馬氏體時效鋼、不銹鋼、鈷鉻鉬、鈦合金、鎳合金、鋁合金、鈷合金、鈷鉻合金中的至少一種。

根據(jù)本方面，能夠減少制造的三維造型物的后處理工序，且尤其能夠制造剛性高的三維造型物。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面至第九七方面中任一方面，在本發(fā)明的第十方面的三維造型物的制造方法中，硬化所述第二層形成工序中的所述第二材料的溫度小于等于所述第一材料的燒結(jié)溫度。

根據(jù)本方面，硬化第二層形成工序中的第二材料的溫度小于等于第一材料的燒結(jié)溫度。因此，能夠抑制第一層和第二層共同地?zé)Y(jié)并被較強地接合而從第一層取出第二層時的分離操作的負(fù)擔(dān)變大。

本發(fā)明的第十一方面的三維造型物的制造裝置，所述三維造型物的制造裝置通過對層進行層疊來制造三維造型物，所述三維造型物的制造裝置具有：第一層形成部，向支承體供給包含第一材料的第一供給物并通過將所述第一材料燒結(jié)而硬化來形成第一層；以及第二層形成部，與所述第一層重疊地供給包含比所述第一材料的燒結(jié)溫度低的熔點或燒結(jié)溫度的第二材料的第二供給物并通過將所述第二材料燒結(jié)或熔融而硬化來形成第二層。

根據(jù)本方面，在支承體通過將第一材料燒結(jié)而硬化來形成第一層，與該第一層重疊地將比該第一材料的燒結(jié)溫度低的熔點或燒結(jié)溫度的第二材料燒結(jié)或熔融而硬化來形成第二層。因此，在第一層被硬化的狀態(tài)和第二層被硬化的狀態(tài)下能夠簡單地形成不連續(xù)層，通過形成該不連續(xù)層而能夠簡單地抑制第一層和第二層被較強地接合。因此，能夠抑制成為形成三維造型物時的基礎(chǔ)的第一層的第一材料和三維造型物的造型材料同樣地?zé)Y(jié)而使兩者較強地接合，從第一層(基礎(chǔ))取出第二層(三維造型物)時的分離操作的負(fù)擔(dān)變大。即，使作為三維造型物的造型材料的第二材料為比第一材料的燒結(jié)溫度低的熔點或燒結(jié)溫度的材料，從而能夠減輕從第一層(基礎(chǔ))取出第二層(三維造型物)時的分離操作的負(fù)擔(dān)。

符號說明

50、50a、50b、50c、50d、50e、50f、50g以及50h熔融部(第二層)；110基臺；111驅(qū)動裝置；120載物臺(支承體)；400控制單元；410載物臺控制器；430激光控制器；500三維造型物；501、502以及503部分造型物；730噴頭基座支承部；1100噴頭基座；1121基礎(chǔ)部(第一層)；1200第二材料供給裝置；1210第二材料供給單元；1210a第二材料容納部；1220供給管；1230第二材料噴出部；1230a噴出噴嘴；1230b噴出驅(qū)動部；1300能量照射部(激光照射部)；1400噴頭單元(第二層形成部)；1401、1402、1403、1404、1405、1406、1407以及1408噴頭單元；1400a保持夾具；1500材料供給控制器；1600第一材料供給裝置；1610第一材料供給單元；1610a第一材料容納部；1620供給管；1630第一材料噴出部；1630a噴出噴嘴；1630b噴出驅(qū)動部；1700噴頭基座；1800噴頭單元(第一層形成部)；1800a保持夾具；1810能量照射部；2000形成裝置(三維造型物的制造裝置)；L激光；M材料(第二供給物)；O三維造型物的完成體。

附圖說明

圖1的(a)是示出本發(fā)明的一實施方式的三維造型物的制造裝置的結(jié)構(gòu)的概略結(jié)構(gòu)圖，圖1的(b)是(a)所示的C’部的放大圖。

圖2的(a)是示出本發(fā)明的一實施方式的三維造型物的制造裝置的結(jié)構(gòu)的概略結(jié)構(gòu)圖，圖2的(b)是(a)所示的C部的放大圖。

圖3是本發(fā)明的一實施方式的噴頭基座的概略透視圖。

圖4的(a)～(c)是概念性地說明本發(fā)明的一實施方式的噴頭單元的配置和熔融部的形成方式的關(guān)系的俯視圖。

圖5的(a)、(b)是概念性地說明熔融部的形成方式的概略圖。

圖6的(a)、(b)是示出配置于噴頭基座的噴頭單元的其他的配置的例子的示意圖。

圖7的(a)～(f)是表示本發(fā)明的一實施例的三維造型物的制造過程的概略圖。

圖8的(a)～(h)是表示本發(fā)明的一實施例的三維造型物的制造過程的概略圖。

圖9是本發(fā)明的一實施例的三維造型物的制造方法的流程圖。

具體實施方式

以下，參照附圖，說明本發(fā)明涉及的實施方式。

圖1以及圖2是示出本發(fā)明的一實施方式涉及的三維造型物的制造裝置的結(jié)構(gòu)的概略結(jié)構(gòu)圖。

在此，本實施方式的三維造型物的制造裝置具備兩種材料供給部以及能量賦予部，但圖1以及圖2分別是只示出一個材料供給部以及能量賦予部的圖，省略地示出另一個材料供給部以及能量賦予部。

本實施方式涉及的三維造型物的制造裝置噴出包括種類不同的第一材料以及第二材料的這兩個種類的流體的供給物(第一供給物以及第二供給物)而供給，并形成作為通過第一供給物形成三維造型物時的基礎(chǔ)(造型臺)的第一層和通過第二供給物構(gòu)成三維造型物的第二層。然而，并不限定于這樣的三維造型物的制造裝置，也可以由其他的方法來形成第一層和第二層。例如，也可以使用包括第一材料的印刷電路基板(green sheet)和包括第二材料的印刷電路基板來形成第一層和第二層。另外，對第一材料以及第二材料并沒有特別限定。

此外，本說明書中的“三維造型”是指表示形成所謂的立體造型物，其包括例如即使是平板狀即所謂的二維形狀的形狀也形成具有厚度的形狀的情況。

如在圖1以及圖2中所示，形成裝置2000具備：基臺110；以及載物臺120，配置為設(shè)于基臺110的作為驅(qū)動單元的驅(qū)動裝置111而能夠在圖示的X、Y、Z方向移動或者以Z軸為中心的旋轉(zhuǎn)方向驅(qū)動。并且，如在圖1中所示，具備噴頭基座支承部730，其一個端部被固定于基臺110，在另一個端部保持固定有噴頭基座1700，該噴頭基座1700對具備能量照射部1810和第一材料噴出部1630的噴頭單元1800進行保持。另外，如在圖2中所示，并且包括噴頭基座支承部130，其一個端部被固定于基臺110，在另一個端部保持固定有噴頭基座1100，該噴頭基座1100對具備能量照射部1300和第二材料噴出部1230的多個噴頭單元1400進行保持。在此，噴頭基座1700和噴頭基座1100在XY平面中被并列設(shè)置。

此外，本實施方式的能量照射部1810與能量照射部1300相比除能量的照射范圍較寬以外為同樣的結(jié)構(gòu)，第一材料噴出部1630與第二材料噴出部1230相比除噴出量較多以外為同樣的結(jié)構(gòu)。只是，并不限定于這樣的結(jié)構(gòu)。

如在圖1的(a)所示，從第一材料噴出部1630向載物臺120上噴出包含作為第一材料的陶瓷粒子的第一供給物，從能量照射部1810對所噴出的該第一供給物進行熱能量的照射，基礎(chǔ)部1121形成為層狀。

然后，如在圖2的(a)所示，從第二材料噴出部1230向基礎(chǔ)部1121上噴出包含作為第二材料的金屬粉末的第二供給物，從能量照射部1300對所噴出的該第二供給物進行熱能量的照射，從而在形成為三維造型物500的過程中的部分造型物501、502以及503形成為層狀。此外，在圖2的(a)中，為了方便說明，例示了部分造型物501、502以及503這三層，但可層疊至所期望的三維造型物500的形狀(至圖2的(a)中的50n層)。

圖1的(b)是示出圖1的(a)所示的噴頭基座1700的C’部放大概念圖。如圖1的(b)所示，噴頭基座1700保持一個噴頭單元1800。噴頭單元1800是第一層的形成部，其將第一材料供給裝置1600所具備的第一材料噴出部1630和能量照射部1810被保持夾具1800a保持而構(gòu)成。第一材料噴出部1630具備：噴出噴嘴1630a；以及通過材料供給控制器1500從噴出噴嘴1630a使包含第一材料的第一供給物噴出的噴出驅(qū)動部1630b。

另外，圖2的(b)是示出圖2的(a)所示的噴頭基座1100的C部放大概念圖。如圖2的(b)所示，噴頭基座1100保持多個噴頭單元1400。細(xì)節(jié)后述，一個噴頭單元1400是第二層的形成部，其將第二材料供給裝置1200所具備的第二材料噴出部1230和能量照射部1300通過保持夾具1400a保持而構(gòu)成。第二材料噴出部1230具備：噴出噴嘴1230a；以及通過材料供給控制器1500從噴出噴嘴1230a使包含第二材料的第二供給物噴出的噴出驅(qū)動部1230b。

能量照射部1810以及1300在本實施方式中通過作為能量而照射電磁波即激光的能量照射部來說明(以下，將能量照射部1810以及1300稱為激光照射部1810和1300)。在照射的能量中使用激光，從而能夠向成為目標(biāo)的供給材料瞄準(zhǔn)地照射能量，能夠形成質(zhì)量優(yōu)良的三維造型物。另外，例如配合噴出的材料的種類，能夠容易地進行控制照射能量(功率、掃描速度)，從而能夠得到所期望的質(zhì)量的三維造型物。例如，當(dāng)然也能夠選擇使噴出的材料燒結(jié)固化、熔融固化。即，噴出的材料根據(jù)情況其是燒結(jié)材料或是熔融材料，或是通過其他的方法固化的固化材料。只是，并不限定于這樣的結(jié)構(gòu)，也可以采用如下結(jié)構(gòu)：代替激光照射部1810以及1300，而設(shè)置賦予通過電弧放電產(chǎn)生的熱的能量賦予部，通過由電弧放電產(chǎn)生的熱來燒結(jié)或熔融第一層以及第二層而硬化。

第一材料噴出部1630通過供給管1620連接容納了使與保持于噴頭基座1700的噴頭單元1800對應(yīng)的第一供給物的第一材料供給單元1610。并且，規(guī)定的第一供給物從第一材料供給單元1610被供給到第一材料噴出部1630。在第一材料供給單元1610中，作為供給材料在第一材料容納部1610a容納有包含成為用于對通過本實施方式的形成裝置2000造型的三維造型物500進行造型的基礎(chǔ)(造型臺)的第一層的原料的材料(陶瓷)，第一材料容納部1610a通過供給管1620連接于第一材料噴出部1630。

第二材料噴出部1230通過供給管1220連接于容納了使與保持于噴頭基座1100的噴頭單元1400分別對應(yīng)的第二供給物的第二材料供給單元1210。然后，規(guī)定的第二供給物從第二材料供給單元1210被供給到第二材料噴出部1230。在第二材料供給單元1210中，作為供給材料在第二材料容納部1210a容納有包含通過本實施方式的形成裝置2000造型的三維造型物500的原料的材料(金屬)，各個第二材料容納部1210a通過供給管1220連接于各個第二材料噴出部1230。這樣，具備各個第二材料容納部1210a，從而能夠從噴頭基座1100供給多個不同種類的材料。

作為供給為材料的第二供給物的金屬(第二材料)，只要是比第一材料的燒結(jié)溫度低的熔點的材料，并沒有特別限定。例如，能夠使用鎂(Mg)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鉻(Cr)、鋁(Al)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、銅(Cu)的粉末、或包括包含一種以上這些金屬的合金(馬氏體時效鋼、不銹鋼、鈷鉻鉬、鈦合金、鎳合金、鋁合金、鈷合金、鈷鉻合金)等的粉末、溶劑和粘合劑的懸浮液狀(或者膏狀)的材料。

在形成裝置2000中配備有作為控制單元的控制單元400，該控制單元400基于從未圖示的例如個人計算機等的數(shù)據(jù)輸出裝置輸出的三維造型物的造型用數(shù)據(jù)，控制上述的載物臺120、以及第一材料供給裝置1600具備的第一材料噴出部1630和激光照射部1810、第二材料供給裝置1200具備的第二材料噴出部1230和激光照射部1300。并且，在控制單元400中，雖然未圖示，但配備有控制部，該控制部控制使載物臺120、第一材料噴出部1630以及激光照射部1810協(xié)同地驅(qū)動和動作，同時控制使載物臺120、第二材料噴出部1230以及激光照射部1300協(xié)同地驅(qū)動和動作。在此，激光照射部1300以及1810使控制信號從控制單元400發(fā)送到激光控制器430，從激光控制器430向多個激光照射部1300以及激光照射部1810中的任一方或全部發(fā)送照射激光的輸出信號。

配備為能夠在基臺110移動的載物臺120基于來自控制單元400的控制信號，在載物臺控制器410中生成控制載物臺120的移動開始與停止、移動方向、移動量、移動速度等的信號，發(fā)送到設(shè)于基臺110的驅(qū)動裝置111，載物臺120在圖示的X、Y、Z方向上移動。在設(shè)于噴頭單元1800的第一材料噴出部1630中，基于來自控制單元400的控制信號，在材料供給控制器1500中生成控制設(shè)于第一材料噴出部1630的噴出驅(qū)動部1630b中的噴出噴嘴1630a噴出的材料噴出量等的信號，通過所生成的信號從噴出噴嘴1630a噴出規(guī)定量的第一材料。同樣地，在設(shè)于噴頭單元1400的第二材料噴出部1230中，基于來自控制單元400的控制信號，在材料供給控制器1500中生成控制設(shè)于第二材料噴出部1230的噴出驅(qū)動部1230b中的噴出噴嘴1230a噴出的材料噴出量等的信號，通過所生成的信號從噴出噴嘴1230a噴出規(guī)定量的第二材料。

進一步地詳細(xì)地說明噴頭單元1400。

圖3以及圖4示出多個保持于噴頭基座1100的噴頭單元1400以及保持于噴頭單元1400的激光照射部1300和材料噴出部1230的保持方式的一例，其中圖4是從圖2的(b)所示的箭頭D方向觀察的噴頭基座1100的外觀圖。

此外，以下的說明是將由第二供給物所形成的層的所期望的區(qū)域熔融并硬化的例子的說明，但也可以由比其低的溫度來燒結(jié)并硬化該所期望的區(qū)域。

如圖3所示，多個噴頭單元1400通過未圖示的固定單元保持于噴頭基座1100。另外，如在圖4所示，在本實施方式的形成裝置2000的噴頭基座1100中，具備使由圖下方第一列的噴頭單元1401、第二列的噴頭單元1402、第三列的噴頭單元1403、然后第四列的噴頭單元1404這四個單元呈交錯狀配置的噴頭單元1400。然后，如在圖4的(a)所示，一邊使載物臺120相對噴頭基座1100在X方向上移動一邊從各噴頭單元1400噴出造型材料，從激光照射部1300照射激光L并形成熔融部50(熔融部50a、50b、50c以及50d)。后述熔融部50的形成順序。

此外，成為了雖然未圖示但設(shè)于各個噴頭單元1401～1404的第二材料噴出部1230成為經(jīng)由噴出驅(qū)動部1230b由供給管1220與第二材料供給單元1210相連，激光照射部1300與激光控制器430相連，保持于保持夾具1400a的結(jié)構(gòu)。

如圖3所示，第二材料噴出部1230從噴出噴嘴1230a朝向載置于載物臺120上的基礎(chǔ)部1121上噴出材料M(在本實施方式中與第二供給物對應(yīng)，以下稱為材料M)。在噴頭單元1401中，例示出以液滴狀噴出材料M的噴出方式，在噴頭單元1402中，例示出以連續(xù)體狀供給材料M的噴出方式。材料M的噴出方式可以是液滴狀也可以是連續(xù)體狀，無論哪一種都可以，但在本實施方式中由以液滴狀噴出材料M的方式來說明。

從噴出噴嘴1230a呈液滴狀噴出的材料M在大致重力方向上飛行，著落到基礎(chǔ)部1121上。激光照射部1300保持于保持夾具1400a。伴隨著載物臺120的移動，當(dāng)著落到基礎(chǔ)部1121上的材料M進入激光照射范圍內(nèi)時材料M熔融，在激光照射范圍外固化而形成熔融部50。此熔融部50的集合體作為形成于基礎(chǔ)部1121上的三維造型物500的部分造型物、例如部分造型物501(參照圖2)而形成。

接下來，使用圖4以及圖5說明熔融部50的形成順序。

圖4是概念性地說明本實施方式的噴頭單元1400的配置和熔融部50的形成方式的關(guān)系的俯視圖。并且，圖5是概念性地表示熔融部50的形成方式的側(cè)視圖。

首先，當(dāng)載物臺120在+X方向上移動時，從多個噴出噴嘴1230a呈液滴狀噴出材料M，材料M被配置在基礎(chǔ)部1121的規(guī)定的位置。然后，進一步地當(dāng)載物臺120在+X方向上移動時，進入從激光照射部1300照射的激光L的照射范圍內(nèi)，材料M熔融。進一步地當(dāng)載物臺120在+X方向上移動時，材料M到激光L的照射范圍外并固化而形成熔融部50。

更加具體地，首先，如在圖5的(a)所示，一邊使載物臺120在+X方向上移動，一邊從多個噴出噴嘴1230a在基礎(chǔ)部1121的規(guī)定的位置以恒定的間隔配置材料M。

接下來，如在圖5的(b)所示，一邊使載物臺120在圖1所示的-X方向上移動，一邊以填補按恒定的間隔所配置的材料M之間的方式重新配置材料M。然后，使載物臺120向-X方向上繼續(xù)移動，從而材料M進入激光L的照射范圍內(nèi)而被熔融(形成熔融部50)。

此外，從將材料M配置于規(guī)定的位置后至進入激光L的照射范圍內(nèi)為止的時間，能夠由載物臺120的移動速度來調(diào)整。例如，在材料M中包含溶劑的情況下，減慢載物臺120的移動速度，延長至進入照射范圍內(nèi)的時間，從而能夠促進溶劑的干燥。

另外，也可以采用如下結(jié)構(gòu)：一邊使載物臺120在+X方向上移動，一邊以從多個噴出噴嘴1230a在基礎(chǔ)部1121的規(guī)定的位置使材料M重疊的方式(以不空開間隔的方式)來配置，保持使向同一方向移動的狀態(tài)進入激光L的照射范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)(不是由在載物臺120的X方向中的往復(fù)移動來形成熔融部50的結(jié)構(gòu)，而是只由在載物臺120的X方向中的單側(cè)的移動來形成熔融部50的結(jié)構(gòu))。

如上述那樣形成熔融部50，從而如在圖4的(a)所示的、各噴頭單元1401、1402、1403以及1404的X方向中的一行量(Y方向中的第一行)的熔融部50(熔融部50a、50b、50c以及50d)被形成。

接下來，為了形成各噴頭單元1401、1402、1403以及1404的Y方向中的第二行的熔融部50(熔融部50a、50b、50c以及50d)，在-Y方向上使噴頭基座1100移動。當(dāng)使噴嘴間的間距為P時，移動量在-Y方向上僅移動P/n(n是自然數(shù))間距量。在本實施例中將n作為3來說明。

進行如在圖5的(a)以及圖5的(b)所示的、與上述同樣的動作，從而如在圖4的(b)所示的、Y方向中的第二行的熔融部50’(熔融部50a’、50b’、50c’以及50d’)被形成。

接下來，為了形成各噴頭單元1401、1402、1403以及1404的Y方向中的第三行的熔融部50(熔融部50a、50b、50c以及50d)，在-Y方向上使噴頭基座1100移動。移動量在-Y方向上僅移動P/3間距量。

然后，進行如在圖5的(a)以及圖5的(b)所示的、與上述同樣的動作，從而如在圖4的(b)所示的、Y方向中的第三行的熔融部50”(熔融部50a”、50b”、50c”以及50d”)被形成，能夠得到熔融層。

另外，也能夠?qū)牟牧蠂姵霾?230噴出的材料M從噴頭單元1401、1402、1403、1404的任一單元或者兩單元以上噴出供給與其他噴頭單元不同的第二材料。因此，使用本實施方式的形成裝置2000，從而能夠得到具有從異種材料形成的復(fù)合材部分造型物的三維造型物。

上述實施方式的形成裝置2000具備的噴頭單元1400以及噴頭單元1800的數(shù)量和排列，并不限定于上述的數(shù)量以及排列。在圖6中，作為其例子，示意圖地示出配置于噴頭基座1100的噴頭單元1400的其他的配置的例子。

圖6的(a)示出在X軸方向上使多個噴頭單元1400并列在噴頭基座1100的方式。圖6的(b)示出使噴頭單元1400呈格子狀排列在噴頭基座1100的方式。此外，排列的噴頭單元的數(shù)量均并不限定于圖示的例子。

接下來，說明使用上述的實施方式的形成裝置2000進行的三維造型物的制造方法的一實施例。

圖7是表示使用形成裝置2000進行的三維造型物的制造過程的一例的概略圖。

最初，如在圖7的(a)所示，將用于形成成為用于形成三維造型物的基礎(chǔ)(造型臺：基礎(chǔ)部1121)的第一層的第一供給物從第一材料噴出部1630供給到載物臺120上，并且從激光照射部1810向整個第一供給物照射激光L，從而形成第一層(基礎(chǔ)部1121)。此外，圖7的(a)以及在下述參照的圖7的(b)～7的(e)是從沿X軸的方向觀察到的圖。在此，圖7的(f)表示出從沿Z軸的方向觀察到的在圖7的(a)中表示的狀態(tài)的狀態(tài)。

接下來，如在圖7的(b)所示，構(gòu)成三維造型物的最下層(第一層)并且以將用于形成第二層的材料M(第二供給物)從第二材料噴出部1230相對基礎(chǔ)部1121層疊在上側(cè)(Z(+)方向)的方式供給，并且從激光照射部1300向材料M中的所期望的三維造型物的對應(yīng)區(qū)域照射激光L，從而形成熔融部50(第二層)。此外，將材料M供給到基礎(chǔ)部1121上時，不僅三維造型物的對應(yīng)區(qū)域而且對三維造型物的對應(yīng)區(qū)域以外的部分也供給。在上層具有底切(undercut)部(相對下層在XY平面方向上成為凸的部分)的情況下，作為下層中的支承層，用于對其進行支撐。在下層中，也可以從激光照射部照射激光L，從而使材料M燒結(jié)好。

然后，反復(fù)進行圖7的(b)的動作至形成所期望的三維造型物。

具體地，如在圖7的(c)所示，執(zhí)行與圖7的(b)同樣的動作，從而以將成為第二層的熔融部50的層相對第一層的熔融部50的層層疊在上側(cè)的方式而形成。此外，對第一層的材料M供給成為第二層的材料M時，不僅三維造型物的對應(yīng)區(qū)域而且對三維造型物的對應(yīng)區(qū)域以外的部分也供給。

這樣，反復(fù)進行圖7的(b)的動作(圖7的(c)的動作)，從而如在圖7的(d)所示，完成三維造型物的完成體O。此外，圖7的(e)表示出將三維造型物的完成體O從基礎(chǔ)部1121取出，并將三維造型物的完成體O顯影(從三維造型物的完成體O除去來源于材料M的附著物)的狀態(tài)。

接下來，說明使用上述的實施方式的形成裝置2000進行的三維造型物的制造方法的另一實施例。

圖8是表示使用形成裝置2000進行的三維造型物的制造過程的另一例的概略圖。

最初，如在圖8的(a)所示，將用于形成成為用于形成三維造型物的基礎(chǔ)(造型臺)的第一層的第一供給物從第一材料噴出部1630供給到載物臺120上，并且從激光照射部1810向第一供給物的整體照射激光L，從而形成第一層(基礎(chǔ)部1121)。此外，圖8的(a)以及在下述參照的圖8的(b)～8的(g)是從沿X軸的方向觀察到的圖。在此，圖8的(h)表示出從沿Z軸的方向觀察到的在圖8的(a)中示出的狀態(tài)的狀態(tài)。如在圖8的(a)以及8的(h)所示，在本例中，在基礎(chǔ)部1121構(gòu)成貫通至載物臺120的貫通孔H。

接下來，如在圖8的(b)所示，將材料M從第二材料噴出部1230供給到構(gòu)成于基礎(chǔ)部1121的貫通孔H，并且從激光照射部1300照射激光L，形成熔融部50。

接下來，如在圖8的(c)所示，構(gòu)成三維造型物的最下層(第一層)并且以將用于形成第二層的材料M(第二供給物)從第二材料噴出部1230相對基礎(chǔ)部1121層疊在上側(cè)(Z(+)方向)的方式供給，并且從激光照射部1300向材料M中的所期望的三維造型物的對應(yīng)區(qū)域照射激光L，從而形成熔融部50(第二層)。此外，將材料M供給到基礎(chǔ)部1121上時，不僅三維造型物的對應(yīng)區(qū)域而且對三維造型物的對應(yīng)區(qū)域以外的部分也供給。

然后，反復(fù)進行圖8的(c)的動作至形成所期望的三維造型物。

具體地，如在圖8的(d)所示，執(zhí)行與圖8的(c)同樣的動作，從而以將成為第二層的熔融部50的層相對第一層的熔融部50的層層疊在上側(cè)的方式而形成。此外，對第一層的材料M供給成為第二層的材料M時，不僅三維造型物的對應(yīng)區(qū)域而且對三維造型物的對應(yīng)區(qū)域以外的部分也供給。

這樣，通過反復(fù)進行圖8的(c)的動作(圖8的(d)的動作)，從而如在圖8的(e)所示，完成三維造型物的完成體O。此外，圖8的(f)示出將三維造型物的完成體O從基礎(chǔ)部1121取出，并將三維造型物的完成體O顯影(從三維造型物的完成體O除去來源于材料M的附著物)的狀態(tài)。然后，圖8的(g)表示出切斷與貫通孔H對應(yīng)的部分的熔融部50(不需要部分)并成形的狀態(tài)。

此外，作為使用上述的實施方式的形成裝置2000進行的三維造型物的制造方法以外的一實施例，可列舉以下那樣的方式。

例如，能夠采用如下方法：對熔融部50，使激光照射到接觸區(qū)域并加熱，作為第二材料將金屬粉末吹到該照射區(qū)域。通過采用這樣的方法，由于無需被造型的三維造型物為導(dǎo)電性，因此第二材料能夠使用樹脂材料等的非導(dǎo)電性的材料。另外，作為另一實施方式，能夠?qū)⒎峙淦?材料的供給部)和激光照射部在單獨單元中配置。也能夠采用如下結(jié)構(gòu)：將激光照射部、定位來自激光照射部的激光的多個鏡、和聚集激光的透鏡類等設(shè)置在載物臺120的上方，采用將激光高速、寬范圍地掃描的振鏡掃描器(galvanometer scanner)方式來固化。

另外，作為另一例，能夠采用如下方法：例如代替將第一供給物以及第二供給物作為液滴噴出的第一材料噴出部1630和第二材料噴出部1230，而將造型材料附著在針前端并使用配置在所期望的位置的針分配器(needle dispenser)來形成第二層。通過采用這樣的方法，能夠提升三維造型物的形狀的精細(xì)度。

接下來，使用流程圖來說明使用上述實施方式的形成裝置2000進行的三維造型物的制造方法的一例(與圖7對應(yīng)的例子)。

在此，圖9是本實施例的三維造型物的制造方法的流程圖。

如在圖9所示，在本實施例的三維造型物的制造方法中，最初在步驟S110中，取得三維造型物的數(shù)據(jù)。詳細(xì)地，從例如在個人計算機中所執(zhí)行的應(yīng)用程序等取得表示三維造型物的形狀的數(shù)據(jù)。

接下來，在步驟S120中，創(chuàng)建每個層的數(shù)據(jù)。詳細(xì)地，在表示三維造型物的形狀的數(shù)據(jù)中，依據(jù)Z方向的造型分辨率來切片，在每個截面生成位圖數(shù)據(jù)(截面數(shù)據(jù))。

此時，生成的位圖數(shù)據(jù)成為由三維造型物的輪廓區(qū)域和三維造型物的接觸區(qū)域所區(qū)別的數(shù)據(jù)。

接下來，在步驟S130中，使包含作為基礎(chǔ)部1121的構(gòu)成材料的第一材料的第一供給物從第一材料噴出部1630噴出并將第一供給物供給到載物臺120。

接下來，在步驟S140中，從激光照射部1810向第一供給物的供給范圍整體照射激光L，從而形成作為第一層的基礎(chǔ)部1121。在此，在本實施例中，通過燒結(jié)來進行該第一供給物的固化。

接下來，在步驟S150中，使包含作為三維造型物的形成材料的第二材料的第二供給物從第二材料噴出部1230噴出并供給到在步驟S140中所形成的層之上的接觸區(qū)域。

接下來，在步驟S160中，從激光照射部1300向三維造型物的對應(yīng)區(qū)域照射激光L，從而形成作為第二層的熔融部50。在此，在本實施例中，通過熔融來進行該第二供給物的固化，但也可以由燒結(jié)等、其他的方法來固化。

然后，由步驟S170，反復(fù)進行從步驟S150至步驟S170直至基于與在步驟S120中所生成的各層對應(yīng)的位圖數(shù)據(jù)的三維造型物的造型結(jié)束。

然后，反復(fù)進行從步驟S150至步驟S170，當(dāng)三維造型物的造型結(jié)束時，在步驟S180中，進行三維造型物的顯影，結(jié)束本實施例的三維造型物的制造方法。

如上所述，本實施例的三維造型物的制造方法是通過對層進行層疊來制造三維造型物的三維造型物的制造方法。并且，具有：向載物臺120供給包含第一材料的第一供給物并通過將第一材料燒結(jié)而硬化來形成第一層的第一層形成工序(與步驟S120以及步驟S130對應(yīng))；以及與第一層重疊地供給包含比第一材料的燒結(jié)溫度低的熔點或燒結(jié)溫度的第二材料的第二供給物并通過將上述第二材料燒結(jié)或熔融而硬化來形成第二層的第二層形成工序(與步驟S140以及步驟S150對應(yīng))。

因此，在第一層被硬化的狀態(tài)和第二層被硬化的狀態(tài)下能夠簡單地形成不連續(xù)層，通過形成該不連續(xù)層能夠簡單地抑制第一層和第二層被較強地接合。在此，形成不連續(xù)層意思是以不將第一層(第一材料)和第二層(第二材料)共同地?zé)Y(jié)到相同程度的方式來形成第一層和第二層。例如，燒結(jié)第一層并使第二層熔融，從而能夠簡單地形成不連續(xù)層。

因此，能夠抑制成為形成三維造型物時的基礎(chǔ)的第一層的第一材料和三維造型物的造型材料同樣地?zé)Y(jié)而使兩者較強地接合，從第一層(基礎(chǔ))取出第二層(三維造型物)時的分離操作的負(fù)擔(dān)變大。即，使作為三維造型物的造型材料的第二材料為比第一材料的燒結(jié)溫度低的熔點或燒結(jié)溫度的材料，從而能夠減輕從第一層(基礎(chǔ))取出第二層(三維造型物)時的分離操作的負(fù)擔(dān)。

另外，使用由熱引起的歪曲變小的第一材料(例如陶瓷)來形成成為形成三維造型物時的基礎(chǔ)(造型臺)的第一層，從而也能夠減輕三維造型物的歪曲，能夠減輕作為后處理工序的成形操作的負(fù)擔(dān)。

另外，如果進行另一表達，則本實施例的三維造型物的制造裝置2000是通過對層進行層疊來制造三維造型物的三維造型物的制造裝置。并且，具有：向載物臺120供給包含第一材料的第一供給物并通過將第一材料燒結(jié)而硬化來形成第一層的第一層形成部(噴頭單元1800)；以及與第一層重疊地供給包含比第一材料的燒結(jié)溫度低的熔點或燒結(jié)溫度的第二材料的第二供給物并通過將第二材料燒結(jié)或熔融而硬化來形成第二層的第二層形成部(噴頭單元1400)。

因此，在第一層被硬化的狀態(tài)和第二層被硬化的狀態(tài)下能夠簡單地形成不連續(xù)層，通過形成該不連續(xù)層能夠簡單地抑制第一層和第二層被較強地接合。因此，能夠抑制成為形成三維造型物時的基礎(chǔ)的第一層的第一材料和三維造型物的造型材料同樣地?zé)Y(jié)而使兩者較強地接合，從第一層(基礎(chǔ))取出第二層(三維造型物)時的分離操作的負(fù)擔(dān)變大。即，使作為三維造型物的造型材料的第二材料為比第一材料的燒結(jié)溫度低的熔點或燒結(jié)溫度的材料，從而能夠減輕從第一層(基礎(chǔ))取出第二層(三維造型物)時的分離操作的負(fù)擔(dān)。

另外，本實施例的三維造型物的制造方法通過反復(fù)進行從上述步驟S150至步驟S170，從而能夠反復(fù)進行第二供給物的供給和燒結(jié)或熔融第二材料并層疊一層以上來形成三維造型物。如果進行另一表達，則本實施例的三維造型物的制造方法具有通過執(zhí)行第二供給物的供給和燒結(jié)或熔融第二材料來進行一層以上層疊的、層疊工序(步驟S150～步驟S170)。因此，反復(fù)進行對應(yīng)于需要的次數(shù)的層疊工序，從而能夠簡單地形成所期望的形狀以及大小的三維造型物。

另外，本實施例的三維造型物的制造方法，如在圖7的(b)和圖7的(c)、以及圖8的(c)和圖8的(d)等所示，在供給第二供給物時，不僅三維造型物的對應(yīng)區(qū)域而且對三維造型物的對應(yīng)區(qū)域以外的部分也供給。如果進行另一表達，本實施例的三維造型物的制造方法具有供給第三供給物(在上述實施例中第二供給物兼具有之)并形成支承在層疊工序中供給的第二供給物的支承層的支承層形成工序(步驟S150～步驟S170)。因此，在層疊工序中層疊的層之中的上層具有底切部(相對下層在層的平面方向上成為凸的部分)的情況下，能夠由支承層支撐該底切部。

此外，本實施例的三維造型物的制造方法將第三供給物的供給與第二供給物的供給兼具(即，將第三供給物的供給與第二供給物以相同供給物供給)，但也可以將第三供給物的供給以與第二供給物不同的供給物、不同的供給機構(gòu)供給。

另外，在本實施例的三維造型物的制造方法中，載物臺120由金屬構(gòu)成。因此，作為支承體的載物臺120的熔點比第一材料(陶瓷)的燒結(jié)溫度低。即，第一材料的燒結(jié)溫度不僅與第二材料的熔點或燒結(jié)溫度而且與載物臺120的熔點或燒結(jié)溫度也不同。因此，不僅能夠減輕從第一層取出第二層時的分離操作的負(fù)擔(dān)，而且也能夠減輕從載物臺120取出第一層時的分離操作的負(fù)擔(dān)。

如果進行另一表達，則在本實施例的三維造型物的制造方法中，第一材料(陶瓷)的線膨脹系數(shù)與第二材料(金屬)的線膨脹系數(shù)以及載物臺120(金屬)的線膨脹系數(shù)不同。因此，能夠減輕從第一層取出第二層時的分離操作的負(fù)擔(dān)以及從載物臺120取出第一層時的分離操作的負(fù)擔(dān)。

此外，作為第一層(第一材料)，選擇線膨脹系數(shù)比第二層(第二材料)以及支承體小的材料，從而可降低由燒結(jié)或者熔融時的加熱引起的熱歪曲，能夠抑制三維造型物的歪曲。因此，特別優(yōu)選第一材料的線膨脹系數(shù)比第二材料的線膨脹系數(shù)以及支承體的線膨脹系數(shù)小。

另外，使用圖8所說明的上述本實施例的三維造型物的制造方法，如在圖8的(a)所示，在第一層形成工序中，能夠以形成貫通至載物臺120的貫通孔H的方式形成第一層。因此，如在圖8的(b)所示，向此貫通孔H供給作為熱傳導(dǎo)性高的金屬的第二材料，從而能夠經(jīng)由該貫通孔H使伴隨著第二材料的燒結(jié)或熔融的熱逸散。另外，如在圖8的(c)所示，向此貫通孔H供給第二材料并使此部分和第二層合起來而將第二材料燒結(jié)或熔融，從而能夠提高第二層相對于第一層的固定力(在三維造型物的制造中使第二層相對第一層不移動)。

另外，本實施例的三維造型物的制造方法中，第一供給物的供給以及第二供給物的供給由作為非接觸式噴射分配器的第一材料噴出部1630和第二材料噴出部1230供給。在此，非接觸式噴射分配器能夠在較短的周期內(nèi)使材料噴出并配置。因此，能夠加快三維造型物的制造速度。因此，優(yōu)選第一供給物的供給以及上述第二供給物的供給中的至少一個由非接觸式噴射分配器供給。

另一方面，也可以使第一供給物的供給以及第二供給物的供給中的至少一個由針分配器供給。針分配器能夠細(xì)微地調(diào)整量并配置材料。因此，是為了能夠提高三維造型物的制造精度。

另外，優(yōu)選第一材料包含氧化鋁、二氧化硅、氮化鋁、碳化硅、氮化硅中的至少一種，第二材料包含鎂、鐵、銅、鈷、鈦、鉻、鎳、鋁、馬氏體時效鋼、不銹鋼、鈷鉻鉬、鈦合金、鎳合金、鋁合金、鈷合金、鈷鉻合金中的至少一種。通過使用這樣的材料，從而能夠減少制造的三維造型物的后處理工序，并且能夠特別制造剛性高的三維造型物。

但是，并不限定于這樣的結(jié)構(gòu)，作為第一材料以及第二材料也能夠使用樹脂材料等。

在此，優(yōu)選使第二層的形成工序中的第二材料硬化(燒結(jié)或熔融)的溫度在第一材料的燒結(jié)溫度以下。是為了能夠抑制第一層和第二層共同地?zé)Y(jié)并被較強地接合而從第一層取出第二層時的分離操作的負(fù)擔(dān)變大。

本發(fā)明并不限定于上述的實施例，能夠在不脫離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)以各種結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。例如，為了解決上述課題的一部分或全部，或者為了達成上述的效果的一部分或全部，能夠?qū)εc發(fā)明內(nèi)容部分所記載的各種方式中的技術(shù)特征對應(yīng)的實施例中的技術(shù)特征適當(dāng)進行替換、組合。另外，該技術(shù)特征只要在本說明書中未被描述為必須要的內(nèi)容，可以適當(dāng)刪除。