JP2015101739A

JP2015101739A - Apparatus for manufacturing laminated structure of molten layers, method for manufacturing laminated structure of molten layers, and laminated structure of molten layers

Info

Publication number: JP2015101739A
Application number: JP2013241273A
Authority: JP
Inventors: 透清水; Toru Shimizu; 禅中野; Zen Nakano; 正萩原; Tadashi Hagiwara; 雅祥佐々; Masayoshi Sasa
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST; Aspect Inc
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST; Aspect Inc
Priority date: 2013-11-21
Filing date: 2013-11-21
Publication date: 2015-06-04
Anticipated expiration: 2033-11-21
Also published as: JP6157002B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a laminated structure of molten layers, capable of producing molten layers of various shapes having a porous structure while suppressing warpage.SOLUTION: The method for manufacturing a laminated structure of molten layers comprises the steps of: forming a thin layer 35a of a first powder material; irradiating the thin layer 35a of the first powder material with an energy beam to form a first molten layer 35b; forming a thin layer 35a of a second powder material above the first molten layer 35b; and heating the thin layer 35a of the second powder material by an energy beam so that it is not fusion-bonded to the first molten layer 35b, thereby forming a second molten layer 35c on the first molten layer 35b.

Description

本発明は、溶融層の積層構造の製造装置、溶融層の積層構造の製造方法及び溶融層の積層構造に関する。 The present invention relates to an apparatus for manufacturing a laminated structure of molten layers, a method for manufacturing a laminated structure of molten layers, and a laminated structure of molten layers.

近年、多孔質金属薄層は、電池用の金属電極、集電体としての使用が検討されている。特にチタンで作製された多孔質金属薄層は、医療用及び歯科用への有効性が見出され、種々の作製技術が検討されている。 In recent years, the use of the porous metal thin layer as a metal electrode for a battery or a current collector has been studied. In particular, a porous metal thin layer made of titanium has been found to be effective for medical use and dental use, and various production techniques have been studied.

多孔質金属薄層の作製技術として、打ち抜き或いはエッチングにより金属薄層に多数の孔を形成する技術をはじめとして、金属粉を薄く成形し焼結する技術（特許文献１、非特許文献１、２）、金属繊維を放電プラスマ焼結（SPS(Spark Plasma Sintering)）により焼結する技術（非特許文献３）などが検討されている。 Techniques for forming a porous metal thin layer include a technique for forming a large number of holes in a metal thin layer by punching or etching, and a technique for forming and sintering a metal powder thinly (Patent Document 1, Non-Patent Documents 1 and 2). ), A technique for sintering metal fibers by spark plasma sintering (SPS (Spark Plasma Sintering)) (Non-Patent Document 3), and the like have been studied.

しかし、これらの技術は、いずれも、一度に１つの多孔質金属薄層しか作製することができず、効率が悪い。しかも、さまざまな形状の多孔質金属薄層を作製することが困難である。 However, both of these techniques can produce only one porous metal thin layer at a time, and are inefficient. Moreover, it is difficult to produce porous metal thin layers having various shapes.

特開２００２−３１７２０７号公報JP 2002-317207 A Z.S.Rak and J.Walter:"Porous titanium foil by tape casting technique", J. Mate. Proc. Tech., 175(2006)358-363Z.S.Rak and J.Walter:"Porous titanium foil by tape casting technique ", J. Mate. Proc. Tech., 175 (2006) 358-363 小笠原忠司、多田健一、東和臣、大西隆：「バインダを利用したTiシート材の開発」分体および粉末冶金、49-9(2002)829-833Ogasawara Tadaji, Tada Kenichi, Higashi Kazuomi, Onishi Takashi: "Development of Ti Sheet Materials Using Binder" Separation and Powder Metallurgy, 49-9 (2002) 829-833 Y. Tamaki, W.S. Lee, Y. Kataoka and T. Miyazaki:"A modified Porous Titanium Sheet prepared by Plasma-Activated Sintering for Biomedical Applications", J. Tissue Engineering, (2010)5-Y. Tamaki, W.S. Lee, Y. Kataoka and T. Miyazaki: "A modified Porous Titanium Sheet prepared by Plasma-Activated Sintering for Biomedical Applications", J. Tissue Engineering, (2010) 5-

ところで、さまざまな形状の固化薄層を積層して３次元造形物を作製する技術として、粉末積層造形装置を用いた粉末積層造形方法が知られている。 By the way, a powder layered modeling method using a powder layered modeling apparatus is known as a technique for manufacturing a three-dimensional modeled object by stacking solidified thin layers of various shapes.

従来の粉末積層造形方法では、昇降台の上で、基材を形成し、基材上に、順次、粉末材料の薄層を積層し、エネルギービームにより選択的に溶融し固化して最終造形物のスライス形状に応じた固化薄層を形成し、積層して、３次元造形物を作製している。 In the conventional powder additive manufacturing method, a base material is formed on a lifting platform, a thin layer of powder material is sequentially stacked on the base material, and is selectively melted and solidified by an energy beam to form a final object. A solidified thin layer corresponding to the slice shape is formed and laminated to produce a three-dimensional structure.

従来の粉末積層造形方法では、固化薄層の反りを防止するために、固化薄層を基材に固着させている。また、積層した固化薄層同士は、一体化させるため、かつ３次元造形物の強度を確保するため、相互に固着されている。したがって、固化薄層同士を容易に分離することが難しい。仮に分離できたとしても、形成される固化薄層は、内部に多数の空隙を含む多孔質構造となっていない。 In the conventional powder additive manufacturing method, the solidified thin layer is fixed to the substrate in order to prevent the solidified thin layer from warping. Further, the laminated solidified thin layers are fixed to each other in order to integrate them and to ensure the strength of the three-dimensional structure. Therefore, it is difficult to easily separate the solidified thin layers. Even if it can be separated, the solidified thin layer formed does not have a porous structure including a large number of voids inside.

このように、従来、エネルギービームを用いた粉末焼結法により、もしくは、粉末積層造形方法により、多孔質構造薄膜を形成した例がない。 Thus, there has been no example of forming a porous structure thin film by a powder sintering method using an energy beam or by a powder layered manufacturing method.

本発明は、上述の問題点に鑑みて創作されたものであり、多孔質構造を有するさまざまな形状の溶融層を、反りを抑制しつつ作製することができる溶着層の積層構造の製造装置及び溶着層の積層構造の製造方法を提供するものである。 The present invention has been created in view of the above-described problems, and a manufacturing apparatus for a laminated structure of a welded layer that can produce a melt layer of various shapes having a porous structure while suppressing warpage, and A method for producing a laminated structure of a weld layer is provided.

上記課題を解決するため、本発明の一観点によれば、粉末材料の薄層を加熱するエネルギービームを出射する加熱用エネルギービーム出射手段と、第１の粉末材料の薄層を形成し、前記エネルギービームにより前記第１の粉末材料の薄層を溶融して第１溶融層を形成し、前記第１溶融層上に第２の粉末材料の薄層を形成し、前記第１溶融層と融着しないように前記エネルギービームにより前記第２の粉末材料の薄層を加熱して前記第１溶融層上に前記第２溶融層を形成する制御部とを備えた溶融層の積層構造の製造装置が提供される。 In order to solve the above problems, according to one aspect of the present invention, a heating energy beam emitting means for emitting an energy beam for heating a thin layer of the powder material and a thin layer of the first powder material are formed, A thin layer of the first powder material is melted by an energy beam to form a first melt layer, a thin layer of the second powder material is formed on the first melt layer, and melted with the first melt layer. An apparatus for manufacturing a laminated structure of a molten layer, comprising: a control unit that heats a thin layer of the second powder material with the energy beam so as not to wear and forms the second molten layer on the first molten layer Is provided.

本発明の他の一観点によれば、第１の粉末材料の薄層を形成する工程と、前記第１の粉末材料の薄層にエネルギービームを照射することにより第１溶融層を形成する工程と、前記第１溶融層上に第２の粉末材料の薄層を形成する工程と、前記第１溶融層と融着しないように前記エネルギービームにより前記第２の粉末材料の薄層を加熱して前記第１溶融層上に前記第２溶融層を形成する工程とを有することを特徴とする溶着層の積層構造の製造方法が提供される。 According to another aspect of the present invention, a step of forming a thin layer of the first powder material and a step of forming the first molten layer by irradiating the thin layer of the first powder material with an energy beam. Forming a thin layer of the second powder material on the first molten layer, and heating the thin layer of the second powder material by the energy beam so as not to be fused with the first molten layer. And a step of forming the second molten layer on the first molten layer. A method for producing a laminated structure of weld layers is provided.

本発明の別の一観点によれば、複数の溶融層が積層され、各前記溶融層は多孔質構造を有し、かつ相互に剥離可能であることを特徴とする溶融層の積層構造が提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided a laminated structure of molten layers, wherein a plurality of molten layers are laminated, and each of the molten layers has a porous structure and can be separated from each other. Is done.

本発明によれば、第１溶融層上に第２の粉末材料の薄層を形成し、第１溶融層と融着しないようにエネルギービームにより前記第２の粉末材料の薄層を加熱して第１溶融層上に第２溶融層を形成している。 According to the present invention, a thin layer of the second powder material is formed on the first molten layer, and the thin layer of the second powder material is heated by an energy beam so as not to be fused with the first molten layer. A second molten layer is formed on the first molten layer.

エネルギービームを走査できるため、さまざまな形状の第２溶融層を形成できる。 Since the energy beam can be scanned, the second molten layer having various shapes can be formed.

また、第１溶融層上に第２の粉末材料の薄層を形成し、第２の粉末材料の薄層にエネルギービームを照射して第２溶融層を形成するときに、第１溶融層の熱で第２の粉末材料の薄層が温められるため、加熱により形成された第２溶融層と周辺領域との温度差を小さくすることができる。これにより、基材を用いなくても第２溶融層の反りを抑制できる。 In addition, when a thin layer of the second powder material is formed on the first molten layer and the second molten layer is formed by irradiating the thin layer of the second powder material with an energy beam, Since the thin layer of the second powder material is warmed by heat, the temperature difference between the second molten layer formed by heating and the peripheral region can be reduced. Thereby, even if it does not use a base material, the curvature of a 2nd molten layer can be suppressed.

しかも、第１溶融層と融着しないようにエネルギービームにより第２の粉末材料の薄層を加熱して第２溶融層を形成しているため、第１溶融層から第２溶融層を容易に剥離できる。 Moreover, since the second molten layer is formed by heating the thin layer of the second powder material with an energy beam so as not to be fused with the first molten layer, the second molten layer can be easily formed from the first molten layer. Can peel.

また、第２の粉末材料の薄層は、粉末材料が十分に溶融するように加熱されないため、粉末粒子の形状が分かる程度に溶融し、それによって形成された第２溶融層の内部には多数の空孔が残る。 Further, since the thin layer of the second powder material is not heated so that the powder material is sufficiently melted, it melts to such an extent that the shape of the powder particles can be understood, and there are a large number of the inside of the second melt layer formed thereby. Vacancies remain.

以上のように、本発明によれば、多孔質構造を有するさまざまな形状の溶融層を、反りを抑制しつつ作製することができる。 As described above, according to the present invention, various shapes of molten layers having a porous structure can be produced while suppressing warpage.

本発明の実施形態に係る溶融層の積層構造の製造装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the manufacturing apparatus of the laminated structure of the molten layer which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る溶融層の積層構造の製造装置のうち、レーザ光出射部を示す図である。It is a figure which shows a laser beam emission part among the manufacturing apparatuses of the laminated structure of the molten layer which concerns on embodiment of this invention. （ａ）は、本発明の実施形態に係る溶融層の積層構造の製造装置のうち、薄層形成部の構成を示す上面図であり、（ｂ）は、（ａ）のI-I線に沿う断面と、薄層形成部の上方に配置されたレーザ光出射部を示す図である。(A) is a top view which shows the structure of a thin layer formation part among the manufacturing apparatuses of the laminated structure of the molten layer which concerns on embodiment of this invention, (b) is a cross section which follows the II line of (a). FIG. 3 is a view showing a laser beam emitting portion disposed above the thin layer forming portion. 本発明の実施形態に係る薄層形成部のコントローラの第１制御方法を示す断面図（その１）である。It is sectional drawing (the 1) which shows the 1st control method of the controller of the thin layer formation part which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る薄層形成部のコントローラの第１制御方法を示す断面図（その２）である。It is sectional drawing (the 2) which shows the 1st control method of the controller of the thin layer formation part which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る第１制御方法の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of the 1st control method which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る薄層形成部のコントローラの第２制御方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 2nd control method of the controller of the thin layer formation part which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る薄層形成部のコントローラの第３制御方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 3rd control method of the controller of the thin layer formation part which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る第３制御方法の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of the 3rd control method which concerns on embodiment of this invention. 本発明の第１実施例に係る溶融層の積層構造の製造方法により作製された溶融層を観察した写真である。It is the photograph which observed the molten layer produced with the manufacturing method of the laminated structure of the molten layer which concerns on 1st Example of this invention. 本発明の第２実施例に係る溶融層の積層構造の製造方法により作製された溶融層を観察した写真である。It is the photograph which observed the molten layer produced with the manufacturing method of the laminated structure of the molten layer which concerns on 2nd Example of this invention. 本発明の第３実施例に係る溶融層の積層構造の製造方法により作製された溶融層を観察した写真である。It is the photograph which observed the molten layer produced with the manufacturing method of the laminated structure of the molten layer which concerns on 3rd Example of this invention.

以下に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

（１）溶融層の積層構造の製造装置の構成
図１は、本発明の実施形態に係る溶融層の積層構造の製造装置の構成を示す図である。なお、下記の説明では、「溶融」及び「焼結」という２つの用語を使っているが、「溶融」は、対象粉末粒子を完全に溶融するのではなく、粉末粒子の形状が確認できる程度に溶融するという意味で、「焼結」と同じ意味で使っている。 (1) Configuration of Manufacturing Device for Molten Layer Laminated Structure FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a manufacturing device for a laminated structure of molten layers according to an embodiment of the present invention. In the following explanation, the two terms “melting” and “sintering” are used. However, “melting” does not completely melt the target powder particles, but allows the shape of the powder particles to be confirmed. It is used in the same meaning as “sintering” in the sense of melting.

粉末材料の薄層の加熱を行う加熱用エネルギビームを出射する加熱用エネルギービーム源として、レーザ光を出射するレーザ光源、電子ビームその他の粒子ビームを出射する電子ビーム源その他の粒子ビーム源があり、本発明に適用できるが、以下では、レーザ光源を用いて説明する。 As a heating energy beam source for emitting a heating energy beam for heating a thin layer of powder material, there are a laser light source for emitting laser light, an electron beam source for emitting electron beams and other particle beams, and other particle beam sources. Although applicable to the present invention, a description will be given below using a laser light source.

当該製造装置は、排気口11に排気装置12が接続されて減圧可能なチャンバ（減圧用容器）101と、チャンバ101内に設置されたレーザ光出射部102及び粉末材料の薄層を形成する薄層形成部103と、チャンバ101の外部に設置された制御部104と、チャンバ101の容器壁に設けられた赤外線の透過窓13から薄層形成部103で加熱処理中の粉末材料などの表面温度を検出する赤外線温度検出器14とを備えている。 The manufacturing apparatus includes a chamber (decompression vessel) 101 that can be depressurized by connecting an exhaust device 12 to an exhaust port 11, a laser beam emitting unit 102 installed in the chamber 101, and a thin layer that forms a thin layer of powder material. Surface temperature of the powder material or the like being heated in the thin layer forming unit 103 from the layer forming unit 103, the control unit 104 installed outside the chamber 101, and the infrared transmission window 13 provided on the container wall of the chamber 101 And an infrared temperature detector 14 for detecting.

なお、レーザ光出射部102は、チャンバ101の外部に設置されてもよいが、その場合、チャンバ101の仕切り壁にレーザ光の透過窓が設けられる。 The laser beam emitting unit 102 may be installed outside the chamber 101. In this case, a laser beam transmission window is provided on the partition wall of the chamber 101.

本製造装置の制御部104は、粉末材料の薄層を形成し、粉末材料の薄層にレーザ光を照射して粉末材料を焼結し、多孔質構造を有する溶融層を形成する制御を行う。この場合、粉末材料の薄層に選択的にレーザ光を照射することで、所望の形状の溶融層を形成することができる。 The control unit 104 of the manufacturing apparatus performs control to form a thin layer of the powder material, irradiate the thin layer of the powder material with laser light, sinter the powder material, and form a molten layer having a porous structure. . In this case, a melt layer having a desired shape can be formed by selectively irradiating a thin layer of powder material with laser light.

以下に、本製造装置における各部の詳細について説明する。 Below, the detail of each part in this manufacturing apparatus is demonstrated.

（ｉ）レーザ光出射部102の構成
図２は、本発明の実施形態に係る溶融層の積層構造の製造装置のうち、レーザ光出射部102の構成を示す図である。 (I) Configuration of Laser Light Emitting Unit 102 FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the laser light emitting unit 102 in the manufacturing apparatus for the laminated structure of the molten layer according to the embodiment of the present invention.

レーザ光出射部102は、レーザ光源23と、光学系21、22と、ＸＹＺドライバ24とを備えている。 The laser beam emitting unit 102 includes a laser light source 23, optical systems 21 and 22, and an XYZ driver 24.

レーザ光源23は、主に、波長1,000nm程度のレーザ光を出射するYAGレーザ光源、あるいは、ファイバレーザ光源などが用いられるが、粉末材料の波長吸収率だけでなくコストパフォーマンスなどを考慮して、使用波長を適宜変更できる。例えば、波長10,000nm程度のレーザ光を出射する高出力のCO₂レーザ光源を用いてもよい。 The laser light source 23 is mainly a YAG laser light source that emits a laser beam having a wavelength of about 1,000 nm, or a fiber laser light source, but considering not only the wavelength absorption rate of the powder material but also cost performance, The wavelength used can be changed as appropriate. For example, a high output CO ₂ laser light source that emits laser light having a wavelength of about 10,000 nm may be used.

光学系21は、ガルバノメータミラー（Ｘミラー、Ｙミラー）21a、21bを有し、光学系22は、レンズを有する。Ｘミラー21a、Ｙミラー21bは、それぞれ、レーザ光の出射角度を変化させてレーザ光をＸ方向、Ｙ方向に走査する。また、レンズは、Ｘ方向及びＹ方向に走査されるレーザ光の動きに従ってＺ方向に移動し、レーザ光の焦点距離を粉末材料の薄層の表面にあわせる。 The optical system 21 includes galvanometer mirrors (X mirror and Y mirror) 21a and 21b, and the optical system 22 includes a lens. The X mirror 21a and the Y mirror 21b respectively scan the laser light in the X direction and the Y direction by changing the emission angle of the laser light. Further, the lens moves in the Z direction according to the movement of the laser light scanned in the X direction and the Y direction, and adjusts the focal length of the laser light to the surface of the thin layer of the powder material.

ＸＹＺドライバ24は、制御部104からの制御信号により、Ｘミラー21a、Ｙミラー21b、及びレンズを動作させる制御信号を送出する。 The XYZ driver 24 sends out a control signal for operating the X mirror 21a, the Y mirror 21b, and the lens in response to a control signal from the control unit 104.

なお、加熱用エネルギービーム源として、レーザ光の代わりに、他のエネルギービーム源を用いた場合、エネルギービーム源に応じて光学系を適宜変更できる。例えば、電子ビーム源の場合、電磁レンズ及び偏向系を用いることができる。 When another energy beam source is used as the heating energy beam source instead of the laser beam, the optical system can be appropriately changed according to the energy beam source. For example, in the case of an electron beam source, an electromagnetic lens and a deflection system can be used.

（ii）薄層形成部103の構成
図３（ａ）は、薄層形成部103の構成を示す上面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のI-I線に沿う断面図で、同図には、薄層形成部101のほかに、その上方に配置されているレーザ光出射部102も示している。図３（ａ）、（ｂ）ではチャンバを省略している。 (Ii) Configuration of Thin Layer Forming Unit 103 FIG. 3A is a top view showing the configuration of the thin layer forming unit 103. FIG. FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line II in FIG. 3A, and in addition to the thin layer forming portion 101, the laser beam emitting portion 102 disposed above the thin layer forming portion 101 is also shown. Yes. In FIGS. 3A and 3B, the chamber is omitted.

薄層形成部103では、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、レーザ光の照射により粉末材料の薄層35aの加熱が行われる薄層形成容器31と、その両側に設置された第１及び第２粉末材料収納容器32a、32bとを備えている。粉末材料の酸化や窒化を防ぐため、薄層形成部103は、減圧可能なチャンバ101内に設置される。 In the thin layer forming section 103, as shown in FIGS. 3A and 3B, the thin layer forming container 31 in which the thin layer 35a of the powder material is heated by laser light irradiation and the both sides thereof are installed. First and second powder material storage containers 32a and 32b are provided. In order to prevent oxidation and nitridation of the powder material, the thin layer forming unit 103 is installed in a chamber 101 that can be decompressed.

さらに、各容器31、32a、32b内に収納された粉末材料や、容器31内の薄層を加熱し、昇温するため、図示しないヒータや加熱用光源その他の加熱手段を有する。加熱手段は各容器31、32a、32bに内蔵されてもよいし、各容器31、32a、32bの周辺に設けられてもよい。 Furthermore, in order to heat and heat the powder material accommodated in each container 31, 32a, 32b and the thin layer in the container 31, it has a heater, a light source for heating, and other heating means. The heating means may be built in each container 31, 32a, 32b, or may be provided around each container 31, 32a, 32b.

薄層形成容器31では、パートテーブル（第２昇降テーブル；昇降台）33a上で、粉末材料の薄層35aが形成され、粉末材料の薄層35aをレーザ光の照射により加熱して、下地加熱層35bや多孔質薄層35cが形成される。パートテーブル33aを順次下方に移動させて下地加熱層35b及び多孔質薄層35cを積層させることができる。 In the thin layer forming container 31, a thin layer 35a of the powder material is formed on the part table (second lifting table; lifting platform) 33a, and the thin layer 35a of the powder material is heated by laser light irradiation to heat the substrate. The layer 35b and the porous thin layer 35c are formed. The base table 33a and the porous thin layer 35c can be stacked by sequentially moving the part table 33a downward.

第１及び第２粉末材料収納容器32a、32bでは、第１及び第２フィードテーブル（第１及び第３昇降テーブル）34aa及び34ba上に粉末材料35が収納される。第１及び第２粉末材料収納容器32a、32bのうち、いずれか一方を供給側とした場合、他方を、粉末材料の薄層を形成した後に残った粉末材料を収納する側とする。 In the first and second powder material storage containers 32a and 32b, the powder material 35 is stored on the first and second feed tables (first and third lifting tables) 34aa and 34ba. When one of the first and second powder material storage containers 32a and 32b is set as the supply side, the other is set as a side for storing the powder material remaining after the thin layer of the powder material is formed.

パートテーブル33a、第１及び第２フィードテーブル34aa、34baには、それぞれ、支持軸33b、34ab及び34bbが取り付けられる。支持軸33b、34ab及び34bbは、支持軸33b、34ab及び34bbを上下に移動させる図示しない駆動装置に接続されている。 Support shafts 33b, 34ab and 34bb are attached to the part table 33a and the first and second feed tables 34aa and 34ba, respectively. The support shafts 33b, 34ab, and 34bb are connected to a drive device (not shown) that moves the support shafts 33b, 34ab, and 34bb up and down.

駆動装置は制御部104からの制御信号により制御される。粉末材料の供給側の第１又は第２フィードテーブル34aa又は34baを上昇させて粉末材料35を供給するとともに、収納側の第２又は第１フィードテーブル34ba又は34aaを下降させて薄層の形成後に残った粉末材料35を収納する。 The driving device is controlled by a control signal from the control unit 104. The first or second feed table 34aa or 34ba on the powder material supply side is raised to supply the powder material 35, and the second or first feed table 34ba or 34aa on the storage side is lowered to form a thin layer. The remaining powder material 35 is stored.

更に、薄層形成容器31、第１及び第２粉末材料収納容器32a、32bの上面上を全領域にわたって移動するリコータ36が設けられている。リコータ36は、粉末材料の供給側の第１又は第２フィードテーブル34aa又は34baの上昇により粉末材料収納容器32a又は32bの上面に突出した粉末材料を、表面を均しながら掻き取って薄層形成容器31まで運搬し、パートテーブル33a上に粉末材料の表面を均しながら収納し、粉末材料の薄層35aを形成する。粉末材料の薄層35aの厚さは、パートテーブル33aの下降量で決まる。そして、粉末材料の薄層を形成した後に余った粉末材料を収納側の粉末材料収納容器32b又は32aまで運搬し、第２又は第１フィードテーブル34ba又は34aa上に収納する。 Further, a recoater 36 is provided which moves over the entire area of the upper surface of the thin layer forming container 31 and the first and second powder material storage containers 32a and 32b. The recoater 36 scrapes the powder material protruding from the upper surface of the powder material storage container 32a or 32b by raising the first or second feed table 34aa or 34ba on the powder material supply side to form a thin layer. It is transported to the container 31 and stored on the part table 33a while leveling the surface of the powder material to form a thin layer 35a of the powder material. The thickness of the thin layer 35a of the powder material is determined by the descending amount of the part table 33a. Then, the surplus powder material after forming the thin layer of the powder material is transported to the powder material storage container 32b or 32a on the storage side, and stored on the second or first feed table 34ba or 34aa.

このようなリコータ36の移動は、制御部104からの制御信号により制御される。 Such movement of the recoater 36 is controlled by a control signal from the control unit 104.

（粉末材料）
使用可能な粉末材料35として、金属粉末材料やセラミックス粉末材料などが挙げられる。 (Powder material)
Examples of the powder material 35 that can be used include metal powder materials and ceramic powder materials.

金属粉末材料として、アルミニウム（Al）（融点660℃）、アルミニウム合金、又は、アルミニウム或いはアルミニウム合金の少なくともいずれか一と他の金属との混合物が挙げられる。 Examples of the metal powder material include aluminum (Al) (melting point: 660 ° C.), an aluminum alloy, or a mixture of at least one of aluminum and an aluminum alloy and another metal.

アルミニウム合金には、アルミニウム（Al）に、例えばSi、Mg、Cu、Mn、又はZnのうち少なくとも１種を含有したものがある。また、アルミニウム或いはアルミニウム合金の少なくともいずれか一と他の金属との混合物には、アルミニウム（Al）或いはアルミニウム合金の少なくともいずれか一に、Mg、Cu、Ni、Cu₃P、CuSnよりなる群から選ばれた少なくとも１種を適当な割合で混ぜ合わせたものがある。Mgは還元作用を利用するためであり、Niは濡れ性を改善するためである。 Some aluminum alloys contain at least one of Si, Mg, Cu, Mn, and Zn, for example, in aluminum (Al). In addition, the mixture of at least one of aluminum or aluminum alloy and another metal includes at least one of aluminum (Al) or aluminum alloy, and a group consisting of Mg, Cu, Ni, Cu ₃ P, and CuSn. There is a mixture of at least one selected at an appropriate ratio. This is because Mg uses a reducing action, and Ni improves wettability.

粉末材料の平均粒径は、主に下限に関しては、特に限定されないが、流動性を維持できるような大きさであればよい。そうでないと、粉末の凝集性が強くなり、より薄い粉末材料の薄層を形成することが難しくなるためである。また、主に上限に関しては、粉末材料の平均粒径は、溶融後の溶融層の膜厚に影響するので、この点を考慮して決める必要がある。 The average particle diameter of the powder material is not particularly limited mainly with respect to the lower limit, but may be any size as long as fluidity can be maintained. Otherwise, the cohesiveness of the powder becomes strong and it becomes difficult to form a thin layer of a thinner powder material. Moreover, mainly regarding the upper limit, the average particle diameter of the powder material affects the film thickness of the molten layer after melting, and therefore it is necessary to determine this point in consideration.

金属粉末材料として、アルミニウム或いはアルミニウム合金のほか、チタン（融点1668℃）或いはチタン合金（例えば、６４チタンの場合、融点1540〜1650℃である）、ニッケル（融点1450℃）、白金（融点1768℃）、金（融点1064.2℃）、銅（融点1083℃）、マグネシウム（融点649℃）、タングステン（融点3400℃）、モリブデン（融点2610℃）或いはこれらの金属の合金、ステンレス（SUS304で融点1400〜1450℃）、コバルトクロム又はインコネル（融点1370〜1425℃）などの金属粉末を用いることができる。 In addition to aluminum or aluminum alloy, titanium (melting point 1668 ° C) or titanium alloy (for example, 64 titanium, melting point 1540-1650 ° C), nickel (melting point 1450 ° C), platinum (melting point 1768 ° C) ), Gold (melting point 1064.2 ° C), copper (melting point 1083 ° C), magnesium (melting point 649 ° C), tungsten (melting point 3400 ° C), molybdenum (melting point 2610 ° C), or alloys of these metals, stainless steel (SUS304, melting point 1400 ~ 1450 ° C.), metal powders such as cobalt chromium or inconel (melting point: 1370-1425 ° C.) can be used.

また、粉末材料35として、上述の金属粉末材料に、使用する特定波長のレーザ光を吸収可能な金属、顔料或いは染料などのレーザ吸収剤を混ぜたものを用いてもよい。 Further, as the powder material 35, a material obtained by mixing the above-described metal powder material with a laser absorber such as a metal, a pigment, or a dye capable of absorbing a laser beam having a specific wavelength to be used may be used.

また、セラミックス粉末材料として、アルミナ（融点2054℃）、シリカ（融点1550℃）、ジルコニア（融点2700℃）、マグネシア（融点2800℃）、窒化ホウ素（BN；融点2700~3000℃）、窒化ケイ素（Si₃N₄；融点1900℃）、炭化ケイ素（SiC；融点2600℃）などを用いることができる。 Ceramic powder materials include alumina (melting point 2054 ° C), silica (melting point 1550 ° C), zirconia (melting point 2700 ° C), magnesia (melting point 2800 ° C), boron nitride (BN; melting point 2700 to 3000 ° C), silicon nitride ( Si ₃ N ₄ ; melting point 1900 ° C.), silicon carbide (SiC; melting point 2600 ° C.) and the like can be used.

（iii）制御部の構成及び機能
制御部104は、レーザ光出射部102のコントローラと、薄層形成部103のコントローラとで構成される。 (Iii) Configuration and Function of Control Unit The control unit 104 includes a controller of the laser beam emitting unit 102 and a controller of the thin layer forming unit 103.

（レーザ光出射部102のコントローラ）
レーザ光出射部102のコントローラは、ＸＹＺドライバに制御信号を送り、次のような制御を行う。 (Controller of laser beam emitting unit 102)
The controller of the laser beam emitting unit 102 sends a control signal to the XYZ driver and performs the following control.

すなわち、下地加熱層（溶融層）35bや、多孔質構造を有する溶融層35cの形成領域に対して設定された走査線に基づき、Ｘミラー21a及びＹミラー21bの角度を変化させてレーザ光を走査するとともにレーザ光源23を適宜ON/OFFさせる。この間、レーザ光の動きに合わせて、レーザ光が粉末材料の薄層の表面に焦点を結ぶように絶えずレンズを動かす。このようにして、粉末材料の薄層にレーザ光を特定の領域に選択的に照射して加熱する。レーザ光源に加える電力を制御することで、昇温した下地加熱層35bや、各粉末の一部が相互に連結し、多孔質構造を有する溶融層35cを形成させる。 That is, based on the scanning line set for the formation region of the base heating layer (melted layer) 35b and the molten layer 35c having a porous structure, the angles of the X mirror 21a and the Y mirror 21b are changed to emit laser light. While scanning, the laser light source 23 is appropriately turned ON / OFF. During this time, the lens is constantly moved so that the laser beam is focused on the surface of the thin layer of the powder material in accordance with the movement of the laser beam. In this way, the laser light is selectively irradiated to a specific region and heated on the thin layer of the powder material. By controlling the power applied to the laser light source, the heated base heating layer 35b and a part of each powder are interconnected to form a molten layer 35c having a porous structure.

（薄層形成部103のコントローラ）
薄層形成部103のコントローラは、パートテーブル33a、第１及び第２フィードテーブル34aa、34baの昇降と、リコータ36の移動とを制御するとともに、ヒータや加熱用光源その他の加熱手段による加熱を制御する。 (Controller of thin layer forming unit 103)
The controller of the thin layer forming unit 103 controls the raising and lowering of the part table 33a, the first and second feed tables 34aa, 34ba, and the movement of the recoater 36, and also controls heating by a heater, a heating light source, and other heating means. To do.

図３乃至図５を参照して、多孔質構造を有する溶融層35cを形成するための３種の制御方法について説明する。 With reference to FIG. 3 to FIG. 5, three kinds of control methods for forming the molten layer 35c having a porous structure will be described.

（第１制御方法）
薄層形成部103のコントローラは、まず、チャンバ内を排気し、圧力を10^-2Pa以下に保つ。 (First control method)
The controller of the thin layer forming unit 103 first evacuates the chamber and keeps the pressure at 10 ⁻² Pa or less.

次いで、図３（ｂ）に示すリコータ36を第１粉末材料収納容器32aの上面縁部に配置する。また、コントローラは、積層造形を行う間、粉末材料中の水分を除くため、粉末材料の温度が水の飽和蒸気圧温度或いは気化温度以上に維持されるように、ヒータなど各容器31、32a、32bの加熱手段を制御する。 Next, the recoater 36 shown in FIG. 3B is disposed on the upper surface edge of the first powder material storage container 32a. In addition, the controller removes moisture in the powder material during additive manufacturing, so that the temperature of the powder material is maintained at or above the saturated vapor pressure temperature or vaporization temperature of water, such as the heaters 31 and 32a, Control the heating means of 32b.

なお、下地加熱層35b及び溶融層35cの形成が、酸素、窒素及び水分を除いた後に引き続き減圧雰囲気中で行われるように制御してもよいし、減圧雰囲気をアルゴンなどの不活性ガスで置換し、不活性ガス雰囲気中で行われるように制御してもよい。 The formation of the base heating layer 35b and the molten layer 35c may be controlled so as to continue in a reduced pressure atmosphere after removing oxygen, nitrogen and moisture, or the reduced pressure atmosphere is replaced with an inert gas such as argon. However, it may be controlled to be performed in an inert gas atmosphere.

次いで、バッファ層を形成するため、粉末材料35を載せた第１フィードテーブル34aaを上昇させ、粉末材料35を第１粉末材料収納容器32a上に突出させる。また、パートテーブル33aを薄層一層分だけ下降させる。また、第２フィードテーブル34baを、粉末材料35の薄層35aを形成後に残った粉末材料が十分に収納される程度に下降させる。 Next, in order to form a buffer layer, the first feed table 34aa on which the powder material 35 is placed is raised, and the powder material 35 is projected onto the first powder material storage container 32a. Further, the part table 33a is lowered by one thin layer. Further, the second feed table 34ba is lowered to such an extent that the powder material remaining after forming the thin layer 35a of the powder material 35 is sufficiently stored.

次いで、リコータ36を右側に移動させて第１粉末材料収納容器32a上に突出した粉末材料35を掻き取って薄層形成容器31に運搬する。そして、表面を均しながら薄層形成容器31に収納して、パートテーブル33a上に第１層目の粉末材料の薄層35aを形成させる（図４（ａ））。残った粉末材料35は、リコータ36をさらに右側に移動させて第２粉末材料収納容器32bまで運搬し、第２のフィードテーブル34ba上に収納する。 Next, the recoater 36 is moved to the right to scrape off the powder material 35 protruding on the first powder material storage container 32a and transport it to the thin layer forming container 31. And it accommodates in the thin layer formation container 31, leveling the surface, and forms the thin layer 35a of the powder material of the 1st layer on the part table 33a (FIG. 4 (a)). The remaining powder material 35 is transported to the second powder material storage container 32b by moving the recoater 36 further to the right and stored on the second feed table 34ba.

次いで、バッファ層を形成するため、粉末材料35を載せた第２フィードテーブル34baを上昇させるとともに、パートテーブル33aを薄層一層分だけ下降させる。また、第１フィードテーブル34aaを薄層の形成後に余った粉末材料35が十分に収納される程度に下降させる。 Next, in order to form a buffer layer, the second feed table 34ba on which the powder material 35 is placed is raised, and the part table 33a is lowered by one thin layer. Further, the first feed table 34aa is lowered to such an extent that the powder material 35 remaining after the formation of the thin layer is sufficiently stored.

次いで、リコータ36を左側に移動させて第２粉末材料収納容器32b上に突出した粉末材料35を掻き取って薄層形成容器31に運搬する。そして、表面を均しながら薄層形成容器31に収納してパートテーブル33aの第１層目の粉末材料の薄層35aの上に第２層目の粉末材料の薄層35aを形成する（図４（ａ））。残った粉末材料35は、リコータ36をさらに左側に移動させて第１粉末材料収納容器32aまで運搬させ、第１のフィードテーブル34aa上に収納する。第５層目の粉末材料の薄層35aも同様にして形成させる。 Next, the recoater 36 is moved to the left to scrape off the powder material 35 protruding on the second powder material storage container 32 b and transport it to the thin layer forming container 31. Then, it is stored in the thin layer forming container 31 while leveling the surface, and the thin layer 35a of the second layer of powder material is formed on the thin layer 35a of the first layer of powder material of the part table 33a (see FIG. 4 (a)). The remaining powder material 35 is transported to the first powder material storage container 32a by moving the recoater 36 further to the left side, and stored on the first feed table 34aa. The thin layer 35a of the fifth powder material is formed in the same manner.

次いで、下地加熱層（第１溶融層）を形成するため、第２層目の薄層35aの上に、第１層目と同様にして第３層目の粉末材料の薄層35aを形成させる（図４（ｂ））。この場合、パートテーブル33aの下降量は、粉末材料の薄層35aの一層分に対応する。その厚さは、下地加熱層の上に形成する溶融層となる粉末材料35の薄層35aを予熱するという下地加熱層の役割に応じて、レーザ光のエネルギが薄層35aの少なくとも上層部分を所望の温度に加熱するのに十分な厚さ以上であればよい。 Next, in order to form a base heating layer (first molten layer), a third layer 35a of powder material is formed on the second layer 35a in the same manner as the first layer. (FIG. 4B). In this case, the descending amount of the part table 33a corresponds to one layer of the thin layer 35a of the powder material. The thickness of the laser beam energy depends on the role of the underlying heating layer that preheats the thin layer 35a of the powder material 35 to be a molten layer formed on the underlying heating layer. It is sufficient that the thickness is not less than a thickness sufficient for heating to a desired temperature.

その後に、図４（ｂ）に示すように、作製すべき下地加熱層のスライスデータ（描画パターン）に基づき、レーザ光出射部102のコントローラにより、光学系21、22のミラー21a、21b及びレンズの動きを制御しながらレーザ光を選択的に照射し、第３層目の粉末材料の薄層35aを加熱して、昇温させた下地加熱層35bを形成させる。 Thereafter, as shown in FIG. 4B, the mirrors 21a and 21b and the lenses of the optical systems 21 and 22 are controlled by the controller of the laser beam emitting unit 102 based on the slice data (drawing pattern) of the underlying heating layer to be manufactured. The third layer powder material thin layer 35a is heated by selectively irradiating the laser beam while controlling the movement of the substrate, thereby forming a heated base heating layer 35b.

このとき、レーザ出力を、溶融層35cを形成する際の最大レーザ出力の１０−５０％程度とする。また、下地加熱層35bは、蓄熱して、上方に形成される溶融層35cとなる第４層目の粉末材料の薄層35aを予熱する役割があるため、下地加熱層35bの温度（T (K)）は、粉末材料の溶融温度（Tm (K)）よりも低いが、ある程度以上の温度範囲、例えば、T=0.35×Tm乃至0.80×Tmの温度範囲に保たれる。 At this time, the laser output is set to about 10-50% of the maximum laser output when forming the molten layer 35c. In addition, since the base heating layer 35b has a role of storing heat and preheating the thin layer 35a of the fourth layer of powder material that becomes the molten layer 35c formed above, the temperature of the base heating layer 35b (T ( K)) is lower than the melting temperature (Tm (K)) of the powder material, but is kept within a certain temperature range, for example, T = 0.35 × Tm to 0.80 × Tm.

次いで、多孔質構造を有する溶融層（第２溶融層）35cを形成するため、第３層目の下地加熱層35bの上に、第２層目と同様にして第４層目の粉末材料の薄層35aを形成させる（図５（ａ））。この場合、パートテーブル33aの下降量は、形成すべき粉末材料35の薄層35aの一層分の厚さに相当し、レーザ出力及びレーザ光の走査速度に応じて、例えば、粉末粒子の平均粒径の２〜１０倍程度とする。すなわち、粉末材料35の薄層35aのうち、少なくとも表面の粉末粒子の平均粒径の１乃至２個分の厚さを焼結し、未焼結の粉末粒子の層、或いは、相互の結合が弱い粉末粒子の層を残すのに十分な厚さとする。 Next, in order to form a molten layer (second molten layer) 35c having a porous structure, a thin layer of the fourth layer of powder material is formed on the third underlying heating layer 35b in the same manner as the second layer. A layer 35a is formed (FIG. 5A). In this case, the descending amount of the part table 33a corresponds to the thickness of the thin layer 35a of the powder material 35 to be formed. Depending on the laser output and the scanning speed of the laser light, for example, the average particle size of the powder particles About 2 to 10 times the diameter. That is, among the thin layer 35a of the powder material 35, at least the thickness of one or two of the average particle diameters of the powder particles on the surface is sintered, and the unsintered powder particle layer or the mutual bond is formed. Thick enough to leave a layer of weak powder particles.

その後に、図５（ａ）に示すように、作製すべき溶融層35cのスライスデータ（描画パターン）に基づき、レーザ光出射部102のコントローラにより、光学系21、22のミラー21a、21b及びレンズの動きを制御しながらレーザ光を選択的に照射し、第４層目の粉末材料の薄層35aを加熱して、溶融層35cを形成させる。 After that, as shown in FIG. 5A, based on the slice data (drawing pattern) of the molten layer 35c to be produced, the controller of the laser beam emitting unit 102 uses the mirrors 21a, 21b and lenses of the optical systems 21, 22 The laser beam is selectively irradiated while controlling the movement of the fourth layer, and the thin layer 35a of the fourth layer of powder material is heated to form the molten layer 35c.

このとき、レーザ出力及びレーザ光の走査速度については、第４層目の粉末材料の薄層35aの表面から粉末粒子１乃至２個分の厚さで、粉末材料の溶融が起こるが、粉末材料の粒子形状が確認でき、かつ、各粉末の一部が相互に連結して一固まりの粉末材料の集合体となるような条件とする。 At this time, regarding the laser output and the scanning speed of the laser beam, the powder material melts at a thickness of one or two powder particles from the surface of the thin layer 35a of the fourth layer powder material. The conditions are such that the particle shape can be confirmed and a part of each powder is interconnected to form a mass of powder material.

溶融層35cの作製に必要な、レーザ光による単位面積当たりのエネルギーE(J/m²)は、次の式で表される。 The energy E (J / m ² ) per unit area required for producing the molten layer 35c by the laser beam is expressed by the following equation.

Ｅ＝k・(Tm-T)・t・C・ρ・τ/α
ここで、k：比例定数（0.2〜5.0程度の値となる）、Tm：粉末材料の融点（K）、T：予熱温度（K）、t：溶融厚さ（m）（(1.0〜2）×do)、do：粉末粒子の平均粒径（m）、C：粉末材料の充填率（凡そ0.5）、ρ：金属の密度（kg/m³）、τ：金属の比熱（J/kg・K）、α：レーザの吸収率である。 E = k ・ (Tm-T) ・ t ・ C ・ ρ ・ τ / α
Here, k: proportional constant (a value of about 0.2 to 5.0), Tm: melting point of powder material (K), T: preheating temperature (K), t: melt thickness (m) ((1.0-2) × do), do: average particle size of powder particles (m), C: packing ratio of powder material (approximately 0.5), ρ: density of metal (kg / m ³ ), τ: specific heat of metal (J / kg · K), α: Absorption rate of the laser.

このような加熱により、例えば、空孔が貫通孔として溶融層35cの全体積の５〜１０％程度残ることになる。 By such heating, for example, vacancies remain as 5 to 10% of the entire volume of the molten layer 35c as through holes.

そして、溶融層35cは、昇温させた下地加熱層35bにより周辺領域が予熱されて溶融層35cと周辺領域との温度差が小さくなっている。これにより、溶融層35cの反りを抑制することができる。或いは、下部が下地加熱層35bに弱くではあるが結合されて反りにくくなっており、溶融層35cの反りをより一層抑制することができる。 In the molten layer 35c, the peripheral region is preheated by the heated base heating layer 35b, and the temperature difference between the molten layer 35c and the peripheral region is reduced. Thereby, the curvature of the molten layer 35c can be suppressed. Alternatively, although the lower part is weakly bonded to the underlying heating layer 35b, it is difficult to warp, and the warping of the molten layer 35c can be further suppressed.

また、溶融層35cの下面と下地加熱層35bの上面との境界には、焼結するかしないかの粉末粒子同士の結合が弱い層が残るか、図６に示すように、未焼結の第４層目の粉末材料の薄層35a0が残るため、溶融層35cと下層の下地加熱層35bとの結合は弱くなっている。これにより、後に溶融層35cを下地加熱層35bから容易に剥離させることができることになる。 Further, at the boundary between the lower surface of the molten layer 35c and the upper surface of the base heating layer 35b, a layer in which the powder particles are weakly bonded or not is left unsintered as shown in FIG. Since the thin layer 35a0 of the fourth layer of powder material remains, the bond between the molten layer 35c and the underlying base heating layer 35b is weak. As a result, the molten layer 35c can be easily peeled off from the underlying heating layer 35b later.

なお、その後、図５（ｂ）に示すように、薄層形成容器31から下地加熱層35bとともに溶融層35cが取り出される。そして、下地加熱層35b及び溶融層35cの周りの粉末が除去された後、図５（ｃ）に示すように、溶融層35cが下地加熱層35bから剥離されて、単独の溶融層35cが作製される。 After that, as shown in FIG. 5B, the molten layer 35c is taken out from the thin layer forming container 31 together with the base heating layer 35b. Then, after the powder around the base heating layer 35b and the molten layer 35c is removed, as shown in FIG. 5 (c), the molten layer 35c is peeled from the base heating layer 35b to produce a single molten layer 35c. Is done.

以上のように、本実施形態に係る、第１制御方法を行うコントローラを備えた溶融層の積層構造の製造装置によれば、基材を用いなくても溶融層35cの反りを抑制でき、しかも、溶融層35cを隣接する下地加熱層35bから容易に剥離させ、多孔質構造を有する溶融層35cを作製させることができる。 As described above, according to the manufacturing apparatus of the laminated structure of the molten layer provided with the controller that performs the first control method according to the present embodiment, the warp of the molten layer 35c can be suppressed without using a base material. The molten layer 35c can be easily peeled off from the adjacent base heating layer 35b to produce a molten layer 35c having a porous structure.

また、粉末材料の薄層に加熱用エネルギービームを選択的に照射できるため、さまざまな形状の多孔質薄層を作製することができる。 Further, since the heating energy beam can be selectively applied to the thin layer of the powder material, porous thin layers having various shapes can be produced.

また、非特許文献１、２の技術と異なり、真空中或いは不活性ガス雰囲気中、粉末粒子の分布が密でかつ均一な状態で粉末材料の薄層を加熱させ、焼結させることができるため、粉末粒子の表面酸化を抑制し、多孔質薄層が脆くなるのを防止できるとともに、多孔質薄層の強度の均一性を確保することができる。 Also, unlike the techniques of Non-Patent Documents 1 and 2, a thin layer of powder material can be heated and sintered in a vacuum or in an inert gas atmosphere with a dense and uniform distribution of powder particles. The surface oxidation of the powder particles can be suppressed, the porous thin layer can be prevented from becoming brittle, and the uniformity of the strength of the porous thin layer can be ensured.

また、非特許文献３のようなカーボンダイを用いなくてよいため、多孔質薄層の炭化を防止して高い品質を確保できる。 Further, since it is not necessary to use a carbon die as in Non-Patent Document 3, carbonization of the porous thin layer can be prevented and high quality can be ensured.

また、打ち抜きによる製造方法と異なり、金型を用いなくてよいため、生産性の向上や生産コストの低減を図ることができる。 Further, unlike the manufacturing method by punching, it is not necessary to use a mold, so that productivity can be improved and production cost can be reduced.

（第２制御方法）
第１制御方法では、１層の下地加熱層（第１溶融層）35bの直上に下地加熱層35bと接して多孔質構造の溶融層35cを形成したが、第２制御方法では、第１制御方法と異なり、図７（ａ）に示すように、複数の下地加熱層（溶融層）35bを、下層から、順次、レーザ出力を増大させながら、隣接する層が相互に接するように形成する。レーザ出力は、下地加熱層35bを形成する際の最大レーザ出力の１０−５０％程度から始めてその最大レーザ出力まで、複数の下地加熱層35bの総層数に応じて少しずつ増大させていく。 (Second control method)
In the first control method, the molten layer 35c having a porous structure is formed in contact with the base heating layer 35b immediately above the single base heating layer (first molten layer) 35b. In the second control method, the first control is performed. Unlike the method, as shown in FIG. 7A, a plurality of base heating layers (molten layers) 35b are formed from the lower layer so that adjacent layers are in contact with each other while increasing the laser output sequentially. The laser output is gradually increased according to the total number of layers of the plurality of base heating layers 35b, starting from about 10-50% of the maximum laser output when forming the base heating layer 35b to the maximum laser output.

そして、複数の下地加熱層35bを形成後に、図７（ｂ）に示すように、最上層の下地加熱層35b上に、第１制御法と同様にして、多孔質構造を有する溶融層35cを形成する。 Then, after forming the plurality of base heating layers 35b, as shown in FIG. 7B, a molten layer 35c having a porous structure is formed on the top base heating layer 35b in the same manner as in the first control method. Form.

ところで、下地加熱層35bの上に溶融層35cを形成する場合、下地加熱層35bが一層だと、下地加熱層35bと周囲の温度差が大きくなるため、下地加熱層35b自体が反り、したがって、下地加熱層35b上に形成する溶融層35cもその形状を引き継ぎ、反ってしまう。 By the way, when forming the molten layer 35c on the base heating layer 35b, if the base heating layer 35b is a single layer, the temperature difference between the base heating layer 35b and the surroundings becomes large, so the base heating layer 35b itself warps, and therefore The molten layer 35c formed on the base heating layer 35b also takes over the shape and warps.

第２制御方法のように、複数の下地加熱層35bを、下層から、順次、レーザ出力を増大させながら形成することで、下地加熱層35bと周囲の温度差を小さく保ちながら、下地加熱層35bを形成することができる。このため、各下地加熱層35b自体の反りを抑制することができるので、最上層の下地加熱層35b上に形成する溶融層35cも反りを抑制することができる。 As in the second control method, a plurality of base heating layers 35b are sequentially formed from the lower layer while increasing the laser output, so that the temperature difference between the base heating layer 35b and the surroundings can be kept small, and the base heating layer 35b. Can be formed. For this reason, warpage of each base heating layer 35b itself can be suppressed, so that the molten layer 35c formed on the uppermost base heating layer 35b can also suppress warpage.

（第３制御方法）
第１及び第２制御方法では、１層又は複数層の下地加熱層（第１溶融層又は溶融層）35bの上に１層の溶融層35cを形成しているが、第３制御方法では、第１及び第２制御方法と異なり、図８（ａ）に示すように、１層又は複数層の下地加熱層（溶融層）35bの上に、複数層の溶融層35cを形成する。各溶融層35cは、第１制御方法と同様にして、形成する。なお、上層の溶融層35cは、下層の溶融層35cの形成領域内に含まれるように形成されているが、下層の溶融層35cから上層の溶融層35cに均一に予熱が行き渡るようにするためである。また、図８（ａ）では、層数を３層としているが、これに限られない。 (Third control method)
In the first and second control methods, one molten layer 35c is formed on one or more underlying heating layers (first molten layer or molten layer) 35b. In the third control method, Unlike the first and second control methods, as shown in FIG. 8A, a plurality of layers of molten layers 35c are formed on one or a plurality of underlying heating layers (melted layers) 35b. Each molten layer 35c is formed in the same manner as in the first control method. The upper molten layer 35c is formed so as to be included in the formation region of the lower molten layer 35c. In order to allow preheating to be uniformly distributed from the lower molten layer 35c to the upper molten layer 35c. It is. In FIG. 8A, the number of layers is three, but is not limited to this.

積層された複数の溶融層35cは、それぞれ、溶融層35c内部の粉末粒子同士の結合よりも隣接する下層の溶融層35c或いは下地加熱層35bとの結合の方が弱いので、隣接する溶融層35c同士、或いは、溶融層35cと下地加熱層35bとは容易に剥離することができる。 Each of the plurality of laminated molten layers 35c is adjacent to the adjacent molten layer 35c because the bonding between the lower molten layer 35c or the underlying heating layer 35b is weaker than the bonding between the powder particles inside the molten layer 35c. Alternatively, the molten layer 35c and the base heating layer 35b can be easily separated.

このように、本実施形態に係る、第３制御方法を行うコントローラを備えた溶融層の積層構造の製造装置によれば、第１又は第２制御方法を行うコントローラを備えた溶融層の積層構造の製造装置と同様な効果のほかに、効率良く、一度に複数の溶融層35cを形成することができるという効果がある。 Thus, according to the manufacturing apparatus of the laminated structure of the molten layer provided with the controller that performs the third control method according to the present embodiment, the laminated structure of the molten layer provided with the controller that performs the first or second control method. In addition to the same effects as those of the manufacturing apparatus, a plurality of molten layers 35c can be efficiently formed at a time.

なお、複数の溶融層35cを形成する場合、図９に示すように、厚さの異なる溶融層35c0、35c1を積層することができる。この場合、厚さに応じて、適宜、レーザ出力を変えてもよい。 When forming a plurality of melt layers 35c, as shown in FIG. 9, melt layers 35c0 and 35c1 having different thicknesses can be stacked. In this case, the laser output may be appropriately changed according to the thickness.

（２）溶融層の積層構造の製造方法の説明
次に、上記溶融層の積層構造の製造装置を用いた溶融層の積層構造の製造方法について説明する。 (2) Description of Manufacturing Method for Laminated Structure of Molten Layer Next, a manufacturing method for the laminated structure of the molten layer using the apparatus for manufacturing the laminated structure of the molten layer will be described.

まず、粉末材料の薄層を形成する前に、減圧雰囲気中で粉末材料から酸素、窒素及び水分を除く。 First, before forming a thin layer of powder material, oxygen, nitrogen and moisture are removed from the powder material in a reduced pressure atmosphere.

次いで、上述の薄層形成部103のコントローラに基づく第１乃至第３制御方法に従って、多孔質薄層の製造方法を行う。第１制御方法による溶融層の積層構造の製造方法については、図４（ａ）、（ｂ）、図５（ａ）〜（ｃ）、図６に示し、第２制御方法による溶融層の積層構造の製造方法については、図７（ａ）、（ｂ）に示し、第３制御方法による溶融層の積層構造の製造方法については、図８（ａ）〜（ｃ）に示す。 Next, the porous thin layer manufacturing method is performed according to the first to third control methods based on the controller of the thin layer forming unit 103 described above. The manufacturing method of the laminated structure of the molten layer by the first control method is shown in FIGS. 4A, 4B, 5A to 5C, and FIG. 6, and the molten layer is laminated by the second control method. The manufacturing method of the structure is shown in FIGS. 7A and 7B, and the manufacturing method of the laminated structure of the molten layer by the third control method is shown in FIGS. 8A to 8C.

第１乃至第３制御方法と説明が重複する溶融層の積層構造の製造方法の詳しい説明については省略する。なお、粉末材料の薄層を形成する工程以降の工程を、酸素、窒素及び水分を除いた後に引き続き減圧雰囲気中で行ってもよいし、減圧雰囲気をアルゴンなどの不活性ガスで置換し、不活性ガス雰囲気中で行ってもよい。 The detailed description of the manufacturing method of the laminated structure of the molten layer, which overlaps with the description of the first to third control methods, is omitted. The steps after the step of forming the thin layer of the powder material may be continued in a reduced pressure atmosphere after removing oxygen, nitrogen and moisture, or the reduced pressure atmosphere is replaced with an inert gas such as argon. You may carry out in an active gas atmosphere.

この溶融層の積層構造の製造方法により完成した溶融層35b, 35cの積層構造は、薄層形成容器31中で粉末材料に埋もれているので、粉末材料を取り除いてから取り出す。取り出された溶融層35b, 35cの積層構造は、第１制御方法による溶融層の積層構造の製造方法については、図５（ｂ）に示す。なお、図６のように、溶融層35b, 35cの間に未焼結の粉末材料を挟んでいる場合、薄層形成容器31から溶融層35b, 35cを各々分離して取り出すことができる。第２制御方法による溶融層の積層構造の製造方法については、複数の溶融層35bが形成されていることを除き、図５（ｂ）と同じであるので、図５（ｂ）に準ずる。第３制御方法による溶融層の積層構造の製造方法については、図８（ｂ）に示す。 The laminated structure of the molten layers 35b and 35c completed by the manufacturing method of the laminated structure of the molten layer is buried in the powder material in the thin layer forming container 31, and is taken out after the powder material is removed. The laminated structure of the extracted molten layers 35b and 35c is shown in FIG. 5B for the method of manufacturing the laminated structure of the molten layer by the first control method. As shown in FIG. 6, when an unsintered powder material is sandwiched between the molten layers 35b and 35c, the molten layers 35b and 35c can be separated and taken out from the thin layer forming container 31, respectively. The manufacturing method of the laminated structure of the molten layer by the second control method is the same as that shown in FIG. 5B except that a plurality of molten layers 35b are formed. FIG. 8B shows a manufacturing method of the laminated structure of the molten layer by the third control method.

さらに、溶融層35cを溶融層35bから剥離して、或いは、溶融層35c、35c同士を剥離して、多孔質構造の溶融層35cを得る。このとき、結合した層35bと35c、又は35cと35c同士は、層35b、35c内部の粉末粒子同士の結合よりも弱く結合しているため、各溶融層35cを破損させることなく容易に分離することができる。第１制御方法による溶融層の積層構造の製造方法については、図５（ｃ）に示す。第２制御方法による溶融層の積層構造の製造方法については、図５（ｃ）に準ずる。第３制御方法による溶融層の積層構造の製造方法については、図８（ｃ）に示す。 Further, the molten layer 35c is peeled off from the molten layer 35b, or the molten layers 35c and 35c are peeled off to obtain a molten layer 35c having a porous structure. At this time, the bonded layers 35b and 35c, or 35c and 35c are bonded to each other weaker than the bonding of the powder particles inside the layers 35b and 35c, so that each molten layer 35c is easily separated without being damaged. be able to. The manufacturing method of the laminated structure of the molten layer by the first control method is shown in FIG. The manufacturing method of the laminated structure of the molten layer by the second control method is based on FIG. FIG. 8C shows a manufacturing method of the laminated structure of the molten layer by the third control method.

以上のように、本実施形態の溶融層の積層構造の製造方法によれば、上述の第１制御方法乃至第３制御方法に従って溶融層を製造しているので、第１制御方法乃至第３制御方法を行うコントローラを備えた溶融層の積層構造の製造装置に対応した効果を得ることができる。 As described above, according to the manufacturing method of the laminated structure of the molten layer of the present embodiment, the molten layer is manufactured according to the first to third control methods described above. The effect corresponding to the manufacturing apparatus of the laminated structure of the molten layer provided with the controller which performs a method can be acquired.

（３）実施例
（ｉ）第１実施例
第１実施例では、粉末材料として、粒径１５０μｍ以下で平均粒径約８０μｍのチタン合金（Ti-6Al4V）の粉末材料（商品名Tailop-150、大阪チタニウム製）を用いた。 (3) Examples (i) First Example In the first example, as a powder material, a powder material of titanium alloy (Ti-6Al4V) having a particle size of 150 μm or less and an average particle size of about 80 μm (trade name Tailp-150, Osaka Titanium) was used.

積層ピッチ（粉末材料の薄層の厚さ）を０．２ｍｍとし、レーザ出力を２００Ｗとし、走査速度を２ｍ／ｓｅｃとした。また、走査ピッチを０．０８ｍｍとし、粉末材料の薄層の同一領域に対して、ｘ方向、ｙ方向、ｘ方向、ｙ方向と４回のレーザ照射を行った。１回あたりに加えた熱量は、１．２５MJ/m²である。第１層目の粉末材料の薄層から、積層厚さ４ｍｍ（第２０層目の粉末材料の薄層）までを予熱域とし、各薄層に対して、レーザ出力を８０Ｗ（４０％）から、２００Ｗ（１００％）まで約６Ｗ刻みで変化させて、レーザ光を照射した。 The stacking pitch (thickness of the thin layer of powder material) was 0.2 mm, the laser output was 200 W, and the scanning speed was 2 m / sec. The scanning pitch was 0.08 mm, and laser irradiation was performed four times in the x direction, the y direction, the x direction, and the y direction on the same region of the thin layer of the powder material. The amount of heat applied per time is 1.25 MJ / m ² . The preheating zone is from the thin layer of the powder material of the first layer to the laminated thickness of 4 mm (thin layer of the powder material of the twentieth layer), and the laser output is 80 W (40%) for each thin layer. And 200 W (100%) in about 6 W increments and irradiated with laser light.

積層後、ブラスターにより焼結により付着した粉末を除去し、各薄層を剥離することにより、それぞれ厚さ約１２０μｍの、十分にしなやかな多孔質チタン箔を得た。 After lamination, the powder adhered by sintering was removed with a blaster and each thin layer was peeled off to obtain a sufficiently flexible porous titanium foil having a thickness of about 120 μm.

図１０（ａ）、（ｂ）は、作製された溶融層について、レーザ光の照射面（上面）及び裏面（下面）を観察した写真である。レーザ光の照射面（上面）及び裏面（下面）の配置は、図８（ｃ）に示す。 FIGS. 10A and 10B are photographs in which the irradiated surface (upper surface) and the rear surface (lower surface) of the manufactured molten layer are observed. The arrangement of the laser light irradiation surface (upper surface) and the rear surface (lower surface) is shown in FIG.

観察によれば、溶融層は、レーザ光の照射面の方が裏面よりも、粉末粒子の形が特定しにくくなっている。すなわち、レーザ光の照射面の方が裏面よりも、焼結度合いが大きく、溶融面積が広くなっている。このことは、溶融層の内部の粉末粒子同士の結合よりも、溶融層の下面における隣接する層との結合の方が弱くなっていると判断できる。このため、隣接する溶融層同士の剥離を容易に行うことができる。なお、この実施例では、多孔質構造の溶融層と下地加熱層とを区別する必要はないが、予熱域の溶融層を下地加熱層に対応させてもよい。以下の実施例でも同じ。 According to observation, in the molten layer, it is more difficult to specify the shape of the powder particles on the laser light irradiation surface than on the back surface. That is, the laser beam irradiation surface has a higher degree of sintering and a wider melting area than the back surface. This can be determined that the bonding between adjacent layers on the lower surface of the molten layer is weaker than the bonding between the powder particles inside the molten layer. For this reason, peeling of adjacent molten layers can be performed easily. In this embodiment, it is not necessary to distinguish between the porous layer and the underlying heating layer, but the preheating region melting layer may correspond to the underlying heating layer. The same applies to the following embodiments.

（ii）第２実施例
この実施例では、粉末材料として、チタン合金（Ti-6Al4V）の粉末材料（商品名Tailop-150、大阪チタニウム製）を目幅７０μｍの篩にかけて選別して得た、粒径５０μｍ以上、７０μｍ以下で、平均粒径約６０μｍの粉末材料を用いた。 (Ii) Second Example In this example, as a powder material, a titanium alloy (Ti-6Al4V) powder material (trade name Tailop-150, manufactured by Osaka Titanium) was obtained by screening through a sieve having a mesh width of 70 μm. A powder material having a particle size of 50 μm to 70 μm and an average particle size of about 60 μm was used.

積層後、ブラスターにより焼結により付着した粉末を除去し、各薄層を剥離することにより、それぞれ厚さ約１００μｍの、十分にしなやかな多孔質チタン箔を得た。 After lamination, the powder adhered by sintering was removed with a blaster, and each thin layer was peeled off to obtain a sufficiently flexible porous titanium foil having a thickness of about 100 μm.

図１１（ａ）、（ｂ）は、作製された溶融層について、レーザ光の照射面（上面）及び裏面（下面）を観察した写真である。レーザ光の照射面（上面）及び裏面（下面）の配置は、図８（ｃ）に示す。 FIGS. 11A and 11B are photographs in which the irradiated surface (upper surface) and the back surface (lower surface) of the manufactured molten layer are observed. The arrangement of the laser light irradiation surface (upper surface) and the rear surface (lower surface) is shown in FIG.

観察によれば、第２実施例でも、第１実施例の場合と同じく、溶融層の内部の粉末粒子同士の結合よりも、溶融層の下面における隣接する層との結合の方が弱くなっていると判断できるため、隣接する溶融層同士の剥離を容易に行うことができる。 According to observation, in the second embodiment, as in the case of the first embodiment, the bonding with the adjacent layer on the lower surface of the molten layer is weaker than the bonding between the powder particles inside the molten layer. Therefore, it is possible to easily separate the adjacent molten layers.

（iii）第３実施例
この実施例では、粉末材料として、粒径４５μｍ以下で平均粒径３５μｍのチタン合金（Ti-6Al4V）の粉末材料（商品名Tailop-45、大阪チタニウム製）を用いた。 (Iii) Third Example In this example, a powder material of titanium alloy (Ti-6Al4V) having a particle size of 45 μm or less and an average particle size of 35 μm (trade name Tairop-45, manufactured by Osaka Titanium) was used as the powder material. .

積層ピッチ（粉末材料の薄層の厚さ）を０．２ｍｍとし、レーザ出力を２００Ｗとし、走査速度を２ｍ／ｓｅｃとした。また、走査ピッチを０．１ｍｍとし、粉末材料の薄層の同一領域に対して、ｘ方向、ｙ方向、ｘ方向、ｙ方向と４回のレーザ照射を行った。１回あたりに加えた熱量は、１MJ/m²である。第１層目の粉末材料の薄層から、積層厚さ４ｍｍ（第２０層目の粉末材料の薄層）までを予熱域とし、各薄層に対して、レーザ出力を８０Ｗ（４０％）から、２００Ｗ（１００％）まで約６Ｗ刻みで変化させて、レーザ光を照射した。 The stacking pitch (thickness of the thin layer of powder material) was 0.2 mm, the laser output was 200 W, and the scanning speed was 2 m / sec. The scanning pitch was 0.1 mm, and laser irradiation was performed four times in the x direction, y direction, x direction, and y direction on the same region of the thin layer of the powder material. The amount of heat applied per time is 1 MJ / m ² . The preheating zone is from the thin layer of the powder material of the first layer to the laminated thickness of 4 mm (thin layer of the powder material of the twentieth layer), and the laser output is 80 W (40%) for each thin layer. And 200 W (100%) in about 6 W increments and irradiated with laser light.

積層後、ブラスターにより焼結により付着した粉末を除去し、各薄層を剥離することにより、それぞれ厚さ約３０−４０μｍの、十分にしなやかな多孔質チタン箔を得た。 After lamination, the powder adhered by sintering was removed with a blaster, and each thin layer was peeled off to obtain a sufficiently flexible porous titanium foil having a thickness of about 30-40 μm.

図１２（ａ）、（ｂ）は、作製された溶融層について、レーザ光の照射面（上面）及び裏面（下面）を観察した写真である。レーザ光の照射面（上面）及び裏面（下面）の配置は、図８（ｃ）に示す。 FIGS. 12A and 12B are photographs obtained by observing the laser light irradiation surface (upper surface) and the back surface (lower surface) of the manufactured molten layer. The arrangement of the laser light irradiation surface (upper surface) and the rear surface (lower surface) is shown in FIG.

観察によれば、第３実施例でも、第１実施例の場合と同じく、溶融層の内部の粉末粒子同士の結合よりも、溶融層の下面における隣接する層との結合の方が弱くなっていると判断できるため、隣接する溶融層同士の剥離を容易に行うことができる。 According to observation, also in the third example, as in the case of the first example, the bonding with the adjacent layer on the lower surface of the molten layer is weaker than the bonding between the powder particles inside the molten layer. Therefore, it is possible to easily separate the adjacent molten layers.

以上、実施の形態によりこの発明を詳細に説明したが、この発明の範囲は上記実施の形態に具体的に示した例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の上記実施の形態の変更はこの発明の範囲に含まれる。 Although the present invention has been described in detail with the embodiments, the scope of the present invention is not limited to the examples specifically shown in the above embodiments, and the above embodiments within the scope of the present invention are not deviated. Variations in form are within the scope of this invention.

例えば、第１乃至第３実施例では、積層ピッチ（粉末材料の薄層の厚さ）を０．２ｍｍとし、レーザ出力を２００Ｗとし、走査速度を２ｍ／ｓｅｃとし、走査ピッチを０．１ｍｍとして、粉末材料の薄層の同一領域に対して、ｘ方向、ｙ方向、ｘ方向、ｙ方向と４回のレーザ照射を行っているが、これに限られない。種々変更できる。 For example, in the first to third embodiments, the stacking pitch (thickness of the thin layer of powder material) is 0.2 mm, the laser output is 200 W, the scanning speed is 2 m / sec, and the scanning pitch is 0.1 mm. Although the laser irradiation is performed four times in the x direction, the y direction, the x direction, and the y direction with respect to the same region of the thin layer of the powder material, the present invention is not limited thereto. Various changes can be made.

また、第１〜第３実施例では、粉末材料として粒径４５μｍ以下で平均粒径約３５μｍのチタン合金、粒径７０μｍ以下で平均粒径約６０μｍのチタン合金、粒径１５０μｍ以下で平均粒径約８０μｍのチタン合金を用いているが、その他、用途などにより適宜材料及び粒径を変更して使い分けることができる。 In the first to third embodiments, as the powder material, a titanium alloy having a particle size of 45 μm or less and an average particle size of about 35 μm, a titanium alloy having a particle size of 70 μm or less and an average particle size of about 60 μm, a particle size of 150 μm or less and the average particle size Although a titanium alloy having a thickness of about 80 μm is used, the material and the particle size can be appropriately changed depending on the application.

また、溶融層の積層構造の製造装置を、昇降台を備えたものとしたが、昇降台を備えていない製造装置も本発明の範囲に含まれる。昇降台を備えていない製造装置では、次第に厚くなる溶融層の積層構造上に粉末材料の薄層を形成するため、粉末材料の供給手段とそれを移動させる手段を設けるとともに、溶融層の積層厚さに応じて、光学系自体を上に移動するか、光学系の焦点を調整する手段を設ける必要がある。 Moreover, although the manufacturing apparatus of the laminated structure of the molten layer shall be provided with the lifting platform, the manufacturing apparatus which is not provided with the lifting platform is also included in the scope of the present invention. In a manufacturing apparatus that does not include a lifting platform, in order to form a thin layer of powder material on the laminated structure of the molten layer that gradually increases, a powder material supply means and a means for moving the powder material are provided, and the laminated thickness of the molten layer Accordingly, it is necessary to provide means for moving the optical system itself upward or adjusting the focal point of the optical system.

以下に、上述した実施形態に基づき、本発明を付記としてまとめた。 Below, based on embodiment mentioned above, this invention was put together as an additional remark.

（付記１）
粉末材料の薄層を加熱するエネルギービームを出射する加熱用エネルギービーム出射手段と、
第１の粉末材料の薄層を形成し、前記エネルギービームにより前記第１の粉末材料の薄層を溶融して第１溶融層を形成し、前記第１溶融層上に第２の粉末材料の薄層を形成し、前記第１溶融層と融着しないように前記エネルギービームにより前記第２の粉末材料の薄層を加熱して前記第１溶融層上に前記第２溶融層を形成する制御部と
を備えた溶融層の積層構造の製造装置。 (Appendix 1)
An energy beam emitting means for heating for emitting an energy beam for heating the thin layer of the powder material;
Forming a thin layer of the first powder material, melting the thin layer of the first powder material by the energy beam to form a first molten layer, and forming a second powder material on the first molten layer; Control to form a thin layer and to form the second molten layer on the first molten layer by heating the thin layer of the second powder material by the energy beam so as not to be fused with the first molten layer An apparatus for producing a laminated structure of molten layers comprising:

（付記２）
前記第２溶融層は多孔質構造を有することを特徴とする付記１に記載の溶融層の積層構造の製造装置。 (Appendix 2)
The apparatus for manufacturing a laminated structure of molten layers according to appendix 1, wherein the second molten layer has a porous structure.

（付記３）
前記第１溶融層と前記第２溶融層の間は剥離可能であることを特徴とする付記１に記載の溶融層の積層構造の製造装置。 (Appendix 3)
The apparatus for manufacturing a laminated structure of a molten layer according to appendix 1, wherein the first molten layer and the second molten layer are detachable.

（付記４）
前記第１溶融層は、前記粉末材料の融点（Tm (K)）より低く、0.35×Tm〜0.80×Tmの温度範囲に加熱することを特徴とする付記１に記載の溶融層の積層構造の製造装置。 (Appendix 4)
The first melt layer is lower than the melting point (Tm (K)) of the powder material and is heated to a temperature range of 0.35 × Tm to 0.80 × Tm. manufacturing device.

（付記５）
前記第２溶融層は、少なくとも前記粉末材料の表面を前記粉末材料の融点（Tm (K)）以上に加熱することを特徴とする付記１乃至３のいずれか1項に記載の溶融層の積層構造の製造装置。 (Appendix 5)
4. The laminated layer according to any one of appendices 1 to 3, wherein the second molten layer heats at least the surface of the powder material to a melting point (Tm (K)) or more of the powder material. Structure manufacturing equipment.

（付記６）
前記粉末材料の薄層が形成される昇降台を有することを特徴とする付記１に記載の溶融層の積層構造の製造装置。 (Appendix 6)
The apparatus for manufacturing a laminated structure of a melted layer according to appendix 1, further comprising a lifting platform on which a thin layer of the powder material is formed.

（付記７）
前記昇降台を収納する減圧用容器を有することを特徴とする付記６に記載の溶融層の積層構造の製造装置。 (Appendix 7)
The apparatus for manufacturing a laminated structure of a molten layer according to appendix 6, wherein the apparatus includes a decompression container that houses the lifting platform.

（付記８）
前記粉末材料は、金属粉末又はセラミックス粉末であることを特徴とする付記１に記載の溶融層の積層構造の製造装置。 (Appendix 8)
The apparatus for manufacturing a laminated structure of a molten layer according to appendix 1, wherein the powder material is a metal powder or a ceramic powder.

（付記９）
第１の粉末材料の薄層を形成する工程と、
前記第１の粉末材料の薄層にエネルギービームを照射することにより第１溶融層を形成する工程と、
前記第１溶融層上に第２の粉末材料の薄層を形成する工程と、
前記第１溶融層と融着しないように前記エネルギービームにより前記第２の粉末材料の薄層を加熱して前記第１溶融層上に前記第２溶融層を形成する工程と
を有することを特徴とする溶融層の積層構造の製造方法。 (Appendix 9)
Forming a thin layer of a first powder material;
Forming a first molten layer by irradiating an energy beam to a thin layer of the first powder material;
Forming a thin layer of a second powder material on the first molten layer;
Heating the thin layer of the second powder material with the energy beam so as not to be fused with the first molten layer, and forming the second molten layer on the first molten layer. A method for producing a laminated structure of a molten layer.

（付記１０）
前記第２溶融層は多孔質構造を有することを特徴とする付記９に記載の溶融層の積層構造の製造方法。 (Appendix 10)
The method for producing a laminated structure of a molten layer according to appendix 9, wherein the second molten layer has a porous structure.

（付記１１）
前記第１溶融層と前記第２溶融層の間は剥離可能であることを特徴とする付記９に記載の溶融層の積層構造の製造方法。 (Appendix 11)
The method for producing a laminated structure of a molten layer according to appendix 9, wherein the first molten layer and the second molten layer are detachable.

（付記１２）
前記第１溶融層は、前記粉末材料の融点（Tm (K)）より低く、0.35×Tm〜0.80×Tmの温度範囲に加熱することを特徴とする付記９に記載の溶融層の積層構造の製造方法。 (Appendix 12)
The laminated structure of the molten layer according to appendix 9, wherein the first molten layer is heated to a temperature range of 0.35 × Tm to 0.80 × Tm, which is lower than the melting point (Tm (K)) of the powder material. Production method.

（付記１３）
前記第２溶融層は、少なくとも前記粉末材料の表面を前記粉末材料の融点（Tm (K)）以上に加熱することを特徴とする付記９に記載の溶融層の積層構造の製造方法。 (Appendix 13)
The method for manufacturing a laminated structure of a molten layer according to appendix 9, wherein the second molten layer heats at least the surface of the powder material to a melting point (Tm (K)) or more of the powder material.

（付記１４）
前記粉末材料の薄層を昇降台上に形成することを特徴とする付記９に記載の溶融層の積層構造の製造方法。 (Appendix 14)
The method for manufacturing a laminated structure of a molten layer according to appendix 9, wherein a thin layer of the powder material is formed on a lifting platform.

（付記１５）
前記粉末材料の薄層の形成は、減圧環境下或いは不活性ガス雰囲気中で行われることを特徴とする付記９に記載の溶融層の積層構造の製造方法。 (Appendix 15)
The method for producing a laminated structure of a molten layer according to appendix 9, wherein the thin layer of the powder material is formed in a reduced pressure environment or in an inert gas atmosphere.

（付記１６）
前記粉末材料は、金属粉末又はセラミックス粉末であることを特徴とする付記９に記載の溶融層の積層構造の製造方法。 (Appendix 16)
The method for producing a laminated structure of a molten layer according to appendix 9, wherein the powder material is a metal powder or a ceramic powder.

（付記１７）
複数の溶融層が積層され、各前記溶融層は多孔質構造を有し、かつ相互に剥離可能であることを特徴とする溶融層の積層構造。 (Appendix 17)
A laminated structure of molten layers, wherein a plurality of molten layers are laminated, and each of the molten layers has a porous structure and can be separated from each other.

11…排気口、12…排気装置、21、22…光学系、21a…ガルバノメータミラー（Ｘミラー）、21b…ガルバノメータミラー（Yミラー）、23…レーザ光源（加熱用エネルギービーム源）、24…XYZドライバ、31…薄層形成容器、32…粉末材料収納容器、32a…第１粉末材料収納容器、32b…第２粉末材料収納容器、33a…パートテーブル（第２昇降テーブル；昇降台）、33b、34b、34ab、34bb…支持軸、34a…フィードテーブル、34aa…第１フィードテーブル（第１昇降テーブル）、34ba…第２フィードテーブル（第３昇降テーブル）、35…粉末材料、35a…粉末材料の薄層、35a0…未焼結の粉末材料の薄層、35b…下地加熱層（第１溶融層又は溶融層）、35c、35c0、35c1…多孔質構造を有する溶融層（第２溶融層又は溶融層）、36…リコータ、101…チャンバ、102、102a、102b…レーザ光出射部、103…薄層形成部、104…コントローラ（制御部）。 11 ... Exhaust port, 12 ... Exhaust device, 21, 22 ... Optical system, 21a ... Galvanometer mirror (X mirror), 21b ... Galvanometer mirror (Y mirror), 23 ... Laser light source (energy beam source for heating), 24 ... XYZ Driver, 31 ... Thin layer forming container, 32 ... Powder material storage container, 32a ... First powder material storage container, 32b ... Second powder material storage container, 33a ... Part table (second lift table; lift platform), 33b, 34b, 34ab, 34bb ... support shaft, 34a ... feed table, 34aa ... first feed table (first lifting table), 34ba ... second feed table (third lifting table), 35 ... powder material, 35a ... powder material Thin layer, 35a0 ... thin layer of unsintered powder material, 35b ... underlying heating layer (first molten layer or molten layer), 35c, 35c0, 35c1 ... molten layer having a porous structure (second molten layer or molten layer) Layer), 36 ... recoater, 101 ... chamber, 102, 102a, 102b ... laser light Morphism unit, 103 ... thin layer forming unit, 104 ... controller (control unit).

Claims

粉末材料の薄層を加熱するエネルギービームを出射する加熱用エネルギービーム出射手段と、
第１の粉末材料の薄層を形成し、前記エネルギービームにより前記第１の粉末材料の薄層を溶融して第１溶融層を形成し、前記第１溶融層上に第２の粉末材料の薄層を形成し、前記第１溶融層と融着しないように前記エネルギービームにより前記第２の粉末材料の薄層を加熱して前記第１溶融層上に前記第２溶融層を形成する制御部と
を備えた溶融層の積層構造の製造装置。 An energy beam emitting means for heating for emitting an energy beam for heating the thin layer of the powder material;
Forming a thin layer of the first powder material, melting the thin layer of the first powder material by the energy beam to form a first molten layer, and forming a second powder material on the first molten layer; Control to form a thin layer and to form the second molten layer on the first molten layer by heating the thin layer of the second powder material by the energy beam so as not to be fused with the first molten layer An apparatus for producing a laminated structure of molten layers comprising:

前記第２溶融層は、多孔質構造を有することを特徴とする請求項１に記載の溶融層の積層構造の製造装置。 The said 2nd molten layer has a porous structure, The manufacturing apparatus of the laminated structure of the molten layer of Claim 1 characterized by the above-mentioned.

前記第１溶融層と前記第２溶融層の間は剥離可能であることを特徴とする請求項１に記載の溶融層の積層構造の製造装置。 The apparatus for producing a laminated structure of a molten layer according to claim 1, wherein the first molten layer and the second molten layer are detachable.

第１の粉末材料の薄層を形成する工程と、
前記第１の粉末材料の薄層にエネルギービームを照射することにより、第１溶融層を形成する工程と、
前記第１溶融層の上に第２の粉末材料の薄層を形成する工程と、
前記第１溶融層と融着しないように前記エネルギービームにより前記第２の粉末材料の薄層を加熱して前記第１溶融層上に前記第２溶融層を形成する工程と
を有することを特徴とする溶融層の積層構造の製造方法。 Forming a thin layer of a first powder material;
Irradiating the thin layer of the first powder material with an energy beam to form a first molten layer;
Forming a thin layer of a second powder material on the first molten layer;
Heating the thin layer of the second powder material with the energy beam so as not to be fused with the first molten layer, and forming the second molten layer on the first molten layer. A method for producing a laminated structure of a molten layer.

前記第２溶融層は、多孔質構造を有することを特徴とする請求項４に記載の溶融層の積層構造の製造方法。 The method for manufacturing a laminated structure of a molten layer according to claim 4, wherein the second molten layer has a porous structure.

前記第１溶融層と前記第２溶融層の間は剥離可能であることを特徴とする請求項４に記載の溶融層の積層構造の製造方法。 The method for producing a laminated structure of molten layers according to claim 4, wherein the first molten layer and the second molten layer are detachable.

前記粉末材料は、金属粉末又はセラミックス粉末であることを特徴とする請求項４に記載の溶融層の積層構造の製造方法。 The method for producing a laminated structure of a molten layer according to claim 4, wherein the powder material is a metal powder or a ceramic powder.

複数の溶融層が積層され、各前記溶融層は多孔質構造を有し、かつ相互に剥離可能であることを特徴とする溶融層の積層構造。 A laminated structure of molten layers, wherein a plurality of molten layers are laminated, and each of the molten layers has a porous structure and can be separated from each other.