JP2022175662A - 積層造形物の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】ベースプレート上に造形された複数の造形物をベースプレートから分離させるときの造形物同士の接触を抑制する。【解決手段】積層造形方法は、第１積層造形物と、第２積層造形物と、第１積層造形物と第２積層造形物とを連結する第１サポート部と、を積層造形法によってベースプレート上の互いに異なる位置に造形する造形工程と、第１積層造形物と第２積層造形物と第１サポート部とベースプレートとを互いに分離させる分離工程と、を有する。分離工程では、第１積層造形物と第２積層造形物とのうちの少なくとも一方をベースプレートから分離させた後に、第１サポート部を分断することによって第１積層造形物と第２積層造形物とを互いに分離させる。【選択図】図４

Description

本開示は、積層造形物の製造方法に関する。
特許文献１には、積層造形法によって、造形物をベースプレート上に造形する方法が開示されている。
特開２０２０－１６４８９０号公報
一度に複数の造形物をベースプレート上に造形することによって、多くの造形物を効率良く製造できる。しかしながら、一度に複数の造形物をベースプレート上に造形した場合、造形物をベースプレートから分離させる際に造形物同士が接触して、造形物が損傷する可能性がある。
本開示は、以下の形態として実現することが可能である。
（１）本開示の一形態によれば、積層造形物の製造方法が提供される。この積層造形物の製造方法は、第１積層造形物と、第２積層造形物と、前記第１積層造形物と前記第２積層造形物とを連結する第１サポート部と、を積層造形法によってベースプレート上の互いに異なる位置に造形する造形工程と、前記第１積層造形物と前記第２積層造形物と前記第１サポート部と前記ベースプレートとを互いに分離させる分離工程と、を有する。前記分離工程では、前記第１積層造形物と前記第２積層造形物とのうちの少なくとも一方を前記ベースプレートから分離させた後に、前記第１サポート部を分断することによって前記第１積層造形物と前記第２積層造形物とを互いに分離させる。
この形態の積層造形物の製造方法によれば、第１サポート部によって第１積層造形物と第２積層造形物との間隔を確保することができる。そのため、第１積層造形物や第２積層造形物をベースプレートから分離させる際に第１積層造形物と第２積層造形物とが互いに接触することに起因して第１積層造形物や第２積層造形物が損傷することを抑制できる。
（２）上記形態の積層造形物の製造方法において、前記分離工程では、前記第１積層造形物と前記第２積層造形物とを前記ベースプレートから分離させた後に、前記第１サポート部を分断することによって前記第１積層造形物と前記第２積層造形物とを互いに分離させてもよい。
この形態の積層造形物の製造方法によれば、第１積層造形物や第２積層造形物をベースプレートから分離させる際に第１積層造形物と第２積層造形物とが互いに接触することを抑制できる。
（３）上記形態の積層造形物の製造方法において、前記分離工程では、前記第１積層造形物を前記ベースプレートから分離させ、前記第１サポート部を分断することによって前記第１積層造形物と前記第２積層造形物とを分離させた後に、前記第２積層造形物を前記ベースプレートから分離させてもよい。
この形態の積層造形物の製造方法によれば、第１積層造形物や第２積層造形物をベースプレートから分離させる際に第１積層造形物と第２積層造形物とが互いに接触することを抑制できる。
（４）上記形態の積層造形物の製造方法において、前記造形工程は、前記ベースプレート上に金属粉末を敷き詰めて粉末層を形成する粉末層形成工程と、前記粉末層のうちの予め定められた領域にビームを照射することによって前記粉末層を溶融させ、溶融した前記粉末層を凝固させる溶融凝固工程とを有し、前記粉末層形成工程と前記溶融凝固工程とを繰り返し実行することによって、前記第１積層造形物と前記第２積層造形物と前記第１サポート部とを前記ベースプレート上の互いに異なる位置に造形してもよい。
この形態の積層造形物の製造方法によれば、金属の粉末で形成された粉末層にビームを照射することにより造形された第１積層造形物や第２積層造形物をベースプレートから分離させる際に第１積層造形物と第２積層造形物とが互いに接触することを抑制できる。
（５）上記形態の積層造形物の製造方法において、前記造形工程において、前記第１積層造形物と前記ベースプレートとを連結する第２サポート部を造形してもよい。
この形態の積層造形物の製造方法によれば、第２サポート部によって第１積層造形物を支持することができるので、第１積層造形物の造形中に第１積層造形物の形状が崩れることを抑制できる。
（６）上記形態の積層造形物の製造方法において、前記第２サポート部の剛性は、前記第１サポート部の剛性よりも高くてもよい。
この形態の積層造形物の製造方法によれば、第２サポート部を変形しにくくすることができるので、第１積層造形物の造形中に第２サポート部が変形して第１積層造形物の形状が崩れることを抑制できる。
（７）上記形態の積層造形物の製造方法において、前記第１サポート部は、互いに交差するように設けられた複数の第１板状部を有してもよい。
この形態の積層造形物の製造方法によれば、第１サポート部の剛性を確保しやすくできるので、第１積層造形物や第２積層造形物をベースプレートから分離させる際に第１積層造形物と第２積層造形物とが互いに接触することを効果的に抑制できる。
（８）上記形態の積層造形物の製造方法において、前記造形工程において、前記第１積層造形物と前記ベースプレートとを連結する第２サポート部を造形し、前記第２サポート部は、複数の第２板状部を有し、前記第２板状部の数は、前記第１板状部の数よりも多くてもよい。
この形態の積層造形物の製造方法によれば、第２板状部の数が第１板状部の数以下である形態に比べて第２サポート部を変形しにくくすることができるので、第１積層造形物の造形中に第２サポート部が変形して第１積層造形物の形状が崩れることを抑制できる。
（９）上記形態の積層造形物の製造方法において、前記第１サポート部は、互いに異なる方向に沿って設けられた３つ以上の第１棒状部を有してもよい。
この形態の積層造形物の製造方法によれば、第１サポート部の剛性を確保しやすくできるので、第１積層造形物や第２積層造形物をベースプレートから分離させる際に第１積層造形物と第２積層造形物とが互いに接触することを効果的に抑制できる。
（１０）上記形態の積層造形物の製造方法において、前記造形工程において、前記第１積層造形物と前記ベースプレートとを連結する第２サポート部を造形し、前記第２サポート部は、複数の第２棒状部を有し、前記第２棒状部の数は、前記第１棒状部の数よりも多くてもよい。
この形態の積層造形物の製造方法によれば、第２棒状部の数が第１棒状部の数以下である形態に比べて第２サポート部を変形しにくくすることができるので、第１積層造形物の造形中に第２サポート部が変形して第１積層造形物の形状が崩れることを抑制できる。
（１１）上記形態の積層造形物の製造方法において、前記造形工程において、前記第１積層造形物と前記ベースプレートとを連結する第２サポート部を造形し、前記第２サポート部を造形するための前記ビームのエネルギ密度は、前記第１サポート部を造形するための前記ビームの前記エネルギ密度よりも高くてもよい。
この形態の積層造形物の製造方法によれば、第２サポート部の密度を第１サポート部の密度よりも高くすることができるので、第２サポート部を変形しにくくすることができる。
（１２）上記形態の積層造形物の製造方法において、前記第１積層造形物および前記第２積層造形物は、前記第１積層造形物および前記第２積層造形物の積層方向に視て互いに重なる部分を有し、前記第１サポート部は、前記積層方向における前記第１積層造形物と前記第２積層造形物との間に設けられてもよい。
この形態の積層造形物の製造方法によれば、第１積層造形物および第２積層造形物の積層方向に視て互いに重なる部分を有するように造形された第１積層造形物や第２積層造形物をベースプレートから分離させる際に第１積層造形物と第２積層造形物とが互いに接触することを抑制できる。
本開示は、積層造形物の製造方法以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、積層造形方法、積層造形装置、積層造形装置の制御方法などの形態で実現することができる。
第１実施形態の積層造形装置の概略構成を模式的に示す断面図。 第１実施形態の積層造形物の製造方法の内容を示すフローチャート。 第１実施形態の造形工程の様子を示す説明図。 第１実施形態の積層造形物およびサポート部の一例を示す斜視図。 第１実施形態の分離工程の様子を示す第１の説明図。 第１実施形態の分離工程の様子を示す第２の説明図。 比較例の分離工程の様子を示す説明図。 第２実施形態の積層造形物およびサポート部の一例を示す斜視図。 第３実施形態の積層造形物およびサポート部の一例を示す側面図。
Ａ．第１実施形態：
図１は、第１実施形態における積層造形物１００の製造方法に用いられる積層造形装置１０の概略構成を模式的に示す断面図である。本実施形態では、積層造形装置１０は、造形部２０と、粉末層形成部３０と、レーザ射出部４０と、制御部５０とを備えている。本実施形態では、積層造形装置１０は、粉末床溶融結合（Powder Bed Fusion）方式の積層造形法、より具体的には、ＳＬＭ（Selective Laser Melting）方式の積層造形法によって積層造形物１００を造形する。以下の説明では、積層造形物１００のことを単に造形物１００と呼ぶことがある。
造形部２０は、造形容器２１と、造形テーブル２３と、造形テーブル昇降部２５とを備えている。造形容器２１は、上面に開口部を有している。造形テーブル２３は、造形容器２１内に配置されている。造形テーブル昇降部２５は、造形テーブル２３を上下に移動させる。本実施形態では、造形テーブル昇降部２５は、制御部５０の制御下で駆動される電動アクチュエータによって構成されている。
造形テーブル２３の上面にはベースプレート２７が取り付けられて、ベースプレート２７上に複数の造形物１００、造形物１００同士を連結する第１サポート部、および、各造形物１００とベースプレート２７とを連結する第２サポート部がベースプレート２７上に造形される。ベースプレート２７上に造形されるとは、ベースプレート２７の上面に接するように造形されることの他に、ベースプレート２７の上面から離れたベースプレート２７の上方に造形されることをも意味する。ベースプレート２７は、例えば、炭素鋼やステンレス鋼などの合金鋼などの鉄鋼材料で形成されている。ベースプレート２７は、鉄鋼材料ではなく、例えば、チタン合金などの鉄鋼材料以外の金属材料で形成されてもよいし、金属材料ではなく、例えば、セラミック材料で形成されてもよい。
粉末層形成部３０は、粉末貯蔵容器３１と、粉末押出テーブル３３と、粉末押出テーブル昇降部３５と、リコータ３７とを備えている。粉末貯蔵容器３１は、造形容器２１に隣接するように配置されている。粉末貯蔵容器３１は、上面に開口部を有している。粉末押出テーブル３３は、粉末貯蔵容器３１内に配置されている。粉末押出テーブル昇降部３５は、粉末押出テーブル３３を上下に移動させる。本実施形態では、粉末押出テーブル昇降部３５は、制御部５０の制御下で駆動される電動アクチュエータによって構成されている。
粉末貯蔵容器３１と粉末押出テーブル３３とによって囲まれた空間には、造形物１００の原材料として用いられる金属粉末ＰＤが貯蔵されている。金属粉末ＰＤの金属の種類は、例えば、アルミニウム合金である。金属粉末ＰＤの金属の種類は、アルミニウム合金ではなく、例えば、チタン合金や、ニッケル合金や、ステンレス鋼や、マルエージング鋼などでもよい。粉末貯蔵容器３１に貯蔵された金属粉末ＰＤは、粉末押出テーブル３３の上昇によって、粉末貯蔵容器３１上に押し出される。
リコータ３７は、粉末貯蔵容器３１上に押し出された金属粉末ＰＤを造形容器２１に搬送して、金属粉末ＰＤをベースプレート２７上に平坦に敷き詰めることによって、金属粉末ＰＤからなる粉末層ＰＬをベースプレート２７上に形成する。本実施形態では、リコータ３７は、スキージと、制御部５０の制御下でスキージを移動させる電動アクチュエータとによって構成されている。なお、他の実施形態では、リコータ３７は、ローラーと、ローラーを移動させる電動アクチュエータによって構成されてもよい。
レーザ射出部４０は、レーザ発振器４１と、光ファイバ４３と、レーザヘッド４５とを備えている。レーザ発振器４１は、レーザビームＬＳを発生させる。本実施形態では、レーザビームＬＳは、ファイバレーザである。なお、他の実施形態では、レーザビームＬＳは、例えば、ディスクレーザや半導体レーザやＹＡＧレーザ等の、ファイバレーザ以外の固体レーザでもよいし、固体レーザではなく、例えば、炭酸ガスレーザ等の気体レーザでもよい。
レーザヘッド４５は、造形容器２１の上方に配置されている。レーザヘッド４５は、光ファイバ４３によってレーザ発振器４１に接続されている。レーザヘッド４５は、光ファイバ４３を介してレーザ発振器４１から供給されたレーザビームＬＳを粉末層ＰＬに向けて射出する。本実施形態では、レーザヘッド４５にはガルバノスキャナが内蔵されており、レーザヘッド４５は、水平面に平行な２つの軸方向に沿って、レーザビームＬＳの照射位置を移動させる。
制御部５０は、ＣＰＵと、メモリと、入出力インタフェースとを備えたコンピュータとして構成されている。本実施形態では、制御部５０は、後述するように、造形テーブル昇降部２５、粉末押出テーブル昇降部３５、リコータ３７、レーザ発振器４１、および、レーザヘッド４５を制御して、造形物１００を造形する。なお、制御部５０は、コンピュータではなく、複数の回路の組み合わせによって構成されてもよい。
図２は、本実施形態における造形物１００の製造方法の内容を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１１０にて、ベースプレート２７が造形テーブル２３の上面に取り付けられる。次に、ステップＳ１２０にて、制御部５０が積層造形装置１０の各部を制御することによって、所望の形状の複数の造形物１００と第１サポート部と第２サポート部とがベースプレート２７上に造形される。以下の説明では、ステップＳ１２０の工程のことを造形工程と呼ぶ。造形工程の詳細については後述する。
その後、ステップＳ１３０にて、ベースプレート２７が造形テーブル２３から取り外される。ステップＳ１４０にて、各造形物１００がベースプレート２７から分離される。ステップＳ１５０にて、造形物１００同士が分離されて、各造形物１００が完成する。ステップＳ１４０からステップＳ１５０までの工程のことを分離工程と呼ぶ。分離工程の詳細については後述する。
図３は、本実施形態における造形工程の様子を示す説明図である。本実施形態では、造形工程は、粉末層形成工程と、溶融凝固工程と、下降工程とを有している。造形工程は、制御部５０の制御下で実行される。
まず、粉末層形成工程にて、制御部５０は、粉末押出テーブル昇降部３５を制御することによって、粉末押出テーブル３３を上昇させて、粉末貯蔵容器３１から所定量の金属粉末ＰＤを押し出す。制御部５０は、リコータ３７を移動させることによって、粉末貯蔵容器３１から押し出された金属粉末ＰＤをベースプレート２７上に平坦に敷き詰めて、粉末層ＰＬをベースプレート２７上に形成する。
次に、溶融凝固工程にて、制御部５０は、レーザ発振器４１およびレーザヘッド４５を制御することによって、粉末層ＰＬ上の所定の領域にレーザビームＬＳを照射して、上記領域の粉末層ＰＬを溶融させる。溶融した粉末層ＰＬは、例えば、数秒間で冷えて凝固して、造形層ＺＬになる。
その後、下降工程にて、制御部５０は、造形テーブル昇降部２５を制御することによって、造形層ＺＬの厚みに相当する距離、造形テーブル２３およびベースプレート２７を下降させる。制御部５０は、全ての造形層ＺＬの形成が終了するまで、粉末工程と、溶融凝固工程と、下降工程とを繰り返すことによって、造形層ＺＬの上に造形層ＺＬを積み重ねて、複数の造形物１００と第１サポート部と第２サポート部とを造形する。
図４は、ベースプレート２７上に造形された複数の造形物１００の一例を示す斜視図である。図４に示す例では、３つの造形物１００Ａ～１００Ｃがベースプレート２７上の互いに異なる位置に造形されている。各造形物１００Ａ～１００Ｃは、互いに同じ形状を有している。以下の説明では、造形物１００Ａのことを第１積層造形物１００Ａあるいは第１造形物１００Ａと呼ぶことがあり、造形物１００Ｂのことを第２積層造形物１００Ｂあるいは第２造形物１００Ｂと呼ぶことがあり、造形物１００Ｃのことを第３積層造形物１００Ｃあるいは第３造形物１００Ｃと呼ぶことがある。各造形物１００Ａ～１００Ｃを特に区別せずに説明する場合には、単に、積層造形物１００あるいは造形物１００と呼ぶことがある。なお、ベースプレート２７上に造形される造形物１００の数は、３つに限られず、２つでもよいし、４つ以上でもよい。各造形物１００Ａ～１００Ｃは、互いに異なる形状を有してもよい。
図４に示す例では、第１造形物１００Ａと第２造形物１００Ｂと第３造形物１００Ｃとの他に、第１造形物１００Ａと第２造形物１００Ｂとを連結する第１サポート部１１０Ａ、第２造形物１００Ｂと第３造形物１００Ｃとを連結する第１サポート部１１０Ｂ、第１造形物１００Ａとベースプレート２７とを連結する第２サポート部１２０Ａ、第２造形物１００Ｂとベースプレート２７とを連結する第２サポート部１２０Ｂ、および、第３造形物１００Ｃとベースプレート２７とを連結する第２サポート部１２０Ｃがベースプレート２７上に造形されている。
各造形物１００Ａ～１００Ｃは、互いに間隔を空けて配置されている。第１サポート部１１０Ａは、第１造形物１００Ａと第２造形物１００Ｂとの間に配置されており、第１サポート部１１０Ｂは、第２造形物１００Ｂと第３造形物１００Ｃとの間に配置されている。本実施形態では、各第１サポート部１１０Ａ，１１０Ｂは、互いに交差するように設けられた２つの第１板状部１１１を有している。各第１板状部１１１は、平板状に構成されている。各第１サポート部１１０Ａ，１１０Ｂは、ベースプレート２７の上面に平行な方向に視てＸ字状に構成されている。材料歩留まりの低下を抑制するために、各第１サポート部１１０Ａ，１１０Ｂは、造形物１００Ａ～１００Ｃ同士の間隔が狭い位置に配置されることが好ましい。なお、各第１サポート部１１０Ａ，１１０Ｂは、ベースプレート２７の上面に垂直な方向に視てＸ字状に構成されてもよい。
各造形物１００Ａ～１００Ｃは、ベースプレート２７に対して間隔を空けて配置されている。第２サポート部１２０Ａは、第１造形物１００Ａとベースプレート２７との間に配置されており、第２サポート部１２０Ｂは、第２造形物１００Ｂとベースプレート２７との間に配置されており、第２サポート部１２０Ｃは、第３造形物１００Ｃとベースプレート２７との間に配置されている。各第２サポート部１２０Ａ～１２０Ｃは、各造形物１００Ａ～１００Ｃを支持している。本実施形態では、各第２サポート部１２０Ａ～１２０Ｃは、互いに平行に設けられた５つの第２板状部１２１を有している。各第２板状部１２１は、平板状に構成されている。なお、第２板状部１２１の数は、５つに限られず、任意の数でよい。但し、第２板状部１２１の数は、第１板状部１１１の数よりも多いことが好ましい。
各第１サポート部１１０Ａ，１１０Ｂは、ベースプレート２７を水平面に対して傾けたときに、各造形物１００Ａ～１００Ｃの重みに耐えられる強度および剛性を有している。本実施形態では、各第２サポート部１２０Ａ～１２０Ｃの強度および剛性は、各第１サポート部１１０Ａ，１１０Ｂの強度および剛性よりも高い。本実施形態では、制御部５０は、造形工程にて、レーザ射出部４０を制御することによって、各造形物１００Ａ～１００Ｃおよび各第２サポート部１２０Ａ～１２０Ｃを造形するためのレーザビームＬＳのエネルギ密度を、第１サポート部１１０Ａ，１１０Ｂを造形するためのレーザビームＬＳのエネルギ密度よりも高くする。例えば、制御部５０は、各第１サポート部１１０Ａ，１１０Ｂを造形するためのレーザビームＬＳのエネルギ密度を、各造形物１００Ａ～１００Ｃおよび各第２サポート部１２０Ａ～１２０Ｃを造形するためのレーザビームＬＳのエネルギ密度の８０％にする。粉末層ＰＬに照射されるレーザビームＬＳのエネルギ密度が高いほど、粉末層ＰＬの溶融度合いは大きくなる。粉末層ＰＬの溶融度合いが大きいほど、未溶融部分による空隙が形成されにくくなるので造形層ＺＬの密度は高くなる。
図５は、本実施形態における分離工程の様子を示す第１の説明図である。図６は、本実施形態における分離工程の様子を示す第２の説明図である。図５および図６には、図４に示した３つの造形物１００Ａ～１００Ｃを互いに分離させる様子が表されている。
本実施形態では、まず、図５に示すように、各造形物１００Ａ～１００Ｃとベースプレート２７とを連結している各第２サポート部１２０Ａ～１２０Ｃが分断される。各第２サポート部１２０Ａ～１２０Ｃが分断されることによって、各造形物１００Ａ～１００Ｃがベースプレート２７から分離される。本実施形態では、コンタマシン（Band Saw）による切断によって、各第２サポート部１２０Ａ～１２０Ｃが分断される。ベースプレート２７が上向き、換言すれば、各造形物１００Ａ～１００Ｃの積層方向と重力方向Ｇとが平行にされた状態で各造形物１００Ａ～１００Ｃがベースプレート２７から分離されると、第２サポート部１２０Ａ～１２０Ｃによる支持を失った造形物１００Ａ～１００Ｃが落下してコンタマシンの刃に接触する可能性がある。そこで、本実施形態では、各造形物１００Ａ～１００Ｃがコンタマシンの刃に接触することを防止するために、ベースプレート２７が横向きの状態、換言すれば、各造形物１００Ａ～１００Ｃの積層方向と重力方向Ｇとが垂直にされた状態で、各造形物１００Ａ～１００Ｃがベースプレート２７から分離される。
次に、図６に示すように、各造形物１００Ａ～１００Ｃの積層方向と重力方向Ｇとが平行にされた状態で、造形物１００Ａ～１００Ｃ同士を連結している第１サポート部１１０Ａ～１１０Ｂが分断される。例えば、ニッパーによる切断によって、第１サポート部１１０～１１０Ｂが分断される。第１サポート部１１０Ａ，１１０Ｂが分断されることによって、造形物１００Ａ～１００Ｃ同士が分離される。
図７は、比較例における分離工程の様子を示す説明図である。比較例では、第１サポート部１１０Ａ，１１０Ｂが設けられていない。第１サポート部１１０Ａ，１１０Ｂが設けられていない場合、ベースプレート２７が横向きの状態で第２サポート部１２０Ａ～１２０Ｃが切断されると、図７に示すように、第２サポート部１２０Ａ～１２０Ｃによる支持を失った各造形物１００Ａ～１００Ｃが落下して、造形物１００Ａ～１００Ｃ同士が接触して破損する可能性がある。ベースプレート２７が上向きの状態で第２サポート部１２０Ａ～１２０Ｃが切断されたとしても、第２サポート部１２０Ａ～１２０Ｃによる支持を失った造形物１００Ａ～１００Ｃが転倒して、造形物１００Ａ～１００Ｃ同士が接触して破損する可能性がある。造形物１００Ａ～１００Ｃ同士の間に緩衝材を挿入することによって造形物１００Ａ～１００Ｃ同士の接触を回避することができる。しかしながら、造形物１００Ａ～１００Ｃ同士の間に緩衝材を挿入する場合、緩衝材を挿入する手間と時間がかかるので生産効率が低下する。また、造形物１００Ａ～１００Ｃ同士の間隔が狭い場合には、造形物１００Ａ～１００Ｃ同士の間に緩衝材を挿入することが困難である。
これに対して、以上で説明した本実施形態における積層造形物１００の製造方法によれば、造形工程において、第１造形物１００Ａと第２造形物１００Ｂとを連結する第１サポート部１１０Ａ、および第２造形物１００Ｂと第３造形物１００Ｃとを連結する第１サポート部１１０Ｂが造形される。その後、分離工程において、各造形物１００Ａ～１００Ｃをベースプレート２７から分離させた後に、各第１サポート部１１０Ａ，１１０Ｂを切断して造形物１００Ａ～１００Ｃ同士を分離させる。そのため、各造形物１００Ａ～１００Ｃをベースプレート２７から分離させる際に、第１サポート部１１０Ａ，１１０Ｂによって造形物１００Ａ～１００Ｃ同士の間隔を確保することができる。したがって、各造形物１００Ａ～１００Ｃをベースプレート２７から分離させる際に造形物１００Ａ～１００Ｃ同士が互いに接触することに起因して各造形物１００Ａ～１００Ｃが損傷することを抑制できる。特に、本実施形態では、金属粉末ＰＤで形成された粉末層ＰＬにレーザビームＬＳを照射するＳＬＭ方式の積層造形法によって造形された各造形物１００Ａ～１００Ｃをベースプレート２７から分離させる際に各造形物１００Ａ～１００Ｃ同士が互いに接触することを抑制できる。
また、本実施形態では、造形工程において、各造形物１００Ａ～１００Ｃとベースプレート２７とを連結する第２サポート部１２０Ａ～１２０Ｃが造形されるので、各第２サポート部１２０Ａ～１２０Ｃによって各造形物１００Ａ～１００Ｃを支持することができる。そのため、各造形物１００Ａ～１００Ｃの造形中に各造形物１００Ａ～１００Ｃの形状が崩れることを抑制して、各造形物１００Ａ～１００Ｃを寸法精度良く造形できる。
また、本実施形態では、各第２サポート部１２０Ａ～１２０Ｃの剛性は、各第１サポート部１１０Ａ，１１０Ｂの剛性よりも高いので、各造形物１００Ａ～１００Ｃの造形中に、各第２サポート部１２０Ａ～１２０Ｃが変形することを抑制できる。特に、本実施形態では、溶融した粉末層ＰＬが凝固するときの収縮によって造形物１００Ａ～１００Ｃ同士が各第１サポート部１１０Ａ，１１０Ｂを介して互いに引張り合って、各第２サポート部１２０Ａ～１２０Ｃが変形することを抑制できる。
また、本実施形態では、各第２サポート部１２０Ａ～１２０Ｃを造形するためのレーザビームＬＳのエネルギ密度は、各第１サポート部１１０Ａ，１１０Ｂを造形するためのレーザビームＬＳのエネルギ密度よりも高いので、各第２サポート部１２０Ａ～１２０Ｃの密度を各第１サポート部１１０，１１０Ｂの密度よりも高くすることができる。そのため、各第２サポート部１２０Ａ～１２０Ｃを変形しにくくすることができる。
また、本実施形態では、各第１サポート部１１０Ａ，１１０Ｂは、互いに交差するように設けられた２つの第１板状部１１１を有しているので、各第１サポート部１１０Ａ，１１０Ｂの剛性を確保しやすくできる。そのため、各造形物１００Ａ～１００Ｃをベースプレート２７から分離させる際に、各第１サポート部１１０Ａ，１１０Ｂが変形して造形物１００Ａ～１００Ｃ同士が接触することを効果的に抑制できる。
また、本実施形態では、各第２サポート部１２０Ａ～１２０Ｃは、複数の第２板状部１２１によって構成されており、第２板状部１２１の数は、各第１サポート部１１０Ａ，１１０Ｂの第１板状部１１１の数よりも多い。そのため、各第２サポート部１２０Ａ～１２０の第２板状部１２１の数が各第１サポート部１１０Ａ，１１０Ｂの第１板状部１１１の数以下の形態に比べて各第２サポート部１２０Ａ～１２０Ｃを変形しにくくすることができる。
Ｂ．第２実施形態：
図８は、第２実施形態における積層造形物１００の製造方法によってベースプレート２７上に造形された複数の造形物１００の一例を示す斜視図である。第２実施形態では、各第１サポート部１１０Ａ，１１０Ｂが第１板状部１１１ではなく第１棒状部１１２を有すること、および、各第２サポート部１２０Ａ～１２０Ｃが第２板状部１２１ではなく第２棒状部１２２を有することが第１実施形態とは異なる。その他の構成については、特に説明しない限り、第１実施形態と同じである。
本実施形態では、各第１サポート部１１０Ａ，１１０Ｂは、互いに異なる方向に沿って設けられた３つの第１棒状部１１２を有している。各第１棒状部１１２は、直線の棒状に構成されている。各第１棒状部１１２は、互いにねじれの位置になるように配置されることが好ましい。なお、第１棒状部１１２の数は、３つではなく、４つ以上でもよい。各第１棒状部１１２は、互いに交差するように配置されてもよいし、互いに平行に配置されてもよい。
本実施形態では、各第２サポート部１２０Ａ～１２０Ｃは、ベースプレート２７の上面に垂直に配置された２０個の第２棒状部１２２を有している。各第２棒状部１２２は、ベースプレート２７上に５行４列で並ぶように配置されている。各第２棒状部１２２は、直線の棒状に構成されている。第２棒状部１２２の数は、２０個に限られず、任意の数でよい。但し、第２棒状部１２２の数は、第１棒状部１１２の数よりも多いことが好ましい。
以上で説明した本実施形態における積層造形物１００の製造方法によれば、各第１サポート部１１０Ａ，１１０Ｂは、互いに異なる方向に沿って設けられた３つの第１棒状部１１２を有しているので、各第１サポート部１１０Ａ，１１０Ｂの剛性を確保しやすくできる。
また、本実施形態では、各第２サポート部１２０Ａ～１２０は、複数の第２棒状部１２２によって構成されており、第２棒状部１２２の数は、各第１サポート部１１０Ａ，１１０Ｂの第１棒状部１１２の数よりも多い。そのため、各第２サポート部１２０Ａ～１２０の第２棒状部１２２の数が各第１サポート部１１０Ａ，１１０Ｂの第１棒状部１１２の数以下の形態に比べて各第２サポート部１２０Ａ～１２０Ｃを変形しにくくすることができる。
Ｃ．第３実施形態：
図９は、第３実施形態における積層造形物１００の製造方法によってベースプレート２７上に造形された複数の造形物１００の一例を示す側面図である。第３実施形態では、第１造形物１００Ａおよび第２造形物１００Ｂは、第１造形物１００Ａおよび第２造形物１００Ｂの積層方向に視て互いに重なる部分を有していること、および、積層方向における第１造形物１００Ａと第２造形物１００Ｂとの間に第１造形物１００Ａと第２造形物１００Ｂとを連結する第１サポート部１１０Ｃが設けられることが第１実施形態とは異なる。その他の構成については、特に説明しない限り、第１実施形態と同じである。
本実施形態では、第１造形物１００Ａと第２造形物１００Ｂとは、第１サポート部１１０Ａと第１サポート部１１０Ｃとによって互いに連結されている。第１サポート部１１０Ｃは、第１サポート部１１０Ａと同様に、互いに交差するように設けられた２つの第１板状部１１１を有している。なお、第１サポート部１１０Ｃは、互いに異なる方向に沿って設けられた３つ以上の第１棒状部１１２を有してもよい。
本実施形態では、分離工程において、各造形物１００～１００Ｃをベースプレート２７から分離させた後に、各第１サポート部１１０Ａ～１１０Ｃを切断して造形物１００Ａ～１００Ｃ同士を分離させる。
以上で説明した本実施形態における積層造形物１００の製造方法によれば、第１造形物１００Ａと第２造形物１００Ｂとが積層方向に視て互いに重なる部分を有しても、第１サポート部１１０Ｃによって第１造形物１００Ａと第２造形物１００Ｂとの積層方向における間隔を確保できる。
Ｄ．他の実施形態：
（Ｄ１）上述した各実施形態の積層造形物１００の製造方法では、各造形物１００Ａ～１００Ｃ、各第１サポート部１１０Ａ～１１０Ｃ、および、各第２サポート部１２０Ａ～１２０Ｃは、粉末床溶融結合方式の積層造形法のうち、粉末層ＰＬにレーザビームＬＳを照射することによって粉末層ＰＬを溶融させるＳＬＭ方式の積層造形法によって造形される。これに対して、各造形物１００Ａ～１００Ｃ、各第１サポート部１１０Ａ～１１０Ｃ、および、各第２サポート部１２０Ａ～１２０Ｃは、粉末床溶融結合方式の積層造形法のうち、粉末層ＰＬにレーザビームＬＳを照射することによって粉末層ＰＬを焼結させるＳＬＳ（Selective Laser Sintering）方式の積層造形法や、粉末層ＰＬに電子ビームを照射することによって粉末層ＰＬを溶融させるＥＢＭ（Electron Beam melting）方式の積層造形法によって造形されてもよい。各造形物１００Ａ～１００Ｃ、各第１サポート部１１０Ａ～１１０Ｃ、および、各第２サポート部１２０Ａ～１２０Ｃは、粉末床溶融結合方式の積層造形法ではなく、例えば、ＦＤＭ（Fused Deposition Modeling）方式（登録商標）や、光造形方式の積層造形法によって造形されてもよい。ＦＤＭ方式や光造形方式の場合には、各造形物１００Ａ～１００Ｃ、各第１サポート部１１０Ａ～１１０Ｃ、および、各第２サポート部１２０Ａ～１２０Ｃの原材料として、金属材料ではなく、樹脂材料が用いられてもよい。
（Ｄ２）上述した各実施形態の積層造形物１００の製造方法では、分離工程において、各造形物１００Ａ～１００Ｃをベースプレート２７から分離させた後に、各第１サポート部１１０Ａ～１１０Ｃを切断して造形物１００Ａ～１００Ｃ同士を分離させている。これに対して、分離工程において、第１造形物１００Ａをベースプレート２７から分離させ、第１サポート部１１０Ａ，１１０Ｃを切断して第１造形物１００Ａと第２造形物１００Ｂとを分離させた後に、第２造形物１００Ｂをベースプレート２７から分離させてもよい。その後、第２造形物１００Ｂをベースプレート２７から分離させ、第１サポート部１１０Ｂを切断して第２造形物１００Ｂと第３造形物１００Ｃとを分離させた後に、第３造形物１００Ｃをベースプレート２７から分離させてもよい。この場合であっても、各造形物１００Ａ～１００Ｃをベースプレート２７から分離させる際に造形物１００Ａ～１００Ｃ同士が互いに接触することを抑制できる。なお、各造形物１００Ａ～１００Ｃをベースプレート２７から分離させる順序は、上述した順に限られず、例えば、第３造形物１００Ｃ、第２造形物１００Ｂ、第１造形物１００Ａの順でもよいし、第１造形物１００Ａ、第３造形物１００Ｃ、第２造形物１００Ｂの順でもよい。
（Ｄ３）上述した各実施形態の積層造形物１００の製造方法では、各造形物１００Ａ～１００Ｃとベースプレート２７との間に、第２サポート部１２０Ａ～１２０Ｃが造形されている。これに対して、各造形物１００Ａ～１００Ｃとベースプレート２７との間に、第２サポート部１２０Ａ～１２０Ｃが造形されずに、各造形物１００Ａ～１００Ｃに所定の削り代が設けられ、各造形物１００Ａ～１００Ｃがベースプレート２７に接するように造形されてもよい。
（Ｄ４）上述した各実施形態の積層造形物１００の製造方法では、各第２サポート部１２０Ａ～１２０Ｃの剛性は、各第１サポート部１１０Ａ～１１０Ｃの剛性よりも高い。これに対して、各第２サポート部１２０Ａ～１２０Ｃの剛性は、各第１サポート部１１０Ａ～１１０Ｃの剛性以下でもよい。この場合、各第２サポート部１２０Ａ～１２０Ｃの剛性は、各第１サポート部１１０Ａ～１１０Ｃの剛性と同じであることが好ましい。
（Ｄ５）上述した各実施形態の積層造形物１００の製造方法では、各第２サポート部１２０Ａ～１２０Ｃを造形するためのレーザビームＬＳのエネルギ密度は、各第１サポート部１１０Ａ～１１０Ｃを造形するためのレーザビームＬＳのエネルギ密度よりも高い。これに対して、各第２サポート部１２０Ａ～１２０Ｃを造形するためのレーザビームＬＳのエネルギ密度は、各第１サポート部１１０Ａ～１１０Ｃを造形するためのレーザビームＬＳのエネルギ密度以下でもよい。この場合、各第２サポート部１２０Ａ～１２０Ｃを造形するためのレーザビームＬＳのエネルギ密度は、各第１サポート部１１０Ａ～１１０Ｃを造形するためのレーザビームＬＳのエネルギ密度と同じであることが好ましい。
（Ｄ６）上述した各実施形態の積層造形物１００の製造方法では、造形工程の溶融凝固工程において、制御部５０は、各第２サポート部１２０Ａ～１２０Ｃを造形するためのレーザビームＬＳのエネルギ密度を、各第１サポート部１１０Ａ～１１０Ｃを造形するためのレーザビームＬＳのエネルギ密度よりも高くしている。これに対して、制御部５０は、溶融凝固工程において、レーザビームＬＳのエネルギ密度を変更しなくてもよい。この場合、制御部５０は、例えば、第１サポート部１１０Ａ～１１０Ｃを造形するために１層ごとにレーザビームＬＳを照射するのではなく、２層ごとにレーザビームＬＳを照射してもよい。この方法によって、各第１サポート部１１０Ａ～１１０Ｃの密度を、各第２サポート部１２０Ａ～１２０Ｃの密度よりも小さくすることができる。
（Ｄ７）上述した第１実施形態および第３実施形態の積層造形物１００の製造方法では、各第１サポート部１１０Ａ～１１０Ｃは、複数の第１板状部１１１によって構成されており、各第２サポート部１２０Ａ～１２０Ｃは、複数の第２板状部１２１によって構成されている。これに対して、各第１サポート部１１０Ａ～１１０Ｃが複数の第１板状部１１１によって構成されて、各第２サポート部１２０Ａ～１２０Ｃが複数の第２棒状部１２２によって構成されてもよい。あるいは、各第１サポート部１１０Ａ～１１０Ｃが複数の第１棒状部１１２によって構成されて、各第２サポート部１２０Ａ～１２０Ｃが複数の第２板状部１２１によって構成されてもよい。
本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
１０…積層造形装置、２０…造形部、２１…造形容器、２３…造形テーブル、２５…造形テーブル昇降部、２７…ベースプレート、３０…粉末層形成部、３１…粉末貯蔵容器、３３…粉末押出テーブル、３５…粉末押出テーブル昇降部、３７…リコータ、４０…レーザ射出部、４１…レーザ発振器、４３…光ファイバ、４５…レーザヘッド、５０…制御部、１００…積層造形物、１１０…第１サポート部、１１１…第１板状部、１１２…第１棒状部、１２０…第２サポート部、１２１…第２板状部、１２２…第２棒状部、ＬＳ…レーザビーム、ＰＤ…金属粉末、ＰＬ…粉末層、ＺＬ…造形層

Claims (12)

  1. 積層造形物の製造方法であって、
    第１積層造形物と、第２積層造形物と、前記第１積層造形物と前記第２積層造形物とを連結する第１サポート部と、を積層造形法によってベースプレート上の互いに異なる位置に造形する造形工程と、
    前記第１積層造形物と前記第２積層造形物と前記第１サポート部と前記ベースプレートとを互いに分離させる分離工程と、
    を有し、
    前記分離工程では、前記第１積層造形物と前記第２積層造形物とのうちの少なくとも一方を前記ベースプレートから分離させた後に、前記第１サポート部を分断することによって前記第１積層造形物と前記第２積層造形物とを互いに分離させる、
    積層造形物の製造方法。
  2. 請求項１に記載の積層造形物の製造方法であって、
    前記分離工程では、前記第１積層造形物と前記第２積層造形物とを前記ベースプレートから分離させた後に、前記第１サポート部を分断することによって前記第１積層造形物と前記第２積層造形物とを互いに分離させる、積層造形物の製造方法。
  3. 請求項１に記載の積層造形物の製造方法であって、
    前記分離工程では、前記第１積層造形物を前記ベースプレートから分離させ、前記第１サポート部を分断することによって前記第１積層造形物と前記第２積層造形物とを分離させた後に、前記第２積層造形物を前記ベースプレートから分離させる、積層造形物の製造方法。
  4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の積層造形物の製造方法であって、
    前記造形工程は、前記ベースプレート上に金属粉末を敷き詰めて粉末層を形成する粉末層形成工程と、前記粉末層のうちの予め定められた領域にビームを照射することによって前記粉末層を溶融させ、溶融した前記粉末層を凝固させる溶融凝固工程とを有し、前記粉末層形成工程と前記溶融凝固工程とを繰り返し実行することによって、前記第１積層造形物と前記第２積層造形物と前記第１サポート部とを前記ベースプレート上の互いに異なる位置に造形する、積層造形物の製造方法。
  5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の積層造形物の製造方法であって、
    前記造形工程において、前記第１積層造形物と前記ベースプレートとを連結する第２サポート部を造形する、積層造形物の製造方法。
  6. 請求項５に記載の積層造形物の製造方法であって、
    前記第２サポート部の剛性は、前記第１サポート部の剛性よりも高い、積層造形物の製造方法。
  7. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の積層造形物の製造方法であって、
    前記第１サポート部は、互いに交差するように設けられた複数の第１板状部を有する、積層造形物の製造方法。
  8. 請求項７に記載の積層造形物の製造方法であって、
    前記造形工程において、前記第１積層造形物と前記ベースプレートとを連結する第２サポート部を造形し、
    前記第２サポート部は、複数の第２板状部を有し、
    前記第２板状部の数は、前記第１板状部の数よりも多い、積層造形物の製造方法。
  9. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の積層造形物の製造方法であって、
    前記第１サポート部は、互いに異なる方向に沿って設けられた３つ以上の第１棒状部を有する、積層造形物の製造方法。
  10. 請求項９に記載の積層造形物の製造方法であって、
    前記造形工程において、前記第１積層造形物と前記ベースプレートとを連結する第２サポート部を造形し、
    前記第２サポート部は、複数の第２棒状部を有し、
    前記第２棒状部の数は、前記第１棒状部の数よりも多い、積層造形物の製造方法。
  11. 請求項４に記載の積層造形物の製造方法であって、
    前記造形工程において、前記第１積層造形物と前記ベースプレートとを連結する第２サポート部を造形し、
    前記第２サポート部を造形するための前記ビームのエネルギ密度は、前記第１サポート部を造形するための前記ビームの前記エネルギ密度よりも高い、積層造形物の製造方法。
  12. 請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の積層造形物の製造方法であって、
    前記第１積層造形物および前記第２積層造形物は、前記第１積層造形物および前記第２積層造形物の積層方向に視て互いに重なる部分を有し、
    前記第１サポート部は、前記積層方向における前記第１積層造形物と前記第２積層造形物との間に設けられる、積層造形物の製造方法。
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