JP2022188817A - Method for manufacturing laminated molded article and laminate molding apparatus - Google Patents

Abstract

To provide a method for manufacturing a laminated molded article capable of reducing an unintended stop of a laminate molding apparatus.SOLUTION: A method for manufacturing a laminated molded article includes: step S1 of forming a predetermined layer that is a metal layer by irradiation of a powder bed of a metal material with light beam; step S3 of determining a surface temperature of a molded article intermediate product obtained through the step S1; step S4 of determining whether the molded article intermediate product is in an overheat state on the basis of the surface temperature and a predetermined threshold value indicating the overheat state of the molded article intermediate product; and step S5 of forming the powder bed on the predetermined layer when a determination is made that it is not the overheat state as a result of the determination in step S4.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は積層造形物の製造方法及び積層造形装置に関する。 The present disclosure relates to a method for manufacturing a laminate-molded article and a laminate-molding apparatus.

積層造形技術（金属付加製造）には、例えば、粉末床溶融結合（Powder Bed Fusion）方式、指向性エネルギ堆積（Directed Energy Deposition）方式等があることが知られている。粉末床溶融結合方式は、平らに敷き詰められた金属粉末に対して、光ビーム（レーザビーム、電子ビーム等）を照射することで積層造形を行う。粉末床溶融結合方式には、ＳＬＭ（Selective Laser Melting）、ＥＢＭ（Electron Beam Melting）等が含まれる。指向性エネルギ堆積方式は、光ビームの照射及び粉末材料の吐出を行うヘッドの位置を制御することで積層造形を行う。指向性エネルギ堆積方式には、ＬＭＤ（Laser Metal Deposition）、ＤＭＰ（Direct Metal Deposition）等が含まれる。 Laminate manufacturing techniques (metal additive manufacturing) are known to include, for example, a powder bed fusion method, a directed energy deposition method, and the like. In the powder bed fusion method, layered manufacturing is performed by irradiating light beams (laser beams, electron beams, etc.) to flatly spread metal powders. The powder bed fusion method includes SLM (Selective Laser Melting), EBM (Electron Beam Melting), and the like. The directional energy deposition method performs additive manufacturing by controlling the position of a head that irradiates a light beam and ejects a powder material. Directional energy deposition methods include LMD (Laser Metal Deposition), DMP (Direct Metal Deposition), and the like.

特許文献１の要約書には、「三次元積層造形装置は、ベースプレート上に粉末を敷設して形成されたパウダーベッドにビームを照射することで、パウダーベッドを選択的に固化する。パウダーベッドの表面又は造形面の形状又は温度がセンサによって検知され、その検出結果に基づいて、粉末の敷設の不具合、又は、ビームの照射の不具合を次層の造形完了前に修正するように構成される」ことが記載されている。 The abstract of Patent Document 1 states, "A three-dimensional additive manufacturing apparatus selectively solidifies a powder bed formed by laying powder on a base plate with a beam. The shape or temperature of the surface or build surface is sensed by a sensor, and based on the detection results, is configured to correct powder laying defects or beam irradiation defects before completing the build of the next layer.” is stated.

国際公開第２０１９／０３０８３９号WO2019/030839

積層造形（付加製造）では、光ビームの照射に起因した造形物の過熱（目標温度以上への加熱）により、膨張、変形等の構造異常が生じ得る。構造異常の発生により、積層造形装置での例えば粉末床形成時に積層造形装置が意図せず停止し得る。特許文献１に記載の技術では、検出した凹凸に応じ、その上に粉末床が形成されるに過ぎない（段落００６８）。このため、粉末床形成時、凹凸等の構造異常に起因した積層造形装置の停止が依然生じ得る。
本開示が解決しようとする課題は、意図しない積層造形装置の停止を抑制可能な積層造形物の製造方法及び積層造形装置の提供である。 In layered manufacturing (additional manufacturing), structural abnormalities such as expansion and deformation may occur due to overheating (heating to a target temperature or higher) of a modeled object caused by irradiation with a light beam. Due to the occurrence of structural anomalies, the additive manufacturing apparatus may unintentionally stop, for example, during powder bed formation in the additive manufacturing apparatus. In the technique described in Patent Document 1, a powder bed is simply formed on the detected unevenness (paragraph 0068). Therefore, when the powder bed is formed, stoppage of the layered manufacturing apparatus due to structural abnormalities such as irregularities may still occur.
The problem to be solved by the present disclosure is to provide a method for manufacturing a laminate-molded article and a laminate-molding apparatus capable of suppressing unintended stoppage of the laminate-molding apparatus.

本開示の積層造形物の製造方法は、金属材料の粉末床への光ビームの照射により、金属層である所定層を形成する所定層形成ステップと、前記所定層形成ステップを経て得られた造形物中間体の表面温度を決定する表面温度決定ステップと、前記表面温度と、前記造形物中間体の過熱状態を示す所定閾値とに基づいて前記造形物中間体が過熱状態であるか否かを判断する判断ステップと、前記判断ステップでの判断の結果、前記過熱状態ではないと判断されたときに、前記所定層上への前記粉末床の形成を行う粉末床形成ステップと、を含む。その他の解決手段は発明を実施するための形態において後記する。 A method for manufacturing a layered product according to the present disclosure includes a predetermined layer forming step of forming a predetermined layer, which is a metal layer, by irradiating a powder bed of a metal material with a light beam, and a model obtained through the predetermined layer forming step. a surface temperature determining step of determining a surface temperature of the object intermediate; determining whether or not the object intermediate is in an overheated state based on the surface temperature and a predetermined threshold value indicating an overheating state of the object intermediate. and a powder bed forming step of forming the powder bed on the predetermined layer when it is determined that the overheating state is not present as a result of the determination in the determining step. Other solutions will be described later in the detailed description.

本開示によれば、意図しない積層造形装置の停止を抑制可能な積層造形物の製造方法及び積層造形装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this indication, the manufacturing method of the laminate-molded article which can suppress the stoppage of an unintended laminate-molding apparatus, and a laminate-molding apparatus can be provided.

第１実施形態の積層造形物の製造方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing method of the laminate-molded article of 1st Embodiment. 第１実施形態の積層造形装置を示す構造図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a structural drawing which shows the lamination-molding apparatus of 1st Embodiment. 第１実施形態の積層造形装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the lamination-molding apparatus of 1st Embodiment. 造形物において熱が溜まり易い部分を説明する斜視図である。FIG. 4 is a perspective view illustrating a portion of a modeled object where heat is likely to accumulate; 図４ＡのＡ－Ａ線断面図である。FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 4A; 図４ＢのＢ－Ｂ線断面図であり、積層造形時の光ビームの移動方向への断面図である。FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 4B, and is a cross-sectional view in the moving direction of the light beam during lamination molding. 第２実施形態の積層造形物の製造方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing method of the laminate-molded article of 2nd Embodiment. 第３実施形態の積層造形物の製造方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing method of the laminate-molded article of 3rd Embodiment. 第３実施形態の積層造形装置を示す構造図である。It is a structural drawing which shows the lamination-molding apparatus of 3rd Embodiment. 第３実施形態の積層造形装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the lamination-molding apparatus of 3rd Embodiment. 第４実施形態の積層造形物の製造方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing method of the laminate-molded article of 4th Embodiment. 第４実施形態の積層造形装置を示す構造図である。It is a structural drawing which shows the lamination-molding apparatus of 4th Embodiment. 第４実施形態の積層造形装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the lamination-molding apparatus of 4th Embodiment. 第５実施形態の積層造形物の製造方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing method of the laminate-molded article of 5th Embodiment. 第５実施形態の積層造形装置を示す構造図である。It is a structural drawing which shows the lamination-molding apparatus of 5th Embodiment. 第５実施形態の積層造形装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the lamination-molding apparatus of 5th Embodiment. 第６実施形態の積層造形物の製造方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing method of the laminate-molded article of 6th Embodiment. 第６実施形態の製造方法の使用時におけるリコータの動作を説明する図である。It is a figure explaining operation|movement of a recoater at the time of use of the manufacturing method of 6th Embodiment. 第７実施形態の積層造形物の製造方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing method of the laminate-molded article of 7th Embodiment. 第８実施形態の積層造形物の製造方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing method of the laminate-molded article of 8th Embodiment. 第８実施形態の積層造形装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the lamination-molding apparatus of 8th Embodiment. 制御装置のハードウェア構成を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the hardware constitutions of a control apparatus.

以下、図面を参照しながら本開示を実施するための形態（実施形態と称する）を説明する。以下の一の実施形態の説明の中で、適宜、一の実施形態に適用可能な別の実施形態の説明も行う。本開示は以下の一の実施形態に限られず、異なる実施形態同士を組み合わせたり、本開示の効果を著しく損なわない範囲で任意に変形したりできる。また、同じ部材については同じ符号を付すものとし、重複する説明は省略する。更に、同じ機能を有するものは同じ名称を付すものとする。図示の内容は、あくまで模式的なものであり、図示の都合上、本開示の効果を著しく損なわない範囲で実際の構成から変更したり、図面間で一部の部材の図示を省略したり変形したりすることがある。 Hereinafter, modes for carrying out the present disclosure (referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings. In the following description of one embodiment, other embodiments applicable to the one embodiment will also be described as appropriate. The present disclosure is not limited to one embodiment below, and different embodiments can be combined or arbitrarily modified within a range that does not significantly impair the effects of the present disclosure. Also, the same members are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted. Furthermore, those having the same function shall have the same name. The contents of the drawings are only schematic, and for the convenience of the drawings, the actual configuration may be changed within a range that does not significantly impair the effects of the present disclosure, or the illustration of some members may be omitted or modified between drawings. sometimes

図１は、第１実施形態の積層造形物Ｒ（図４）の製造方法（以下、第１実施形態の製造方法）を示すフローチャートである。第１実施形態の製造方法は、金属材料の粉末Ｐを層状に配置した（敷き詰めた）粉末床ＰＢ（図２）への光ビームＬ（図２）の照射により積層造形物Ｒ（図４Ａ）を製造する方法である。第１実施形態の製造方法は、ステップＳ１～Ｓ６を含む。まず、便宜のため、第１実施形態の製造方法を実行可能な積層造形装置３００について、図２及び図３を参照して説明する。 FIG. 1 is a flow chart showing a method of manufacturing a laminate-molded article R (FIG. 4) of the first embodiment (hereinafter referred to as the manufacturing method of the first embodiment). In the manufacturing method of the first embodiment, a layered product R (FIG. 4A) is irradiated with a light beam L (FIG. 2) on a powder bed PB (FIG. 2) in which powder P of a metal material is arranged (spread) in layers. is a method of manufacturing The manufacturing method of the first embodiment includes steps S1 to S6. First, for convenience, a layered manufacturing apparatus 300 capable of executing the manufacturing method of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG.

図２は、第１実施形態の積層造形装置３００を示す構造図である。積層造形装置３００は、積層造形（付加製造）により積層造形物Ｒを製造する装置であり、造形装置本体１００と、温度センサ１３と、制御装置２００とを備える。 FIG. 2 is a structural diagram showing the layered manufacturing apparatus 300 of the first embodiment. The layered manufacturing apparatus 300 is an apparatus for manufacturing a layered product R by layered manufacturing (additional manufacturing), and includes a modeling apparatus main body 100 , a temperature sensor 13 , and a control device 200 .

造形装置本体１００は、金属材料の粉末床ＰＢへの光ビームＬの照射により金属層５０７（図４Ｂ）を形成するものであり、粉末床溶融結合(Powder Bed Fusion)方式の造形装置である。造形装置本体１００は、粉末床ＰＢに光ビームＬ（レーザビーム、電子ビーム等）を照射し、粉末Ｐを加熱することで溶融凝固させる。粉末Ｐの敷設及び光ビームＬの照射を繰り返すことで金属層が形成される。 The modeling apparatus main body 100 forms a metal layer 507 (FIG. 4B) by irradiating a light beam L onto a powder bed PB of a metal material, and is a powder bed fusion type modeling apparatus. The modeling apparatus main body 100 irradiates the powder bed PB with a light beam L (laser beam, electron beam, or the like), heats the powder P, and melts and solidifies the powder. By repeating the laying of the powder P and the irradiation of the light beam L, a metal layer is formed.

本開示では、金属層５０７の形成を繰り替えして製造されたものが、造形対象となる積層造形物Ｒであり、積層造形物Ｒの製造途中（積層造形物Ｒを構成する複数の金属層のうちの一部の金属層５０７のみが形成）が、中間体Ｓ（造形物中間体）である。本開示では、主に中間体Ｓを例示して、積層造形装置３００を説明する。 In the present disclosure, what is manufactured by repeating the formation of the metal layer 507 is the laminate-molded article R to be modeled, and during the manufacture of the laminate-molded article R (a plurality of metal layers constituting the laminate-molded article R Of these, only a part of the metal layer 507 is formed) is the intermediate S (modeled product intermediate). In the present disclosure, the laminate manufacturing apparatus 300 will be described mainly by exemplifying the intermediate S.

粉末Ｐとしては、特に限定されないが、例えば、熱間工具鋼、銅、チタン合金、ニッケル合金、アルミニウム合金、コバルトクロム合金、ステンレス鋼等の金属材料の粉末等が挙げられる。本開示では、粉末Ｐとして、例えば、平均粒径が約３０μｍ程度で、粒径の範囲が約１５μｍから約４５μｍの金属材料が使用される。粉末Ｐの平均粒径は、上記した範囲に限定されない。 The powder P is not particularly limited, but examples thereof include powders of metal materials such as hot work tool steel, copper, titanium alloys, nickel alloys, aluminum alloys, cobalt-chromium alloys, and stainless steel. In the present disclosure, as the powder P, for example, a metal material having an average particle size of about 30 μm and a particle size range of about 15 μm to about 45 μm is used. The average particle size of the powder P is not limited to the range described above.

造形装置本体１００は、粉末床ＰＢへの光ビームＬの照射により金属層５０７である所定層を形成するものである。造形装置本体１００は、例えば、チャンバ１０と、ガス供給部２０と、排気機構３０と、材料供給部４０と、造形部５０と、回収部６０と、リコータ（スキージ）７０と、ビーム源８０とを備える。また、積層造形装置３００に備えられる温度センサ１３は、図示の例では、造形装置本体１００に備えられる。 The modeling apparatus main body 100 forms a predetermined layer, which is the metal layer 507, by irradiating the powder bed PB with the light beam L. As shown in FIG. The modeling apparatus main body 100 includes, for example, a chamber 10, a gas supply section 20, an exhaust mechanism 30, a material supply section 40, a modeling section 50, a recovery section 60, a recoater (squeegee) 70, and a beam source 80. Prepare. Further, the temperature sensor 13 provided in the layered modeling apparatus 300 is provided in the modeling apparatus main body 100 in the illustrated example.

チャンバ１０は、例えば、ビーム源８０及び排気機構３０を除く造形装置本体１００の各部を収容する。チャンバ１０は、例えば、保護ガラス１２ｇを嵌めた透過窓１２を有する。透過窓１２は、チャンバ１０の外部に配置されたビーム源８０から照射される光ビームＬを透過させ、チャンバ１０の内部の造形部５０のステージ５１に載置された粉末床ＰＢに到達させる。 The chamber 10 accommodates each part of the modeling apparatus main body 100 except for the beam source 80 and the exhaust mechanism 30, for example. The chamber 10 has a transmissive window 12 fitted with a protective glass 12g, for example. The transmission window 12 transmits the light beam L emitted from the beam source 80 arranged outside the chamber 10 to reach the powder bed PB placed on the stage 51 of the modeling section 50 inside the chamber 10 .

造形装置本体１００には、温度センサ１３、圧力センサ１４、及び酸素センサ１５が設置される。温度センサ１３は、中間体Ｓの表面温度を決定するものである。表面温度は、例えば、光ビームＬの照射面である中間体Ｓの上面の温度である。温度センサ１３は、例えば非接触式の温度センサであり、具体的には例えば、赤外線放射温度計等である。圧力センサ１４及び酸素センサ１５は、それぞれ、チャンバ１０内の減圧環境の圧力及び酸素量（酸素濃度）を測定する。 A temperature sensor 13 , a pressure sensor 14 , and an oxygen sensor 15 are installed in the modeling apparatus main body 100 . The temperature sensor 13 determines the surface temperature of the intermediate S. The surface temperature is, for example, the temperature of the upper surface of the intermediate S, which is the irradiation surface of the light beam L. The temperature sensor 13 is, for example, a non-contact temperature sensor, and specifically, for example, an infrared radiation thermometer. The pressure sensor 14 and the oxygen sensor 15 measure the pressure and the amount of oxygen (oxygen concentration) in the reduced-pressure environment inside the chamber 10, respectively.

ガス供給部２０は、チャンバ１０に接続され、チャンバ１０の内部に不活性ガスを供給する。ガス供給部２０は、例えば、ガス供給源及び制御弁（何れも不図示）を備える。ガス供給源は、不活性ガスを充填した高圧タンク（不図示）によって構成される。制御弁は、制御装置２００によって制御され、ガス供給源からチャンバ１０に供給される不活性ガスの流量を制御する。不活性ガスは、例えば、窒素又はアルゴンを使用できる。 The gas supply unit 20 is connected to the chamber 10 and supplies an inert gas inside the chamber 10 . The gas supply unit 20 includes, for example, a gas supply source and a control valve (both not shown). The gas supply source consists of a high pressure tank (not shown) filled with inert gas. The control valve is controlled by the controller 200 to control the flow rate of the inert gas supplied to the chamber 10 from the gas supply source. An inert gas can be used, for example nitrogen or argon.

排気機構３０は、例えば、真空ポンプによって構成され、真空引き用の配管３１を介してチャンバ１０に接続される。排気機構３０は、例えば、制御装置２００によって制御される。排気機構３０によりチャンバ１０内の気体を排出することで、チャンバ１０の内部を大気圧よりも減圧された真空圧にして、チャンバ１０内を減圧環境にしても良い。 The exhaust mechanism 30 is composed of, for example, a vacuum pump, and is connected to the chamber 10 via a pipe 31 for evacuation. The exhaust mechanism 30 is controlled by the controller 200, for example. By exhausting the gas in the chamber 10 with the exhaust mechanism 30, the inside of the chamber 10 may be made into a vacuum pressure lower than the atmospheric pressure, and the inside of the chamber 10 may be made into a reduced pressure environment.

材料供給部４０は、例えば、粉末Ｐを収容可能な凹状に設けられ、上部が開放されて上端に開口部を有する。材料供給部４０は、粉末Ｐを載置して供給するための上下に移動可能なステージ４１を有する。ステージ４１は、材料供給部４０の底壁を構成する。ステージ４１は、例えば、適宜の昇降機構（不図示）によって、所定のピッチで昇降可能に設けられる。ステージ４１の昇降機構は、例えば制御装置２００に接続され、制御装置２００によって制御される。材料供給部４０は、図示のような昇降式でなく、粉末Ｐを落下させて供給する方式でもよい。 The material supply unit 40 is provided, for example, in a concave shape capable of containing the powder P, and has an open top and an opening at the upper end. The material supply unit 40 has a vertically movable stage 41 on which the powder P is placed and supplied. The stage 41 constitutes the bottom wall of the material supply section 40 . The stage 41 is provided so as to be vertically movable at a predetermined pitch by, for example, an appropriate lifting mechanism (not shown). The lifting mechanism of the stage 41 is connected to, for example, the control device 200 and controlled by the control device 200 . The material supply unit 40 may be of a system in which the powder P is dropped and supplied instead of the lifting type as shown in the drawing.

造形部５０は、例えば、材料供給部４０と同様に、粉末Ｐ（金属材料）及び中間体Ｓを収容可能な凹状の収容部であり、上部が開放されて上端に開口部を有する。造形部５０は、粉末Ｐを敷いて粉末床ＰＢを形成するためのステージ５１を有する。ステージ５１は、例えば金属製であり、造形部５０の底壁を構成する。ステージ５１（支持部材）には、材料供給部４０から供給される粉末Ｐが載置され、積層造形により製造される中間体Ｓが金属結合を介して支持される。 The modeling section 50 is, for example, a concave accommodation section capable of accommodating the powder P (metallic material) and the intermediate S similarly to the material supply section 40, and has an open top and an opening at the upper end. The modeling section 50 has a stage 51 for spreading the powder P to form a powder bed PB. The stage 51 is made of metal, for example, and constitutes the bottom wall of the shaping section 50 . The powder P supplied from the material supply unit 40 is placed on the stage 51 (support member), and the intermediate body S manufactured by the layered manufacturing is supported through metal bonding.

造形部５０の開口部及び材料供給部４０の開口部は、例えば、鉛直方向の高さがおおむね等しく、おおむね水平方向に並ぶ。ステージ５１は、ステージ４１と同様に、例えば、適宜の昇降機構（不図示）によって、所定のピッチで昇降可能に設けられる。ステージ５１は、例えば、ステージ５１を予熱するヒータを含む予熱機構（不図示）を備えても良い。ステージ５１の昇降機構及び予熱機構は、例えば制御装置２００に接続され、制御装置２００によって制御される。 For example, the opening of the modeling unit 50 and the opening of the material supply unit 40 have approximately the same height in the vertical direction and are arranged in the approximately horizontal direction. Like the stage 41, the stage 51 is provided to be able to move up and down at a predetermined pitch by, for example, an appropriate lifting mechanism (not shown). The stage 51 may include, for example, a preheating mechanism (not shown) including a heater for preheating the stage 51 . The lifting mechanism and preheating mechanism of the stage 51 are connected to, for example, the control device 200 and controlled by the control device 200 .

回収部６０は、例えば、材料供給部４０と同様に、粉末Ｐを収容可能な凹状に設けられ、上部が開放されて上端に開口部を有する。図示の例において、回収部６０の底壁は、下端部に固定されているが、材料供給部４０及び造形部５０と同様に、昇降可能なステージ（不図示）によって構成されてよい。回収部６０の開口部と、造形部５０の開口部とは、鉛直方向の高さがおおむね等しく、おおむね水平方向に並ぶ。回収部６０は、例えば、リコータ７０によって材料供給部４０から造形部５０に供給された余分な粉末Ｐを収容して回収する。 The collecting part 60 is, for example, provided in a concave shape capable of containing the powder P, similarly to the material supply part 40, and has an open top and an opening at the upper end. In the illustrated example, the bottom wall of the collecting section 60 is fixed to the lower end, but it may be composed of a vertically movable stage (not shown), similar to the material supply section 40 and the modeling section 50 . The opening of the collection unit 60 and the opening of the modeling unit 50 have substantially the same height in the vertical direction and are arranged substantially horizontally. The recovery unit 60 stores and recovers excess powder P supplied from the material supply unit 40 to the modeling unit 50 by the recoater 70, for example.

リコータ７０（粉末供給機構）は、材料供給部４０から供給される粉末Ｐを造形部５０のステージ５１上に運んで均しながら敷き詰めることで、ステージ５１上に粉末床ＰＢを形成する。リコータ７０は、例えば、移動機構７５（粉末供給機構）を備える。移動機構７５は、例えばリニアモータであり、材料供給部４０から造形部５０へ向かうおおむね水平な進行方向Ｄに沿って、リコータ７０を移動させる。 The recoater 70 (powder supply mechanism) forms a powder bed PB on the stage 51 by carrying the powder P supplied from the material supply unit 40 onto the stage 51 of the modeling unit 50 and spreading it evenly. The recoater 70 includes, for example, a moving mechanism 75 (powder supply mechanism). The moving mechanism 75 is, for example, a linear motor, and moves the recoater 70 along a generally horizontal traveling direction D from the material supply section 40 to the modeling section 50 .

ビーム源８０は、例えば、数Ｗから数ｋＷ程度の出力の光ビームＬを発生させるレーザ光源を使用できる。本開示では、例えば、波長が１０８０ｎｍ、出力が５００Ｗのシングルモードファイバーレーザ、即ちエネルギ強度がガウス分布のレーザを発生させるレーザ光源が使用される。また、ビーム源８０は、例えば、粉末床ＰＢ上で光ビームＬを走査させるためのガルバノスキャナ（不図示）を備える。 The beam source 80 can use, for example, a laser light source that generates a light beam L with an output of several W to several kW. In the present disclosure, for example, a single-mode fiber laser with a wavelength of 1080 nm and an output power of 500 W is used, that is, a laser light source that generates a laser with a Gaussian distribution of energy intensity. The beam source 80 also includes, for example, a galvanometer scanner (not shown) for scanning the light beam L over the powder bed PB.

図３は、第１実施形態の積層造形装置３００を示すブロック図である。制御装置２００は、判断部２１と造形制御部２２とを備える。なお、制御装置２００の具体的なハードウェア構成は図２０を参照して後記する。 FIG. 3 is a block diagram showing the layered manufacturing apparatus 300 of the first embodiment. The control device 200 includes a determination section 21 and a modeling control section 22 . A specific hardware configuration of the control device 200 will be described later with reference to FIG.

判断部２１は、温度センサ１３（図１）により決定される中間体Ｓの表面温度と、中間体Ｓの過熱状態を示す所定閾値とに基づいて中間体Ｓが過熱状態であるか否かを判断するものである。また、造形制御部２２は、判断部２１による判断の結果、過熱状態ではないと判断されたときに、次の金属層５０７（図４Ｂ）の形成を開始するように造形装置本体１００を制御するものである。形成は、中間体Ｓの最上面である金属層５０７上の粉末床ＰＢへの光ビームＬの照射により行われる。判断部２１及び造形制御部２２の具体的な機能について、図１を再度参照しながら説明する。 The determination unit 21 determines whether the intermediate S is in an overheated state based on the surface temperature of the intermediate S determined by the temperature sensor 13 (FIG. 1) and a predetermined threshold value indicating the overheated state of the intermediate S. It is a judgment. In addition, when the determining unit 21 determines that the state is not overheated, the modeling control unit 22 controls the modeling apparatus main body 100 to start forming the next metal layer 507 (FIG. 4B). It is. Formation is performed by irradiating the powder bed PB on the metal layer 507, which is the uppermost surface of the intermediate S, with a light beam L. Specific functions of the determination unit 21 and the modeling control unit 22 will be described with reference to FIG. 1 again.

ステップＳ１（所定層形成ステップ）は、粉末床ＰＢへの光ビームＬの照射により、金属層５０７である所定層を形成するステップである。照射は、金属層５０７を１層形成するごとに停止する。ステップＳ１は、造形制御部２２（図２）によって実行できる。１層目の形成の場合、所定層はステージ５１（図２）の上面に形成される。２層目以降の形成の場合、所定層は、直前に形成された金属層５０７の１層上に形成される。 Step S1 (predetermined layer forming step) is a step of forming a predetermined layer, which is the metal layer 507, by irradiating the powder bed PB with the light beam L. FIG. Irradiation is stopped after each metal layer 507 is formed. Step S1 can be executed by the modeling control unit 22 (FIG. 2). When forming the first layer, the predetermined layer is formed on the upper surface of the stage 51 (FIG. 2). In the case of forming the second and subsequent layers, the predetermined layer is formed on one layer of the metal layer 507 formed immediately before.

造形制御部２２（図２）は、所定層の形成後、造形を継続するか否かを判断する（ステップＳ２）。中間体Ｓは、通常は複数層を有するため、上記ステップＳ１で１層目が形成された場合には、２層目以降の形成のため、造形が継続される（Ｙ）。一方で、上記ステップＳ１で、造形目標となる中間体Ｓが得られた場合、即ち、最後の金属層５０７（図４Ｂ）が形成された場合には、造形が終了する（Ｎ）。 After forming the predetermined layer, the modeling control unit 22 (FIG. 2) determines whether or not to continue modeling (step S2). Since the intermediate S usually has a plurality of layers, when the first layer is formed in step S1, modeling is continued to form the second and subsequent layers (Y). On the other hand, in step S1, when the intermediate body S to be the shaping target is obtained, that is, when the final metal layer 507 (FIG. 4B) is formed, shaping ends (N).

ステップＳ３（表面温度決定ステップ）は、ステップＳ１を経て得られた中間体Ｓの表面温度を決定するステップである。ステップＳ３は、判断部２１（図２）によって実行できる。第１実施形態では、決定される表面温度は、少なくとも、造形対象となる積層造形物Ｒ（図４Ａ）の構造に基づき予め決定された、熱が溜まり易い部分の表面温度である。熱が溜まりやすい部分では過熱が生じ易く、過熱に起因する膨張、変形等の構造異常が生じ易い。そこで、熱が溜まり易い部分の表面温度を少なくとも決定することで、そのような部分での過熱を抑制でき、構造異常の発生を抑制できる。なお、ここでいう過熱の抑制は、過熱を全く生じさせないという限定的な意味ではなく、過熱が生じて構造異常が生じても降温に伴ってその構造異常が緩和される（好ましくは元に戻る）程度の過熱を許容する意味である。 Step S3 (surface temperature determination step) is a step of determining the surface temperature of the intermediate S obtained through step S1. Step S3 can be executed by the determination unit 21 (FIG. 2). In the first embodiment, the determined surface temperature is at least the surface temperature of the portion where heat is likely to accumulate, which is determined in advance based on the structure of the laminate-molded article R (FIG. 4A) to be modeled. Overheating is likely to occur in portions where heat is likely to accumulate, and structural abnormalities such as expansion and deformation due to overheating are likely to occur. Therefore, by determining at least the surface temperature of the portion where heat is likely to accumulate, overheating in such a portion can be suppressed, and the occurrence of structural abnormality can be suppressed. It should be noted that the suppression of overheating here does not mean that overheating does not occur at all, and even if structural abnormality occurs due to overheating, the structural abnormality is alleviated (preferably restored) as the temperature drops. ) means that the degree of overheating is allowed.

図４Ａは、積層造形物Ｒにおいて熱が溜まり易い部分を説明する斜視図である。図４Ａに示す積層造形物Ｒは、積層造形装置３００により積層造形可能な積層造形物の一例であり、積層造形物Ｒの構造は図示の例に限定されない。なお、図４Ａ及び後記の図４Ｂでは、図示の簡略化のために、積層造形により形成される一部の金属層５０７のみが図示される。積層造形物Ｒは、図示の例では、空間５０１，５０４，５０６，５０８，５０９を有する積層造形物である。 FIG. 4A is a perspective view illustrating a portion of the laminate-molded article R where heat tends to accumulate. A laminate-molded article R illustrated in FIG. 4A is an example of a laminate-molded article that can be laminate-molded by the laminate-molding apparatus 300, and the structure of the laminate-molded article R is not limited to the illustrated example. In addition, in FIG. 4A and FIG. 4B described later, only a part of the metal layer 507 formed by layered manufacturing is illustrated for simplification of illustration. The laminate-molded article R is a laminate-molded article having spaces 501, 504, 506, 508, and 509 in the illustrated example.

図４Ｂは、図４ＡのＡ－Ａ線断面図である。積層造形物Ｒは、ｚ方向への金属層５０７の連続的な配置構造を有する。図４Ｂに示す断面視において、空間５０１，５０４は平行四辺形の形状を有する。また、空間５０６，５０８は円形状を有する。積層造形中、空間５０１，５０４，５０６，５０８の内部には、金属材料の粉末Ｐが残存する。積層造形中、例えば、空間５０１を区画する上辺５０２（Ｃ部）を含む金属層５０３（所定層。金属層５０７の一例）の下方には、粉末床ＰＢ（図２）が存在する。このような形状は、オーバーハング形状といわれる。 FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 4A. The laminate-molded article R has a continuous arrangement structure of the metal layers 507 in the z-direction. In the cross-sectional view shown in FIG. 4B, spaces 501 and 504 have the shape of a parallelogram. Also, the spaces 506 and 508 have a circular shape. Powder P of the metal material remains inside the spaces 501 , 504 , 506 , 508 during the layered manufacturing. During lamination manufacturing, for example, a powder bed PB (FIG. 2) exists below the metal layer 503 (predetermined layer, an example of the metal layer 507) including the upper side 502 (part C) that partitions the space 501 . Such a shape is called an overhang shape.

過熱は、熱の滞留によって生じる。このため、金属層５０７において、例えば下方のステージ５１への伝熱経路が確保されていれば、熱は溜まり難い。しかし、粉末Ｐ（図２）により構成される粉末床ＰＢでは、固体のみで構成された積層造形物Ｒと比べて、粉末Ｐ同士の間に隙間が存在するため、伝熱が生じ難い。従って、所定層５０３の伝熱経路が制限され熱が溜まり易い。このため、第１実施形態では、積層造形物Ｒにおいて、金属層５０３の下方に空間（積層造形時の粉末床ＰＢ）が存在する部分の表面温度が決定される。 Overheating is caused by heat retention. Therefore, if a heat transfer path to the stage 51 below is secured in the metal layer 507, heat is less likely to accumulate. However, in the powder bed PB composed of the powder P (FIG. 2), heat transfer is less likely to occur because there are gaps between the powders P compared to the laminate-molded article R composed only of solids. Therefore, the heat transfer path of the predetermined layer 503 is restricted, and heat tends to accumulate. Therefore, in the first embodiment, the surface temperature of a portion of the layered product R where a space (powder bed PB during layered manufacturing) exists below the metal layer 503 is determined.

図４Ｃは、図４ＢのＢ－Ｂ線断面図であり、積層造形時の光ビームＬの移動方向への断面図である。図４Ｃは、図４Ｂにおいて金属層５０５の真上で切断し、－ｚ方向に視た断面図である。積層造形物Ｒは、ｘ方向に延在する空間５０９を有する。上記の図４Ｂ及び図４Ｃに示すように、例えば空間５０１は右上から左下に延在するため、Ｄ部に示すように、造形積層物Ｒ外面と空間５０１との間に形成され伝熱経路が小さくなる。このため、熱が溜まり易く、過熱が生じ易い。そこで、第１実施形態では、更に、図４Ｃに示す断面積が所定面積以下となる金属層５０５（所定層。金属層５０７の一例）の部分について、表面温度が決定される。 FIG. 4C is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 4B, and is a cross-sectional view in the moving direction of the light beam L during lamination molding. FIG. 4C is a cross-sectional view taken just above the metal layer 505 in FIG. 4B and viewed in the −z direction. The laminate-molded article R has a space 509 extending in the x-direction. As shown in FIGS. 4B and 4C, for example, the space 501 extends from the upper right to the lower left, so as shown in part D, a heat transfer path is formed between the outer surface of the model laminate R and the space 501. become smaller. For this reason, heat is likely to accumulate and overheating is likely to occur. Therefore, in the first embodiment, the surface temperature is further determined for the portion of the metal layer 505 (predetermined layer; an example of the metal layer 507) whose cross-sectional area shown in FIG. 4C is equal to or less than a predetermined area.

これらのように、熱が溜まり易い部分は、本開示の例では、積層造形物Ｒにおいて、金属層５０３のうちの下方に空間が存在する部分（例えば積層造形物Ｒでの縁の部分）、又は、金属層５０５のうち、積層造形時の光ビームＬの移動方向（図示の例ではｘｙ方向）への断面積が所定面積以下となる部分、の少なくとも一方を含む。これにより、過熱が生じ易い部分の表面温度を集中的に決定でき、過熱に起因する構造異常を特に効果的に抑制できる。 As described above, in the example of the present disclosure, the part where heat easily accumulates is the part where there is a space below the metal layer 503 in the laminate-molded article R (for example, the edge part of the laminate-molded article R), Alternatively, it includes at least one of a portion of the metal layer 505 in which the cross-sectional area in the direction of movement of the light beam L (xy direction in the illustrated example) is equal to or less than a predetermined area during lamination molding. As a result, the surface temperature of the portion where overheating is likely to occur can be determined intensively, and structural abnormalities caused by overheating can be suppressed particularly effectively.

図１に戻って、ステップＳ３（判断ステップ）は、ステップＳ２で決定した表面温度と、中間体Ｓの過熱状態を示す所定閾値とに基づいて、中間体Ｓが過熱状態であるか否かを判断するステップである。ステップＳ３は、判断部２１（図２）によって実行できる。所定閾値は、例えば、使用する金属材料の熱膨張係数に基づいて決定できる。具体的には、あくまで一例ではあるが、熱膨張係数から、所定上昇温度での膨張量（例えば長さ）を決定できる。そこで、過熱時に許容できない膨張量を決定し、その膨張量に対応する温度を所定閾値として決定できる。 Returning to FIG. 1, step S3 (judgment step) determines whether the intermediate S is in an overheated state based on the surface temperature determined in step S2 and a predetermined threshold value indicating the overheated state of the intermediate S. It is a step to judge. Step S3 can be executed by the determination unit 21 (FIG. 2). The predetermined threshold can be determined, for example, based on the thermal expansion coefficient of the metal material used. Specifically, although it is only an example, it is possible to determine the amount of expansion (for example, length) at a predetermined elevated temperature from the coefficient of thermal expansion. Therefore, it is possible to determine the amount of expansion that cannot be tolerated during overheating, and determine the temperature corresponding to the amount of expansion as the predetermined threshold value.

所定閾値は、例えば、中間体Ｓにおける金属層５０７（図４Ｂ）毎に異なる。金属層５０７毎では許容可能な膨張量であっても、その膨張の蓄積によって許容できない膨張量が全体として生じ得る。しかし、そのような場合でも、金属層５０７毎に所定閾値を変えることで、全体しても許容可能な膨張量に抑制できる。 The predetermined threshold is different for each metal layer 507 (FIG. 4B) in the intermediate S, for example. Even with an acceptable amount of expansion for each metal layer 507, the accumulation of that expansion can result in an unacceptable amount of expansion as a whole. However, even in such a case, by changing the predetermined threshold value for each metal layer 507, the overall expansion can be suppressed to an allowable amount.

第１実施形態のステップＳ３では、過熱が生じ易い部分の表面温度が上記所定閾値以下になったときに、過熱状態ではないと判断される。即ち、表面温度が所定閾値以下に降温すれば、過熱が生じ易い部分での膨張量が緩和され、構造異常の発生が抑制される。そこで、この場合には、表面温度が所定閾値を超えることで過熱状態と判断された場合でも、所定閾値以下になることで過熱状態ではないと判断でき、その後の金属層５０７形成時の構造異常の発生を抑制できる。 In step S3 of the first embodiment, when the surface temperature of the portion where overheating is likely to occur becomes equal to or less than the predetermined threshold value, it is determined that the overheating state is not occurring. That is, if the surface temperature is lowered to a predetermined threshold value or less, the amount of expansion in the portion where overheating is likely to occur is reduced, and the occurrence of structural abnormality is suppressed. Therefore, in this case, even if it is determined that the surface temperature is overheated because it exceeds the predetermined threshold value, it can be determined that it is not overheated if it falls below the predetermined threshold value. can suppress the occurrence of

ステップＳ４での判断の結果、過熱状態ではないと判断されたとき（Ｙ）、ステップＳ５が行われ、過熱状態であると判断されたとき（Ｎ）、ステップＳ６が行われる。 As a result of the determination in step S4, when it is determined that the overheating state is not (Y), step S5 is performed, and when it is determined that the overheating state is (N), step S6 is performed.

ステップＳ５（粉末床形成ステップ）は、表面温度を決定した所定層上への粉末床ＰＢ（図２）の形成を行うステップである。粉末床ＰＢの形成は、例えばリコータ７０（図２）の駆動による粉末Ｐの造形部５０への供給により実行できる。ステップＳ５は、例えば造形制御部２２（図３）により実行できる。粉末床ＰＢの形成後、再度上記のステップＳ１が行われる。 Step S5 (powder bed forming step) is a step of forming a powder bed PB (FIG. 2) on the predetermined layer whose surface temperature has been determined. Formation of the powder bed PB can be performed by supplying the powder P to the modeling section 50 by driving the recoater 70 (FIG. 2), for example. Step S5 can be executed, for example, by the modeling control unit 22 (FIG. 3). After forming the powder bed PB, the above step S1 is performed again.

ステップＳ６（待機ステップ）は、ステップＳ４において中間体Ｓが過熱状態であると判断されたとき、中間体Ｓが過熱状態でなくなるまで待機するステップである。ステップＳ６により、中間体Ｓの表面温度を降温でき、過熱状態でない状態にできる。第１実施形態のステップＳ６は、例えば自然冷却により行われ、自然冷却によって中間体Ｓを放熱させることで、表面温度を降下できる。 Step S6 (standby step) is a step of waiting until the intermediate S is no longer overheated when it is determined in step S4 that the intermediate S is overheated. By step S6, the surface temperature of the preform S can be lowered, and the preheated state can be brought to a non-overheated state. Step S6 of the first embodiment is performed, for example, by natural cooling, and the surface temperature can be lowered by radiating heat from the intermediate S by natural cooling.

ステップＳ６での待機は、上記ステップＳ３及びステップＳ４と同様にして表面温度の決定及び過熱状態の判断を例えば所定時間毎に繰り返すことで、行われる。待機中、光ビームＬの照射は行われない。そして、過熱状態ではないと判断されたときに、ステップＳ５が行われる。 The standby in step S6 is performed by repeating the determination of the surface temperature and the determination of the overheating state, for example, at predetermined time intervals in the same manner as in steps S3 and S4. During standby, the irradiation of the light beam L is not performed. Then, when it is determined that the overheating state is not reached, step S5 is performed.

以上の第１実施形態によれば、中間体Ｓ（特に最上面の金属層５０７である所定層）が過熱状態にある場合でも、過熱状態でなくなるまで待機した後に粉末床ＰＢを形成することで、過熱状態に起因する構造異常の発生を抑制できる。これにより、例えば粉末床形成時の意図しない積層造形装置３００（図２）の停止を抑制できる。このため、積層造形装置３００の連続使用時間を長くでき、製造効率を向上できる。 According to the above-described first embodiment, even when the intermediate S (especially the predetermined layer that is the uppermost metal layer 507) is in an overheated state, the powder bed PB is formed after waiting until the overheated state is removed. , the occurrence of structural abnormalities due to overheating can be suppressed. As a result, for example, unintentional stoppage of the layered manufacturing apparatus 300 (FIG. 2) during powder bed formation can be suppressed. Therefore, the continuous use time of the layered manufacturing apparatus 300 can be extended, and the manufacturing efficiency can be improved.

図５は、第２実施形態の積層造形物Ｒ（図４Ａ）の製造方法（以下、第２実施形態の製造方法という）を示すフローチャートである。第２実施形態の製造方法は、上記ステップＳ３（図１）に代えてステップＳ３１を含むこと以外は、第１実施形態の製造方法と同様である。ステップＳ３１は、表面温度の決定対象が異なること以外はステップＳ３と同様である。 FIG. 5 is a flow chart showing a method of manufacturing the laminate-molded article R (FIG. 4A) of the second embodiment (hereinafter referred to as the manufacturing method of the second embodiment). The manufacturing method of the second embodiment is the same as the manufacturing method of the first embodiment except that step S31 is included instead of step S3 (FIG. 1). Step S31 is the same as step S3 except that the target for determining the surface temperature is different.

ステップＳ３１（表面温度決定ステップ）で決定される表面温度は、中間体Ｓの上面全域の表面温度である。上面全域は、例えば、最上面に形成された金属層５０７（所定層の一例）全体である。上面全域の表面温度に基づくことで、第１実施形態のような熱が溜まり易い部分の決定作業を省略でき、制御を簡便にできる。なお、上記のように、中間体Ｓでは、積層造形物Ｒ（図４Ａ）での縁の部分（粉末Ｐとの境界部分）には熱が溜まり易い。このため、縁に沿って温度が上がり易いため、温度センサ１３によって中間体Ｓの上面全域の領域を判断できる。 The surface temperature determined in step S31 (surface temperature determination step) is the surface temperature of the entire upper surface of the intermediate S. The entire upper surface is, for example, the entire metal layer 507 (an example of the predetermined layer) formed on the uppermost surface. Based on the surface temperature of the entire upper surface, it is possible to omit the task of determining the portion where heat tends to accumulate as in the first embodiment, and to simplify the control. As described above, in the intermediate S, heat tends to accumulate in the edge portion (the boundary portion with the powder P) of the laminate-molded article R (FIG. 4A). Therefore, since the temperature tends to rise along the edge, the temperature sensor 13 can determine the area of the entire upper surface of the preform S.

過熱状態であるか否かの判断は、表面温度が上面全域で所定閾値以下になったときとしてもよいし、上面全域の表面温度の平均値と所定閾値とを比較することで行ってもよい。平均値と比較する場合、平均値との比較のために所定閾値を変更することが好ましい。 Determination of whether or not an overheating state exists may be made when the surface temperature of the entire upper surface becomes equal to or lower than a predetermined threshold value, or may be performed by comparing the average value of the surface temperature of the entire upper surface with a predetermined threshold value. . When comparing with the average value, it is preferable to change the predetermined threshold for the comparison with the average value.

図６は、第３実施形態の積層造形物Ｒ（図４Ａ）の製造方法（以下、第３実施形態の製造方法という）を示すフローチャートである。第３実施形態の製造方法は、上記ステップＳ６（図１）に代えてステップＳ６１を含むこと以外は、第１実施形態の製造方法と同様である。 FIG. 6 is a flow chart showing a method of manufacturing the laminate-molded article R (FIG. 4A) of the third embodiment (hereinafter referred to as the manufacturing method of the third embodiment). The manufacturing method of the third embodiment is the same as the manufacturing method of the first embodiment except that step S61 is included instead of step S6 (FIG. 1).

ステップＳ６１（冷却ステップ）は、ステップＳ４（判断ステップ）からステップＳ５（粉末床形成ステップ）までの少なくとも一部の時間（好ましくは全部）で、中間体Ｓの冷却により表面温度を降温させるステップである。冷却の具体的方法は、図７及び図８を参照して後記する。ステップＳ６１により、自然冷却よりも速やかに表面温度を降温でき、積層造形装置３０１（図７）による製造効率を向上できる。ステップＳ６１を実行可能な積層造形装置３０１について、図７及び図８を参照して説明する。 Step S61 (cooling step) is a step of lowering the surface temperature by cooling the intermediate S for at least part of the time (preferably all) from step S4 (judging step) to step S5 (powder bed forming step). be. A specific cooling method will be described later with reference to FIGS. By step S61, the surface temperature can be lowered more quickly than natural cooling, and the manufacturing efficiency of the layered manufacturing apparatus 301 (FIG. 7) can be improved. A layered manufacturing apparatus 301 capable of executing step S61 will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG.

図７は、第３実施形態の積層造形装置３０１を示す構造図である。積層造形装置３０１は、造形装置本体１００（図２）に代えて造形装置本体１０１を備えること以外は、積層造形装置３００（図２）と同様である。造形装置本体１０１は、冷却機構５２を更に備えること以外は、造形装置本体１００（図２）と同様である。 FIG. 7 is a structural diagram showing a layered manufacturing apparatus 301 of the third embodiment. The laminate molding apparatus 301 is the same as the laminate molding apparatus 300 (FIG. 2) except that the molding apparatus main body 101 is provided instead of the molding apparatus main body 100 (FIG. 2). The modeling apparatus main body 101 is the same as the modeling apparatus main body 100 ( FIG. 2 ) except that it further includes a cooling mechanism 52 .

冷却機構５２は、造形部５０の側壁５３、又は、ステージ５１（支持部材）の少なくとも一方に設置され、冷却は、側壁５３、又は、ステージ５１の少なくとも一方に対し、冷却機構５２の設置により行われる。図示の例では、冷却機構５２は、側壁５３及びステージ５１の双方に設置される。冷却機構５２は、例えば、水冷装置、空冷装置又はヒートシンクの少なくとも１つを含む。図示の例では、冷却機構５２は水冷装置であり、側壁５３及びステージ５１の内部に、冷却水（不図示）を流す通水空間５４が備えられる。通水空間５４は例えば通水管である。 The cooling mechanism 52 is installed on at least one of the side wall 53 of the modeling unit 50 and the stage 51 (supporting member), and cooling is performed by installing the cooling mechanism 52 on at least one of the side wall 53 and the stage 51 . will be In the illustrated example, the cooling mechanism 52 is installed on both the side wall 53 and the stage 51 . Cooling mechanism 52 includes, for example, at least one of a water cooler, an air cooler, or a heat sink. In the illustrated example, the cooling mechanism 52 is a water cooling device, and the side wall 53 and the stage 51 are provided with a water passage space 54 through which cooling water (not shown) flows. The water flow space 54 is, for example, a water pipe.

図８は、第３実施形態の積層造形装置３０１を示すブロック図である。図８は、水冷装置又は空冷装置の少なくとも一方の冷却機構５２を使用する場合である。ステップＳ６１（図６）は、造形制御部２２による冷却機構５２の制御により実行できる。 FIG. 8 is a block diagram showing the layered manufacturing apparatus 301 of the third embodiment. FIG. 8 shows the case of using a cooling mechanism 52 that is at least one of a water cooling device and an air cooling device. Step S<b>61 ( FIG. 6 ) can be executed by controlling the cooling mechanism 52 by the modeling control section 22 .

冷却機構５２が例えば水冷装置の場合、冷却機構５２は、例えば、通水空間５４（図７）と、通水空間５４への水流を生じさせるポンプ（不図示）とを備える。造形制御部２２は、例えば、中間体Ｓの表面温度に応じてポンプによる通水量を制御することで、特に効率的に冷却できる。なお、ポンプの制御に代えて、又はポンプの制御とともに、冷却水の温度を制御してもよい。 If the cooling mechanism 52 is, for example, a water cooling device, the cooling mechanism 52 includes, for example, a water passage space 54 ( FIG. 7 ) and a pump (not shown) that causes a water flow to the water passage space 54 . The modeling control unit 22 can cool the preform S particularly efficiently by controlling the amount of water flowed by the pump according to the surface temperature of the preform S, for example. It should be noted that the temperature of the cooling water may be controlled instead of controlling the pump, or together with controlling the pump.

冷却機構５２が例えば空冷装置の場合、冷却機構５２は、例えば、気体（空気等）を流す通風空間（不図示。例えば配管）と、通風空間への気流を生じさせるファン（不図示）とを備える。造形制御部２２は、例えば、中間体Ｓの表面温度に応じてファンによる通気量を制御することで、特に効率的に冷却できる。なお、ファンの制御に代えて、又はファンの制御とともに、通風空間に流す気体の温度を制御してもよい。 When the cooling mechanism 52 is, for example, an air-cooling device, the cooling mechanism 52 includes, for example, a ventilation space (not shown, such as piping) for flowing gas (air, etc.) and a fan (not shown) for generating airflow to the ventilation space. Prepare. The modeling control unit 22 can cool the preform S particularly efficiently by controlling the amount of ventilation by the fan according to the surface temperature of the preform S, for example. Instead of controlling the fan, or together with controlling the fan, the temperature of the gas flowing into the ventilation space may be controlled.

図６に戻って、ステップＳ６１での冷却は、上記のように、側壁５３（図７）又はステージ５１（図７）の少なくとも一方（図示の例では双方）の冷却により行われる。側壁５３及びステージ５１は造形部５０（図７）を区画するように配置されるため、これらの少なくとも一方の冷却により、造形部５０に収容した中間体Ｓを効果的に冷却できる。中でも、ステージ５１の冷却により、ステージ５１と金属結合する中間体Ｓの熱を、当該金属結合を介してステージ５１に放熱し易くできる。また、側壁５３の冷却により、中間体Ｓの幅（図４Ａに示すｘｙ平面内での長さ）が大きくなり側壁５３に近づいた場合に、ステージ５１から離れている場合であっても効果的に冷却できる。 Returning to FIG. 6, the cooling in step S61 is performed by cooling at least one (both in the illustrated example) of the side wall 53 (FIG. 7) or the stage 51 (FIG. 7), as described above. Since the side wall 53 and the stage 51 are arranged so as to partition the shaping section 50 ( FIG. 7 ), the cooling of at least one of them can effectively cool the preform S accommodated in the shaping section 50 . Above all, by cooling the stage 51, the heat of the intermediate body S metallically bonded to the stage 51 can be easily radiated to the stage 51 through the metallic bonding. Further, by cooling the side wall 53, the width of the intermediate S (the length in the xy plane shown in FIG. 4A) is increased and when it approaches the side wall 53, it is effective even when it is away from the stage 51. can be cooled to

図９は、第４実施形態の積層造形物Ｒ（図４Ａ）の製造方法（以下、第４実施形態の製造方法という）を示すフローチャートである。第４実施形態の製造方法は、更にステップＳ７を含むこと以外は、第１実施形態の製造方法と同様である。 FIG. 9 is a flow chart showing a method of manufacturing the laminate-molded article R (FIG. 4A) of the fourth embodiment (hereinafter referred to as the manufacturing method of the fourth embodiment). The manufacturing method of the fourth embodiment is the same as the manufacturing method of the first embodiment except that step S7 is further included.

ステップＳ７（支持部材温度決定ステップ）は、ステージ５１（支持部材）の温度を決定するステップである。ステップＳ７により、ステージ５１の温度を決定でき、後記する制御にステージ５１の温度を使用できる。ステップＳ７は、例えば、ステップＳ２とステップＳ４との間に行われ、図示の例ではステップＳ３と同じタイミングで行われる。ただし、ステップＳ７は、ステップＳ３の前、又はステップＳ３の後に行われてもよい。ステップＳ７を実行可能な積層造形装置３０２について、図１０及び図１１を参照して説明する。 Step S7 (supporting member temperature determining step) is a step of determining the temperature of the stage 51 (supporting member). By step S7, the temperature of the stage 51 can be determined and used for the control described below. Step S7 is performed, for example, between steps S2 and S4, and is performed at the same timing as step S3 in the illustrated example. However, step S7 may be performed before step S3 or after step S3. A layered manufacturing apparatus 302 capable of executing step S7 will be described with reference to FIGS. 10 and 11. FIG.

図１０は、第４実施形態の積層造形装置３０２を示す構造図である。積層造形装置３０２は、造形装置本体１００（図２）に代えて造形装置本体１０２を備えること以外は、積層造形装置３００（図２）と同様である。造形装置本体１０２は、温度センサ５５を更に備えること以外は、造形装置本体１００（図２）と同様である。 FIG. 10 is a structural diagram showing a layered manufacturing apparatus 302 of the fourth embodiment. The laminate molding apparatus 302 is the same as the laminate molding apparatus 300 (FIG. 2) except that the molding apparatus main body 102 is provided instead of the molding apparatus main body 100 (FIG. 2). The modeling apparatus main body 102 is the same as the modeling apparatus main body 100 ( FIG. 2 ) except that it further includes a temperature sensor 55 .

温度センサ５５は、ステージ５１の温度を測定するものであり、例えば熱電対である。温度センサ５５は、例えば金属製のステージ５１の下面に接触して設置される。 A temperature sensor 55 measures the temperature of the stage 51 and is, for example, a thermocouple. The temperature sensor 55 is installed, for example, in contact with the lower surface of the stage 51 made of metal.

図１１は、第４実施形態の積層造形装置３０２を示すブロック図である。判断部２１は、温度センサ１３による中間体Ｓの表面温度と、温度センサ５５によるステージ５１の温度に基づいて、過熱状態であるか否かを判断する。具体的な判断方法について、図９に戻って説明する。 FIG. 11 is a block diagram showing a layered manufacturing apparatus 302 of the fourth embodiment. The determination unit 21 determines whether or not the intermediate body S is overheated based on the surface temperature of the intermediate S detected by the temperature sensor 13 and the temperature of the stage 51 detected by the temperature sensor 55 . A specific determination method will be described by returning to FIG.

ステップＳ４（判断ステップ）では、中間体Ｓの表面温度とステージ５１の温度との差が、中間体Ｓの過熱状態を示す所定閾値以下になったときに、中間体Ｓが過熱状態ではないと判断される。上記のように、中間体Ｓはステージ５１に放熱し易い。また、ステージ５１には光ビームＬは照射されず、光ビームＬによる加熱の影響を直接受け難いので、温度はある程度一定である。従って、光ビームＬの照射によって昇温した中間体Ｓの熱は、ステージ５１に伝熱し易い。そして、伝熱により中間体Ｓの表面温度とステージ５１の温度との差は小さくなる。このため、当該差と当該閾値とを比較し、差が所定閾値以下になったときに中間体Ｓが降温したとして、中間体Ｓは過熱状態ではないと判断される。このようにしても、過熱に起因する構造異常を抑制できる。 In step S4 (judgment step), when the difference between the surface temperature of the intermediate S and the temperature of the stage 51 becomes equal to or less than a predetermined threshold value indicating the overheated state of the intermediate S, it is determined that the intermediate S is not in an overheated state. be judged. As described above, the intermediate S easily dissipates heat to the stage 51 . Further, since the stage 51 is not irradiated with the light beam L and is not directly affected by the heating by the light beam L, the temperature is constant to some extent. Therefore, the heat of the intermediate body S heated by the irradiation of the light beam L is easily transferred to the stage 51 . Then, the difference between the surface temperature of the intermediate body S and the temperature of the stage 51 becomes smaller due to the heat transfer. Therefore, the difference is compared with the threshold value, and when the difference becomes equal to or less than the predetermined threshold value, it is determined that the intermediate product S is not overheated, assuming that the temperature of the intermediate product S has decreased. Structural abnormality caused by overheating can also be suppressed in this way.

図１２は、第５実施形態の積層造形物Ｒ（図４Ａ）の製造方法（以下、第５実施形態の製造方法という）を示すフローチャートである。第５実施形態の製造方法は、ステップＳ３の後に更にステップＳ８を含むこと以外は、第１実施形態の製造方法と同様である。 FIG. 12 is a flow chart showing a method of manufacturing the laminate-molded article R (FIG. 4A) of the fifth embodiment (hereinafter referred to as the manufacturing method of the fifth embodiment). The manufacturing method of the fifth embodiment is the same as the manufacturing method of the first embodiment except that step S8 is further included after step S3.

ステップＳ８（凹凸検出ステップ）は、中間体Ｓの表面に光を照射しながら撮像することで凹凸を検出するステップである。ステップＳ８により、中間体Ｓの表面に存在し得る凹凸を検出でき、後記する制御に検出結果を使用できる。ステップＳ８を実行可能な積層造形装置３０３について、図１３及び図１４を参照して説明する。 Step S8 (unevenness detection step) is a step of detecting unevenness by taking an image while irradiating the surface of the intermediate S with light. By step S8, unevenness that may exist on the surface of the intermediate S can be detected, and the detection result can be used for the control described later. A layered manufacturing apparatus 303 capable of executing step S8 will be described with reference to FIGS. 13 and 14. FIG.

図１３は、第５実施形態の積層造形装置３０３を示す構造図である。積層造形装置３０３は、造形装置本体１００（図２）に代えて造形装置本体１０３を備えること以外は、積層造形装置３００（図２）と同様である。造形装置本体１０３は、凹凸検出装置５６を更に備えること以外は、造形装置本体１００（図２）と同様である。 FIG. 13 is a structural diagram showing the layered manufacturing apparatus 303 of the fifth embodiment. The laminate molding apparatus 303 is the same as the laminate molding apparatus 300 (FIG. 2) except that the molding apparatus main body 103 is provided instead of the molding apparatus main body 100 (FIG. 2). The modeling apparatus main body 103 is the same as the modeling apparatus main body 100 ( FIG. 2 ) except that it further includes an unevenness detection device 56 .

凹凸検出装置５６は、撮像装置５７と、照明装置５８とを備える。撮像装置５７は、例えば中間体Ｓの上方に、中間体Ｓの表面（例えば金属層５０７（図４Ｂ）である所定層の上面）を撮像可能な位置に備えられる。撮像装置５７は例えばカメラである。照明装置５８は、中間体Ｓの表面に対して例えば０°より大きく９０°未満の角度の光軸Ｅを有するように、配置される。このような配置により、中間体Ｓの葉面に凹凸が存在する場合、凹凸に起因して生じる影を撮像装置５７が撮像でき、凹凸を検出できる。 The unevenness detection device 56 includes an imaging device 57 and an illumination device 58 . The imaging device 57 is provided, for example, above the intermediate S at a position capable of imaging the surface of the intermediate S (for example, the upper surface of a predetermined layer, which is the metal layer 507 (FIG. 4B)). The imaging device 57 is, for example, a camera. The illumination device 58 is arranged such that it has an optical axis E at an angle greater than 0° and less than 90° with respect to the surface of the intermediate S, for example. With such an arrangement, when unevenness exists on the leaf surface of the intermediate S, the imaging device 57 can image a shadow caused by the unevenness, and the unevenness can be detected.

図１４は、第５実施形態の積層造形装置３０２を示すブロック図である。判断部２１は、温度センサ１３による中間体Ｓの表面温度と、凹凸検出装置５６による検出結果に基づいて、過熱状態であるか否かを判断する。具体的な判断方法について、図１２に戻って説明する。 FIG. 14 is a block diagram showing the layered manufacturing apparatus 302 of the fifth embodiment. The determination unit 21 determines whether or not the preform S is in an overheated state based on the surface temperature of the intermediate S by the temperature sensor 13 and the detection result by the unevenness detection device 56 . A specific determination method will be described by returning to FIG. 12 .

ステップＳ４（判断ステップ）では、ステップＳ８（凹凸検出ステップ）で検出された凹凸の発生場所において、中間体Ｓの表面温度が所定閾値以下になったときに、中間体Ｓが過熱状態ではないと判断される。中間体Ｓで凹凸が生じている部分は、過熱に起因した膨張により生じた凹凸での可能性がある。そこで、凹凸の発生場所での表面温度を所定閾値と比較することで、過熱が生じた部位を把握できるとともに、その部位での降温により過熱状態ではないことを判断できる。これにより、実際に構造異常が生じた場合でも、その構造異常の部分の表面温度に基づくことで、特に効果的に意図しない積層造形装置３０２の停止を抑制できる。 In step S4 (determining step), it is determined that the intermediate S is not in an overheated state when the surface temperature of the intermediate S becomes equal to or lower than a predetermined threshold at the unevenness occurrence location detected in step S8 (unevenness detection step). be judged. There is a possibility that the part where the unevenness is generated in the intermediate body S is the unevenness caused by the expansion caused by the overheating. Therefore, by comparing the surface temperature at the unevenness occurrence location with a predetermined threshold value, it is possible to ascertain the location where overheating has occurred, and it is possible to determine that the location is not in an overheated state based on the temperature drop at that location. As a result, even if a structural abnormality actually occurs, it is possible to particularly effectively suppress an unintended stoppage of the laminate manufacturing apparatus 302 based on the surface temperature of the structurally abnormal portion.

図１５は、第６実施形態の積層造形物Ｒ（図４Ａ）の製造方法（以下、第６実施形態の製造方法という）を示すフローチャートである。第６実施形態の製造方法は、ステップＳ６（図１）に代えて更にステップＳ６２を含むこと以外は、第１実施形態の製造方法と同様である。ステップＳ６２は、ステップＳ６と同様に待機するとともに、待機時にリコータ７０（図２）が駆動する。 FIG. 15 is a flow chart showing a method of manufacturing the laminate-molded article R (FIG. 4A) of the sixth embodiment (hereinafter referred to as the manufacturing method of the sixth embodiment). The manufacturing method of the sixth embodiment is the same as the manufacturing method of the first embodiment, except that step S62 is included instead of step S6 (FIG. 1). In step S62, as in step S6, the recoater 70 (FIG. 2) is driven during standby.

図１６は、第６実施形態の製造方法の使用時におけるリコータ７０の動作を説明する図である。本開示では、リコータ７０は、紙面左右方向（図４Ａに示すｘ方向。いずれか一方でよい）への移動（スライド）により、材料供給部４０から造形部５０に粉末Ｐを供給する粉末供給機構の一例である。ただし、粉末供給機構はリコータ７０に限定されない。 FIG. 16 is a diagram for explaining the operation of the recoater 70 when using the manufacturing method of the sixth embodiment. In the present disclosure, the recoater 70 moves (slides) in the lateral direction of the paper surface (the x direction shown in FIG. 4A; either one is acceptable) to supply the powder P from the material supply unit 40 to the modeling unit 50. A powder supply mechanism is an example. However, the powder supply mechanism is not limited to the recoater 70 .

二点鎖線で示すリコータ７０の位置は、初期状態（第１実施形態での待機位置を含む）の位置である。一方で、ステップＳ６２（図１５）での待機は、図１６に示す実線で示すリコータ７０の位置で行われる。即ち、ステップＳ４（図１５）で過熱状態と判断された場合、造形制御部２２（図３）は、ステージ４１（図２）を上昇させた後、初期状態の位置に配置されたリコータ７０を造形部５０に向けて駆動させる。これにより、材料供給部４０（図２）の粉末Ｐが、リコータ７０の駆動によって、造形部５０の側方にまで移動させる。そして、粉末Ｐを造形部５０の側方で保持した状態で、過熱状態ではなくなるまで待機が行われる。 The position of the recoater 70 indicated by the two-dot chain line is the position in the initial state (including the standby position in the first embodiment). On the other hand, the standby in step S62 (FIG. 15) is performed at the position of the recoater 70 indicated by the solid line shown in FIG. That is, if it is determined in step S4 (FIG. 15) that the overheating state has occurred, the modeling control unit 22 (FIG. 3) raises the stage 41 (FIG. 2), and then moves the recoater 70 from the initial position. It is driven toward the modeling section 50 . As a result, the powder P in the material supply section 40 ( FIG. 2 ) is moved to the side of the modeling section 50 by driving the recoater 70 . Then, while the powder P is held on the side of the modeling section 50, a standby state is performed until the overheated state is removed.

図１５に戻って、ステップＳ６２（待機ステップ）は、造形部５０内の所定層上に供給される粉末Ｐを、造形部５０の側方に保持した状態で行われる。これにより、ステップＳ６２の後にステップＳ５で粉末床ＰＢの形成が行われる際、造形部５０の側方に保持した粉末Ｐを速やかに造形部５０に供給でき、粉末床ＰＢの形成時間を短くできる。 Returning to FIG. 15 , step S<b>62 (waiting step) is performed while the powder P supplied onto a predetermined layer in the modeling section 50 is held on the side of the modeling section 50 . As a result, when the powder bed PB is formed in step S5 after step S62, the powder P held on the side of the modeling section 50 can be quickly supplied to the modeling section 50, and the time for forming the powder bed PB can be shortened. .

図１７は、第７実施形態の積層造形物Ｒ（図４Ａ）の製造方法（以下、第７実施形態の製造方法という）を示すフローチャートである。第７実施形態の製造方法は、ステップＳ６（図１）に代えてステップＳ６３を含むこと以外は、第１実施形態の製造方法と同様である。ステップＳ６３（待機ステップ）は、ステップＳ６と同様に待機するステップ（待機ステップ）であり、ステップＳ６３１～Ｓ６３３を含む。 FIG. 17 is a flow chart showing a method of manufacturing the laminate-molded article R (FIG. 4A) of the seventh embodiment (hereinafter referred to as the manufacturing method of the seventh embodiment). The manufacturing method of the seventh embodiment is the same as the manufacturing method of the first embodiment, except that step S63 is included instead of step S6 (FIG. 1). Step S63 (standby step) is a step of waiting (standby step) similar to step S6, and includes steps S631 to S633.

ステップＳ６３１（駆動開始ステップ）は、ステップＳ４（判断ステップ）で過熱状態であるとの判断後に、造形部５０に粉末Ｐを供給するリコータ７０の駆動を開始するステップである。リコータ７０の駆動は、造形制御部２２（図２）により実行される。リコータ７０の駆動により、材料供給部４０（図２）の粉末Ｐが造形部５０に向けて移動する。 Step S<b>631 (drive start step) is a step of starting to drive the recoater 70 that supplies the powder P to the modeling section 50 after it is determined in step S<b>4 (determination step) that the overheating state is present. Driving of the recoater 70 is executed by the modeling control section 22 (FIG. 2). By driving the recoater 70 , the powder P in the material supply section 40 ( FIG. 2 ) moves toward the modeling section 50 .

駆動開始後、ステップＳ４と同様に過熱状態の成否について判断が行われる（ステップＳ６３２）。過熱状態ではないとの判断後、ステップＳ６３３が行われる。ステップＳ６３３（供給ステップ）は、リコータ７０の駆動が開始し、かつステップＳ６３２で過熱状態ではないとの判断後、リコータ７０によって造形部５０内の所定層上に粉末Ｐを供給するステップである。特にステップＳ６３１，Ｓ６３３を含むことで、粉末床ＰＢの形成時、予め駆動させていたリコータ７０によって、リコータ７０の初期状態位置（図１６）よりは造形部５０に近い粉末Ｐを速やかに造形部５０に供給でき、粉末床ＰＢの形成時間を短くできる。 After the start of driving, determination is made as to whether or not the overheating state has occurred, as in step S4 (step S632). Step S633 is performed after determining that it is not overheated. Step S633 (supply step) is a step in which the recoater 70 starts to be driven and the recoater 70 supplies the powder P onto a predetermined layer in the modeling section 50 after it is determined in step S632 that there is no overheating. In particular, by including steps S631 and S633, when the powder bed PB is formed, the recoater 70 that has been driven in advance quickly moves the powder P closer to the modeling section 50 than the initial state position of the recoater 70 (FIG. 16) to the modeling section. 50, and the formation time of the powder bed PB can be shortened.

リコータ７０の駆動速度は、例えば、ステップＳ３で決定した表面温度と上記所定閾値との差に基づき決定される。これにより、リコータ７０が停止している時間を短くできる。駆動速度の決定方法について、例えば、差が大きければ、過熱状態でなくなるまでの時間が長いため、駆動速度は遅めに決定される。一方で、例えば、差が小さければ、過熱状態でなくなるまでの時間が短いため、駆動速度は速めに決定される。駆動速度と差との関係は、例えば実験等によって決定できる。 The driving speed of the recoater 70 is determined, for example, based on the difference between the surface temperature determined in step S3 and the predetermined threshold value. Thereby, the time during which the recoater 70 is stopped can be shortened. Regarding the method of determining the drive speed, for example, if the difference is large, it takes a long time until the overheating state disappears, so the drive speed is decided to be slow. On the other hand, for example, if the difference is small, the drive speed is determined to be faster because the time until the overheating state disappears is short. The relationship between the drive speed and the difference can be determined, for example, by experiments.

なお、このような関係を用いない場合に、過熱状態が解消する前にリコータ７０が造形部５０の側方に到達したときには、第６実施形態と同様に、リコータ７０を側方で停止させればよい。 In the case where such a relationship is not used, when the recoater 70 reaches the side of the modeling section 50 before the overheating state is resolved, the recoater 70 is stopped on the side as in the sixth embodiment. Just do it.

図１８は、第８実施形態の積層造形物の製造方法（以下、第８実施形態の製造方法という）を示すフローチャートである。第８実施形態の製造方法は、更にステップＳ６４，Ｓ６５を含むこと以外は、第１実施形態の製造方法と同様である。 FIG. 18 is a flow chart showing a method for manufacturing a laminate-molded article according to the eighth embodiment (hereinafter referred to as a manufacturing method according to the eighth embodiment). The manufacturing method of the eighth embodiment is the same as the manufacturing method of the first embodiment except that steps S64 and S65 are further included.

ステップＳ６４（報知ステップ）は、ステップＳ４（判断ステップ）において過熱状態であると判断された場合に、過熱状態にある時間が所定時間を超えたときに報知するステップである。ここでいう所定時間は、例えば実験等により決定できる。ステップＳ６４は、図示の例では、ステップＳ６と並行して行われる。 Step S64 (informing step) is a step for informing when the time in the overheating state exceeds a predetermined time when it is judged in step S4 (judgment step) that the overheating state exists. The predetermined time referred to here can be determined by, for example, experiments. Step S64 is performed in parallel with step S6 in the illustrated example.

中間体Ｓは上記のようにステージ５１（図２）への伝熱経路を有するため、降温速度に違いはあっても降温する。しかし、例えば積層造形中に中間体Ｓの破損等が生じた場合、その破損等に起因して中間体Ｓから分離した部分は伝熱経路を有さないため、中間体Ｓより降温速度が遅い。従って、分離した部分は、過熱状態にある時間（例えば所定閾値を超えている時間）が、中間体Ｓよりも長い。そこで、ステップＳ８では、報知部２３（図１９）は、過熱状態にある時間が所定時間を超えたときに、そのような破損等が生じているとして、ユーザに報知する。なお、ステップＳ５が開始された時点で、ステップＳ６４は終了する。 Since the intermediate body S has a heat transfer path to the stage 51 (FIG. 2) as described above, the temperature is lowered even if there is a difference in the rate of temperature decrease. However, for example, if the intermediate S is damaged during lamination manufacturing, the portion separated from the intermediate S due to the damage does not have a heat transfer path, so the temperature drop rate is slower than that of the intermediate S. . Therefore, the separated portion has a longer time in the superheated state (eg, time above a predetermined threshold) than the intermediate S. Therefore, in step S8, the notification unit 23 (FIG. 19) notifies the user that such damage or the like has occurred when the time in the overheated state exceeds a predetermined time. It should be noted that step S64 ends when step S5 is started.

図１９は、第８実施形態の積層造形装置３０４を示すブロック図である。積層造形装置３０４は、造形装置本体１００（図２）及び制御装置２００（図２）に代えて、それぞれ、造形装置本体１０４及び制御装置２０４を備えること以外は、積層造形装置３００（図２）と同様である。制御装置２０４の具体的なハードウェア構成は図２０を参照して後記する。造形装置本体１０４は、造形装置本体１００の構成に加え、更に報知装置５９を備える。制御装置２０４は、制御装置２００の構成に加え、更に報知部２３を備える。 FIG. 19 is a block diagram showing the layered manufacturing apparatus 304 of the eighth embodiment. Laminate molding apparatus 304 is the same as laminate molding apparatus 300 (FIG. 2) except that it includes molding apparatus main body 104 and control device 204, respectively, instead of molding apparatus main body 100 (FIG. 2) and control device 200 (FIG. 2). is similar to A specific hardware configuration of the control device 204 will be described later with reference to FIG. The modeling apparatus main body 104 further includes a notification device 59 in addition to the configuration of the modeling apparatus main body 100 . The control device 204 further includes a notification unit 23 in addition to the configuration of the control device 200 .

報知装置５９は、報知部２３からの指示により、ユーザに対して報知するものである。報知装置５９は、例えば、報知音を発するスピーカ、報知画面を表示するディスプレイ、発光により報知する発光装置等を含む。報知部２３は、ステップＳ８（図１８）を実行するものである。即ち、報知部２３は、温度センサ１３により決定された表面温度と、あらかじめ定められた所定時間とに基づき、報知装置５９を通じて報知する。報知装置５９により、ユーザが中間体Ｓの破損等を知ることができる。 The notification device 59 notifies the user according to an instruction from the notification section 23 . The notification device 59 includes, for example, a speaker that emits a notification sound, a display that displays a notification screen, a light emitting device that notifies by light emission, and the like. The notification unit 23 executes step S8 (FIG. 18). That is, the notification unit 23 notifies through the notification device 59 based on the surface temperature determined by the temperature sensor 13 and a predetermined time period. The notification device 59 allows the user to know the breakage of the preform S or the like.

図２０は、制御装置２００，２０４のハードウェア構成を説明するブロック図である。制御装置２００，２０４は、ＣＰＵ９０１と、ＲＡＭ９０２と、ＲＯＭ９０３と、ＨＤＤ９０４と、通信Ｉ／Ｆ９０５と、入出力Ｉ／Ｆ９０６と、メディアＩ／Ｆ９０７とを備える。通信Ｉ／Ｆ９０５は、外部の通信装置９１５に接続される。入出力Ｉ／Ｆ９０６は、入出力装置９１６に接続される。メディアＩ／Ｆ９０７は、記録媒体９１７からデータを読み書きする。さらに、ＣＰＵ９０１は、ＲＡＭ９０２に読み込んだプログラム（アプリケーション、その略のアプリとも呼ばれる）を実行することにより、上記制御装置２００，２０４が具現化される。そして、このプログラムは、通信回線を介して配布したり、ＣＤ－ＲＯＭ等の記録媒体９１７に記録して配布できる。 FIG. 20 is a block diagram for explaining the hardware configuration of the control devices 200 and 204. As shown in FIG. The control devices 200 and 204 are provided with CPU901, RAM902, ROM903, HDD904, communication I/F905, input-output I/F906, and media I/F907. Communication I/F 905 is connected to an external communication device 915 . Input/output I/F 906 is connected to input/output device 916 . A media I/F 907 reads and writes data from a recording medium 917 . Furthermore, the CPU 901 implements the control devices 200 and 204 by executing a program (also called an application) read into the RAM 902 . This program can be distributed via a communication line or recorded on a recording medium 917 such as a CD-ROM.

１０ チャンバ
１００ 造形装置本体
１０１ 造形装置本体
１０２ 造形装置本体
１０３ 造形装置本体
１０４ 造形装置本体
１２ 透過窓
１２ｇ 保護ガラス
１３ 温度センサ
１４ 圧力センサ
１５ 酸素センサ
２０ ガス供給部
２００ 制御装置
２０４ 制御装置
２１ 判断部
２２ 造形制御部
２３ 報知部
３０ 排気機構
３００ 積層造形装置
３０１ 積層造形装置
３０２ 積層造形装置
３０３ 積層造形装置
３０４ 積層造形装置
３１ 配管
４ ステップ
４０ 材料供給部
４１ ステージ
５０ 造形部
５０１ 空間
５０２ 上辺
５０３ 金属層
５０５ 金属層
５０７ 金属層
５１ ステージ
５２ 冷却機構
５３ 側壁
５４ 通水空間
５５ 温度センサ
５６ 凹凸検出装置
５７ 撮像装置
５８ 照明装置
５９ 報知装置
６０ 回収部
７０ リコータ（粉末供給機構）
７５ 移動機構（粉末供給機構）
８０ ビーム源
Ｄ 進行方向
Ｅ 光軸
Ｌ 光ビーム
Ｐ 粉末
ＰＢ 粉末床
Ｒ 積層造形物
Ｓ 中間体
Ｓ１ ステップ（所定層形成ステップ）
Ｓ２ ステップ
Ｓ３ ステップ（表面温度決定ステップ）
Ｓ３１ ステップ
Ｓ４ ステップ（判断ステップ）
Ｓ５ ステップ（粉末床形成ステップ）
Ｓ６ ステップ（待機ステップ）
Ｓ６１ ステップ（冷却ステップ）
Ｓ６２ ステップ
Ｓ６３ ステップ
Ｓ６３１ ステップ（駆動開始ステップ）
Ｓ６３２ ステップ
Ｓ６３３ ステップ（供給ステップ）
Ｓ６５ ステップ（報知ステップ）
Ｓ７ ステップ（支持部材温度決定ステップ）
Ｓ８ ステップ（凹凸検出ステップ） 10 chamber 100 molding apparatus main body 101 molding apparatus main body 102 molding apparatus main body 103 molding apparatus main body 104 molding apparatus main body 12 transmission window 12g protective glass 13 temperature sensor 14 pressure sensor 15 oxygen sensor 20 gas supply unit 200 control device 204 control device 21 determination unit 22 molding control unit 23 notification unit 30 exhaust mechanism 300 laminate molding apparatus 301 laminate molding apparatus 302 laminate molding apparatus 303 laminate molding apparatus 304 laminate molding apparatus 31 piping 4 step 40 material supply unit 41 stage 50 modeling unit 501 space 502 upper side 503 metal layer 505 metal layer 507 metal layer 51 stage 52 cooling mechanism 53 side wall 54 water passage space 55 temperature sensor 56 unevenness detection device 57 imaging device 58 illumination device 59 notification device 60 recovery unit 70 recoater (powder supply mechanism)
75 moving mechanism (powder feeding mechanism)
80 Beam source D Traveling direction E Optical axis L Light beam P Powder PB Powder bed R Laminated product S Intermediate body S1 Step (predetermined layer forming step)
S2 step S3 step (surface temperature determination step)
S31 step S4 step (judgment step)
S5 step (powder bed forming step)
S6 step (standby step)
S61 step (cooling step)
S62 step S63 step S631 step (driving start step)
S632 step S633 step (supply step)
S65 step (notification step)
S7 step (support member temperature determination step)
S8 step (unevenness detection step)

Claims (17)

金属材料の粉末床への光ビームの照射により、金属層である所定層を形成する所定層形成ステップと、
前記所定層形成ステップを経て得られた造形物中間体の表面温度を決定する表面温度決定ステップと、
前記表面温度と、前記造形物中間体の過熱状態を示す所定閾値とに基づいて前記造形物中間体が過熱状態であるか否かを判断する判断ステップと、
前記判断ステップでの判断の結果、前記過熱状態ではないと判断されたときに、前記所定層上への前記粉末床の形成を行う粉末床形成ステップと、を含む
ことを特徴とする積層造形物の製造方法。 a predetermined layer forming step of forming a predetermined layer, which is a metal layer, by irradiating the powder bed of the metal material with a light beam;
a surface temperature determination step of determining the surface temperature of the shaped product intermediate obtained through the predetermined layer forming step;
a judgment step of judging whether or not the intermediate object is in an overheated state based on the surface temperature and a predetermined threshold value indicating an overheated state of the intermediate object;
and a powder bed forming step of forming the powder bed on the predetermined layer when it is determined as a result of the determination in the determination step that the overheated state is not present. manufacturing method. 前記判断ステップでは、前記表面温度が前記所定閾値以下になったときに、前記過熱状態ではないと判断される
ことを特徴とする請求項１に記載の積層造形物の製造方法。 2. The method of manufacturing a laminate-molded article according to claim 1, wherein in the determination step, it is determined that the surface temperature is not in the overheated state when the surface temperature is equal to or lower than the predetermined threshold value. 前記表面温度は、少なくとも、造形対象となる積層造形物の構造に基づき予め決定された、熱が溜まり易い部分の表面温度である
ことを特徴とする請求項２に記載の積層造形物の製造方法。 The method for manufacturing a laminate-molded article according to claim 2, wherein the surface temperature is at least a surface temperature of a portion where heat tends to accumulate, which is predetermined based on the structure of the laminate-molded article to be modeled. . 前記部分は、前記積層造形物において、前記所定層のうちの下方に空間が存在する部分、又は、積層造形時の前記光ビームの移動方向への断面積が所定面積以下の部分、の少なくとも一方を含む
ことを特徴とする請求項３に記載の積層造形物の製造方法。 In the laminate-molded article, the portion is at least one of a portion having a space below the predetermined layer, and a portion having a cross-sectional area of a predetermined area or less in the direction of movement of the light beam during laminate-molding. The manufacturing method of the laminate-molded article according to claim 3, characterized by comprising: 前記表面温度は、前記造形物中間体の上面全域の表面温度である
ことを特徴とする請求項２に記載の積層造形物の製造方法。 The method of manufacturing a layered product according to claim 2, wherein the surface temperature is the surface temperature of the entire upper surface of the intermediate product. 前記造形物中間体を支持する支持部材の温度を決定する支持部材温度決定ステップを更に含み、
前記判断ステップでは、前記表面温度と前記支持部材の温度との差が前記所定閾値以下になったときに、前記過熱状態ではないと判断される
ことを特徴とする請求項１に記載の積層造形物の製造方法。 further comprising a support member temperature determining step of determining the temperature of a support member that supports the intermediate product,
2. The laminate manufacturing according to claim 1, wherein in the determination step, it is determined that the overheated state is not present when a difference between the surface temperature and the temperature of the support member is equal to or less than the predetermined threshold value. A method of making things. 前記判断ステップにおいて前記造形物中間体が過熱状態であると判断されたときに、前記造形物中間体が過熱状態でなくなるまで待機する待機ステップを更に含む
ことを特徴とする請求項１に記載の積層造形物の製造方法。 2. The method according to claim 1, further comprising a waiting step of waiting until the preform is no longer in an overheated state when the preform is judged to be in an overheated state in the determining step. A method for producing a laminate-molded article. 前記待機ステップは、前記造形物中間体を収容した収容部内の前記所定層上に供給される前記金属材料の粉末を、前記収容部の側方に保持した状態で行われる
ことを特徴とする請求項７に記載の積層造形物の製造方法。 The waiting step is performed in a state in which the powder of the metal material supplied onto the predetermined layer in the storage section containing the intermediate product is held on the side of the storage section. Item 8. A method for manufacturing a laminate-molded article according to Item 7. 前記待機ステップは、
前記判断ステップで過熱状態であるとの判断後に、前記造形物中間体を収容した収容部に前記金属材料の粉末を供給する粉末供給機構の駆動を開始する駆動開始ステップと、
前記粉末供給機構が駆動開始し、かつ過熱状態ではないとの判断後に、前記粉末供給機構によって前記収容部内の前記所定層上に前記粉末を供給する供給ステップとを含む
ことを特徴とする請求項８に記載の積層造形物の製造方法。 The waiting step includes:
a drive start step of starting to drive a powder supply mechanism that supplies the powder of the metal material to the storage unit that stores the intermediate product after determining that the overheating state is present in the determination step;
and a supplying step of supplying the powder onto the predetermined layer in the storage section by the powder supply mechanism after the powder supply mechanism starts driving and it is determined that the overheating state is not reached. 9. The method for producing a laminate-molded article according to 8. 前記粉末供給機構の駆動速度は、決定した前記表面温度と前記所定閾値との差に基づき決定される
ことを特徴とする請求項９に記載の積層造形物の製造方法。 The method of manufacturing a laminate-molded article according to claim 9, wherein the driving speed of the powder supply mechanism is determined based on the difference between the determined surface temperature and the predetermined threshold value. 前記判断ステップから前記粉末床形成ステップまでの少なくとも一部の時間で、前記造形物中間体の冷却により前記表面温度を降温させる冷却ステップを更に含む
ことを特徴とする請求項１に記載の積層造形物の製造方法。 The layered manufacturing according to claim 1, further comprising a cooling step of lowering the surface temperature by cooling the intermediate product during at least part of the time from the determining step to the powder bed forming step. A method of making things. 前記冷却は、前記金属材料及び前記造形物中間体を収容した収容部の側壁、又は、前記造形物中間体を支持する支持部材、の少なくとも一方の冷却により行われる
ことを特徴とする請求項１１に記載の積層造形物の製造方法。 11. The cooling is performed by cooling at least one of a side wall of an accommodating section that accommodates the metal material and the shaped object intermediate, or a support member that supports the shaped object intermediate. The method for manufacturing the laminate-molded article according to 1. 前記冷却は、前記側壁又は前記支持部材の少なくとも一方に対し、水冷装置、空冷装置、又はヒートシンクの少なくとも１つを含む冷却機構の設置により行われる
ことを特徴とする請求項１２に記載の積層造形物の製造方法。 13. The additive manufacturing according to claim 12, wherein the cooling is performed by installing a cooling mechanism including at least one of a water cooling device, an air cooling device, or a heat sink on at least one of the side walls or the support member. A method of making things. 前記所定閾値は、前記造形物中間体における前記金属層毎に異なる
ことを特徴とする請求項１に記載の積層造形物の製造方法。 The method of manufacturing a laminate-molded article according to claim 1, wherein the predetermined threshold value differs for each metal layer in the intermediate product. 前記造形物中間体の表面に光を照射しながら撮像することで凹凸を検出する凹凸検出ステップを更に含み、
前記判断ステップでは、前記凹凸検出ステップで検出された凹凸の発生場所において前記表面温度が前記所定閾値以下になったときに、前記過熱状態ではないと判断される
ことを特徴とする請求項１に記載の積層造形物の製造方法。 further comprising an unevenness detection step of detecting unevenness by capturing an image while irradiating light onto the surface of the intermediate object to be shaped;
2. The method according to claim 1, wherein in the determination step, it is determined that the overheated state is not present when the surface temperature at the location where the unevenness detected in the unevenness detection step is equal to or lower than the predetermined threshold value. A method for manufacturing the described laminate-molded article. 前記判断ステップにおいて過熱状態であると判断された場合に、過熱状態にある時間が所定時間を超えたときに報知する報知ステップを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の積層造形物の製造方法。 2. The manufacturing of the laminate-molded article according to claim 1, further comprising a notification step of notifying when the overheated state exceeds a predetermined time when the overheated state is determined in the determination step. Method. 金属材料の粉末床への光ビームの照射により金属層である所定層を形成する造形装置本体と、
前記金属層の形成により得られた造形物中間体の表面温度を決定する温度センサと、
制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記表面温度と、前記造形物中間体の過熱状態を示す所定閾値とに基づいて前記造形物中間体が過熱状態であるか否かを判断する判断部と、
前記判断部による判断の結果、前記過熱状態ではないと判断されたときに、前記所定層上への前記粉末床の形成を行うように前記造形装置本体を制御する造形制御部と、
を備える
ことを特徴とする積層造形装置。 a modeling apparatus main body that forms a predetermined layer, which is a metal layer, by irradiating a powder bed of a metal material with a light beam;
a temperature sensor for determining the surface temperature of the shaped object intermediate obtained by forming the metal layer;
a controller;
The control device is
a judgment unit that judges whether or not the object intermediate is in an overheated state based on the surface temperature and a predetermined threshold value indicating an overheating state of the object intermediate;
a molding control unit that controls the molding apparatus main body to form the powder bed on the predetermined layer when it is determined as a result of the determination by the determination unit that the powder bed is not in the overheated state;
A layered manufacturing apparatus comprising:

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