特開 2020-12181 造形物の造形方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2020-12181(P2020-12181A)

(43)【公開日】2020年1月23日

(54)【発明の名称】造形物の造形方法

(51)【国際特許分類】

   B22F 3/16 20060101AFI20191220BHJP

   B22F 3/105 20060101ALI20191220BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20191220BHJP

【ＦＩ】

   B22F3/16

   B22F3/105

   B33Y10/00

【審査請求】有

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2018-136613(P2018-136613)

(22)【出願日】2018年7月20日

(71)【出願人】

【識別番号】000132725

【氏名又は名称】株式会社ソディック

(72)【発明者】

【氏名】梶 俊夫

【テーマコード（参考）】

4K018

【Ｆターム（参考）】

4K018BB04

4K018CA44

4K018EA51

4K018EA60

(57)【要約】

【課題】予期することのできない焼結条件変化に伴い発生した変形部によって生じるブレードの引っ掛かりを未然に防止することができる造形物の造形方法を提供すること。
【解決手段】造形物の造形方法は、ｎ層目の焼結層の上面に任意の高さを有する変形部が生じた場合、次のｎ＋１層目の焼結層を形成する際に当該変形部が生じた領域を避けてｎ＋１層目の粉末層にレーザを照射する。そして、当該未焼結部分は、ｎ＋２層目の粉末層を形成した後、ｎ＋２層目の粉末層とともに焼結される。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

作成目標とする造形物の造形データに基づき、造形テーブル上に形成された金属の材料粉末からなる各粉末層の所定領域にレーザを照射し、焼結層を積層形成する造形物の造形方法であって、
最も上側に位置するｎ層目の焼結層の上面の３次元形状データを取得する３次元形状データ取得工程と、
前記３次元形状データに基づき、前記ｎ層目の焼結層の上面に対して凸となる任意の高さの変形部が生じているか否かを検知する変形部検出工程と、
前記変形部が生じている場合、前記変形部が生じた領域の座標データを含む２次元データを生成する２次元データ生成工程と、
初期のｎ＋１層目の造形データと前記２次元データの座標を一致させて比較し、前記初期のｎ＋１層目の造形データにて定義されたレーザ照射領域から前記２次元データにて定義された前記変形部が生じた領域を除外した、修正後のｎ＋１層目の造形データを生成する修正後のｎ＋１層目の造形データ生成工程と、
前記ｎ層目の焼結層上に前記ｎ＋１層目の粉末層を形成するｎ＋１層目の粉末層形成工程と、
前記修正後のｎ＋１層目の造形データに基づき、前記ｎ＋１層目の粉末層にレーザを照射して焼結することによりｎ＋１層目の焼結層を形成する、変形部が生じた領域を除くｎ＋１層目の焼結層形成工程と、
前記ｎ＋１層目の焼結層上にｎ＋２層目の粉末層を形成するｎ＋２層目の粉末層形成工程と、
ｎ＋２層目の造形データに基づき、前記ｎ＋１層目の粉末層の前記変形部が生じた領域および前記ｎ＋２層目の粉末層にレーザを照射して焼結することにより、前記変形部が生じた領域の前記ｎ＋１層目の焼結層およびｎ＋２層目の焼結層を形成する、前記変形部が生じた領域の前記ｎ＋１層目の焼結層およびｎ＋２層目の焼結層形成工程と、
を備えていることを特徴とする造形物の造形方法。

【請求項2】

前記ｎ＋１層目の粉末層形成工程では、材料粉末が貯蓄されたリコータヘッドによって材料粉末を供給するとともに前記リコータヘッドに取り付けられたブラシ状のブラシブレードによって平坦化することにより、前記ｎ層目の焼結層上に前記ｎ＋１層目の粉末層を形成することを特徴とする前記１に記載の造形物の造形方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザ焼結による金属の造形物の造形方法に関する。

【背景技術】

【0002】

金属の造形物を製造するための装置として、特許文献１に記載の積層造形装置がある。この積層造形装置では、造形槽内の造形空間において、リコータヘッドを水平一軸方向に移動させ、リコータヘッドに設けられた材料貯蓄箱およびブレードにより、金属の材料粉末を供給、且つ、平坦化させることによって粉末層を形成し、レーザ照射装置によって粉末層の所定範囲にレーザを照射して焼結層を形成する。そして、この焼結層の上に新たな粉末層を形成してレーザを照射し、焼結層を形成することを繰り返し行うことによって、金属の造形物を製造している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特表平１−５０２８９０号公報

【特許文献2】特許第３５９９０５９号公報

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、特許文献１に記載のような積層造形装置では、レーザ照射条件の設定ミスにより、レーザを照射して焼結層を形成する際に火花が飛び散り、この火花に含まれる材料粉末の残滓が焼結層の表面に付着して突起状の異常焼結部が発生することがある。そして、焼結層の上に形成される粉末層の厚みよりも発生した異常焼結部の高さが高い場合、当該粉末層の上面から異常焼結部が突出し、粉末層を平坦化させるブレードと異常焼結部とが衝突してブレードに損傷が生じるおそれがある。

【0005】

このような問題を解決するために、切削工具によって異常焼結部を切除することにより、造形加工を中断させることなく積層造形物の製造を行うことができる装置として、特許文献２に記載の積層造形装置がある。この積層造形装置では、各焼結層を形成する度に焼結層の表面に生じた異常焼結部の有無を検出し、異常焼結部が生じている場合、粉末層形成時のブレードの経路上にある異常焼結部を切除している。

【0006】

また、引用文献２のように切削を行わずとも、適切なレーザ照射条件のもとで造形を行うことにより、上記問題の元凶となる異常焼結部の発生を未然に防ぐことが可能である。

【0007】

それに対して、適切なレーザ照射条件のもとで造形を行った場合であっても、焼結層の一部領域に明らかに盛り上がっているような変形が発生することがある。より具体的には、例えば、材料粉末を焼結した際に生じるヒュームと呼ばれる煙やレーザが透過するレンズの汚れ、フォーカスシフトによるレーザの焦点位置のずれ等、事前に予期することのできない焼結条件の変化に伴う影響により、レーザの照射エネルギーが低下して焼結層を構成する材料粉末の一部が未焼結状態となり、低い照射エネルギーで焼結された領域がその周辺領域に対して凸となるように盛り上がることがある。

【0008】

このような変形が発生した場合、当該変形部をそのまま放置した状態で次回以降の焼結層を形成し続けると様々な問題を生じるおそれがあり、しばしば、変形が大きくなってブレードが引っ掛かってしまうことがある。

【0009】

ここで、粉末層一層当たりの厚みは、焼結後の焼結層の厚みが約５０μｍとなるように、約８０μｍに設定されている。材料粉末の粒径が約１０〜５０μｍであることから、各粉末層の厚みは非常に薄いことが分かる。

【0010】

そのため、変形部の高さが当該焼結層の上に形成される粉末層の厚みより低く、その先端部が粉末層の上面から飛び出ていなくとも、粉末層を平坦化させている際、所定高さ以上に達した変形部が要因となってブレードに引っ掛かりが生じるおそれがある。

【0011】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、予期することのできない焼結条件の変化に伴い発生した変形部が要因となって生じるブレードの引っ掛かりを未然に防止することができる造形物の造形方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0012】

第１の発明の造形物の造形方法は、作成目標とする造形物の造形データに基づき、造形テーブル上に形成された金属の材料粉末からなる各粉末層の所定領域にレーザを照射し、焼結層を積層形成する造形物の造形方法であって、最も上側に位置するｎ層目の焼結層の上面の３次元形状データを取得する３次元形状データ取得工程と、前記３次元形状データに基づき、前記ｎ層目の焼結層の上面に対して凸となる任意の高さの変形部が生じているか否かを検知する変形部検出工程と、前記変形部が生じている場合、前記変形部が生じた領域の座標データを含む２次元データを生成する２次元データ生成工程と、初期のｎ＋１層目の造形データと前記２次元データの座標を一致させて比較し、前記初期のｎ＋１層目の造形データにて定義されたレーザ照射領域から前記２次元データにて定義された前記変形部が生じた領域を除外した、修正後のｎ＋１層目の造形データを生成する修正後のｎ＋１層目の造形データ生成工程と、前記ｎ層目の焼結層上に前記ｎ＋１層目の粉末層を形成するｎ＋１層目の粉末層形成工程と、前記修正後のｎ＋１層目の造形データに基づき、前記ｎ＋１層目の粉末層にレーザを照射して焼結することによりｎ＋１層目の焼結層を形成する、変形部が生じた領域を除くｎ＋１層目の焼結層形成工程と、前記ｎ＋１層目の焼結層上にｎ＋２層目の粉末層を形成するｎ＋２層目の粉末層形成工程と、ｎ＋２層目の造形データに基づき、前記ｎ＋１層目の粉末層の前記変形部が生じた領域および前記ｎ＋２層目の粉末層にレーザを照射して焼結することにより、前記変形部が生じた領域の前記ｎ＋１層目の焼結層およびｎ＋２層目の焼結層を形成する、前記変形部が生じた領域の前記ｎ＋１層目の焼結層およびｎ＋２層目の焼結層形成工程と、を備えていることを特徴とするものである。

【0013】

本発明では、ｎ層目の焼結層の上面に任意の高さを有する変形部が生じた場合、次のｎ＋１層目の焼結層を形成する際に当該変形部が生じた領域を避けてｎ＋１層目の粉末層にレーザを照射する。そして、当該未焼結部分は、ｎ＋２層目の粉末層を形成した後、ｎ＋２層目の粉末層とともに焼結される。これにより、上述した変形が特定箇所に継続的に生じることを防止し、造形中の造形物を変形部が生じる前の状態にリセットすることができる。従って、粉末層形成時のブレードの引っ掛かりを未然に防止することができる。

【0014】

第２の発明の造形物の造形方法は、前記第１の発明において、前記ｎ＋１層目の粉末層形成工程では、材料粉末が貯蓄されたリコータヘッドによって材料粉末を供給するとともに前記リコータヘッドに取り付けられたブラシ状のブラシブレードによって平坦化することにより、前記ｎ層目の焼結層上に前記ｎ＋１層目の粉末層を形成することを特徴とするものである。

【0015】

本発明では、ｎ＋１層目の粉末層形成工程では、材料粉末が貯蓄されたリコータヘッドによって材料粉末を供給するとともにリコータヘッドに取り付けられたブラシ状のブラシブレードによって平坦化することにより、ｎ層目の焼結層上にｎ＋１層目の粉末層を形成する。これにより、ｎ層目の焼結層の上面にｎ＋１層目の粉末層の厚みよりも高い高さを有する上記異常焼結部や変形部が生じた場合であってもブレードとの引っ掛かりを回避することができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、予期することのできない焼結条件の変化に伴い発生した変形部によって生じるブレードの引っ掛かりを未然に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】積層造形装置の側面図である。

【図2】積層造形装置の正面図である。

【図3】リコータヘッドの斜視図である。

【図4】粉末層形成装置およびレーザ照射装置の斜視図である。

【図5】積層造形装置を構成する各装置の制御を示すブロック図である。

【図6】ｎ層目の焼結層の形成後からｎ＋１層目の焼結層を形成するまでの流れを示すフローチャートである。

【図7】（ａ）は、ｎ層目の焼結層形成後の造形物の内部側面図であって、（ｂ）は、２次元データによって定義される、ｎ＋１層目の焼結層の厚み以上の高さを有する変形部が生じた領域を示す図である。

【図8】初期のｎ＋１層目の造形データによって定義されるｎ＋１層目の焼結層の焼結領域を示す図である。

【図9】修正後のｎ＋１層目の造形データによって定義されるｎ＋１層目の焼結層の焼結領域を示す図である。

【図10】（ａ）は、ｎ＋１層目の粉末層形成後の造形物の内部側面図であって、（ｂ）は、ｎ＋１層目の焼結層形成後の造形物の内部側面図である。

【図11】（ａ）は、ｎ＋２層目の粉末層形成後の造形物の内部側面図であって、（ｂ）は、ｎ＋２層目の焼結層形成後の造形物の内部側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

【0019】

積層造形装置１は、焼結式材料粉末積層造形装置である。図１、図２に示すように、積層造形装置１の造形槽内には、造形室１Ａが設けられている。造形室１Ａには、図示しない不活性ガス供給装置から不活性ガスが供給される。これにより、造形室１Ａ内は、酸素濃度が可能な限り低くなるように構成されている。また、造形室１Ａには、造形テーブル２Ａが収容されている。造形テーブル２Ａの上側には、金属の材料粉末が敷き詰められる造形空間が形成される。造形テーブル２Ａの上には、その上側で造形物が積層造形される造形プレート４が配置される。

【0020】

図１、図２に示すように、粉末層形成装置２は、造形テーブル２Ａと、造形テーブル２Ａを支持するとともに昇降させる支持機構２Ｂと、支持機構２Ｂに動作を伝達する伝達機構２Ｃと、支持機構２Ｂを駆動する支持機構駆動モータを含む図示しない駆動装置等を有している。造形テーブル２Ａは、粉末層を形成する度に、次に形成される粉末層の厚さに相当する分だけ下降する。

【0021】

図３、図４に示されるように、リコータヘッド３は、ブレード３Ａと材料貯蓄箱３Ｂとガイド機構３Ｃとからなる。ガイド機構３Ｃは、一対の軸受３１と、各軸受３１Ｒ，３１Ｌがそれぞれ受ける一対の軸材３２であるガイドレール３２Ｒ，３２Ｌを有している。リコータヘッド３は、後述するブレードサーボモータ制御装置１９の走査指令に基づき、ガイド機構３Ｃのガイドレール３２Ｒ，３２Ｌに沿って造形テーブル２Ａ上を左右方向に移動する。これにより、材料貯蓄箱３Ｂから造形テーブル２Ａ上に材料粉末を供給するとともにブレード３Ａによって平坦化することにより、造形プレート４上に粉末層を形成する。

【0022】

粉末層の形成後にリコータヘッド３が待機する待機場所の上方には、材料貯蓄箱３Ｂに材料粉末を供給する図示しない材料供給装置が備えられている。材料供給装置は、造形物の造形中、材料貯蓄箱３Ｂの中の材料粉末が不足しないように、適宜、材料貯蓄箱３Ｂに材料粉末を供給する。

【0023】

レーザ照射装置５は、造形プレート４上の粉末層の一部または全領域に焼結層を形成する。レーザ照射装置５は、２つのガルバノミラーを含むレーザ走査装置５Ａとレーザ発振器５Ｂと焦点レンズ５Ｃと、それらを制御するレーザ制御装置２０等を有している。

【0024】

レーザ発振器５Ｂから出力される所定のエネルギーを有するレーザは、レーザ伝達部材を通して、レーザ走査装置５Ａのガルバノミラーに到達する。一対のガルバノミラーによって反射されたレーザは、焦点レンズ５Ｃで収束され、造形室１Ａの天板に穿設されている通孔に設けられた透過レンズ１Ｄを通過する。焦点レンズ５Ｃで収束されたレーザは、予め定められているスポット径で照射される。また、レーザ照射位置の原点は、粉末層に対して直交するように、レーザ発振器５Ｂから鉛直方向にレーザを照射したときの照射位置であって、粉末層が形成される造形プレート４の中心位置と略一致する。

【0025】

レーザ照射装置５のレーザ走査装置５Ａは、造形室１Ａの天板上に設置される。レーザ走査装置５Ａの各ガルバノミラーは、それぞれガルバノミラーを回転させる図示しない電動アクチュエータを備えている。電動アクチュエータは、レーザ制御装置２０の走査指令に従って駆動する。レーザ走査装置５Ａは、レーザ制御装置２０によってレーザのスポットを各照射領域の一端側から他端側へと順に所定の走査経路に沿って所定の移動速度で移動させる。

【0026】

図５に示すように、ＣＡＤ装置１２は、積層造形装置１によって造形される造形物のソリッドデータを作成するためのものである。ＣＡＤ装置１２は、造形物のソリッドデータを作成する演算部１３と演算部１３で作成されたソリッドデータを記憶する記憶部１４等を備えている。なお、ソリッドデータとは、所定の造形物の形状および寸法を示す三次元データである。

【0027】

ＣＡＭ装置１５は、ＣＡＤ装置１２によって作成されたソリッドデータから造形データを生成するためのものである。ＣＡＭ装置１５は、ＣＡＤ装置１２によって作成されたソリッドデータから造形データを生成する演算部１６と、ＣＡＤ装置１２によって作成されたソリッドデータ、および、演算部１６で生成された造形データを記憶する記憶部１７等を備えている。なお、造形データとは、所定の造形物を造形する際の積層造形装置を構成する各装置の動作手順を示したものである。造形データには、例えば、レーザの照射領域の座標データが含まれている。レーザの照射領域の座標データは、レーザ照射部５から粉末層に向けて照射されるレーザの照射領域を層ごとに定義するために用いられる。

【0028】

数値制御装置６は、記憶部７と演算部８等を備えている。記憶部７には、ＣＡＭ装置１５で生成された造形物の造形データ等が記憶される。演算部８は、記憶部７に記憶された造形データ等を解読する解読部９と、解読部９によって解読された造形データに基づき指令を出力する指令部１０と、指令部１０からの指令を上述した各装置に分配して出力する分配出力部１１等を有している。

【0029】

ブレードサーボモータ制御装置１９には、演算部８の指令部１０からの移動指令が信号或いはデータで入力される。図示しないブレードサーボモータは、ブレードサーボモータ制御装置１９から送信された指令に基づき、造形テーブル２Ａ上でブレード３Ａを水平方向に往復移動させる。

【0030】

レーザ制御装置２０は、図示しないアクチュエータ制御装置および駆動電流供給装置等を備えている。レーザ制御装置２０は、造形データに基づき、アクチュエータ制御装置に走査指令を信号あるいはデータで出力する。レーザ照射装置５の各電動アクチュエータは、駆動電流供給装置から走査指令に従う駆動電流の供給を受けて、所望の方向にガルバノミラーを傾斜させる。

【0031】

また、本実施形態では、ｎ層目の焼結層の上面にｎ＋１層目の焼結層の厚み以上の高さを有する変形部が生じた場合、次のｎ＋１層目の焼結層を形成する際に当該変形部が生じた領域を避けてレーザを照射する。そして、当該未焼結部分は、ｎ＋２層目の粉末層とともに焼結される。以下では、ｎ層目の焼結層形成後からｎ＋２層目の焼結層を形成するまでの各装置の制御および動作について、図７〜図１０を参照しつつ、図５のブロック図および図６のフローチャートに沿って詳細に説明する。

【0032】

まず、３次元測定器１８は、造形中の造形物の最上層であるｎ層目の焼結層の上面の３次元形状データＤ１を取得する（ステップＳ１）。図１，図２に示すように、３次元測定器１８は、例えば、カメラ１８ａとプロジェクタ１８ｂとからなる。カメラ１８ａおよびプロジャクタ１８ｂは、造形槽１Ａ内の上部に設置される。カメラ１８ａおよびプロジャクタ１８ｂは、格子投影法を用いることにより、ｎ層目の焼結層の上面の３次元形状データＤ１を取得する。３次元形状データＤ１は、ｎ層目の焼結層の上面に対して凸となる変形部が生じた領域の座標データおよび当該変形部の高さのデータ等を含んでいる。３次元形状データＤ１は、形状修正演算装置２１の記憶部２２に記憶される。

【0033】

次に、形状修正演算装置２１の演算部２３は、３次元形状データＤ１を解析し、変形部の有無を検知する（ステップＳ２）。より具体的には、形状修正演算装置２１の演算部２３は、例えば、図７（ａ）に示すように、ｎ層目の焼結層２６の上面に生じた変形部２６ａ〜２６ｉの高さを解析し、ｎ層目の焼結層２６の上に形成されるｎ＋１層目の焼結層２８の厚みｈ１以上の高さを有する変形部２６ａ〜２６ｅを検出した場合、「ｎ層目の焼結層に変形部が生じている」と判断する。また、ｎ層の焼結層の上面に生じたすべての変形部の高さがｎ＋１層目の焼結層の厚みよりも低い場合、形状修正演算装置２１の演算部２３は、「ｎ層目の焼結層に変形部は生じていない」と判断する。なお、粉末層の厚みとその粉末層が焼結された焼結層の厚みのデータは、形状修正演算装置２１の記憶部２２に記憶されている。例えば、約８０μｍの厚みの粉末層である場合、その粉末層を焼結して得られる焼結層の厚みは約５０μｍとなる。

【0034】

「ｎ層目の焼結層に変形部が生じている」と判断した場合、形状修正演算装置２１の演算部２３は、ｎ＋１層目の焼結層の厚み以上の高さを有する変形部が生じた領域の座標データを含む２次元データＤ２を生成する（ステップＳ３）。より具体的には、２次元データＤ２は、例えば、図７（ｂ）のように表され、図７（ａ）に示す変形部２６ａが生じた領域は領域Ｒ１ａ、変形部２６ｂが生じた領域は領域Ｒ１ｂ、変形部２６ｃが生じた領域は領域Ｒ１ｃ、変形部２６ｄが生じた領域は領域Ｒ１ｄ、変形部２６ｅが生じた領域は領域Ｒ１ｅに対応している。２次元データＤ２は、形状修正演算装置２１からＣＡＭ装置１５に送信され、記憶部１７に記憶される。

【0035】

ＣＡＭ装置１５の演算部１６は、ｎ＋１層目の焼結層を形成する際の初期の造形データＤ３と２次元データＤ２の座標を一致させて比較し、初期の造形データＤ３によって定義された本来のｎ＋１層目のレーザ照射領域から変形部が生じた領域を除外した、修正後のｎ＋１層目の造形データＤ４を生成する（ステップＳ４）。修正後のｎ＋１層目の造形データＤ４は、例えば、図９に示すように、図８に示す本来のｎ＋１層目のレーザ照射領域Ｒ２から図７（ｂ）に示す変形部２６ａ〜２６ｅが生じた領域Ｒ１を除外した領域Ｒ３として表される。修正後のｎ＋１層目の造形データＤ４は、ＣＡＭ装置１５の記憶部１７に記憶される。修正後のｎ＋１層目の造形データＤ４は、ＣＡＭ装置１５から数値制御装置６に送信され、記憶部７に記憶される。

【0036】

数値制御装置６に設けられた演算部８の解読部９は、修正後のｎ＋１層目の造形データＤ４を解読する。指令部１０は、修正後のｎ＋１層目の造形データＤ４に指示されている順番で、分配出力部１６を介してブレードサーボモータ制御装置１９およびレーザ制御装置２０等に指令を出力し、ｎ＋１層目の粉末層および焼結層を形成する（ステップＳ５、ステップＳ６）。より具体的には、図示しない支持機構駆動モータを駆動させることにより、造形テーブル２Ａを下降させる。なお、造形テーブル２Ａの下降量は、全ての層において一定である。言い換えれば、すべての粉末層の厚みは一定である。次に、リコータヘッド３は、例えば、図１０（ａ）に示すように、ブレードサーボモータ制御装置１９からの指令に基づき、ｎ層目の焼結層２６の上にｎ＋１層目の粉末層２７を形成する。その後、例えば、図１０（ｂ）に示すように、レーザ照射装置５は、レーザ制御装置２０からの指令に基づき、ｎ＋１層目の粉末層２７上に新たに定義された照射領域Ｒ３にレーザを照射し、ｎ＋１層目の焼結層２８を形成する。

【0037】

なお、上記ステップＳ２において、形状修正演算装置２１が「ｎ層目の焼結層に変形部は生じていない」と判断した場合、数値制御装置６は、ｎ＋１層目の初期の造形データＤ３に基づき、積層造形装置１を制御する各装置に指令を出力し、ｎ＋１層目の粉末層および焼結層を形成する（ステップＳ７、ステップＳ８）。

【0038】

次に、数値制御装置６に設けられた演算部８の解読部９は、初期のｎ＋２層目の造形データＤ５を解読する。指令部１０は、初期のｎ＋２層目の造形データＤ５に指示されている順番で、分配出力部１６を介してブレードサーボモータ制御装置１９およびレーザ制御装置２０等に指令を出力し、ｎ＋２層目の粉末層および焼結層を形成する（ステップＳ９、ステップＳ１０）。より具体的には、図示しない支持機構駆動モータを駆動させることにより、造形テーブル２Ａを下降させる。そして、リコータヘッド３は、例えば、図１１（ａ）に示すように、ブレードサーボモータ制御装置１９からの指令に基づき、ｎ＋１層目の焼結層２８の上にｎ＋２層目の粉末層２９を形成する。その後、例えば、図１１（ｂ）に示すように、レーザ照射装置５は、レーザ制御装置２０からの指令に基づき、未焼結となっている領域Ｒ１のｎ＋１層目の粉末層２７、および、ｎ＋２層目の粉末層２９にレーザを照射し、変形部２６ａ〜２６ｅが生じた領域Ｒ１のｎ＋１層目の焼結層２８およびｎ＋２層目の焼結層３０を形成する。

【0039】

なお、未焼結となっている領域Ｒ１にレーザを照射する際には、その他の領域に対してレーザの照射条件を変化させても構わない。より具体的には、例えば、その他の領域と比較して、照射経路を辿るレーザの移動速度を遅くする、或いは、レーザの照射エネルギーを高くしても構わない。

【0040】

（作用・効果）
本実施形態では、ｎ層目の焼結層の上面に、ｎ層目の焼結層の上に形成されるｎ＋１層目の焼結層の厚み以上の高さを有する変形部が生じた場合、本来のｎ＋１層目のレーザ照射領域から変形部が生じた領域を除外した修正後のｎ＋１層目の造形データＤ４を生成し、造形データＤ４に基づいてｎ＋１層目の粉末層にレーザ照射を行い、変形部が生じた領域を除いた領域が焼結されたｎ＋１層目の焼結層を形成する。そして、変形部が生じた領域は、変形部の上にｎ＋１層目の粉末層とｎ＋２層目の粉末層とを形成した後に焼結される。これにより、上述した変形が特定箇所に継続的に生じることを防止し、造形中の造形物を変形部が生じる前の状態にリセットすることができる。従って、粉末層形成時のブレードの引っ掛かりを未然に防止することができる。

【0041】

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態や実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。

【0042】

本実施形態では、各粉末層の厚みは一定であると記載したが、各粉末層の厚みは、その下の焼結層に生じた変形部の高さに応じて変化させても構わない。言い換えれば、造形テーブル２Ａの下降量は、その下の焼結層に生じた変形部の高さに応じて変化させても構わない。より具体的には、その下の焼結層に生じた変形部のうち、最も高さの高い変形部よりも粉末層の厚みが厚くなるように、３次元形状データＤ１の解析結果に応じて造形テーブル２Ａの下降量を層毎に適宜変化させても構わない。これにより、粉末層の上面から変形部が飛び出ることを防止し、当該変形部とブレード３Ａとの衝突を確実に防止することができる。

【0043】

また、ブレード３Ａは、ブラシ状のブラシブレードによって構成されていても構わない。これにより、ｎ層目の焼結層にｎ＋１層目の粉末層の厚みよりも高い高さを有する異常焼結部や変形部が生じた場合であっても、ブレードを損傷させることなく粉末層を形成することができる。

【0044】

また、カメラ１８ａおよびプロジャクタ１８ｂは、格子投影法を用いることにより、ｎ層目の焼結層の上面の３次元形状データＤ１を取得すると記載したが、ｎ層目の焼結層の上面の３次元形状データＤ１が取得可能であれば、３次元測定器およびその取得方法は如何なるものであっても構わない。例えば、プロジャクタ１８ｂに替えて、材料粉末が焼結されない範囲内の出力を有する微弱なレーザをレーザ照射装置５から投影してｎ層目の焼結層の上面をスキャンし、ｎ層目の焼結層の上面の３次元形状データＤ１を取得しても構わない。

【0045】

また、ｎ層目の焼結層２６の上に形成されるｎ＋１層目の焼結層２８の厚みｈ１以上の高さを有する変形部２６ａ〜２６ｅを検出した場合、「ｎ層目の焼結層に変形部が生じている」と判断すると記載したが、「ｎ層目の焼結層に変形部が生じている」と判断する変形部の高さは、任意に設定して構わない。例えば、「ｎ層目の焼結層に変形部が生じている」と判断する変形部の高さを各層の厚みよりも十分小さい値、或いは、ゼロよりも大きい値に設定し、変形部が生じた全ての領域を避けてｎ＋１層目の粉末層をレーザ焼結しても構わない。

【0046】

また、形状修正演算装置２１は、例えば、３次元測定器１８等、積層造形装置１を構成する何れかの装置内に設けられていても構わない。

【0047】

また、上述した一連の工程は、一層毎、或いは、複数の焼結層を形成する度に行っても構わない。

【符号の説明】

【0048】

１ 積層造形装置
３ リコータヘッド
４ 造形プレート
５ レーザ照射装置
６ 数値制御装置
１２ ＣＡＤ装置
１３ ＣＡＭ装置
１８ 三次元測定器
２１ 形状修正演算装置
Ｄ１ ３次元形状データ
Ｄ２ ２次元データ
Ｄ３ ｎ＋１層目の初期の造形データ
Ｄ４ 修正後のｎ＋１層目の造形データ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【手続補正書】

【提出日】2019年10月30日

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

作成目標とする造形物の造形データに基づき、造形テーブル上に形成された金属の材料粉末からなる各粉末層の所定領域にレーザを照射し、焼結層を積層形成する造形物の造形方法であり、最も上側に位置するｎ層目の焼結層に前記粉末層の厚みよりも小さい高さを有する変形部が発生する場合の造形物の造形方法であって、
前記ｎ層目の焼結層の上面の３次元形状データを取得する３次元形状データ取得工程と、
前記３次元形状データに基づき、前記ｎ層目の焼結層の上面に対して凸となる高さの変形部が生じているか否かを検知する変形部検出工程と、
前記変形部が生じている場合、前記変形部が生じた領域の座標データを含む２次元データを生成する２次元データ生成工程と、
事前に作成されたｎ＋１層目の造形データと前記２次元データの座標を一致させて比較し、前記ｎ＋１層目の造形データにて定義されたレーザ照射領域から前記２次元データにて定義された前記変形部が生じた領域を除外した、修正後のｎ＋１層目の造形データを生成する修正後のｎ＋１層目の造形データ生成工程と、
前記ｎ層目の焼結層上に前記変形部が生じた領域を含むｎ＋１層目の粉末層を形成するｎ＋１層目の粉末層形成工程と、
前記修正後のｎ＋１層目の造形データに基づき、前記ｎ＋１層目の粉末層にレーザを照射して焼結することによりｎ＋１層目の焼結層を形成する、変形部が生じた領域を除くｎ＋１層目の焼結層形成工程と、
前記ｎ＋１層目の焼結層上にｎ＋２層目の粉末層を形成するｎ＋２層目の粉末層形成工程と、
ｎ＋２層目の造形データに基づき、前記ｎ＋１層目の粉末層の前記変形部が生じた領域および前記ｎ＋２層目の粉末層にレーザを照射して焼結することにより、前記変形部が生じた領域の前記ｎ＋１層目の焼結層およびｎ＋２層目の焼結層を形成する、前記変形部が生じた領域の前記ｎ＋１層目の焼結層およびｎ＋２層目の焼結層形成工程と、を備えていることを特徴とする造形物の造形方法。

【請求項2】

前記ｎ＋１層目の粉末層形成工程では、材料粉末が貯蓄されたリコータヘッドによって材料粉末を供給するとともに前記リコータヘッドに取り付けられたブラシ状のブラシブレードによって平坦化することにより、前記ｎ層目の焼結層上に前記ｎ＋１層目の粉末層を形成することを特徴とする請求項１記載の造形物の造形方法。