特開 2021-31758 金属粉末積層造形方法および金属粉末積層造形装置

(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2021-31758(P2021-31758A)

(43)【公開日】2021年3月1日

(54)【発明の名称】金属粉末積層造形方法および金属粉末積層造形装置

(51)【国際特許分類】

   B22F 3/16 20060101AFI20210201BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20210201BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20210201BHJP

   B22F 3/105 20060101ALN20210201BHJP

【ＦＩ】

   B22F3/16

   B33Y10/00

   B33Y30/00

   B22F3/105

【審査請求】有

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2019-156983(P2019-156983)

(22)【出願日】2019年8月29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】石橋 賢治

(72)【発明者】

【氏名】岡崎 秀二

【テーマコード（参考）】

4K018

【Ｆターム（参考）】

4K018BB04

4K018CA44

4K018EA51

4K018EA60

4K018FA06

(57)【要約】      （修正有）

【課題】連続的に安定した造形をより確実に行ない、造形時間をより短縮する金属粉末積層造形方法の提供。
【解決手段】金属粉末積層装置は、制御装置９において、リコータヘッド６ＡをＢ軸に移動させながらブレードが受ける負荷を検出し、ブレードが所定以上の負荷を受けたときは、リコータヘッド６Ａを停止して障害突起４Ｃの位置と高さを記憶装置９Ｒに記憶させるとともに、造形テーブル４を所定高Ｈ降下させることを繰返し、リコータヘッド６Ａが終端まで移動したら、複数の障害突起４Ｃのうちの最大の障害突起４Ｃだけを平削りで除去するようにする。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

リコータヘッドから金属材料粉体を供給しながら前記リコータヘッドに設けられているブレードによって前記金属材料粉体を平坦に均して造形テーブル上の所定の造形領域に所定高の金属粉末層を形成する金属粉末積層造形方法であって、前記造形テーブルを所定高下降させる第１工程と、前記造形領域の外側から前記リコータヘッドを水平１軸方向に相対移動させる第２工程と、前記ブレードが予め決められている負荷以上の過負荷を受けたことを検出したときは前記リコータヘッドの相対移動を停止してそのときの前記水平１軸方向の前記リコータヘッドの位置と鉛直１軸方向の前記造形テーブルの位置とを上書きで記憶装置に記憶させる第３工程と、第３工程後に前記造形テーブルを所定高下降させてから前記リコータヘッドを再び前記水平１軸方向に相対移動させる第４工程と、少なくとも前記ブレードが前記造形領域を通過するまで第３工程から第４工程を繰り返す第５工程と、第３工程で負荷を検出しているときは前記記憶装置に記憶されている位置を中心に予め定められている平面領域内で平面削りの固定切刃によって切削する第６工程と、前記造形テーブルの位置を第１工程における位置まで戻す第７工程と、を含んでなる金属粉末積層造形方法。

【請求項2】

前記ブレードが非磁性体の導電性を有する可撓性のブレードである請求項１に記載の金属粉末積層造形装置。

【請求項3】

ブレードを有し水平１軸方向に相対移動するリコータヘッドと、上面に所定の造形領域が設定され鉛直１軸方向に相対移動する造形テーブルと、平面削りの固定切刃によって切削する切削装置と、を含んでなり、金属粉末層１層毎に前記リコータヘッドを前記水平１軸方向に移動させて前記ブレードが予め決められている負荷以上の過負荷を受けたことを検出したときは前記リコータヘッドの相対移動を停止させてそのときの前記水平１軸方向の前記リコータヘッドの位置と前記鉛直１軸方向の前記造形テーブルの位置とを上書きで記憶装置に記憶させてから前記造形テーブルを所定高下降させて前記リコータヘッドを再び前記水平１軸方向に相対移動させ前記リコータヘッドが前記造形領域を通過して前記水平１軸方向の所定の位置に到達した後に前記リコータヘッドを１度以上停止させているときには前記切削装置を動作させて前記記憶装置に記憶されている位置を中心に予め定められている平面領域内で切削を行なわせる制御装置と、を含んでなる金属粉末積層造形装置。

【請求項4】

前記ブレードは、非磁性体の導電性を有する可撓性のブレードである請求項３に記載の金属粉末積層造形装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金属粉末積層造形方法および金属粉末積層造形装置に関する。特に、本発明は、リコートの障害になる障害突起を除去する金属粉末積層造形方法および金属粉末積層造形装置に関する。

【背景技術】

【0002】

金属製の三次元造形物を生成する金属３Ｄプリンタとして、金属材料粉体を造形テーブル上の造形領域に散布し、ブレードによって材料粉体を平坦に均した後、造形領域内の所定の照射領域にレーザ光または電子ビームを照射して材料粉体を焼結または溶融固化することを繰り返して固化層を積み重ねていき、所望の三次元形状の造形物を生成する構成の金属粉末積層造形装置が知られている。以下、レーザ光または電子ビームを照射して固化層を形成するときの作用を焼結を含めて溶融固化と総称する。

【0003】

金属粉末積層造形方法において、５０μｍないし２００μｍ程度の厚さの金属粉末層に高エネルギ密度のレーザ光または電子ビームを照射すると、例えば、材料の一部が蒸散し、蒸散した材料粉体が冷却固化して粉末層上に落下することによって、リコートの障害になる粉末層の所定高を超える高さの“障害突起”が意図せずに形成されていることがある。その他の原因で障害突起ができることもあるが、障害突起が生じると、ブレードが障害突起に衝突して進まなくなることによって造形を継続することができなくなる。

【0004】

特許文献１は、障害突起を検出して除去する積層造形方法を開示している。特許文献１の発明によると、積層造形装置の自動運転が中断することを回避して、障害突起が生成されても造形を継続して行なうことを可能にする。ただし、特許文献１の発明においては、障害突起を検出する毎に障害突起を除去する必要があり、造形時間が長くなる傾向にある。また、障害突起と類似する造形物に必要な形状部位を誤って損壊してしまうおそれがある。

【0005】

特許文献２は、障害突起を根元から除去する積層造形方法を開示している。特許文献２の発明によると、障害突起をほぼ完全に取り除いてしまうので、同じような場所で繰返しブレードが停止する可能性を低くする。結果的に、造形時間を短縮できる点で有利である。ただし、どのような障害突起であっても除去できるようにするために、エンドミルのような切削工具を高速で回転させながら同時３軸方向に相対移動させることができるスピンドルを備えた加工ヘッドを有する切削装置が要求されるので、積層造形装置が比較的大型になる。

【0006】

特許文献３は、非磁性体の導電性を有する可撓性のブレードを使用した積層造形方法を開示している。特許文献３の発明によると、ブレードが障害突起を乗り越えるので、造形作業が中断しにくい。また、特許文献３の発明によると、ブレードが破損したり、障害突起と類似する造形物の必要な形状部位を損壊したりしてしまうおそれがない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特許第３５９９０５９号公報

【特許文献2】特許第５８８８８２６号公報

【特許文献3】特許第６０７６５３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

障害突起の態様は多様であり、連続的な安定した造形作業を阻害したり、造形結果に悪影響を与えたりするおそれのある障害突起は、造形中に除去することが望ましい。しかしながら、ブレードが障害突起に接触した時点では、どのような障害突起であるかを判別することは困難であり、他に除去するべき障害突起があるかどうかも不明である。

【0009】

そのため、障害突起の大きさ、形状、場所、数に関係なく障害突起を確実に除去できるように、依然として高い切削能力を有する大型の切削装置を備えておくことが要求される。また、障害突起を検出する毎に障害突起を除去するという動作を行なわないようにするためには、障害突起を検出した時点で照射領域の全面を切削するようにする必要があり、造形時間の短縮を難しくしている。

【0010】

本発明は、上記課題に鑑みて、連続的に安定した造形をより確実に行ない、造形時間をより短縮する金属粉末積層造形方法を提供することを主たる目的とする。特に、本発明は、比較的小型で造形時間をより短縮することができる金属粉末積層造形装置を提供することを目的とする。本発明におけるその他のいくつかの利点は、具体的な実施の形態の説明において詳しく示される。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明は、上記課題を解決するために、リコータヘッド（６Ａ）から金属材料粉体を供給しながらリコータヘッド（６Ａ）に設けられているブレード（６０Ｂ）によって金属材料粉体を平坦に均して造形テーブル（４）上の所定の造形領域（α）に所定高の金属粉末層（４Ｂ）を形成する金属粉末積層造形方法であって、造形テーブル（４）を所定高下降させる第１工程と、造形領域（α）の外側からリコータヘッド（６Ａ）を水平１軸方向に相対移動させる第２工程と、ブレード（６Ａ）が予め決められている負荷以上の過負荷を受けたことを検出したときはリコータヘッド（６Ａ）の相対移動を停止してそのときの水平１軸方向のリコータヘッド（６Ａ）の位置と鉛直１軸方向の造形テーブル（４）の位置とを上書きで記憶装置（９Ｒ）に記憶させる第３工程と、第３工程後に造形テーブル（４）を所定高下降させてからリコータヘッド（６Ａ）を再び水平１軸方向に相対移動させる第４工程と、少なくともブレード（６０Ｂ）が造形領域（α）を通過するまで第３工程から第４工程を繰り返す第５工程と、第３工程で負荷を検出しているときは記憶装置（９Ｒ）に記憶されている位置を中心に予め定められている平面領域内で平面削りの固定切刃によって切削する第６工程と、造形テーブル（４）の位置を第１工程における位置まで戻す第７工程と、を含んでなる金属粉末積層造形方法とする。望ましくは、ブレード（６Ａ）が非磁性体の導電性を有する可撓性のブレードである。

【0012】

また、本発明は、ブレード（６０Ｂ）を有し水平１軸方向に相対移動するリコータヘッド（６Ａ）と、上面に所定の造形領域（α）が設定され鉛直１軸方向に相対移動する造形テーブル（４）と、平面削りの固定切刃（１０Ｋ）によって切削する切削装置（１０）と、を含んでなり、金属粉末層（４Ｂ）１層毎にリコータヘッド（６Ａ）を水平１軸方向に移動させてブレードが予め決められている負荷以上の過負荷を受けたことを検出したときはリコータヘッド（６Ａ）の相対移動を停止させてそのときの水平１軸方向のリコータヘッド（６Ａ）の位置と鉛直１軸方向の造形テーブル（４）の位置とを上書きで記憶装置（９Ｒ）に記憶させてから造形テーブル（４）を所定高下降させてリコータヘッド（６Ａ）を再び水平１軸方向に相対移動させリコータヘッド（６Ａ）が造形領域（α）を通過して水平１軸方向の所定の位置に到達した後にリコータヘッド（６Ａ）を１度以上停止させているときには切削装置（１０）を動作させて記憶装置（９Ｒ）に記憶されている位置を中心に予め定められている平面領域内で切削を行なわせる制御装置（９）と、を含んでなる金属粉末積層造形装置。とする。望ましくは、ブレード（６０Ｂ）は、非磁性体の導電性を有する可撓性のブレードである。

【発明の効果】

【0013】

本発明によると、ブレードが大きな過負荷を受けたときにだけリコータヘッドを停止することで造形結果に重大な影響を与えるような比較的大きい障害突起をその障害突起が存在する必要十分な範囲の平面領域内で切削加工を行なうので、造形結果に優れ、造形時間をより短縮するとともに、障害突起の除去作業に切削能力が相当高い切削装置は不要であり、積層造形装置が大型化しない。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の金属粉末積層造形装置を示すブロック図である。

【図2】本発明の金属粉末積層造形装置を示す斜視図である。

【図3】本発明の金属粉末積層造形装置のリコータヘッドを示す斜視図である。

【図4】本発明の金属粉末積層造形装置の制御装置を示すブロック図である。

【図5】本発明の金属粉末積層造形方法のプロセスを示す模式図である。

【図6】本発明の金属粉末積層造形方法のプロセスを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

図１は、本発明の金属粉末積層造形装置の例をブロック図で示す。図２は、図１で示される積層造形装置を斜視図で示す。図１および図２に示される積層造形装置は、平削りが可能な固定切刃を含む平面切削装置を備える。図３は、図１および図２で示されるリコータヘッドを斜視図で示す。図４は、本発明の積層造形装置の制御装置を示すが、本発明に直接関係しない部位は、図示省略している。以下、図１ないし図４を用いて本発明の好適な金属粉末積層造形装置を説明する。

【0016】

図１および図２に示される金属粉末積層造形装置は、チャンバ１と、ベッド２と、ベーステーブル３と、造形テーブル４と、レーザ照射装置５と、リコータ６と、ヒューム防護装置７と、不活性ガスの給排機構８とを備える。制御装置９は、レーザ照射装置５を含めて積層造形装置の全ての動作を制御する。また、図１および図２に示される積層造形装置は、平面切削装置１０を備える。図１に示される積層造形装置において、所定の造形領域αは、造形テーブル４の上面に設定される。そして、所望の三次元形状を有する造形物の所定水平面における輪郭形状に囲まれる所定の照射領域βは、造形領域αの中に設定される。

【0017】

チャンバ１は、造形室である。造形中、チャンバ１の中は、不活性ガスの給排機構８から供給される不活性ガスで満たされている。不活性ガスは、実質的に金属材料粉体と反応しない気体である。本発明の積層造形方法で使用される不活性ガスは、具体的に窒素ガスである。チャンバ１の上面の天板１Ａにレーザ光Ｌが通過する開口１Ｂが設けられている。開口１Ｂは、所定の種類のレーザ光Ｌを殆ど吸収することなく透過させる素材でなるウィンドウ１Ｃによって塞がれている。

【0018】

ベッド２は、積層造形装置の基台である。ベーステーブル３は、作業台である。ベッド２の上にベーステーブル３が水平に設置される。チャンバ１は、ベーステーブル３の上面全域を覆うようにしてベッド２の上に固設される。ベーステーブル３の作業面の中央部位が貫通している。四角形の貫通孔の開口に当て嵌まるように造形テーブル４が設けられる。

【0019】

造形テーブル４は、ベーステーブル３の作業面の全域における一部分の領域を形成する昇降する作業台である。造形テーブル４は、不図示の駆動機構によって上下方向である鉛直１軸方向（Ｕ軸）に往復移動する。造形テーブル４の上面のおよそ全面が造形領域αに相当する。造形テーブル４の上面の所定の位置にベースプレート４Ａが固定される。ベースプレート４Ａの上に所定の照射領域βが設定される。

【0020】

レーザ照射装置５は、レーザ光Ｌを粉末層４Ｂに照射する手段である。図２に具体的に示されるように、レーザ照射装置５は、レーザ光源５Ａと、フォーカスユニット５Ｂと、一対のガルバノユニット５Ｃを含んでなる。レーザ光源５Ａから出力されるレーザ光は、材料粉体を焼結ないし溶融するために適する種類のレーザ光である。具体的に、図２に示されるレーザ照射装置５におけるレーザ光は、ＹＡＧレーザである。

【0021】

レーザ光源５Ａが発振する特定周波数のレーザ光は、フォーカスユニット５Ｂで集光されてガルバノユニット５Ｃに供給される。ガルバノユニット５Ｃは、不図示の回転アクチュエータを操作することによって一対のガルバノミラーを回転させてレーザ光Ｌの照射方向を変えるように制御して、例えば、所定のラスタ走査線に沿ってスポットが移動するようにレーザ光を走査する。なお、レーザ光Ｌのスポット径は、例えば、ガルバノユニット５Ｃとウィンドウ１Ｃとの間に設けられる不図示の集光レンズで調整される。

【0022】

リコータ６は、材料粉体を散布しながら平坦に均して粉末層４Ｂを形成する手段である。リコータ６は、リコータヘッド６Ａと、図４に示されるサーボモータ６Ｂおよび駆動伝達装置６Ｃとを含む駆動装置とでなる。図３に詳しく示されるように、リコータヘッド６Ａには、少なくとも、材料ケース６０Ａと、ブレード６０Ｂと、チャンバ１内の不活性ガスである窒素ガスをヒュームと共にチャンバ１の外に吸引して排出するための吸引口６０Ｃとが設けられている。リコータヘッド６Ａは、積層造形装置の左右方向である水平１軸方向（Ｂ軸）に往復移動する。

【0023】

ブレード６０Ｂの下端とベーステーブル３との間には、殆ど間隙がないので、ベーステーブル３上には、実質的に材料粉体が散布されない。このとき、ベーステーブル３の上面の高さ位置よりも下の位置に造形テーブル４の上面があるように造形テーブル４を下降させたとき、造形テーブル４の上側に形成される空間に材料粉体が満遍なく供給され、所定高の粉末層４Ｂが形成される。

【0024】

ブレード６０Ｂは、多数本の繊維が長手方向に均一に配置された帯状のブラシ態様の形状を有する。ブレード６０Ｂは、障害突起との衝突に対して衝撃を吸収できる可撓性を有し、あるいは柔軟性を有すると言い換えることもできるが、障害突起がある程度の範囲で乗り越えることが可能であるなら、平板形状であっても構わない。

【0025】

図３に示されるブレード６０Ｂは、脱磁されているとともに静電除去されている。より詳しくは、ブレード６０Ｂは、磁化率の絶対値が０．１以下の非磁性体でなり、電気伝導率が１０６Ｓ／ｍ以上の導電性を有するとともに耐熱性を有する。より具体的に、ブレード６０Ｂは、炭素繊維プラスチック、オーステナイト系ステンレス、あるいは真鍮が選択される。特に、ブレード６０Ｂは、曲げ応力が５０ＭＰａ以上１５０ＭＰａ以下の範囲であることが望ましい。

【0026】

ヒューム防護装置７は、ウィンドウ１Ｃを覆うようにチャンバ１の上面の天板１Ａに設けられる。ヒューム防護装置７は、不活性ガスの給排機構８から供給される清浄な窒素ガスによって満たされる円筒の筐体７Ａの中において、窒素ガスの内圧によって所定の照射領域βから上昇してくるヒュームが筐体７Ａの中の空間に入らないように押し返して、ウィンドウ１Ｃがヒュームに汚染されないようにする。

【0027】

不活性ガスの給排機構８は、不活性ガス供給源８Ａと、ヒュームコレクタ８Ｂと、排気ファン８Ｃと、ダクトボックス８Ｄとを含んでなる。実施の形態の積層造形装置における不活性ガスの給排機構８において、不活性ガス供給源８Ａは、少なくとも１つの液化窒素ガスボンベを含んでいる。ヒュームコレクタ８Ｂは、チャンバ１から回収される汚れた窒素ガスに含まれるヒュームが冷却することによって生じる微小な金属粒子を吸着して窒素ガス中から排除する。ダクトボックス８Ｄは、経路中でヒュームが冷却することによって生じる微小な金属粒子を含むものであって気体中に含まれる微細な不純物を回収する。

【0028】

不活性ガスを供給する経路は、窒素ガス供給源８Ａからチャンバ１までの第１供給経路と、窒素ガス供給源８Ａからヒューム防護装置７までの第２供給経路と、ヒュームコレクタ８Ｂからチャンバ１までの第３供給経路がある。また、不活性ガスをヒュームと共に排出する経路は、チャンバ１から排気ファン８Ｃを経由しまたは排気ファン８Ｃを経由しないでヒュームコレクタ８Ｂに回収される第１排出経路と、リコータ６のリコータヘッド６Ａの吸引口６０Ｃからヒュームコレクタ８Ｂに回収される第２排出経路がある。

【0029】

平面切削装置１０は、図４に示される制御装置９によって移動制御されるビーム１０Ａと、スライダ１０Ｂと、固定切刃１０Ｋを取り付けたヘッド１０Ｃとを含んでなる。固定切刃１０Ｋは、具体的に、平面切削に適するバイトまたはシェーパである。

【0030】

ビーム１０Ａは、リコータヘッド６Ａが往復移動する水平１軸方向（Ｕ軸）に平行な水平１軸方向（Ｘ軸）に往復移動する。スライダ１０Ｂは、ビーム１０Ａの上を積層造形装置の前後方向であってＸ軸方向に直交する他の水平１軸方向（Ｙ軸）に往復移動する。ヘッド１０Ｃは、Ｘ軸方向とＹ軸方向に直交する鉛直１軸方向（Ｚ軸）に往復移動する。平面切削装置１０は、ビーム１０Ａと、スライダ１０Ｂと、ヘッド１０Ｃとを制御装置９によって相対移動させることによって任意の三次元方向に固定切刃１０Ｋ、例えば、シェーパを移動させて切削（平削り）を行なうことができる。

【0031】

図４は、本発明の金属粉末積層造形方法を実施するための制御システムをブロック図で示す。図５は、本発明の積層造形方法のプロセスを模式的に示す。図６は、本発明の積層造形方法のプロセスをフローチャートで示す。以下に、本発明の金属粉末積層造形方法について説明する。

【0032】

図５Ａに示されるように、図６の工程Ｓ１において、粉末層４Ｂを形成するためにリコータヘッド６Ａを造形領域αの外側にあるベーステーブル３の所定の始端位置から水平１軸方向（Ｕ軸）方向に相対移動させる。実施の形態の積層造形方法においては、図６の工程Ｓ２において、モータドライバ９Ｍからサーボモータ６Ｂに出力される駆動電流の大きさによって間接的にブレード６０Ｂが受ける負荷を計測するようにしている。

【0033】

例えば、制御装置９において、リコータヘッド６Ａが移動中に電流センサ９Ｓが駆動電流を検出し、モータ制御装置９Ｃを通して数値制御装置９Ｎに駆動電流を入力する。そして、数値制御装置９Ｎにおいて、所定の基準値（基準データ）と駆動電流のフィードバック電流値（測定データ）とを比較する。所定の基準値（閾値）は、過去に実際にブレード６０Ｂが破損したとき、あるいは障害突起が原因で造形不良が発生したときにおける負荷に関する複数の情報に基づいて予め決められている。

【0034】

造形中に粉末層１層分の所定高Ｈを超える障害突起４Ｃが発生しているとき、可撓性を有するブレード６０Ｂが障害突起４Ｃを乗り越える場合は、ブレード６０Ｂが受ける負荷が予め定められている所定の負荷を超えない。したがって、ブレード６０Ｂが障害突起４Ｃと衝突しても、リコータ６は、リコートを継続する。そのため、実施の形態の積層造形方法においては、造形時間が不要に長くなることがない点で有利である。

【0035】

一方、ブレード６０Ｂが障害突起４Ｃを乗り越えることができないか、障害突起４Ｃが将来造形不良を発生させるおそれがある大きさであるときは、ブレード６０Ｂが受ける負荷が所定の負荷以上になる。このとき、モータ制御装置９Ｃにおいては、リコータヘッド６Ａが進まないので、リコータヘッド６Ａを前進させるために、ドライバ９Ｍの出力する駆動電流を増大させるように指令する。その結果、駆動電流のフィードバック電流が増大する。

【0036】

制御装置９は、リコータヘッド６Ａが受ける負荷が大きくなることによって増大し、所定の基準値以上になった駆動電流の測定データは、実質的に“過負荷信号”に相当し、モータ制御装置９Ｃを通して数値制御装置９Ｎに転送されてくる。その結果、図６の工程Ｓ３において、数値制御装置９Ｎは、駆動電流が所定の基準値以上になって望ましくない障害突起４Ｃが存在するものと判断して直ちにサーボモータ６Ｂを停止させ、リコータヘッド６Ａを障害突起４Ｃと衝突した場所から可能な限り近い位置に留めるようにする。

【0037】

制御装置９は、図６の工程Ｓ４において、造形中の焼結体の上面、言い換えると、未完成の造形物の最上層の固化層に形成されている障害突起４Ｃの平面上の位置と高さとを不図示の位置検出器（エンコーダ）から取得するリコータヘッド６Ａの水平１軸方向（Ｂ軸）の位置座標値と造形テーブル４の鉛直１軸方向（Ｕ軸）の位置座標値として記憶装置９Ｒに記憶させる。

【0038】

ブレード６０Ｂが障害突起４Ｃと衝突してリコータヘッド６Ａを停止したときは、図６の工程Ｓ５において、造形作業を一時停止して、図５Ｂに示されるように、造形テーブル４を粉末層1層分の所定高Ｈだけ下降させる。そして、図６の工程Ｓ１に戻って、リコータヘッド６Ａを障害突起４Ｃと衝突した位置から再度移動させる。

【0039】

図６の工程Ｓ２において、再びブレード６０Ｂが障害突起４Ｃと接触してリコータヘッド６Ａが過負荷を受けていると判断される場合は、制御装置９は、図６の工程Ｓ３において、リコータヘッド６Ａを直ちに停止させる。そして、制御装置９は、図５Ｃに示されるように、図６の工程Ｓ４ないし工程Ｓ５において、リコータヘッド６Ａが停止したときの位置と造形テーブル４の位置を以前に記録しているデータを上書きして記憶装置９Ｒに記憶させるとともに、造形テーブル４を粉末層１層分の所定高Ｈだけ下降させる。

【0040】

図５Ｄに示されるように、図６の工程Ｓ６において、少なくともリコータヘッド６Ａのブレード６０Ｂが造形領域αを通過して水平１軸方向（Ｂ軸）の所定の終端位置に到達するまでリコータヘッド６Ａが移動して粉末層４Ｂを形成し終えると、リコータヘッド６Ａを１度以上停止させているときには、図５Ｅに示されるように、図６の工程Ｓ７において、平面切削装置１０を起動し、記憶装置９Ｒに記録されている、これまで接触した障害突起４Ｃの中で最も高い位置に突出する大きい障害突起４Ｃが存在する位置まで固定切刃１０Ｋを移動させる。そして、現在の粉末層４Ｂ（ｎ）の所定高Ｈよりも先端（頂点）が低くなるように障害突起４Ｃを平削りで除去する。

【0041】

最大の障害突起４Ｃを削除したら１つのプロセスを終了して、図６の工程Ｓ１に戻って、再び粉末層４Ｂ（ｎ）のリコートを実施する。そして、粉末層４Ｂ（ｎ）において固化層を形成したら、次の粉末層においても同様にリコートを行なう。なお、実施の形態の金属粉末積層造形方法においては、図６の工程Ｓ８で記憶装置９Ｒに記録されている位置のデータを消去するようにしている。記録装置９Ｒの記録を削除することによって、工程Ｓ７において、障害突起４Ｃを除去する動作が必要かどうかの判断が不要になるが、工程Ｓ８は、必ず行わなければならないという動作ではない。

【0042】

実施の形態の金属粉末積層造形方法によると、障害突起４Ｃの除去にスピンドルを備えた切削装置が不要であり、積層造形装置を小型にすることができる。そして、最大の障害突起だけを優先的に除去しながらリコートを繰り返すので、全体の造形時間がより短くなる利点がある。

【0043】

本発明は、上記実施の形態の積層造形装置に限定されず、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で、すでにいくつかの例が具体的に示されているように、変形、置換、あるいは他の発明との組み合わせが可能である。例えば、実施の形態の金属粉末積層造形装置において、ブレードが受ける負荷をサーボモータの駆動電流によって間接的に検出しているが、圧力センサによってブレードの負荷を直接検出するようにすることができ、または、サーボモータのトルクによって検出するようにすることができる。

【産業上の利用可能性】

【0044】

本発明は、金属製の三次元形状を有する造形物の製造に有益である。特に、本発明は、金属粉末積層造形法における造形時間の短縮に優れた効果を発揮する。そして、本発明は、三次元造形における技術の進歩に寄与する。

【符号の説明】

【0045】

１ チャンバ
２ ベッド
３ ベーステーブル
４ 造形テーブル
４Ａ ベースプレート
４Ｂ 粉末層
４Ｃ 障害突起
５ レーザ照射装置
６ リコータ
６Ａ リコータヘッド
６Ｂ サーボモータ
６Ｃ 伝達装置
６０Ａ 材料ケース
６０Ｂ ブレード
６０Ｃ 吸引口
７ ヒューム防護装置
８ 給排機構
９ 制御装置
９Ｃ モータ制御装置
９Ｍ モータドライバ
９Ｎ 数値制御装置
９Ｒ 記憶装置
９Ｓ 電流センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】