特許 6552417 ３次元造形装置及び３次元造形方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6552417

(24)【登録日】2019年7月12日

(45)【発行日】2019年7月31日

(54)【発明の名称】３次元造形装置及び３次元造形方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/141 20170101AFI20190722BHJP

   B29C 64/188 20170101ALI20190722BHJP

   B29C 64/245 20170101ALI20190722BHJP

   B29C 64/321 20170101ALI20190722BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20190722BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20190722BHJP

【ＦＩ】

   B29C64/141

   B29C64/188

   B29C64/245

   B29C64/321

   B33Y30/00

   B33Y10/00

【請求項の数】8

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-763(P2016-763)

(22)【出願日】2016年1月6日

(65)【公開番号】特開2017-121719(P2017-121719A)

(43)【公開日】2017年7月13日

【審査請求日】2018年6月15日

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２６年度独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「ＳＩＰ（戦略的イノベーション創造プログラム）／革新的設計生産技術 三次元異方性カスタマイズ化設計・付加製造拠点の構築と地域実証」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】000005821

【氏名又は名称】パナソニック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001298

【氏名又は名称】特許業務法人森本国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大西 当正

(72)【発明者】

【氏名】寺西 正俊

(72)【発明者】

【氏名】車谷 和道

(72)【発明者】

【氏名】古重 徹

【審査官】 ▲来▼田 優来

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−０２９２４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平９−０８５８３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０２９０８８０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ６４／００−６４／４０，６７／００

Ｂ３３Ｙ１０／００，３０／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のブロックから成る被造形物を３次元造形して造形物を製造する３次元造形装置であって、
前記ブロックが配置されて造形領域となる装置テーブルと、
前記装置テーブルに設けられて前記ブロックを固定する構成の自動サポート部と、
あらかじめ用意された前記ブロックを前記装置テーブル上に供給して前記被造形物を配置するブロック供給装置と、
供給された前記被造形物を加工する加工装置と、
前記ブロックを加熱する温度制御部と
を有し、前記ブロックはブロック本体と前記ブロック本体より融点の低い材料で形成されるブロック凸部と前記ブロック本体に形成されるブロック凹部とから構成され、前記ブロックの積層状態で一方のブロックの前記ブロック凸部が他方のブロック凹部に挿入される構成であり、
前記自動サポート部は先端が前記ブロック凹部に挿入された状態で前記ブロックを固定する構成である
ことを特徴とする３次元造形装置。

【請求項2】

前記ブロックは直方体であり、前記ブロック凸部および前記ブロック凹部は四角錐形状であることを特徴とする請求項１記載の３次元造形装置。

【請求項3】

前記ブロックは六角柱形状であり、前記ブロック凸部および前記ブロック凹部は三角錐形状であることを特徴とする請求項１記載の３次元造形装置。

【請求項4】

前記自動サポート部を前記装置テーブル内に収納し前記装置テーブルから突出させる自動サポート部駆動部をさらに有することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の３次元造形装置。

【請求項5】

前記ブロックを冷却する冷却部をさらに有することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の３次元造形装置。

【請求項6】

前記被造形物が複数種類の形状の前記ブロックから構成されることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の３次元造形装置。

【請求項7】

自動サポート部を備える装置テーブル上に配置される複数のブロックから成る被造形物を３次元造形して造形物を製造する３次元造形方法であって、
前記ブロックはブロック本体と前記ブロック本体より融点の低い材料で形成されるブロック凸部と前記ブロック本体に形成されるブロック凹部とから構成されており、
前記造形物の形状に対応する前記ブロックの配置を決定する工程と、
前記自動サポート部または前記ブロック凸部が上段のブロックの前記ブロック凹部に挿入されるように、決定した前記配置に応じて前記ブロックを配置する工程と、
前記ブロックを加熱して前記ブロック凸部を溶融する工程と、
前記ブロック凸部を冷却して積層される前記ブロックを互いに接着させて前記被造形物を形成する工程と、
前記被造形物を３次元造形して前記造形物を製造する工程と
を有することを特徴とする３次元造形方法。

【請求項8】

前記造形物を製造した後に、
前記自動サポート部を前記造形物の方向に突き出す工程と
をさらに有することを特徴とする請求項７記載の３次元造形方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被造形物を加工して造形物を製造する３次元造形装置及び３次元造形方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来の３次元造形技術としては、押出し法やインクジェット法があった。図１４は特許文献１に記載された従来の押出し法の概念を示す図、図１５は特許文献２に記載された従来の押出し法の概念を示す図である。図１４，図１５に示すように、熱で溶かして流動性を持たせた材料を細い糸状に押出し、一筆書きの要領で積層しながら立体物を作っていた。あるいは、複数のブロックを積層して被造形物を構成し、被造形物を加工して造形物を製造していた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平４−２８８９７４号公報

【特許文献2】特開平７−２２７８９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、糸と糸が接触する界面が線接触となるため、積層方向に対して横からの衝撃強度が弱いという課題があった。さらに、糸と糸とを積層しているため立体物（３次元造形物）の表面等が設計通りに成形されず、製造精度が悪くなる場合があった。また、単にブロックを積層した場合、加工中にブロックがずれ、設計どおりの造形物が製造できない場合があった。

【0005】

本発明の目的は、３次元造形により製造された造形物を精度良く製造することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明の３次元造形装置は、複数のブロックから成る被造形物を３次元造形して造形物を製造する３次元造形装置であって、前記ブロックが配置されて造形領域となる装置テーブルと、前記装置テーブルに設けられて前記ブロックを固定する構成の自動サポート部と、あらかじめ用意された前記ブロックを前記装置テーブル上に供給して前記被造形物を配置するブロック供給装置と、供給された前記被造形物を加工する加工装置と、前記ブロックを加熱する温度制御部とを有し、前記ブロックはブロック本体と前記ブロック本体より融点の低い材料で形成されるブロック凸部と前記ブロック本体に形成されるブロック凹部とから構成され、前記ブロックの積層状態で一方のブロックの前記ブロック凸部が他方のブロック凹部に挿入される構成であり、前記自動サポート部は先端が前記ブロック凹部に挿入された状態で前記ブロックを固定する構成であることを特徴とする。

【0007】

また、本発明の３次元造形方法は、自動サポート部を備える装置テーブル上に配置される複数のブロックから成る被造形物を３次元造形して造形物を製造する３次元造形方法であって、前記ブロックはブロック本体と前記ブロック本体より融点の低い材料で形成されるブロック凸部と前記ブロック本体に形成されるブロック凹部とから構成されており、前記造形物の形状に対応する前記ブロックの配置を決定する工程と、前記自動サポート部または前記ブロック凸部が上段のブロックの前記ブロック凹部に挿入されるように、決定した前記配置に応じて前記ブロックを配置する工程と、前記ブロックを加熱して前記ブロック凸部を溶融する工程と、前記ブロック凸部を冷却して積層される前記ブロックを互いに接着させて前記被造形物を形成する工程と、前記被造形物を３次元造形して前記造形物を製造する工程とを有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

以上のように、本発明の３次元造形装置によれば、２層構造のブロックを積層し接着することで積層界面の衝撃強度を向上し、積層・接着したブロック同士を加工することで３次元造形物の精度向上を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施の形態１における３次元造形装置の構成を例示する斜視図

【図2】本発明の実施の形態１における３次元造形装置の構成を例示する平面図

【図3】本発明の実施の形態１の３次元造形装置における２層構造のブロックの構造を例示する図

【図4】本発明の実施の形態１における３次元造形装置の自動サポート部の構成を例示する図

【図5】本発明の実施の形態１における造形プロセスのフローチャートを例示する図

【図6】本発明の実施の形態１における積層後のブロックの状態を例示する図

【図7】本発明の実施の形態１における切削後の造形物の状態を例示する図

【図8】本発明の実施の形態１における造形工程ごとの各部温度プロファイルを例示する図

【図9】実施の形態２におけるハニカムブロックの構成を例示する図

【図10】実施の形態２における３次元造形装置の装置テーブルの構成とハニカムブロックの配置状態を例示する図

【図11】本発明の実施の形態３における複数種類のブロック形状を例示する図

【図12】本発明の実施の形態３における複数種類のブロック形状を例示する図

【図13】本発明の実施の形態３における複数種類のブロック形状を例示する図

【図14】特許文献１に記載された従来の押出し法の概念を示す図

【図15】特許文献２に記載された従来の押出し法の概念を示す図

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における３次元造形装置の構成を例示する斜視図、図２は本発明の実施の形態１における３次元造形装置の構成を例示する平面図である。図２において、図１と同じ構成については同じ符号を用い、説明を省略する。

【0011】

図１，図２に示す３次元造形装置１０８は、装置テーブル部１０７の前方から作業アクセスされ、両側奥に雰囲気温度制御部１０１を備え、２つの雰囲気温度制御部１０１の間に多軸ロボット部１０４を備える。また、装置テーブル部１０７は、作業面の全面に自動サポート部１０５が配置さる。多軸ロボット部１０４は、先端にチャック部１０２及び切削部１０３が選択的に交換可能に取り付けられる。ブロック供給装置と切削装置とを兼ねる１つの多軸ロボット部１０４にチャック部１０２または切削部１０３を取り付ける構成でも良いが、それぞれブロック供給装置と切削装置等の加工装置が独立する構成でも良い。また、ブロック供給部１１０はブロック１０６を蓄蔵する構成で、チャック部１０２はブロック供給部１１０から装置テーブル部１０７にブロック１０６を供給するものである。

【0012】

図３は、本発明の実施の形態１の３次元造形装置における２層構造のブロックの構造例を示す。
ブロック１０６は、ブロック本体である高融点材料２０３上に高融点材料２０３より融点の低い低融点材料２０２が積層される構成である。高融点材料２０３は直方体形状であり、底面にはブロック凹部１１２を備える。低融点材料２０２は四角錐もしくは三角錐形状のブロック凸部１１１である。１つのブロック１０６におけるブロック凹部１１２とブロック凸部１１１とは、直上に積層した場合に対応する位置に形成されても良いが、ブロック凹部１１２は余分に形成されても良い。ブロック凹部１１２は余分に形成される場合はブロック１０６を互いにずらせて積層する際に、ブロック凸部１１１を挿入するブロック凹部１１２を選択することができ、積層構成の自由度が向上する。ブロック凹部１１２とブロック凸部１１１の形状及び体積が同一であると、ブロック１０６同士の接着強度が確保しやすく好ましい。ブロック１０６の外形寸法の関係は、例えば装着テーブル１０７の表面と平行な平面において短辺と長辺から構成され、ブロック１０６の高さは、高融点材料２０３を造形する時にブロック形状を維持できる容積とするために、ブロック１０６の短辺の１／２以上のブロックの高さとするのが望ましい。

【0013】

ここで３次元造形物の形状によっては、ブロック１０６を積層するのみでは自重によって倒れてしまうため、従来の３次元造形装置では３次元造形物をテーブル部上で保持できないという場合があった。そこで、本発明の実施の形態１に係る３次元造形装置は、自動サポート部１０５を有する。

【0014】

図４は、本発明の実施の形態１の３次元造形装置における自動サポート部１０５の構造例を示す。
自動サポート部１０５は、自動サポート部の先端部１０５ａの形状が積層するブロック凸部１１１と同じ形状であり、先端部１０５ａから下の部分は自動サポート部の軸部１０５ｂになり、その形状は三角柱もしくは四角柱形状等任意の形状である。自動サポート部１０５は、駆動部１０５ｃにより上下に駆動することができる。

【0015】

次に、図４にて装置テーブル１０７側の温度制御の構成を説明する。
図４において、３次元造形装置１０８の温度制御に係る構成は、装置テーブル部１０７の下部に高熱伝導材料４０２が配置され、その端部の一方あるいは両端にサポート温度制御部４０１が配置される。自動サポート部１０５は、高熱伝導材料４０２と常時接触している。サポート温度制御部４０１は、ヒータや冷却水等により高熱伝導材料４０２の温度を制御し、自動サポート部１０５を加熱冷却し、自動サポート部１０５の熱により装置テーブル部１０７は加熱冷却される。また、自動サポート部１０５にブロック凹部１１２を介して接するブロック１０６も加熱冷却される。更に加熱冷却効率を向上させるには自動サポート部１０５の内部に配管を設置し水や冷媒ガスなどを循環させても良い。なお、周囲の空気を加熱冷却しても良い。ここで、更にブロック１０６の内部の温度変化を促進するために、自動サポート部１０５の軸部１０５ｂの四角柱及び三角柱の部分がブロック１０６のブロック凹部１１２内部へ挿入できる形状とされても良い。

【0016】

図５に本発明の実施の形態１における造形プロセスのフローチャートを示す。以下の説明において、図１，図２で示した構成物については図１，図２で用いた符号を用いる。
動作の概略は、始めに３Ｄ−ＣＡＤデータを作成し（ＳＴＥＰ１）、ブロック１０６の高さを１層の厚みとするスライスデータに変換する（ＳＴＥＰ２）。次に、そのスライスデータから造形物を効率的に作るためのブロックの選定とブロックの配置を積層されるブロックの各層ごとに演算する（ＳＴＥＰ３）。次に、多軸ロボット部１０４が動作してチャック部１０２にてブロック供給部１１０に必要なブロックを取りに行き、自動サポート部１０５を備える装置テーブル１０７上にブロック１０６を１層ずつ必要数積層するまで積層する動作を繰り返す。自動サポート部１０５は、装置テーブル部１０７に設けられたマス目の中央に予め自動サポート部の先端１０５ａのみ突き出す態様で構成されている。配置された複数のブロック１０６からなる被造形物の底面全面が装置テーブル部１０７と接する場合は、先端１０５ａのみが突き出された自動サポート部１０５が底面を構成する各ブロック１０６のブロック凹部１１２に挿入されて各ブロック１０６が固定される（ＳＴＥＰ６〜ＳＴＥＰ８）。ここで、造形物の形状によっては、配置された複数のブロック１０６からなる被造形物の底面の一部が装置テーブル部１０７に接しない場合がある。つまり、ブロック１０６が形成された領域において、装置テーブル部１０７の表面とブロック１０６との間に空間が形成される場合がある。この空間を中空と称し、例えば、図４の中空１１３のような状態である。このように、造形物２０１の下側に中空１１３が形成される場合は、別途、先端１０５ａが中空１１３の直上のブロック１０６のブロック凹部１１２に挿入されるように、自動サポート部１０５を突き出してブロック１０６を支えながら造形を進める（ＳＴＥＰ４，ＳＴＥＰ５）。
ブロック１０６の積層が終了したら、雰囲気温度制御部１０１及び自動サポート部１０５により加温して低融点材料２０２の表面を溶かし（ＳＴＥＰ９）、その後に雰囲気温度制御部１０１を送風にすると共に自動サポート部１０５によりブロック１０６を冷却することでブロック１０６同士を接着する。つまり、低融点材料２０２は積層された複数のブロック１０６を接着することに用いられる（ＳＴＥＰ１０）。

【0017】

その後、中空部分の自動サポート部１０５を収納し切削部１０３により積層されたブロック１０６を切削加工することで造形物２０１を形成する（ＳＴＥＰ１１）。図６にブロックが積層された被造形物の状態を示し、図７に切削後の造形物２０１の状態を示す。図６において、積層されたブロック１０６は、それぞれの上下に隣り合うブロックとの界面で低融点材料２０２により接着されており、さらに、装置テーブル１０７とも低融点材料２０２により接着されても良い。この場合、自動サポート部の先端部１０５ａに低融点材料２０２が設けられる。図７において、切削部１０３により、積層されたブロック１０６の不要な部分が除去され、最終的に必要な造形物２０１の形状が完成する。最後に、造形物２０１と接触している自動サポート部１０５を収納し、その後に自動サポート部１０５を突き上げ、造形物２０１を装置テーブル部の表面から０．２ｍｍ以上離して造形物２０１の取外しが完了する（ＳＴＥＰ１２）。

【0018】

図８に、本発明の実施の形態１における造形工程ごとの各部温度プロファイルを例示する。図８を用いて、自動サポート部１０５の動作と動作時の各部の温度変化について説明する。図１〜図４で示した構成物については図１〜図４で用いた符号を用いる。

【0019】

ブロック１０６の積層を開始前の自動サポート部１０５は常温（２３度）で装置テーブル１０７内に軸部１０５ｂが入った状態で先端部１０５ａのみ突き出ている。この時の各部の温度は、装置内雰囲気温度１０９・雰囲気温度制御部１０１・装置テーブル部１０７・自動サポート部１０５・サポート温度制御部４０１・高熱伝導材料４０２・造形物（表面）４０３・造形物（内部）４０４の全てが常温（２３℃）である。

【0020】

次に、ブロック１０６の積層を開始する際の各部の温度は、装置内雰囲気温度１０９・雰囲気温度制御部１０１は低融点材料２０２が溶融せず且つ、造形スタートするための加熱時間ロスが発生しない温度の９０℃で、装置テーブル部１０７・自動サポート部１０５・サポート温度制御部４０１・高熱伝導材料４０２は上記の９０℃より低融点材料が溶融される温度ＴＡと高融点材料が溶融される温度ＴＢの温度差である１０℃〜５０℃の範囲で低い例えば６０℃で、造形物（表面）４０３・造形物（内部）４０４は常温（２３℃）である。そこから、ブロック１０６を積層するが、下部が中空の場合は積層ができる位置まで自動サポート部１０５を突き出して積層を繰り返す。この時の積層中の各部の温度は、装置内雰囲気温度１０９・雰囲気温度制御部１０１は９０℃で、装置テーブル部１０７・自動サポート部１０５・サポート温度制御部４０１・高熱伝導材料４０２・造形物（表面）４０３・造形物（内部）４０４は６０℃である。上記の工程から積層完了後と接着スタート前の上記の各部温度は同じである。

【0021】

次に、接着の準備中・接着中・接着時と工程が移行していく。具体的には、雰囲気温度制御部１０１及び自動サポート部１０５により加熱されてブロック１０６表面の低融点材料２０２が溶かされる。この時の自動サポート部１０５の温度はサポート温度制御部４０１により低融点材料２０２が溶融される温度ＴＡに設定され、この温度は高融点材料が溶融される温度ＴＢに比べ約１０℃〜５０℃低い。熱の伝達は、高熱伝導材料４０２に伝わって自動サポート部１０５を加熱し、そこから装置テーブル部１０７を加熱する。この工程での各部の温度は、装置内雰囲気温度１０９・雰囲気温度制御部１０１は１７０℃で、装置テーブル部１０７・自動サポート部１０５・サポート温度制御部４０１・高熱伝導材料４０２・造形物（表面）４０３は高融点材料２０３が溶融される温度ＴＢに比べ約１０℃〜５０℃低い。造形物（内部）４０４は、低融点材料２０２が溶融される温度ＴＡと同じである。

【0022】

次に接着時から接着完了に移行するが、雰囲気温度制御部１０１の送風及び自動サポート部１０５により低融点材料２０２を冷却することでブロック１０６間を接着する。この工程での各部の温度は、装置内雰囲気温度１０９・雰囲気温度制御部１０１・装置テーブル部１０７・自動サポート部１０５・サポート温度制御部４０１・高熱伝導材料４０２・造形物（表面）４０３・造形物（内部）４０４の全てが常温（２３℃）である。

【0023】

次に、切削加工の工程へ移行していくが、その前に中空部で突き出ていた自動サポート部１０５を収納する。切削加工時の各部の温度は全て常温（２３℃）であり、造形物２０１は装置テーブル部１０７に接着されている。

【0024】

切削加工後、取外しの工程へ移行する。図４の左２本の自動サポート部１０５のように、装置テーブル部１０７の中に自動サポート部１０５の全てを収納する。自動サポート部１０５の収納完了時の各部の温度は、装置内雰囲気温度１０９・雰囲気温度制御部１０１・装置テーブル部１０７・自動サポート部１０５・サポート温度制御部４０１・高熱伝導材料４０２・造形物（表面）４０３・造形物（内部）４０４は６０℃である。

【0025】

次に、装置テーブル部１０７に接触している造形物２０１を取外す工程に移行するが、動作は自動サポート部１０５を装置テーブル部の上面より０．２ｍｍ以上突き上げることで造形物の取外しが完了する。この時の各部の温度は、装置内雰囲気温度１０９・雰囲気温度制御部１０１・造形物（内部）４０４は６０℃で、自動サポート部１０５・装置テーブル部１０７・サポート温度制御部４０１・高熱伝導材料４０２・造形物（表面）４０３は９０℃である。

【0026】

次に、装置テーブル部１０７の上面から自動サポート部１０５を再収納する。自動サポート部１０５の収納完了時の各部の温度は、装置内雰囲気温度１０９・雰囲気温度制御部１０１・造形物（表面）４０３・造形物（内部）４０４は、常温（２３℃）で装置テーブル部１０７・自動サポート部１０５・温度制御部４０１・高熱伝導材料４０２は、６０℃である。

【0027】

最後に、各部の全ての温度を常温（２３℃）まで下げることで造形完了となる。
本発明の実施の形態１における３次元造形装置および３次元造形方法は、被造形物の造形領域となる装置テーブル１０７内に収納され、装置テーブル１０７表面から突出可能な自動サポート部を備え、被造形物は複数のブロック１０６から構成され、ブロック１０６の被造形部分は高融点材料２０３からなり、ブロック１０６の底面にはブロック凹部１１２が形成され、ブロック１０６の上面上には高融点材料２０３より融点の低い低融点材料２０２材料からなるブロック凸部１１１が形成され、ブロック１０６が積層される際には下段のブロック１０６のブロック凸部１１１が上段のブロック１０６のブロック凹部１１２内に挿入される構成である。そして、複数のブロック１０６を集めて被造形物を構成する際に、ブロック１０６が積層された状態で加熱によりブロック凹部１１２内の低融点材料２０２を溶融した後冷却することにより、低融点材料２０２で上下のブロック１０６を接着すると共に、装着テーブル１０７の表面から自動サポート部１０５を突出させることにより、最下段のブロック１０６のブロック凹部１１２内に自動サポート部１０５を挿入して、複数のブロック１０６からなる被造形物を固定しながら造形を行うことができる。これにより、造形された造形物は、ブロック１０６間の界面が面接触となり、さらに接着されているため、従来方法より衝撃強度が向上できる。また、自動サポート部１０５を有するために、積層中に造形物の下に中空部が存在しても自重により倒れることが無く構造を維持できる。このように、造形物の材料強度向上・精度向上を図ることができ、医療歯科技術分野の疑似歯等の製作用途にも適用できる。また、自動サポート部１０５は造形完了後の造形物取外しにも利用することができる。
（実施の形態２）
図１，図２，図４，図９，図１０を用いて本発明の実施の形態２における３次元造形装置について説明する。図９は実施の形態２におけるハニカムブロックの構成を例示する図、図１０は実施の形態２における３次元造形装置の装置テーブルの構成とハニカムブロックの配置状態を例示する図である。図９，図１０において、図１，図２と同じ構成については同じ符号を用い、説明を省略する。

【0028】

実施の形態２における３次元造形装置は、実施の形態１におけるブロック１０６に代わり六角柱形状のハニカムブロック３０９が用いられ、装置テーブル部１０７をハニカムマス目で区切り、さらに自動サポート部１０５の先端部１０５ａ形状が三角錐形状とされる。ブロックの形状は、立方体やそれを複数個繋いだ形状でも良い。その他の構成は、実施の形態１と同じである。

【0029】

３次元造形方法は、始めに３Ｄ−ＣＡＤデータをスライスデータに変換し、そのスライスデータからハニカムブロック３０９の配置を演算する。装置テーブル部１０７のハニカムマス目の中央に予め自動サポート部１０５の先端部１０５ａのみ突き出させ、ハニカムブロック３０９をチャック部１０２にて掴みながら１層ずつ積層する動作を繰り返す。この時に、造形物（回転軸対象）３０１の下側が中空の場合は、自動サポート部１０５を自動制御により出して造形を進める。

【0030】

ハニカムブロック３０９の積層が終了したら、雰囲気温度制御部１０１及び自動サポート部１０５により加温して表面の低融点材料２０２を溶かし、その後に雰囲気温度制御部１０１から送風し自動サポート部１０５により冷却することでハニカムブロック３０９同士を接着する。

【0031】

その後、中空部分の自動サポート部１０５を収納し、切削部１０３により切削加工で造形物３０１を形成する。
最後に、造形物３０１と接触している自動サポート部１０５を収納し、その後に０．２ｍｍ以上突き上げることで造形物の取外しが完了する。

【0032】

このような構成においても、実施の形態１と同様に、造形された造形物は、ブロック１０６間の界面が面接触で接着されているため、従来方法より衝撃強度が向上できる。また、自動サポート部１０５を有するために、積層中に造形物の下に中空部が存在しても自重により倒れることが無く構造を維持できる。また、自動サポート部１０５は造形完了後の造形物取外しにも利用することができる。本実施の形態２の３次元造形装置は、自動サポート部１０５を軸とする回転方向においてブロックを強固に保持することができるため、回転対称形状の造形物を作製する際に有効である。
（実施の形態３）
図１１〜図１３に、本実施の形態３で使用する複数種類の形状のブロックを例示する。実施の形態１、２では、１種類の形状のブロックを用いる３次元造形装置について説明した。本実施の形態３は、複数種類の形状のブロックを用いる点以外は、実施の形態１と同じである。

【0033】

実施の形態３における３次元造形装置及び３次元造形方法では、スライスデータからブロック配置データを作成する時に、各層で最もブロック数が少なくなるように複数の形状のブロックを配置するブロック配置データを作成する。

【0034】

このように、複数種類のブロックを用い、効率的にブロックの配置を行うことにより、使用するブロック数を少なくできるため、積層に要する時間を短縮することができる。
なお、実施の形態１，２，３に示したブロックを接着する際の温度上昇は、温風を吹き付けることや、周囲の雰囲気温度を上げるなどの方法を用いてもよい。また、温度下降は、冷風を吹き付けることや、周囲の雰囲気温度を下げるなどの方法を用いてもよく、冷却装置を設けずに加熱を停止することにより放冷してもよい。

【0035】

また、自動サポート部１０５は上下に移動する構成を例に説明したが、固定された構成であっても良い。自動サポート部１０５が上下に移動する構成である場合は、造形物の取り出しが容易になる等有用である。

【0036】

また、上記説明では上面にブロック凸部を設け下面にブロック凹部を設けるブロックを例に説明したが、周囲の面にブロック凸部およびブロック凹部を設けるブロックとしても良い。ブロックの周囲の面にブロック凸部およびブロック凹部を設けることにより、積層方向だけでなく横方向に隣接するブロック間を接着することができ、衝撃強度をより向上させることができる。

【産業上の利用可能性】

【0037】

本発明は、３次元造形により製造された造形物を精度良く製造することができ、被造形物を加工して造形物を製造する３次元造形装置及び３次元造形方法等に有用である。

【符号の説明】

【0038】

１０１ 雰囲気温度制御部
１０２ チャック部
１０３ 切削部
１０４ 多軸ロボット部
１０５ 自動サポート部
１０５ａ 自動サポート部の先端部
１０５ｂ 自動サポート部の軸部
１０５ｃ 自動サポート部の駆動部
１０６ ブロック
１０７ 装置テーブル部
１０８ ３次元造形装置
１０９ 装置内雰囲気温度
１１０ ブロック供給部
１１１ ブロック凸部
１１２ ブロック凹部
１１３ 中空
２０１ 造形物
２０２ 低融点材料
２０３ 高融点材料
３０１ 造形物（回転軸対象）
３０９ ハニカムブロック
４０１ サポート温度制御部
４０２ 高熱伝導材料
４０３ 造形物（表面）
４０４ 造形物（内部）
ＴＡ 低融点材料が溶融する温度
ＴＢ 高融点材料が溶融する温度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】