特許 6961461 積層造形装置

(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】6961461

(24)【登録日】2021年10月15日

(45)【発行日】2021年11月5日

(54)【発明の名称】積層造形装置

(51)【国際特許分類】

   B22F 12/53 20210101AFI20211025BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20211025BHJP

   B29C 64/153 20170101ALI20211025BHJP

   B29C 64/336 20170101ALI20211025BHJP

   B29C 64/236 20170101ALI20211025BHJP

   B22F 12/52 20210101ALI20211025BHJP

   B22F 12/58 20210101ALI20211025BHJP

【ＦＩ】

   B22F12/53

   B33Y30/00

   B29C64/153

   B29C64/336

   B29C64/236

   B22F12/52

   B22F12/58

【請求項の数】3

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-208112(P2017-208112)

(22)【出願日】2017年10月27日

(65)【公開番号】特開2019-77939(P2019-77939A)

(43)【公開日】2019年5月23日

【審査請求日】2020年9月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112737

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 考晴

(74)【代理人】

【識別番号】100140914

【弁理士】

【氏名又は名称】三苫 貴織

(74)【代理人】

【識別番号】100136168

【弁理士】

【氏名又は名称】川上 美紀

(74)【代理人】

【識別番号】100172524

【弁理士】

【氏名又は名称】長田 大輔

(72)【発明者】

【氏名】畑中 雅哉

(72)【発明者】

【氏名】中村 真大

【審査官】 藤長 千香子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−１８２２８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／１５１８３４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１５−１７５０１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１５６６７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−１８０１７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０３０６３７９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 中国特許出願公開第１０５５６２６８７（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２２Ｆ １／００−８／００

Ｃ２２Ｃ １／０４−１／０５

Ｃ２２Ｃ ３３／０２

Ｂ２９Ｃ ６４／００−６４／４０、

６７／００−６７／０８、

６９／００−６９／０２、

７３／００−７３／３４

Ｂ２９Ｄ １／００−７／０１

１１／００−２９／１０

３３／００、９９／００

Ｂ３３Ｙ ３０／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

粉末状の材料が載置可能な基板と、
一方向に長い幅の第１開口部が形成され、前記第１開口部から前記基板に対して粉末状材料である第１粉末を供給する第１粉末供給部と、
前記第１開口部よりも短い幅の第２開口部が形成され、前記第２開口部から前記基板に対して粉末状材料である第２粉末を供給する第２粉末供給部と、
前記第２粉末供給部に接続され、前記第２開口部と隣接して設けられ、前記第１開口部の一部を閉鎖可能な閉止部と、
前記第１粉末供給部を前記第１開口部の幅方向に対して垂直な第１方向に移動させる第１駆動部と、
前記第２粉末供給部及び前記閉止部を前記第１開口部の幅方向に対して平行な第２方向に移動させる第２駆動部と、
を備える積層造形装置。

【請求項2】

前記第１開口部を流れる前記第１粉末の単位面積当たりの流量と、前記第２開口部を流れる前記第２粉末の単位面積当たりの流量とが同一となるように調整されている請求項１に記載の積層造形装置。

【請求項3】

所定位置に設置され、前記第１粉末が貯留される第１貯留部と、
所定位置に設置され、前記第２粉末が貯留される第２貯留部と、
を更に備え、
前記第１粉末供給部及び前記第２粉末供給部が、所定の供給位置に移動したとき、前記第１貯留部から前記第１粉末供給部へ前記第１粉末が供給され、前記第２貯留部から前記第２粉末供給部へ前記第２粉末が供給される請求項１又は２に記載の積層造形装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、積層造形装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

３次元（３Ｄ）造形を行うＡＭ（Additive Manufacturing）技術には、複数の方式がある。例えば、粉末床溶融結合（ＰＢＦ）方式では、基板上に平面的に均等に粉末を敷き（スキージングし）、スキージングされた粉末の任意の部分をレーザー等によって溶融後凝固させることで薄い２次元構造を作製する。そして、この手順を繰り返し凝固した部分が高さ方向へ積層されることで任意の３次元構造が造形される。

【0003】

３次元造形は、複数の材質の粉末を用いることで、複数の材料が組み合わされた造形物を形成することが可能である。下記の特許文献１から３では、積層造形装置に関する技術であり、複数の材質の粉末を用いて複数の材料が組み合わされた３次元の造形物を造形することが開示されている。なお、下記の特許文献１では、上述したＰＢＦ方式に関する技術が記載され、下記の特許文献２及び３では、レーザーを照射した位置に、粉末材料を吹き付けることで粉末を溶融させ積層する指向性エネルギー堆積（ＤＥＤ）方式に関する技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１５−１８２２８８号公報

【特許文献2】特開２０１６−１５５３３７号公報

【特許文献3】特開２０１５−８５５４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従来、３次元造形のＰＢＦ方式では、複数種類の材質の粉末を積層する場合、１種類の材質の粉末を積層する場合と異なり、時間や手間がかかる。

【0006】

例えば、上記の特許文献１では、１層を積層するとき、異なる材質の粉末を複数回に分けて敷設、すなわち、１回目のストロークで第１の粉末を供給し、２回目のストロークで第２の粉末を供給する。そのため、１層の粉末を敷設するのに２ストローク以上のノズル移動を要することから、積層にかかる時間が長くなり生産性が低い。

【0007】

また、上記の特許文献２及び３で開示されているようなＤＥＤ方式では、レーザーを照射した位置に異種材料の粉末を同時に噴射できることが知られている。しかし、ＤＥＤ方式は、ＰＢＦ方式に比べて形状精度が低いため、精密部品の造形に適用できない。

【0008】

本開示は、基板上に平面的に複数の粉末を敷設する場合において、積層にかかる時間を短縮し生産性を向上させることが可能な積層造形装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するために、本開示の積層造形装置は以下の手段を採用する。
すなわち、本開示の一態様に係る積層造形装置は、粉末状の材料が載置可能な基板と、一方向に長い幅の第１開口部が形成され、前記第１開口部から前記基板に対して粉末状材料である第１粉末を供給する第１粉末供給部と、前記第１開口部よりも短い幅の第２開口部が形成され、前記第２開口部から前記基板に対して粉末状材料である第２粉末を供給する第２粉末供給部と、前記第２開口部に接続され、前記第１開口部の一部を閉鎖可能な閉止部と、前記第１粉末供給部を前記第１開口部の幅方向に対して垂直な第１方向に移動させる第１駆動部と、前記第２粉末供給部及び前記閉止部を前記第１開口部の幅方向に対して平行な第２方向に移動させる第２駆動部とを備える。

【0010】

この構成によれば、第１粉末供給部は、一方向に長い幅の第１開口部が形成されることから、第１粉末供給部によって、粉末状材料である第１粉末が基板に対して一方向に長い幅で供給され、第２粉末供給部は、第１開口部よりも短い幅の第２開口部が形成されることから、第２粉末供給部によって、粉末状材料である第２粉末が基板に対して第１開口部よりも短い幅で供給される。また、閉止部は、第２粉末供給部に接続された閉止部によって、第１開口部の一部が閉鎖可能となっている。なお、閉止部は、例えば、開口部に隣接して設けられ、第２開口部とほぼ同一の幅を有する。

【0011】

第１駆動部によって、第１粉末供給部が第１開口部の幅方向に対して垂直な第１方向に移動することで、基板上の全面にわたって、第１粉末が敷設可能である。第２駆動部によって、第２粉末供給部及び閉止部は第１開口部の幅方向に対して平行な第２方向に移動する。したがって、第１粉末供給部が第１方向に移動しつつ、第２粉末供給部が第２方向に移動することによって、第２粉末が線状に敷設される。このとき、第２開口部に隣接する第１開口部の一部が、閉止部によって閉鎖されることから、第２粉末が供給される位置には第１粉末が供給されず、第２粉末のみが供給される。よって、第１粉末供給部が第１方向に移動するとき、第１粉末と第２粉末の１層分を同時に敷設することができる。

【0012】

上記態様において、前記第１開口部を流れる前記第１粉末の単位面積当たりの流量と、前記第２開口部を流れる前記第２粉末の単位面積当たりの流量とが同一となるように調整されることが好ましい。

【0013】

この構成によれば、第１開口部から供給される第１粉末と、第２開口部から供給される第２粉末とが単位面積当たりでほぼ同量に基板上に敷設されることから、材料に関わらず１層分の厚さをほぼ同一にすることができる。

【0014】

上記態様において、所定位置に設置され、前記第１粉末が貯留される第１貯留部と、所定位置に設置され、前記第２粉末が貯留される第２貯留部とを更に備えてもよく、前記第１粉末供給部及び前記第２粉末供給部が、所定の供給位置に移動したとき、前記第１貯留部から前記第１粉末供給部へ前記第１粉末が供給され、前記第２貯留部から前記第２粉末供給部へ前記第２粉末が供給されてもよい。

【0015】

この構成によれば、所定位置に設置された第１貯留部に第１粉末が貯留され、所定位置に設置された第２貯留部に第２粉末が貯留されており、第１粉末供給部及び第２粉末供給部が、所定の供給位置に移動したとき、第１貯留部は第１粉末供給部へ第１粉末を供給し、第２貯留部は第２粉末供給部へ第２粉末を供給する。

【発明の効果】

【0016】

本開示によれば、基板上に平面的に複数の粉末を敷設する場合において、積層にかかる時間を短縮し生産性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本開示の一実施形態に係る積層造形装置を示す概略構成図である。

【図2】本開示の一実施形態に係る積層造形装置の第１粉末供給部及びステージを示す斜視図である。

【図3】本開示の一実施形態に係る積層造形装置の第１粉末供給部及び第２粉末供給部を示す底面図である。

【図4】本開示の一実施形態に係る積層造形装置の第１粉末供給部及び第２粉末供給部を示す正面図である。

【図5】本開示の一実施形態に係る積層造形装置の第２粉末供給部及び第２駆動部を示す正面図である。

【図6】本開示の一実施形態に係る積層造形装置を示す概略構成図である。

【図7】本開示の一実施形態に係る積層造形装置を示す概略構成図である。

【図8】本開示の一実施形態に係る積層造形装置を示す概略構成図である。

【図9】本開示の一実施形態に係る積層造形装置の動作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】

【0018】

本開示の一実施形態に係る積層造形装置１は、粉末床溶融結合（PBF）方式のAM（Additive Manufacturing）技術によって実現される。

【0019】

積層造形装置１は、粉末状の第１粉末２１及び第２粉末２２による層の形成と、レーザー光又は電子ビームの照射による第１粉末２１及び第２粉末２２の層の溶融及び凝固を繰り返すことで、３次元形状の造形物を作製する。

【0020】

第１粉末２１と第２粉末２２とは、粉末状の金属材料であり、互いに種類が異なる。種類が異なる粉末とは、材質及び／又は粒径が異なる粉末である。異種材料が同時に造形されることによって、３次元形状の造形物に対して別途表面加工や表面処理を施すことなく、表面を高機能化することができる。積層造形装置１によって、第１粉末２１は、造形物の本体として造形され、第２粉末２２は造形物の表面として造形される。

【0021】

従来、造形物の表面に機能を付与するには、めっき、蒸着、溶射、熱処理（浸炭、窒化）などが実施されていた。これに対して、第２粉末２２としてステンレス（ＳＵＳ）などの耐食性材料を用いることによって、造形物の表面に耐食性を付与できる。これにより、Ｎｉめっきや耐食材のライニング加工などの工程が不要になる。また、第２粉末２２としてセラミックスなどの耐摩耗性材料を用いることによって、造形物の表面に耐摩耗性を付与することができる。これにより、Ｃｒめっき、溶射、又は、熱処理などの工程が不要になる。

【0022】

積層造形装置１は、図１に示すように、処理槽２と、ステージ３と、第１粉末供給部４と、第２粉末供給部５と、第１駆動部６と、第２駆動部７と、光学部８と、制御部１１などを有する。また、図６〜図８に示すように、積層造形装置１は、第１タンク９と、第２タンク１０などを更に有する。

【0023】

本実施形態において、図２に示すように、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸とは、互いに直交する。図２〜図４に示すように、第１粉末供給部４の第１開口部１２の幅方向をＸ軸方向とし、第１開口部１２の幅方向に対する直交方向であるステージ３の奥行き（長さ）方向をＹ軸方向とし、第１粉末供給部４の高さ方向、すなわち積層方向をＺ軸方向とする。

【0024】

図１に示すように、処理槽２は、例えば、上面が開口した直方体形状を有する。処理槽２の内部には水平面に対して平行なステージ３が配置され、ステージ３は、上面と底に相当する位置の下面との間を移動する。ステージ３の上方には、第１粉末供給部４が第１駆動部６によって移動可能に設置され、第２粉末供給部５が第２駆動部７によって移動可能に設置される。図６〜図８に示すように、処理槽２における上方の所定位置には、第１タンク９と第２タンク１０が固定されている。

【0025】

ステージ３は、水平面に対して平行に配置され、例えば、四角形の板材である。処理槽２の内壁面１４は、ステージ３に対して垂直な面であり、ステージ３の各辺に沿って、処理槽２の高さ方向、すなわち、Ｚ軸に沿う方向に延びて設置される。各内壁面１４によって、四角形の筒状の空間が形成される。

【0026】

ステージ３は、例えば、電動モータ又は油圧機構を駆動源とする伝達機構によって、内壁面１４に沿ってＺ軸方向に移動可能である。

【0027】

第１駆動部６は、例えば、電動モータ又は油圧機構を駆動源とする伝達機構を有し、制御部１１から送信された信号に基づいて、第１粉末供給部４をＹ軸方向に移動させる。第１駆動部６によって、第１粉末供給部４は、ステージ３の一端３ａ側と、その一端３ａに対向する他端３ｂ側との間で移動する。

【0028】

第２駆動部７は、例えば、電動モータ又は油圧機構を駆動源とする伝達機構を有し、制御部１１から送信された信号に基づいて、第２粉末供給部５をＸ軸方向に移動させる。第２駆動部７によって、第２粉末供給部５は、第１粉末供給部４の一端４ａ側と、その一端４ａに対向する他端４ｂ側との間で移動する。

【0029】

第１粉末供給部４は、例えば三角柱形状を有する容器１５と、第１開口部１２を開閉させる開閉板（図示せず。）などを有する。

【0030】

容器１５は、三角柱形状を有する場合、三角柱の軸方向が水平面に対して平行に配置され、下部が狭く上部が広くなるように設置される。容器１５の上面は、第１粉末２１が第１タンク９から貯留されるように開口が形成されている。また、容器１５の下面には、第１粉末２１をステージ３に対して供給可能に第１開口部１２が形成されている。第１開口部１２は、Ｘ軸方向に沿って長い幅で形成される。容器１５には、第１粉末２１が収容され、第１粉末供給部４がステージ３の一端３ａ側と他端側３ｂの間で移動するときのステージ３の第１粉末２１の往復分の量（ステージ３全面にわたって敷設される第１粉末２１のほぼ２層分）が収容可能である。第１粉末２１を敷設するときの往復分の量が収容可能である。

【0031】

第１粉末供給部４の開閉板は、第１開口部１２を開いたり、閉じたりするように設けられる。ステージ３に対し第１粉末２１を供給するとき、開閉板によって第１開口部１２が開かれ、ステージ３に対する第１粉末２１の供給を停止するとき、開閉板によって第１開口部１２が閉じられる。

【0032】

第２粉末供給部５は、第１粉末供給部４に隣接して設置された筒状のノズル１７と、第２開口部１３を開閉させる開閉板（図示せず。）と、ノズル１７と隣接され第１開口部１２を閉止する閉止板１９などを有する。

【0033】

ノズル１７の下側先端には、第２粉末２２をステージ３に対して供給可能に第２開口部１３が形成されている。第２開口部１３は、第１開口部１２よりも短い幅で形成されている。ノズル１７には、第２粉末２２が収容され、第１粉末供給部４がステージ３の一端３ａ側と他端３ｂ側の間で移動するときの第２粉末２２の往復分の量が収容可能である。

【0034】

第２粉末供給部５の開閉板は、板状部材であり、第２開口部１３を開いたり、閉じたりするように設けられる。ステージ３に対し第２粉末２２を供給するとき、開閉板によって第２開口部１３が開かれ、ステージ３に対する第２粉末２２の供給を停止するとき、開閉板によって第２開口部１３が閉じられる。

【0035】

閉止板１９は、板状部材であり、図３に示すように、第２開口部１３に隣接して設けられ、第２開口部１３と同時に移動する。また、閉止板１９は、第２開口部１３とほぼ同一の幅を有し、第１開口部１２の一部を閉鎖可能に構成される。第２開口部１３に隣接する第１開口部１２の一部が、閉止板１９によって閉鎖されることから、第２粉末２２が供給される位置には第１粉末２１が供給されず、第２粉末２２のみが供給される。よって、第１粉末供給部４がＹ軸方向に移動するとき、第１粉末２１と第２粉末２２の１層分を同時に敷設することができる。

【0036】

なお、第１粉末２１のみをステージ３に対して供給するときは、第２開口部１３は開閉板によって閉じられつつ、第２開口部１３と閉止板１９は、第１開口部１２を閉鎖しない位置に退避される。

【0037】

第２開口部１３から供給される第２粉末２２は、閉止板１９によって第１開口部１２からの第１粉末２１が供給されない部分に供給されるように、第２開口部１３からの第２粉末２２の照射方向が設定されるとよい。

【0038】

第２粉末供給部５は、図２〜図４に示すように、２つ設置されることで、第１粉末供給部４がＹ軸方向に一端３ａ側から他端３ｂ側へ（又は他端３ｂ側から一端３ａ側へ）移動したとき、２本のノズル１７によって、ステージ３上に１つの閉じた輪郭線を形成できる。これにより、レーザー光等を照射して第１粉末２１及び第２粉末２２を溶融、凝固した後、輪郭線の内側に第１粉末２１によって形成される造形物の本体部と、輪郭線に沿って第２粉末２２によって形成される造形物の表面部とを備え、本体部と表面部とが一体化された造形物が作製される。
なお、作製目的とする造形物の断面形状に応じて、設置される第２粉末供給部５の数は、２つに限定されず、例えば４つなどでもよい。

【0039】

第２粉末供給部５を駆動する第２駆動部７は、図５に示すように、例えば、ノズル１７を保持する保持部３３と、保持部３３を移動させるボールねじ機構３４と、ボールねじ機構３４を駆動するモータ３５などを有する。なお、ノズル１７の位置を制御できれば、第２駆動部７は、図５に示す例に限定されず、他の構成であってもよい。

【0040】

第１開口部１２及び第２開口部１３について、第１開口部１２を流れる第１粉末２１の単位面積当たりの流量と、第２開口部１３を流れる第２粉末２２の単位面積当たりの流量とが同一となるように調整されていることが好ましい。流量の調整は、例えば、第１開口部１２及び第２開口部１３の開口面積比や、第１粉末２１及び第２粉末２２の粒径、形状などを変更することによって行われる。

【0041】

これにより、第１開口部１２から供給される第１粉末２１と、第２開口部１３から供給される第２粉末２２とが単位面積当たりでほぼ同量にステージ３上に敷設されることから、材料に関わらず１層分の厚さをほぼ同一にすることができる。

【0042】

光学部８は、レーザ光を出射する光源と、レンズ類等の光学部品などを有する。

【0043】

第１タンク９は、図６〜図８に示すように、容器２５と、供給口２６と、開閉弁２７などを有する。容器２５は、処理槽２における上方の所定位置に設置され、第１粉末２１が貯留される。容器２５の下面には、第１粉末２１を排出して第１粉末供給部４へ第１粉末２１を供給する供給口２６が形成される。開閉弁２７は、供給口２６を開いたり、閉じたりするように設けられる。第１粉末供給部４に対し第１粉末２１を供給するとき、開閉弁２７によって供給口２６が開かれ、第１粉末供給部４に対する第１粉末２１の供給を停止するとき、開閉弁２７によって供給口２６が閉じられる。

【0044】

第２タンク１０は、図６〜図８に示すように、容器２８と、供給口２９と、開閉弁３０などを有する。容器２８は、処理槽２における上方の所定位置において、例えば第１タンク９に隣接して設置され、第２粉末２２が貯留される。

【0045】

容器２８の下面には、第２粉末２２を排出して第２粉末供給部５へ第２粉末２２を供給する供給口２９が形成される。開閉弁３０は、供給口２９を開いたり、閉じたりするように設けられる。第２粉末供給部５に対し第２粉末２２を供給するとき、開閉弁３０によって供給口２９が開かれ、第２粉末供給部５に対する第２粉末２２の供給を停止するとき、開閉弁３０によって供給口２９が閉じられる。

【0046】

図６に示すように、第１粉末供給部４及び第２粉末供給部５が、所定の供給位置、例えばステージ３の一端３ａ側に移動されたとき、開閉弁２７が開かれて、第１タンク９から第１粉末供給部４へ第１粉末２１が供給される。また、ほぼ同時のタイミングで、開閉弁３０が開かれて、第２タンク１０から第２粉末供給部５へ第２粉末２２が供給される。

【0047】

これにより、所定位置に設置された第１タンク９に第１粉末２１が貯留され、所定位置に設置された第２タンク１０に第２粉末２２が貯留されており、第１粉末供給部４及び第２粉末供給部５が、所定の供給位置に移動したとき、第１タンク９は第１粉末供給部４へ第１粉末２１を供給し、第２タンク１０は第２粉末供給部５へ第２粉末２２を供給する。第１粉末供給部４及び第２粉末供給部５に第１粉末２１や第２粉末２２を供給しないときは、開閉弁２７及び開閉弁３０を閉じた状態としておく。

【0048】

なお、第１タンク９及び第２タンク１０は、それぞれ第１粉末供給部４又は第２粉末供給部５と同時に移動するように一体的に設置された構成も想定されうる。しかし、貯留される第１粉末２１や第２粉末２２の重量に鑑みると、第１タンク９及び第２タンク１０は、第１粉末供給部４又は第２粉末供給部５と別体に設けられ、処理槽２に固定された構成とすることが望ましい。

【0049】

次に、図６〜図９を参照して、本実施形態に係る積層造形装置１の動作方法について説明する。
まず、造形物の形状情報を用意する（ステップＳ１）。すなわち、積層造形装置１の制御部１１に、例えば外部のコンピュータから、作製目的とする造形物の３次元形状のデータが入力される。３次元データは、例えばＣＡＤのデータであるが、これに限らない。

【0050】

３次元データは、造形物の各部分を形成する材料についての情報を含む。３次元データは、造形物の第１粉末２１によって形成される部分（以下「第１粉末領域３１」という。）と、造形物の第２粉末２２によって形成される部分（以下「第２粉末領域３２」という。）の情報を含む。

【0051】

次に、制御部１１は、取得した上記の３次元データを、複数の層にスライスして分割する。制御部１１は、スライスされた３次元データから、複数の層に関する複数の２次元データを生成する。生成された複数の２次元データは、制御部１１のメモリに記録される。生成された２次元データは、第１粉末２１及び第２粉末２２に対するレーザー光の入熱条件に関する入熱情報などを含む。

【0052】

そして、形状情報である２次元データに基づいて、第１粉末２１及び第２粉末２２からなる層を複数層形成していく（ステップＳ２）。

【0053】

初めに、図６に示すように、第１粉末供給部４及び第２粉末供給部５を所定の供給位置、例えばステージ３の一端３ａ側に移動し、第１タンク９から第１粉末供給部４へ第１粉末２１を供給し、第２タンク１０から第２粉末供給部５へ第２粉末２２を供給する。このとき、第１タンク９の開閉弁２７が開かれ、第２タンク１０の開閉弁３０が開かれる。一方、第１粉末供給部４の第１開口部１２は、開閉板によって閉じられ、第２粉末供給部５の第２開口部１３は、開閉板によって閉じられている。

【0054】

そして、２次元データと、第１粉末供給部４及び第２粉末供給部５の現在位置情報に基づいて、図７に示すように、第１粉末２１及び第２粉末２２をステージ３の一端３ａ側から他端３ｂ側へかけて敷設していく。第１粉末供給部４は、開閉板によって第１開口部１２が開口されて、ステージ３に対して第１粉末２１を供給する。また、第２粉末供給部５は、開閉板によって第２開口部１３が開口されて、ステージ３に対して第２粉末２２を供給する。このとき、２次元データにおける第２粉末領域３２に関する位置情報に基づいて、第２開口部１３及び閉止板１９の位置を調整する。

【0055】

第２粉末２２は供給せずに、第１粉末２１のみをステージ３に対して供給するときは、第２開口部１３と閉止板１９を、第１開口部１２が閉鎖されない位置に退避しつつ、開閉板が第２開口部１３を閉じる。

【0056】

図８に示すように、第１粉末供給部４と第２粉末供給部５が一端３ａ側から他端３ｂ側へ１回移動することによって、第１粉末２１及び第２粉末２２による１層分の敷設が完了する。そして、１層分の敷設完了後、敷設厚さを均一にする作業を行ってもよい。このとき、敷設厚さを一定にするため、第１粉末２１及び第２粉末２２の表面において、ブレードを一端から他端へかけてスライドさせることによって、第１粉末２１及び第２粉末２２を均すのではなく、加振装置によって敷設厚さを一定にする。加振装置は、ステージ３へ振動を付与することによって、第１粉末２１及び第２粉末２２を振動させる。これにより、ブレードを用いる場合と異なり、粉末の表面がブレードによって引きずられないため、第１粉末２１と第２粉末２２の境界の位置精度が向上する。

【0057】

その後、第１粉末領域３１及び第２粉末領域３２に関するデータに基づいて、敷設された第１粉末２１及び第２粉末２２に対してレーザー光を照射し、１層分の第１粉末２１及び第２粉末２２を溶融しつつ、凝固させる（ステップＳ３）。このとき、第１粉末２１及び第２粉末２２に対する入熱情報に基づいて、第１粉末領域３１と第２粉末領域３２への入熱条件を変える。

【0058】

次に、第１粉末供給部４と第２粉末供給部５を一端３ａ側から他端３ｂ側へ移動したときと同様に、２次元データに基づいて、第１粉末２１及び第２粉末２２をステージ３の他端３ｂ側から一端３ａ側へかけて敷設していく。これにより、第１粉末供給部４と第２粉末供給部５が一端３ａ側と他端３ｂ側の間で往復移動することによって、第１粉末２１及び第２粉末２２による２層分の敷設が完了する。そして、敷設された第１粉末２１及び第２粉末２２に対してレーザー光を照射し、１層分の第１粉末２１及び第２粉末２２を溶融しつつ、凝固させる。

【0059】

そして、動作開始時と同様に、第１粉末供給部４及び第２粉末供給部５を所定の供給位置へ移動し、第１タンク９から第１粉末供給部４へ第１粉末２１を供給し、第２タンク１０から第２粉末供給部５へ第２粉末２２を供給する。このように、１往復ごとに第１粉末２１及び第２粉末２２の供給を行うことで、第１粉末供給部４の容器１５、及び、第２粉末供給部５のノズル１７は、敷設される第１粉末２１又は第２粉末２２の往復分の量が収容可能に形成されていればよい。

【0060】

以上の動作について、作製する造形物の所定の高さまで第１粉末２１及び第２粉末２２の敷設、溶融及び凝固を行い（ステップＳ２及びＳ３）、目的とする造形物が完成するまで繰り返される（ステップＳ４）。

【0061】

以上、本実施形態によれば、１層を積層するとき、異なる材質の粉末を複数回に分けて敷設、すなわち、１回目のストローク（ステージ３の一端側から他端側への移動）で第１粉末を供給し、２回目のストロークで第２粉末を供給する場合と異なり、１回のストロークで、第１粉末２１と第２粉末２２とが同時に供給される。すなわち、第１粉末供給部４の第１開口部１２から第１粉末２１が供給され、第２粉末２２が供給される部分については、第１開口部１２が閉止板１９によって塞がれつつ、第２粉末供給部５の第２開口部１３から第２粉末２２が供給される。このように、１回のストロークで異なる材料を同時に敷設できることから、積層にかかる時間が短縮化し、生産性を向上させることができる。

【符号の説明】

【0062】

１ ：積層造形装置
２ ：処理槽
３ ：ステージ
３ａ ：一端
３ｂ ：他端
４ ：第１粉末供給部
４ａ ：一端
４ｂ ：他端
５ ：第２粉末供給部
６ ：第１駆動部
７ ：第２駆動部
８ ：光学部
９ ：第１タンク
１０ ：第２タンク
１１ ：制御部
１２ ：第１開口部
１３ ：第２開口部
１４ ：内壁面
１５ ：容器
１７ ：ノズル
１９ ：閉止板
２１ ：第１粉末
２２ ：第２粉末
２５ ：容器
２６ ：供給口
２７ ：開閉弁
２８ ：容器
２９ ：供給口
３０ ：開閉弁
３１ ：第１粉末領域
３２ ：第２粉末領域
３３ ：保持部
３４ ：ボールねじ機構
３５ ：モータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】