特開 2022-189078 付加製造装置及び付加製造方法

(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】P2022189078

(43)【公開日】2022-12-22

(54)【発明の名称】付加製造装置及び付加製造方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 64/218 20170101AFI20221215BHJP

   B29C 64/165 20170101ALI20221215BHJP

   B29C 64/241 20170101ALI20221215BHJP

   B29C 64/268 20170101ALI20221215BHJP

   B29C 64/321 20170101ALI20221215BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20221215BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20221215BHJP

   B22F 3/16 20060101ALI20221215BHJP

   B22F 10/12 20210101ALI20221215BHJP

   B22F 12/50 20210101ALI20221215BHJP

【ＦＩ】

B29C64/218

B29C64/165

B29C64/241

B29C64/268

B29C64/321

B33Y10/00

B33Y30/00

B22F3/16

B22F10/12

B22F12/50

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021097437

(22)【出願日】2021-06-10

(71)【出願人】

【識別番号】000191009

【氏名又は名称】新東工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100161425

【弁理士】

【氏名又は名称】大森 鉄平

(72)【発明者】

【氏名】梶田 浩二

(72)【発明者】

【氏名】小島 和哉

(72)【発明者】

【氏名】中根 孝弥

【テーマコード（参考）】

4F213

4K018

【Ｆターム（参考）】

4F213WA25

4F213WB01

4F213WL03

4F213WL12

4F213WL24

4F213WL32

4F213WL43

4F213WL74

4F213WL76

4K018CA44

4K018EA51

4K018EA60

(57)【要約】

【課題】付加製造の製造速度を向上させることができる技術を提供する。
【解決手段】付加製造装置１は、複数の薄膜を積層して造形物を形成する付加製造装置である。付加製造装置１は、ステージ４０と、ロールコータ１０と、駆動部３０とを含む。ロールコータ１０は、薄膜Ｆを形成する。駆動部３０は、ロールコータ１０をステージ４０上で移動させる。第１ロール１１は、第１軸を中心として第１周速度で第１方向に回転する。第２ロール１２は、第１ロール１１から離間して配置され、第１軸と平行な第２軸を中心として第１周速度より速い第２周速度で逆方向に回転する。ロールコータ１０は、第１ロール面１１ａと第２ロール面１２ａとの間に造形材Ｓを通過させて第２ロール面１２ａに薄膜Ｆを形成する。駆動部３０は、ロールコータ１０を第２軸と直交する方向に沿ってステージ４０上を移動させて、薄膜Ｆをステージ４０上に塗布する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の薄膜を積層して造形物を形成する付加製造装置であって、
ステージと、
第１ロール及び第２ロールを有し、前記造形物の原料である造形材の薄膜を形成するロールコータと、
前記ロールコータを前記ステージ上で移動させる駆動部と、
を備え、
前記第１ロールは、第１軸を中心として第１周速度で第１方向に回転し、
前記第２ロールは、前記第１ロールから離間して配置され、前記第１軸と平行な第２軸を中心として前記第１周速度より速い第２周速度で前記第１方向の逆方向に回転し、
前記ロールコータは、前記第２ロールが前記ステージ上に位置するように配置され、前記第１ロールの第１ロール面と前記第２ロールの第２ロール面との間に前記造形材を通過させて前記第２ロール面に前記薄膜を形成し、
前記駆動部は、前記ロールコータを前記第２軸と直交する方向に沿って前記ステージ上を移動させて、前記第２ロール面に形成された前記薄膜を前記ステージ上に積層する、
付加製造装置。

【請求項2】

前記駆動部は、前記ロールコータを前記第２周速度より速い送り速度で前記ステージ上を移動させる、
請求項１に記載の付加製造装置。

【請求項3】

前記造形材は、光硬化樹脂及び焼結材を含む請求項１に記載の付加製造装置。

【請求項4】

前記第１ロール面及び前記第２ロール面の少なくとも一方のロール面はセラミックによって形成される、請求項３に記載の付加製造装置。

【請求項5】

前記ロールコータは、
前記第１ロールから離間して配置され、前記第１軸と平行な第３軸を中心として前記第１周速度より遅い第３周速度で前記逆方向に回転する第３ロールを有し、
前記第３ロールの第３ロール面と前記第１ロール面との間に前記造形材を通過させて前記第１ロール面に前記薄膜よりも厚い前記造形材の厚膜を形成し、
前記第１ロール面と前記第２ロール面との間に前記厚膜を通過させて前記第２ロール面に前記造形材の前記薄膜を形成する、
請求項１に記載の付加製造装置。

【請求項6】

前記ロールコータに前記造形材を供給する供給部と、
前記ステージ上に積層された前記薄膜を硬化させるレーザ光を照射する照射部と、
を備える、請求項１に記載の付加製造装置。

【請求項7】

ステージ上に複数の薄膜を積層して造形物を形成する付加製造方法であって、
第１ロール及び第２ロールを含むロールコータにおいて、前記第１ロールを第１軸を中心として第１周速度で第１方向に回転させると共に、前記第１ロールから離間して配置される前記第２ロールを、前記第１軸と平行な第２軸を中心として前記第１周速度より速い第２周速度で前記第１方向の逆方向に回転させる回転ステップと、
前記第１ロールの第１ロール面と前記第２ロールの第２ロール面との間に造形材を通過させて前記第２ロール面に前記造形材の薄膜を形成する形成ステップと、
前記第２ロールが前記ステージ上に位置するように前記ロールコータを配置し、前記ロールコータを前記第２軸と直交する方向に沿って移動させて、前記第２ロール面に形成された前記薄膜を前記ステージ上に積層する積層ステップと、
を備える、付加製造方法。

【請求項8】

前記積層ステップでは、前記ロールコータを前記第２周速度より速い送り速度で前記ステージ上を移動させる、
請求項７に記載の付加製造方法。

【請求項9】

前記造形材は、光硬化樹脂及び焼結材を含み、
熱処理によって前記造形物から前記光硬化樹脂を分離する分離ステップと、
熱処理によって前記焼結材を焼結する焼結ステップと、
を備える、請求項７に記載の付加製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、付加製造装置及び付加製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、積層造形物を製造する付加製造装置を開示する。この付加製造装置は、下部先端が尖った刃状のブレードを有し、ステージに供給された流動性を有するペースト状の材料に対してブレードを水平方向に動かすことによって、材料を平坦化すると共に層を形成する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開第２０１６－２０３４２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載された付加製造装置においては、ブレードを高速で移動させた場合には、材料により形成された層に引掻きダメージを与えるおそれがある。このため、層の表面全体を均一に平坦にするためにはブレードを低速で動かす必要がある。よって、積層造形物の製造に時間がかかるおそれがある。本開示は、積層造形物の製造速度を向上させることができる技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一側面に係る付加製造装置は、複数の薄膜を積層して造形物を形成する付加製造装置である。付加製造装置は、ステージと、ロールコータと、駆動部とを含む。ロールコータは、第１ロール及び第２ロールを有し、造形物の原料である造形材の薄膜を形成する。駆動部は、ロールコータをステージ上で移動させる。第１ロールは、第１軸を中心として第１周速度で第１方向に回転する。第２ロールは、第１ロールから離間して配置され、第１軸と平行な第２軸を中心として第１周速度より速い第２周速度で第１方向の逆方向に回転する。ロールコータは、第２ロールがステージ上に位置するように配置される。ロールコータは、第１ロールの第１ロール面と第２ロールの第２ロール面との間に造形材を通過させて第２ロール面に薄膜を形成する。駆動部は、ロールコータを第２軸と直交する方向に沿ってステージ上を移動させて、第２ロール面に形成された薄膜をステージ上に積層する。

【0006】

この付加製造装置では、造形材は、第１ロール面と第２ロール面との間で薄膜に形成される。造形材の薄膜は、第１ロールより周速度が速い第２ロールの第２ロール面に形成される。駆動部は、ロールコータを第２軸と直交する方向に沿ってステージ上を移動させる。第２ロール面の薄膜は、ステージ上に積層される。よって、この付加製造装置は、造形材の薄膜への引掻きダメージを考慮することなくロールコータの移動速度を上げることができるので、ブレードによって層を形成する付加製造装置と比べて、造形物の製造速度を向上させることができる。

【0007】

一実施形態においては、駆動部は、ロールコータを第２周速度より速い送り速度でステージ上を移動させてもよい。造形材の薄膜は速度が速いステージ側に移動するため、この付加製造装置は、確実に造形材の薄膜を積層することができる。

【0008】

一実施形態においては、造形材は、光硬化樹脂及び焼結材を含んでもよい。光硬化樹脂及び焼結材を含む造形材は、第１ロール面と第２ロール面との間で薄膜に形成される。このように光硬化樹脂及び焼結材の薄膜を形成することで、ブレードによって層を形成する付加製造装置と比べて、光硬化樹脂及び焼結材を含む造形材が薄く形成され、光の透過が容易になるため、造形材の硬化不良が抑制される。

【0009】

一実施形態においては、第１ロール面及び第２ロール面の少なくとも一方はセラミックによって形成されてもよい。このように表面をセラミックで形成することで、第１ロール面及び第２ロール面の少なくとも一方が金属などによって形成される場合と比べて、第１ロール面及び第２ロール面の少なくとも一方が焼結材によって摩耗することが抑制される。

【0010】

ロールコータは、第３ロールを有してもよい。第３ロールは、第１ロールから離間して配置され、第１軸と平行な第３軸を中心として第１周速度より遅い第３周速度で逆方向に回転する。ロールコータは、第３ロールの第３ロール面と第１ロール面との間に造形材を通過させて第１ロール面に薄膜よりも厚い造形材の厚膜を形成し、第１ロール面と第２ロール面との間に厚膜を通過させて第２ロール面に造形材の薄膜を形成してもよい。造形材は、第３ロール面と第１ロール面との間で厚膜に形成される。造形材の厚膜は、第３ロールより周速度が速い第１ロールの第１ロール面に形成される。第１ロール面の厚膜は、第１ロール面と第２ロール面との間で薄膜に形成される。このように第３ロールを有する構成とすることで、第２ロール面の薄膜は、第３ロール面と第１ロール面との間で形成された造形材の厚膜から形成されるため、第３ロールを有さない場合と比べて、均一な薄膜が形成できる。

【0011】

一実施形態においては、付加製造装置は、ロールコータに造形材を供給する供給部と、ステージ上に積層された薄膜を硬化させるレーザ光を照射する照射部とを備えてもよい。

【0012】

本開示の他の側面に係る付加製造方法は、ステージ上に複数の薄膜を積層して造形物を形成する付加製造方法である。付加製造方法は、回転ステップと、形成ステップと、積層ステップとを備える。回転ステップは、第１ロール及び第２ロールを含むロールコータにおいて、第１ロールを第１軸を中心として第１周速度で第１方向に回転させると共に、第１ロールから離間して配置される第２ロールを、第１軸と平行な第２軸を中心として第１周速度より速い第２周速度で第１方向の逆方向に回転させる。形成ステップは、第１ロールの第１ロールの第１ロール面と第２ロールの第２ロール面との間に造形材を通過させて第２ロール面に造形材の薄膜を形成する。積層ステップは、第２ロールがステージ上に位置するようにロールコータを配置し、ロールコータを第２軸と直交する方向に沿って移動させて、第２ロール面に形成された薄膜をステージ上に積層する。

【0013】

この付加製造方法では、造形材は、第１ロール面と第２ロール面との間で薄膜に形成される。造形材の薄膜は、第１ロールより周速度が速い第２ロール面に形成される。駆動部は、ロールコータを第２軸と直交する方向に沿ってステージ上を移動させる。第２ロール面の薄膜は、ステージ上に積層される。よって、この付加製造方法は、造形材の薄膜への引掻きダメージを考慮することなくロールコータの移動速度を上げることができるので、ブレードによって層を形成する付加製造方法と比べて、造形物の製造速度を向上させることができる。

【0014】

一実施形態においては、駆動部は、ロールコータを第２周速度より速い送り速度でステージ上を移動させてもよい。造形材の薄膜は速度が速いステージ側に移動するため、この付加製造方法は、確実に造形材の薄膜を積層することができる。

【0015】

一実施形態においては、造形材は、光硬化樹脂及び焼結材を含み、熱処理によって造形物から光硬化樹脂を分離する分離ステップと、熱処理によって焼結材を焼結する焼結ステップとを備えていてもよい。第１ロール面と第２ロール面との間で薄膜に形成される。このように光硬化樹脂及び焼結材の薄膜を形成することで、ブレードによって層を形成する場合と比べて、光硬化樹脂及び焼結材を含む造形材が薄く形成されるため、光硬化樹脂の硬化不良が抑制される。

【発明の効果】

【0016】

本開示に係る技術によれば、付加製造の製造速度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】実施形態に係る付加製造装置の構成を示す概要図である。

【図2】実施形態に係る付加製造装置の構成を示す概要図である。

【図3】実施形態に係る付加製造装置の構成を示す概要図である。

【図4】実施形態に係る付加製造装置の構成を示す概要図である。

【図5】実施形態に係る付加製造方法を示すフローチャートである。

【図6】変形例に係る付加製造装置の構成を示す概要図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面を参照して、本開示の実施形態について説明する。図中のＸ軸方向及びＹ軸方向は水平方向であり、Ｚ軸方向が鉛直方向である。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向は、３次元空間の直交座標系における互いに直交する軸方向である。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

【0019】

（付加製造装置の構成）
図１～図４を参照して、本実施形態に係る付加製造装置１の構成を説明する。図１～図４は、実施形態に係る付加製造装置１の構成を示す概要図である。図１に示されるように、付加製造装置１は、ロールコータ１０、供給部２０、駆動部３０、ステージ４０、照射部５０及び制御部６０を備える。付加製造装置１は、造形材Ｓの薄膜Ｆを一層ごとに積層することにより、三次元の造形物Ｍを製造する。造形材Ｓは、造形物Ｍの原料である。造形材Ｓの薄膜Ｆは、ロールコータ１０によって、ステージ４０上に一層ごとに積層される。

【0020】

本実施形態では、造形材Ｓは、光硬化樹脂及び焼結材を含む。造形材Ｓは、一例としてスラリーである。光硬化樹脂は、例えば、紫外線硬化樹脂である。光硬化樹脂は、具体的には、エポキシ系樹脂又はアクリル系樹脂である。焼結材は、例えば、セラミック粉末又は金属粉末である。焼結材は、具体的には、ＳｉＣ（炭化ケイ素）、Ｓｉ_３Ｎ_４（窒化ケイ素）、サーメットである。本実施形態では、造形材Ｓにおける焼結材の含有量は、４０質量％以上、かつ、７０質量％以下である。造形材Ｓにおける焼結材の含有量が増えると、造形材Ｓの粘性が増加する。

【0021】

ロールコータ１０は、第１ロール１１及び第２ロール１２を有する。第１ロール１１は、Ｙ軸と平行な第１軸を中心とする円柱状を呈する。第２ロール１２は、第１軸と平行な（すなわち、Ｙ軸と平行な）第２軸を中心とする円柱状を呈する。第１ロール１１は、径方向において円柱の曲面を構成する第１ロール面１１ａを含んでいる。第２ロール１２は、径方向において円柱の曲面を構成する第２ロール面１２ａを含んでいる。第１ロール１１は第１軸を回転中心にして回転可能に設けられる。第２ロール１２は第２軸を回転中心にして回転可能に設けられる。第１ロール１１及び第２ロール１２には、例えば、それぞれ回転駆動部（不図示）が設けられており、回転方向及び回転速度が制御される。本実施形態では、第１ロール面１１ａ及び第２ロール面１２ａは、セラミックによって形成される。セラミックは、例えば、ジルコニア又はアルミナジルコニアである。

【0022】

第１ロール１１と第２ロール１２とは、互いに異なる方向に回転する。すなわち、第１ロール１１が一方向（第１方向の一例）に回転する場合、第２ロール１２は、一方向の逆方向に回転する。本実施形態では、第１ロール１１は、第１軸を中心に第１周速度で時計回りに回転する。第２ロール１２は、第２軸を中心に第２周速度で反時計回りに回転する。第１周速度は、例えば、３０ｍｍ／ｓである。第２周速度は、例えば、６０ｍｍ／ｓである。第１周速度に対する第２周速度の比（第２周速度／第１周速度）は、例えば、２である。

【0023】

第２ロール１２は、第１ロール１１から離間して配置される。第１ロール１１と第２ロール１２との間の隙間は、例えば、２０μｍ以上、かつ、１ｍｍ以下の範囲で調整可能である。ロールコータ１０は、第１ロール面１１ａと第２ロール面１２ａとの間に造形材Ｓを通過させる。すなわち、ロールコータ１０は、当該隙間に造形材Ｓを通過させる。造形材Ｓは、第１ロール面１１ａと第２ロール面１２ａとの間で延ばされると共に、第２ロール面１２ａに巻き取られる。第１ロール面１１ａと第２ロール面１２ａとの間を通過した造形材Ｓは、第２ロール面１２ａに造形材Ｓの薄膜Ｆを形成する。薄膜Ｆの厚さは、例えば、約１０μｍである。なお、第１ロール１１及び第２ロール１２は、第１ロール１１と第２ロール１２との間の隙間が調整されることで、ロールミルとして機能してもよい。第１ロール１１及び第２ロール１２がロールミルとして機能する場合、造形材Ｓが含有する焼結材（一次粒子）の凝集物（二次粒子）は、第１ロール１１と第２ロール１２との間で粉砕される。

【0024】

ロールコータ１０は、さらに、ブレード１３を有する。ブレード１３は、例えば、Ｚ軸方向における、第１ロール１１の下部と対向するように配置される。ブレード１３は、第１ロール面１１ａに残存する第１ロール面１１ａと第２ロール面１２ａとの間を通過した造形材Ｓを除去する。ブレード１３によって除去された造形材Ｓは、回収され、再利用される。

【0025】

供給部２０は、ロールコータ１０に造形材Ｓを供給する。本実施形態では、供給部２０は、Ｚ軸方向において、ロールコータ１０の上方に配置されている。ロールコータ１０は、回転している第１ロール１１に造形材Ｓを注ぐ。造形材Ｓは、第１ロール１１と第２ロール１２との間の隙間の上方に液溜まりＰを形成する。液溜まりＰに溜まった造形材Ｓは、第１ロール面１１ａと第２ロール面１２ａとの間を順次通過する。

【0026】

駆動部３０は、ロールコータ１０とステージ４０との相対位置を変化させる。ロールコータ１０は、第２ロール１２がステージ４０上に位置するように配置されている。本実施形態では、駆動部３０は、ロールコータ１０に連結される。駆動部３０は、ロールコータ１０を第２軸と直交する方向（Ｘ軸方向）に沿って、第二周速度よりも速い送り速度でステージ４０上を移動させる。ロールコータ１０が移動する方向は、第２軸方向（Ｙ軸方向）から見た、第２ロール１２とステージ４０との間の接点における接線方向である。また、ロールコータ１０が移動する方向は、第２ロール１２の回転と干渉しない方向、つまり、第２ロール１２とステージ４０（又はステージ４０上の既に積層された薄膜）との接点における角速度の向きと逆方向となる。例えば、第２ロール１２が反時計回りに回転する場合には、ロールコータ１０が移動する方向はＸ軸負方向であり、第２ロール１２が時計回りに回転する場合には、ロールコータ１０が移動する方向はＸ軸正方向である。なお、駆動部３０は、ステージ４０に連結されてもよい。駆動部３０がステージ４０に連結されている場合、駆動部３０は、ステージ４０から見てロールコータ１０が移動するように、ステージ４０を移動させる。

【0027】

ステージ４０上には、第２ロール面１２ａに形成された薄膜Ｆが積層される。第２ロール面１２ａの薄膜Ｆは、ステージ４０上に押し付けられるように積層される。第２ロール面１２ａとステージ４０との間の間隔は、薄膜Ｆの厚さ以下の所定の間隔に調整されている。ロールコータ１０は、ステージ４０に対して第二周速度よりも速い送り速度で移動する。よって、ロールコータ１０のロール面に形成された薄膜Ｆは、ステージ４０に押し付けられると共に、第２ロール面１２ａから引き剥がされるように積層される。なお、「ステージ４０上に積層」とは、ステージ４０の上面に積層される場合だけでなく、ステージ４０の上面において、積層され、かつ、硬化した薄膜Ｆ上に積層される場合も含む。

【0028】

ステージ４０は、調整機構４１を有する。図２に示されるように、調整機構４１は、第２ロール１２とステージ４０との間隔を調整する。調整機構４１は、次の積層ステップが実施できるように、第２ロール１２とステージ４０との間隔を調整する。本実施形態では、薄膜Ｆが積層されるステージ４０の上面は、Ｘ方向及びＹ軸方向に延在する平面である。調整機構４１は、例えば、ステージ４０をＺ軸方向（高さ方向）において、薄膜Ｆの厚さ程度離間するように調整する。なお、ステージ４０は、調整機構４１を有しなくてもよく、この場合、ロールコータ１０が調整機構４１を有する構成とすればよい。

【0029】

照射部５０は、ステージ４０上に積層された薄膜Ｆを硬化させるレーザを照射する。図３に示されるように、本実施形態では、照射部５０は、紫外線レーザを照射する。照射部５０は、レーザ発振器（不図示）及びガルバノミラー（不図示）を有する。照射部５０は、Ｚ軸方向から見て、所定の形状に沿ってレーザの焦点が移動するように薄膜Ｆを走査する。薄膜Ｆのレーザを走査された領域は、硬化する。具体的には、薄膜Ｆに含まれる光硬化樹脂が硬化する。

【0030】

制御部６０は、上述した付加製造装置１の各要素の動作を制御する。制御部６０は、例えば、第１ロール１１及び第２ロール１２のそれぞれの周速度と、供給部２０が供給する造形材Ｓの供給量と、駆動部３０の送り速度及び送り方向と、調整機構４１の調整量と、照射部５０が照射するレーザの焦点の位置とを制御する。

【0031】

付加製造装置１は、以上のように、造形材Ｓの薄膜Ｆを一層ごとに積層する。図４に示されるように、付加製造装置１は、Ｚ軸方向に沿って所定の数の薄膜Ｆを積層することで、造形物Ｍを形成する。後の工程で、造形物Ｍに熱処理が行われる。熱処理は、造形物Ｍの光硬化樹脂を脱脂すると共に、造形物Ｍの焼結材を焼結する。

【0032】

（付加製造方法の工程）
次に、図１～図５を参照して、本実施形態に係る付加製造方法の工程を説明する。図５は、本実施形態に係る付加製造を示すフローチャートである。本実施形態に係る付加製造方法は、複数の薄膜を積層して造形物Ｍを形成する。本実施形態では、作業者等が、付加製造装置１を用いて付加製造方法を実施する。

【0033】

最初に、回転ステップ（ステップＳ１０）が実施される。回転ステップでは、第１ロール１１が第１方向に第１周速度で回転する。第２ロール１２は、第１周速度より速い第２周速度で第１方向の逆方向に回転する。

【0034】

次に、供給ステップ（ステップＳ２０）が実施される。供給ステップでは、第１ロール１１及び第２ロール１２を有するロールコータ１０に、造形材Ｓが供給される。本実施形態では、造形材Ｓは、光硬化樹脂及び焼結材を含んでいる。造形材Ｓは、供給部２０によって供給される。ロールコータ１０に供給された造形材Ｓは、第１ロール１１と第２ロール１２との間の上方に液溜まりＰを形成する。

【0035】

次に、形成ステップ（ステップＳ３０）が実施される。形成ステップでは、液溜まりＰの造形材Ｓが、第１ロール１１と第２ロール１２との間を順次通過して、第２ロール面１２ａに薄膜Ｆとして形成される。

【0036】

次に、積層ステップ（ステップＳ４０）が実施される。積層ステップでは、第２ロール１２がステージ４０上に位置するようにロールコータ１０が配置される。ロールコータ１０は、第２軸と直交する方向に沿って、第二周速度よりも速い送り速度で移動する。第２ロール面１２ａに形成された薄膜Ｆは、ステージ４０上に積層される。回転ステップ、供給ステップ、形成ステップ及び積層ステップは、連続して実施される。薄膜Ｆは、ステージ４０上の所定の範囲に積層される。

【0037】

次に、照射ステップ（ステップＳ５０）が実施される。照射ステップでは、ステージ４０上に積層された薄膜Ｆに、薄膜Ｆを硬化させるレーザが照射される。本実施形態では、照射部５０が、所定の形状に沿ってレーザの焦点が移動するように薄膜Ｆを走査する。レーザが照射された領域の薄膜Ｆは、硬化する。

【0038】

次に、判定ステップ（ステップＳ６０）が実施される。判定ステップでは、積層する回数分、ステップＳ１０からステップＳ５０までの処理が繰り返し実行されたか否かが判定される。繰り返し実行されていないと判定された場合（ステップＳ６０：ＮＯ）、次の積層ステップが実施できるようにステージ４０と第２ロール１２との間の間隔が調整される。本実施形態では、調整機構４１が、ステージ４０の位置をＺ軸方向に沿って調整する。調整機構４１は、例えば、Ｚ軸方向における、薄膜Ｆの上面が常に一定の位置になるようにステージ４０の位置を調整する。なお、ステージ４０と第２ロール１２との間の間隔は、照射ステップの前に調整されてもよい。その後、ステップＳ１０からステップＳ５０までの処理が繰り返し実行される。繰り返し実行されたと判定された場合（ステップＳ６０：ＹＥＳ）、造形物Ｍの積層成形が完了する。造形物Ｍは、所定の形状に沿って硬化した薄膜Ｆの積層物である。本実施形態では、造形物Ｍは、作業者等によって付加製造装置１から取り出される。

【0039】

次に、分離ステップ（ステップＳ７０）が実施される。分離ステップでは、熱処理によって造形物Ｍから光硬化樹脂が分離される。本実施形態では、作業者等が、電気炉などを用いて分離ステップを実施する。

【0040】

最後に、焼結ステップ（ステップＳ８０）が実施される。焼結ステップでは、熱処理によって造形物Ｍの焼結材は焼結する。本実施形態では、作業者等が、電気炉などを用いて分離ステップを実施する。分離ステップ及び焼結ステップは、一つの工程で実施されてもよい。図５に示されるフローチャートが実行されることにより、造形物Ｍの形状の焼結物が製造される。

【0041】

（実施形態のまとめ）

【0042】

本実施形態では、造形材Ｓは、第１ロール面１１ａと第２ロール面１２ａとの間で薄膜Ｆに形成される。薄膜Ｆは、第１ロール１１より周速度が速い第２ロール１２の第２ロール面１２ａに形成される。駆動部３０は、ロールコータ１０を第２軸と直交する方向に沿ってステージ４０上を移動させる。第２ロール面１２ａの薄膜Ｆは、ステージ４０上に積層される。ステージ４０上に造形材を供給し、水平方向に直進するブレードによって余分な造形材を掻き取ることで薄膜を形成する場合、引っ掻いたような溝ができるおそれがある。このような溝が薄膜に存在する場合、その上に形成される層が溝の深さ分だけ厚くなり、所定のレーザ出力によるレーザ光が十分に届かないおそれがある。レーザ光が十分に届かない箇所は、硬化が不十分となるため、造形物の強度に影響を与えることになる。これに対して、付加製造装置１及び付加製造方法は、造形材Ｓの薄膜Ｆへの引掻きダメージを考慮することなくロールコータ１０の移動速度を上げることができるので、ブレードによって層を形成する付加製造装置と比べて、造形物Ｍの製造速度を向上させることができる。

【0043】

本実施形態においては、駆動部３０は、ロールコータ１０を第２周速度より速い送り速度でステージ４０上を移動させる。造形材Ｓの薄膜Ｆは速度が速いステージ側に移動するため、この付加製造装置１は、確実に造形材Ｓの薄膜Ｆを積層することができる。

【0044】

本実施形態においては、造形材Ｓは、光硬化樹脂及び焼結材を含んでいる。光硬化樹脂及び焼結材を含む造形材Ｓは、第１ロール１１と第２ロール１２との間で薄膜Ｆに形成される。この場合、ブレードによって層を形成する場合と比べて、光硬化樹脂及び焼結材を含む造形材Ｓが薄く形成され、光の透過が容易になるため、光硬化樹脂の硬化不良が抑制される。このため、付加製造装置１及び付加製造方法は、焼結材が光を吸収しやすい材料であっても、造形材Ｓを硬化できる。

【0045】

本実施形態においては、第１ロール面１１ａ及び第２ロール面１２ａの少なくとも一方はセラミックによって形成される。このようにロール面をセラミックで形成することで、第１ロール１１及び第２ロール１２の少なくとも一方の表面が金属などによって形成される場合と比べて、第１ロール面１１ａ及び第２ロール面１２ａの少なくとも一方が焼結材によって摩耗することが抑制される。

【0046】

以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上記実施形態に限定されることなく、様々な省略、置換、及び変更がなされてもよい。

【0047】

図６を参照して、本実施形態の変形例に係る付加製造装置２の構成を説明する。図６は、本実施形態の変形例に係る付加製造装置２の構成を示す概要図である。本変形例は、ロールコータ１０の構成に関して、上述した本実施形態と相違する。以下、上述した本実施形態と変形例との相違点を主として説明する。

【0048】

ロールコータ１０は、第３ロール１４を有する。第３ロール１４は、第１ロール１１から離間して配置される。変形例では、第３ロール１４と第１ロール１１との間の隙間は、第１ロール１１と第２ロール１２との間の隙間より大きい。すなわち、第１ロール１１と第２ロール１２との間の隙間は、第３ロール１４と第１ロール１１との間の隙間より小さい。第３ロール１４は、径方向において曲面を構成する第３ロール面１４ａを含む。第３ロール１４は、第１軸と平行（すなわち、Ｙ軸に平行）な第３軸を中心に、第１周速度より遅い第３周速度で時計回り（第１方向の逆方向）に回転する。すなわち、第１周速度は、第３周速度より速い。変形例では、第１ロール１１は、第１軸を中心に第１周速度で反時計回りに回転する。第２ロール１２は、第２軸を中心に第２周速度で時計回りに回転する。供給部２０は、回転している第３ロール１４に造形材Ｓを注ぐ。造形材Ｓは、第３ロール１４と第１ロール１１との間の隙間の上方に液溜まりＰを形成する。液溜まりＰに溜まった造形材Ｓは、第３ロール面１４ａと第１ロール面１１ａとの間を順次通過する。

【0049】

造形材Ｓは、第３ロール面１４ａと第１ロール面１１ａとの間を通過すると共に、第１ロール面１１ａに造形材Ｓの厚膜を形成する。第１ロール面１１ａに形成された厚膜は、第２ロール面１２ａに形成された薄膜Ｆより厚い。第１ロール面１１ａに形成された厚膜は、第１ロール１１と第２ロール１２との間を通過する。第１ロール１１と第２ロール１２との間を通過した造形材Ｓの厚膜は、第２ロール面１２ａに造形材Ｓの薄膜を形成する。

【0050】

変形例においては、造形材Ｓは、第３ロール面１４ａと第１ロール面１１ａとの間で厚膜に形成される。造形材Ｓの厚膜は、第３ロールより周速度が速い第１ロール面１１ａに形成される。第１ロール面１１ａの厚膜は、第１ロール１１と第２ロール１２との間で薄膜Ｆに形成される。この場合、第２ロール面１２ａの薄膜Ｆは、第３ロールと第１ロール１１との間で形成された造形材Ｓの厚膜から形成されるため、第３ロールを有さない場合と比べて、均一な薄膜Ｆが形成できる。

【0051】

以上、付加製造装置２によれば、付加製造装置１と同様に、造形物Ｍの製造速度を向上させることができるとともに、付加製造装置１の薄膜Ｆより均一で薄い薄膜Ｆを形成できる。

【0052】

また、造形材Ｓは、上述した光硬化性樹脂に替えて熱硬化性樹脂を含んでいてもよい。この場合、照射部５０は、例えば、ファイバーレーザを照射する。ステージ４０に積層された薄膜Ｆのレーザを照射された領域は、発熱によって硬化する。

【符号の説明】

【0053】

１，２…付加製造装置、１０…ロールコータ、１１…第１ロール、１１ａ…第１ロール面、１２…第２ロール、１２ａ…第２ロール面、１３…ブレード、１４…第３ロール、１４ａ…第３ロール面、２０…供給部、３０…駆動部、４０…ステージ、４１…調整機構、５０…照射部、６０…制御部、Ｓ…造形材、Ｍ…造形物、Ｆ…薄膜。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】