特開 2023-118507 ＡＭ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】P2023118507

(43)【公開日】2023-08-25

(54)【発明の名称】ＡＭ装置

(51)【国際特許分類】

   B22F 12/53 20210101AFI20230818BHJP

   B22F 10/25 20210101ALI20230818BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20230818BHJP

【ＦＩ】

B22F12/53

B22F10/25

B33Y30/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022021490

(22)【出願日】2022-02-15

(71)【出願人】

【識別番号】000000239

【氏名又は名称】株式会社荏原製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100146710

【弁理士】

【氏名又は名称】鐘ヶ江 幸男

(74)【代理人】

【識別番号】100186613

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邊 誠

(72)【発明者】

【氏名】篠崎 弘行

【テーマコード（参考）】

4K018

【Ｆターム（参考）】

4K018CA44

4K018EA51

4K018EA60

(57)【要約】

【課題】ＤＥＤノズルに均一に材料となる粉体を供給するための技術を提供する。
【解決手段】一実施形態によれば、造形物を製造するためのＡＭ装置が提供され、かかるＡＭ装置は、ＤＥＤノズルを有し、前記ＤＥＤノズルは、前記ＤＥＤノズル本体の先端に設けられた粉体材料を出射するための粉体口、および前記粉体口に連通する、前記ＤＥＤノズル本体内を粉体材料が通過するための粉体通路と、を有し、前記ＡＭ装置はさらに、第１配管と、前記第１配管の端部から前記第１配管の内側の上流に向かって延びる分離壁と、前記第１配管の前記端部に連結されている複数の第２配管と、を有し、前記分離壁は前記第１配管の前記端部を複数の領域に区画し、前記複数の第２配管のそれぞれは、前記第１配管の複数の区画のそれぞれに連結されており、前記第２配管は、前記ＤＥＤノズルの前記粉体通路に連結されている。
【選択図】図６Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

造形物を製造するためのＡＭ装置であって、前記ＡＭ装置は、
ＤＥＤノズルを有し、前記ＤＥＤノズルは、
前記ＤＥＤノズル本体の先端に設けられた粉体材料を出射するための粉体口、および前記粉体口に連通する、前記ＤＥＤノズル本体内を粉体材料が通過するための粉体通路と、を有し、
前記ＡＭ装置はさらに、
第１配管と、
前記第１配管の端部から前記第１配管の内側の上流に向かって延びる分離壁と、
前記第１配管の前記端部に連結されている複数の第２配管と、を有し、
前記分離壁は前記第１配管の前記端部を複数の領域に区画し、前記複数の第２配管のそれぞれは、前記第１配管の複数の区画のそれぞれに連結されており、
前記第２配管は、前記ＤＥＤノズルの前記粉体通路に連結されている、
ＡＭ装置。

【請求項2】

請求項１に記載のＡＭ装置であって、
前記第１配管の内側の直径をφとするとき、前記分離壁は、前記第１配管の前記端部から上流に向かう長さがφより大きい、
ＡＭ装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載のＡＭ装置であって、
前記第１配管の前記分離壁は、
前記第１の配管の内側を均等に複数の領域に区画する第１分離壁と、
前記第１分離壁により均等に区画された各領域をさらに複数の領域に区画する第２分離壁と、を有する、
ＡＭ装置。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか一項に記載のＡＭ装置であって、
前記第１配管と前記第２配管とは、遷移部を介して連結され、
前記遷移部は、前記第１配管の前記分離壁に連結される遷移部分離壁を有し、前記遷移部は前記遷移部分離壁により複数の領域に区画され、前記複数の第２配管のそれぞれは、前記遷移部の複数の区画のそれぞれに連結されている、
ＡＭ装置。

【請求項5】

請求項４に記載のＡＭ装置であって、
前記第１配管の内側の断面積をｓとし、前記第１配管の前記端部における複数の区画の数をｎとしたとき、前記分岐部の前記複数の区画の各断面積は、約ｓ／ｎである、
ＡＭ装置。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか一項に記載のＡＭ装置であって、
前記ＤＥＤノズルの前記粉体口から、粉体材料およびキャリアガスが１０ｍ／ｓ以下の流速で排出されるように構成される、
ＡＭ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、ＡＭ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

三次元物体を表現したコンピュータ上の三次元データから、三次元物体を直接的に造形する技術が知られている。たとえば、Additive Manufacturing（ＡＭ）（付加製造）法が知られている。一例として、デポジション方式のＡＭ法としてダイレクトエナジーデポジション（ＤＥＤ）がある。ＤＥＤは、金属材料を局所的に供給しながら適当な熱源を用いて基材と共に溶融、凝固させることで造形を行う技術である。また、ＡＭ法の一例として、パウダーベッドフュージョン（ＰＢＦ）がある。ＰＢＦは、二次元的に敷き詰められた金属紛体に対して、造形する部分に熱源であるレーザービームや電子ビームを照射して、金属紛体を溶融・凝固または焼結させることで三次元物体の各層を造形する。ＰＢＦでは、このような工程を繰り返すことで、所望の三次元物体を造形することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－９４６２３号公報

【特許文献2】特開２０１８－９０３７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ＤＥＤ方式においては、一般にＤＥＤノズルから熱源となるレーザーまたは電子ビームとが所定の場所に供給される。また、ＤＥＤノズルかは、材料となる粉体がキャリアガスとともに所定の場所に供給される。ＤＥＤノズルには、材料となる粉体が通る粉体通路および粉体を出射するための粉体口が形成されている。材料となる粉体を所定の場所に均一に供給するために、ＤＥＤノズルに粉体通路および粉体口が複数形成されることがある。その場合、各粉体通路に均一の粉体を供給することが望ましい。本願は、ＤＥＤノズルに均一に材料となる粉体を供給するための技術を提供することを１つの目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

一実施形態によれば、造形物を製造するためのＡＭ装置が提供され、かかるＡＭ装置は、ＤＥＤノズルを有し、前記ＤＥＤノズルは、前記ＤＥＤノズル本体の先端に設けられた粉体材料を出射するための粉体口、および前記粉体口に連通する、前記ＤＥＤノズル本体内を粉体材料が通過するための粉体通路と、を有し、前記ＡＭ装置はさらに、第１配管と、前記第１配管の端部から前記第１配管の内側の上流に向かって延びる分離壁と、前記第１配管の前記端部に連結されている複数の第２配管と、を有し、前記分離壁は前記第１配管の前記端部を複数の領域に区画し、前記複数の第２配管のそれぞれは、前記第１配管の複数の区画のそれぞれに連結されており、前記第２配管は、前記ＤＥＤノズルの前記粉体通路に連結されている。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】一実施形態による、造形物を製造するためのＡＭ装置を概略的に示す図である。

【図2】一実施形態による、ＤＥＤノズルの断面を概略的に示す図である。

【図3】一参考例による、粉体供給機構の配管を概略的に示す断面図である。

【図4】一参考例による、粉体供給機構の配管を概略的に示す断面図である。

【図5A】一実施形態による、一実施形態による粉体供給機構の配管を概略的に示す断面図である。

【図5B】図５Ａに示される位置５Ｂで切り出した断面斜視図である。

【図5C】図５Ａに示される位置５Ｃで切り出した断面斜視図である。

【図5D】図５Ａに示される位置５Ｄで切り出した断面斜視図である。

【図6A】一実施形態による、一実施形態による粉体供給機構の配管を概略的に示す断面図である。

【図6B】図６Ａに示される位置６Ｂで切り出した断面斜視図である。

【図6C】図６Ａに示される位置６Ｃで切り出した断面斜視図である。

【図6D】図６Ａに示される位置６Ｄで切り出した断面斜視図である。

【図7A】一実施形態による、一実施形態による粉体供給機構の配管を概略的に示す断面図である。

【図7B】図７Ａに示される位置７Ｂで切り出した断面斜視図である。

【図7C】図７Ａに示される位置７Ｃで切り出した断面斜視図である。

【図7D】図７Ａに示される位置７Ｄで切り出した断面斜視図である。

【図7E】図７Ａに示される位置７Ｅで切り出した断面斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下に、本発明に係る造形物を製造するためのＡＭ装置の実施形態を添付図面とともに説明する。添付図面において、同一または類似の要素には同一または類似の参照符号が付され、各実施形態の説明において同一または類似の要素に関する重複する説明は省略することがある。また、各実施形態で示される特徴は、互いに矛盾しない限り他の実施形態にも適用可能である。

【0008】

図１は、一実施形態による、造形物を製造するためのＡＭ装置を概略的に示す図である。図１に示されるように、ＡＭ装置１００は、ベースプレート１０２を備える。ベースプレート１０２上に造形物Ｍが造形されることになる。ベースプレート１０２は、造形物Ｍを支持することができる任意の材料から形成されるプレートとすることができる。一実施形態において、ベースプレート１０２は、ＸＹステージ１０４の上に配置される。ＸＹステージ１０４は、水平面内で直交する二方向（ｘ方向、ｙ方向）に移動可能なステージ１０４である。なお、ＸＹステージ１０４は、高さ方向（ｚ方向）に移動可能なリフト機構に連結されていてもよい。また、一実施形態においては、ＸＹステージ１０４はなくてもよい。

【0009】

一実施形態において、図１に示されるように、ＡＭ装置１００は、ＤＥＤヘッド２００を備える。ＤＥＤヘッド２００は、レーザー源２０２、材料粉体源２０４、およびガス源２０６に接続されている。ＤＥＤヘッド２００は、ＤＥＤノズル２５０を有する。ＤＥＤノズル２５０は、レーザー源２０２、材料粉体源２０４、およびガス源２０６からのレーザー、材料粉体、およびガスを噴射するように構成される。

【0010】

ＤＥＤヘッド２００は任意のものとすることができ、たとえば公知のＤＥＤヘッドを使用することができる。ＤＥＤヘッド２００は、移動機構２２０に連結されており、移動可能に構成される。移動機構２２０は、任意のものとすることができ、たとえば、レールなどの特定の軸に沿ってＤＥＤヘッド２００を移動可能なものとしてもよく、あるいは、任意の位置および向きにＤＥＤヘッド２００を移動させることができるロボットから構成されてもよい。一実施形態として、移動機構２２０は、直交する３軸に沿ってＤＥＤヘッド２００を移動可能に構成することができる。

【0011】

一実施形態によるＡＭ装置１００は、図１に示されるように制御装置１７０を有する。制御装置１７０は、ＡＭ装置１００の各種の動作機構、たとえば上述のＤＥＤヘッド２００や各種の動作機構などの動作を制御するように構成される。制御装置１７０は、一般的
なコンピュータまたは専用コンピュータから構成することができる。

【0012】

図２は一実施形態によるＤＥＤノズル２５０の断面を概略的に示す図である。図示の実施形態によるＤＥＤノズル２５０は、全体として切頭円錐形状のＤＥＤノズル本体２５９である。図示の実施形態によるＤＥＤノズル２５０は、ＤＥＤノズル本体２５９の中心にレーザー２５１が通過する第１通路２５２を備える。第１通路２５２を通ったレーザーは、ＤＥＤノズル本体２５９のレーザー口２５２ａから放出される。また、ＤＥＤノズル本体２５９は、第１通路２５２の外側に、材料粉体および材料粉体を輸送するためのキャリアガスが通過する第２通路２５４を備える。第２通路２５４を通った材料粉体は粉体口２５４ａから放出される。さらに、ＤＥＤノズル本体２５９は、粉体通路２５４の外側に、シールドガスが通過するシールドガス通路２５６を備える。シールドガス通路２５６を通ったシールドガスは、ガス口２５６ａから放出される。なお、一実施形態において、ＤＥＤノズル２５０は、シールドガス通路２５６およびガス口２５６ａを備えなくてもよい。

【0013】

粉体通路２５４は、ＤＥＤノズル２５０から排出される材料粉体がレーザー２５１の集光点２５１ａと実質的に同一の位置に収束するように構成される。なお、図２において材料粉体およびキャリアガスの流れは破線で示されている。キャリアガスは、たとえばアルゴンガスや窒素ガスなどの不活性ガスとすることができる。キャリアガスとして、空気より重いアルゴンガスを使用することがより望ましい。なお、キャリアガスに不活性ガスを用いることで、材料粉体が溶融して形成される溶融池を不活性ガスで覆うことで酸化を防止することができる。ただし、粉体口２５４ａから放出されるキャリアガスの流れにより、その外側の空気が巻き込まれることがある。そこで、図２に示されるＤＥＤノズル２５０は、粉体材料およびキャリアガスが排出される粉体通路２５４の外側に配置されたシールドガス通路２５６からシールドガスを低速で供給することで、周囲の空気が巻き込まれることを防止することができる。キャリアガスにより周囲の空気（特に酸素）が巻き込まれることを防止することで、造形時に金属酸化膜が生成されることを抑制でき、また、濡れ性の良い溶融池を形成することができる。図２において、シールドガスの流れは矢印で示されている。なお、シールドガスは、キャリアガスと同一の種類のガスとすることができる。

【0014】

一実施形態において、ＡＭ装置１００装置は粉体供給機構３００を備える。粉体供給機構３００は、材料粉体源２０４からＤＥＤノズル２５０の第２通路２５４に材料粉体を供給するように構成される。一実施形態において、ＤＥＤノズル２５０の第２通路２５４は円周方向に複数の領域に区画されている。その場合、第２通路２５４の複数の領域に均一に材料粉体を供給することが望ましい。また、一実施形態において、ＤＥＤノズル２５０の第２通路２５４を複数の領域に区画せずに、単一の第２通路２５４として形成してもよい。そのような単一の第２通路２５４に対して、粉体供給機構３００は、第２通路２５４の円周方向における複数の位置から材料粉体を供給するように構成されてもよい。

【0015】

図３は、一参考例による粉体供給機構４００の配管を示す断面図である。図３の例による配管は、材料粉体源２０４に連結される第１配管４０２と、ＤＥＤノズル２５０の第２通路２５４に連結される複数の第２配管４５０Ａ、４５０Ｂと、第１配管４０２および第２配管４５０を連結するためのアダプタ４７０と、を備えている。図３に示されるように、アダプタ４７０は、内部に分岐路４７２を備えている。第１配管４０２を通る材料粉体は、アダプタ４７０を介して複数の第２配管４５０Ａ、４５０Ｂに分配されてＤＥＤノズル２５０に供給される。

【0016】

図４は、一参考例による粉体供給機構４００の配管を示す断面図である。図４の例による配管は、材料粉体源２０４に連結される第１配管４０２と、ＤＥＤノズル２５０の第２通路２５４に連結される複数の第２配管４５０Ａ、４５０Ｂと、を備えている。図４に示
される参考例においては、複数の第２配管４５０Ａ、４５０Ｂは、図３のようなアダプタ４７０を介さずに、直接的に第１配管４０２に連結されている。

【0017】

図３、４に示される参考例による粉体供給機構４００においては、第１配管４０２から複数の第２配管４５０に分配される分岐部の箇所で、配管の断面積が急激に変化する。具体的には、第１配管４０２から分岐部分において断面積が大きくなり、分岐部分から各第２配管４５０Ａ、４５０Ｂに至ると断面積が小さくなる。分岐部においてこのような断面積の変化があると、配管を流れるキャリアガスに不安定な渦が発生することがあり、複数の第２配管４５０Ａ、４５０Ｂに均等に材料粉体を分配できないことがある。

【0018】

また、図３に示される参考例のように、分岐部を備えるアダプタ４７０を使用する場合、アダプタ４７０の一部に材料粉体が堆積することがある。アダプタ４７０に堆積した材料粉体は、偶発的にいずれかの第２配管４５０Ａ、４５０Ｂに流れ落ちることがある。そのような場合にも、複数の第２配管４５０Ａ、４５０Ｂに均等に材料粉体を分配できないことがある。特に、低速で材料粉体をＤＥＤノズル２５０に供給する場合、アダプタ４７０に材料粉体が堆積しやすい。一般的に、ＤＥＤ方式においては、ＤＥＤノズル２５０から放出される粉体材料およびキャリアガスの流れが３０ｍ／ｓから４０ｍ／ｓになるように設計されることが多い。キャリアガスの流れが３０ｍ／ｓから４０ｍ／ｓくらいであれば、粉体材料がアダプタ４７０に堆積するリスクは小さい。しかし、造形領域に粉体材料が存在する条件下においてＤＥＤ方式で造形する場合などには、造形領域に存在する粉体材料が吹き飛ばされないような低速でＤＥＤノズル２５０に粉体材料およびキャリアガスを供給することがある。たとえば、ＤＥＤ方式においても、ＤＥＤノズル２５０から放出される粉体材料およびキャリアガスの流れが１０ｍ／ｓ以下、または５ｍ／ｓ以下のような低速となるように設計することがあり得る。そのよう条件下でも、ＤＥＤノズル２５０に安定して材料粉体を供給できることが望ましい。

【0019】

図５Ａは、一実施形態による粉体供給機構３００の配管を示す断面図である。図５Ａに示される粉体供給機構３００は、材料粉体源２０４に連結される第１配管３０２と、ＤＥＤノズル２５０の第２通路２５４に連結される複数の第２配管３５０Ａ、３５０Ｂと、を備えている。

【0020】

図５Ａに示される第１配管３０２は、下流側の端部３０４から第１配管３０２の内側の上流に向かって延びる分離壁３０６を備える。図５Ｂは、図５Ａに示される位置５Ｂで切り出した断面斜視図である。図５Ｃは、図５Ａに示される位置５Ｃで切り出した断面斜視図である。図５Ｄは、図５Ａに示される位置５Ｄで切り出した断面斜視図である。図示されるように、分離壁３０６は、第１配管３０２の端部３０４の内側流路を管路３０２Ａ、３０２Ｂに二等分するように形成されている。他の実施形態として、分離壁３０６は、第１配管３０２の端部３０４の内側流路を三等分、四等分など任意の領域に区画するように構成されてもよい。

【0021】

図５Ａに示される位置５Ｃにおいては、分離壁３０６により分割された管路３０２Ａ、３０２Ｂは、それぞれ半円形の断面の流路となっている。図示の実施形態において、分離壁３０６により分割された管路３０２Ａ、３０２Ｂは、位置５Ｃから第１配管３０２の端部３０４に向かって徐々に円形の断面となるように形成されている。図示のように、分離壁３０６により分割された管路３０２Ａ、３０２Ｂは、第１配管３０２の端部３０４で、それぞれ第２配管３５０Ａ、３５０Ｂに連結されている。

【0022】

図５Ａ～５Ｄに示される実施形態において、第１配管３０２の分離壁３０６によって分割された複数の管路３０２Ａ、３０２Ｂの断面積の合計は、分割される前の管路の断面積とほぼ等しい。分割前の第１配管３０２の管路の断面積をｓとし、第１配管３０２を分離
壁３０６によりｎ等分に分割する場合、各流路の断面積は約ｓ／ｎとなる。したがって、分離壁３０６の厚さは薄い方が望ましい。

【0023】

上述のように、第１配管３０２内において、複数の流路に分割する際に、管路の断面積の変化がほとんどない。そのため、第１配管３０２を流れるキャリアガスに不安定な渦が発生することを抑制することができる。そのため、第１配管３０２内をキャリアガスとともに流れる粉体材料を安定して複数の流路に均等に分配することができる。

【0024】

図６Ａは、一実施形態による粉体供給機構３００の配管を示す断面図である。図６Ａに示される粉体供給機構３００は、材料粉体源２０４に連結される第１配管３０２と、ＤＥＤノズル２５０の第２通路２５４に連結される４つの第２配管３５０Ａ、３５０Ｂ、３５０Ｃ、３５０Ｄと、を備えている。ただし、図６Ａには、第２配管３５０Ｄは示されていない。

【0025】

図６Ａに示される第１配管３０２は、下流側の端部３０４から第１配管３０２の内側の上流に向かって延びる分離壁３０６を備える。図６Ｂは、図６Ａに示される位置６Ｂで切り出した断面斜視図である。図６Ｃは、図６Ａに示される位置６Ｃで切り出した断面斜視図である。図示されるように、分離壁３０６は、第１配管３０２の端部３０４の内側流路を管路３０２Ａ、３０２Ｂ、３０２Ｃ、３０２Ｄに四等分するように形成されている。他の実施形態として、分離壁３０６は、第１配管３０２の端部３０４の内側流路を二等分、三等分など任意の領域に区画するように構成されてもよい。

【0026】

図６Ａに示される実施形態において、第１配管３０２および複数の第２配管３５０Ａ、３５０Ｂ、３５０Ｃ、３５０Ｄは、遷移部３３０を介して連結されている。図６Ａに示されるように、第１配管３０２の下流側の端部３０４が、遷移部３３０の上流側の端部３３２に連結され、第２配管３５０Ａ、３５０Ｂ、３５０Ｃ、３５０Ｄの上流側端部３５２Ａ、３５２Ｂ、３５２Ｃ、３５２Ｄが、遷移部３３０の下流側の端部３３４Ａ、３３４Ｂ、３３４Ｃ、３３４Ｄに連結されている。図示のように、遷移部３３０は、第１配管３０２の分離壁３０６に連結される遷移部分離壁３３６を備える。換言すれば、第１配管３０２の分離壁３０６は、遷移部３３０まで延長されており、遷移部３３０に延長された分離壁３０６を遷移部分離壁３３６と称している。図６Ｄは、図６Ａに示される位置６Ｄで切り出した断面斜視図である。図示のように、遷移部３３０は、遷移部分離壁３３６により、流路３３０Ａ、３３０Ｂ、３３０Ｃ、３３０Ｄの４つの流路に区画されており、各流路３３０Ａ、３３０Ｂ、３３０Ｃ、３３０Ｄがそれぞれ第２配管３５０Ａ、３５０Ｂ、３５０Ｃ、３５０Ｄに連結されている。

【0027】

図６Ａ～６Ｄに示される実施形態において、第１配管３０２は、分離壁３０６によって、４つの扇形の断面の管路３０２Ａ、３０２Ｂ、３０２Ｃ、３０２Ｄに分割されている。図示の実施形態においては、第１配管３０２の端部３０４に至るまで同一の扇方の断面の管路３０２Ａ、３０２Ｂ、３０２Ｃ、３０２Ｄが続いている。図示の実施形態において、遷移部３３０は上流側の端部３３２では、各管路３３０Ａ、３３０Ｂ、３３０Ｃ、３３０Ｄの断面は扇形であるが、下流側の端部３３４Ａ、３３４Ｂ、３３４Ｃ、３３４Ｄに向かって、断面が円形に近づくように変形している。

【0028】

図６Ａ～６Ｄに示される実施形態において、第１配管３０２の内側で分離壁３０６によって分割された複数の管路の断面積の合計は、分割される前の管路の断面積とほぼ等しい。分割前の第１配管３０２の管路の断面積をｓとし、第１配管３０２を分離壁３０６によりｎ等分に分割する場合、各流路の断面積は約ｓ／ｎとなる。したがって、分離壁３０６の厚さは薄い方が望ましい。

【0029】

図６Ａ～６Ｄに示される実施形態においては、遷移部３３０のところで流路の断面積が変化している。しかし、第１配管３０２の端部３０４よりも上流の位置で、分離壁３０６により既に流路が複数に分割されているので、材料粉体の分配は第１配管３０２の分離壁３０６により既になされている。そのため、遷移部３３０のところでの流路の断面積の変化によるキャリアガスの流れの乱れによって材料粉体の分配が不均一になることを抑制することができる。

【0030】

図７Ａは、一実施形態による粉体供給機構３００の配管を示す断面図である。図７Ａに示される粉体供給機構３００は、材料粉体源２０４に連結される第１配管３０２と、ＤＥＤノズル２５０の第２通路２５４に連結される４つの第２配管３５０Ａ、３５０Ｂ、３５０Ｃ、３５０Ｄと、を備えている。

【0031】

図７Ａに示される第１配管３０２は、下流側の端部３０４から第１配管３０２の内側の上流に向かって延びる分離壁３０６を備える。図７Ｂは、図７Ａに示される位置７Ｂで切り出した断面斜視図である。図７Ｃは、図７Ａに示される位置７Ｃで切り出した断面斜視図である。図７Ｄは、図７Ａに示される位置７Ｄで切り出した断面斜視図である。

【0032】

図７Ａ、７Ｃに示されるように、第１配管３０２の分離壁３０６は、分離壁３０６の最も上流側の端部である位置７Ｃで、第１配管３０２の流路を二等分している。そして、図７Ａ、図７Ｄで示されるように、分離壁３０６の中間位置である位置７Ｄのところで二分割された流路をさらにそれぞれ二等分している。図示されるように、本実施形態においては、第１配管３０２は、端部３０４のところでは、４つの管路３０２Ａ、３０２Ｂ、３０２Ｃ、３０２Ｄに分割されている。他の実施形態として、第１配管３０２の分離壁３０６は、上流側で流路を任意にｎ分割し、中間位置でさらに流路を任意にｍ分割して、第１配管３０２の端部３０４において流路を計ｎ×ｍに区画するように形成してもよい。なお、ｎ、ｍは２以上の自然数である。

【0033】

図７Ａに示される実施形態において、第１配管３０２および複数の第２配管３５０Ａ、３５０Ｂ、３５０Ｃ、３５０Ｄは、遷移部３３０を介して連結されている。図７Ｅは、図７Ａに示される位置７Ｅで切り出した断面斜視図である。遷移部３３０の構成に関しては図６Ａ～図６Ｄの実施形態と同様なので説明を省略する。

【0034】

図７Ａ～７Ｅに示される実施形態において、第１配管３０２の内側で分離壁３０６によって分割された複数の管路の断面積の合計は、分割される前の管路の断面積とほぼ等しい。分割前の第１配管３０２の管路の断面積をｓとし、第１配管３０２を端部３０４において分離壁３０６によりｎ等分に分割する場合、各流路の断面積は約ｓ／ｎとなる。したがって、分離壁３０６の厚さは薄い方が望ましい。

【0035】

図７Ａ～７Ｅに示される実施形態において、遷移部３３０のところで流路の断面積が変化している。しかし、第１配管３０２の端部３０４よりも上流の位置で、分離壁３０６により既に流路が複数に分割されているので、材料粉体の分配は第１配管３０２の分離壁３０６により既になされている。そのため、遷移部３３０のところでの流路の断面積の変化によるキャリアガスの流れの乱れによって材料粉体の分配が不均一になることを抑制することができる。図７Ａ～７Ｅに示される実施形態においては、図６Ａ～６Ｄに示される実施形態とは異なり、分離壁３０６の上流側端部および中間位置の二段階で流路を分割している。一度に多くの流路に分割する場合に比べて、材料粉体が衝突する分離壁３０６の端部の面積が小さくなり、材料粉体の分配のばらつきをさらに小さくすることができる。

【0036】

上述のいずれの実施形態においても、第１配管３０２の分離壁３０６は、第１配管３０２の直径をφとしたとき、第１配管３０２の下流側の端部３０４から上流に向かう長さが
φ以上となるように構成されることが望ましい。

【0037】

一実施形態において、上述のような分離壁３０６を備える第１配管３０２、第２配管３５０、および遷移部３３０は、ＡＭ装置に供給する材料粉体と同種の材料から形成することができる。たとえば、第１配管３０２、第２配管３５０、および遷移部３３０は、金属材料や樹脂材料から形成することができる。一実施形態として、第１配管３０２、第２配管３５０、および遷移部３３０はＳＵＳから形成することができる。また、一実施形態において、分離壁３０６を備える第１配管３０２、第２配管３５０、および遷移部３３０は、帯電を防止するように導電性の材料から形成されることが望ましい。たとえば、これらの部材は、導電性を付与した樹脂材料や金属材料から形成することができる。また、これらの材料はＡＭ装置において、電気的に接地された状態で使用されることが望ましい。

【0038】

一実施形態として、第１配管３０２、第２配管３５０、および遷移部３３０は、公知のＡＭ法により形成される。第１配管３０２、第２配管３５０、および遷移部３３０をＡＭ法により製造することで、各配管の連結部分や、遷移部の形状変化を滑らかに造形することができる。

【0039】

上述の実施形態から少なくとも以下の技術的思想が把握される。
［形態１］形態１によれば、造形物を製造するためのＡＭ装置が提供され、前記ＡＭ装置は、ＤＥＤノズルを有し、前記ＤＥＤノズルは、前記ＤＥＤノズル本体の先端に設けられた粉体材料を出射するための粉体口、および前記粉体口に連通する、前記ＤＥＤノズル本体内を粉体材料が通過するための粉体通路と、を有し、前記ＡＭ装置はさらに、第１配管と、前記第１配管の端部から前記第１配管の内側の上流に向かって延びる分離壁と、前記第１配管の前記端部に連結されている複数の第２配管と、を有し、前記分離壁は前記第１配管の前記端部を複数の領域に区画し、前記複数の第２配管のそれぞれは、前記第１配管の複数の区画のそれぞれに連結されており、前記第２配管は、前記ＤＥＤノズルの前記粉体通路に連結されている。

【0040】

［形態２］形態２によれば、形態１によるＡＭ装置において、前記第１配管の内側の直径をφとするとき、前記分離壁は、前記第１配管の前記端部から上流に向かう長さがφより大きい。

【0041】

［形態３］形態３によれば、形態１または２によるＡＭ装置において、前記第１配管の前記分離壁は、前記第１の配管の内側を均等に複数の領域に区画する第１分離壁と、前記第１分離壁により均等に区画された各領域をさらに複数の領域に区画する第２分離壁と、を有する。

【0042】

［形態４］形態４によれば、形態１から形態３のいずれか１つの形態によるＡＭ装置において、前記第１配管と前記第２配管とは、遷移部を介して連結され、前記遷移部は、前記第１配管の前記分離壁に連結される遷移部分離壁を有し、前記遷移部は前記遷移部分離壁により複数の領域に区画され、前記複数の第２配管のそれぞれは、前記遷移部の複数の区画のそれぞれに連結されている。

【0043】

［形態５］形態５によれば、形態４によるＡＭ装置において、前記第１配管の内側の断面積をｓとし、前記第１配管の前記端部における複数の区画の数をｎとしたとき、前記分岐部の前記複数の区画の各断面積は、約ｓ／ｎである。

【0044】

［形態６］形態６によれば、形態１から形態５のいずれか１つの形態によるＡＭ装置において、前記ＤＥＤノズルの前記粉体口から、粉体材料およびキャリアガスが１０ｍ／ｓ以下の流速で排出されるように構成される。

【符号の説明】

【0045】

１００…ＡＭ装置
２００…ヘッド
２０２…レーザー源
２０４…材料粉体源
２０６…ガス源
２５０…ノズル
２５２…第１通路
２５４…第２通路
３００…粉体供給機構
３０２…第１配管
３０４…端部
３０６…分離壁
３３０…遷移部
３３２…端部
３３６…遷移部分離壁
３５０…第２配管
Ｍ…造形物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【図7E】