特開 2023-174403 金属積層造形方法及びその装置

(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】P2023174403

(43)【公開日】2023-12-07

(54)【発明の名称】金属積層造形方法及びその装置

(51)【国際特許分類】

   B22F 10/66 20210101AFI20231130BHJP

   B22F 10/25 20210101ALI20231130BHJP

【ＦＩ】

B22F10/66

B22F10/25

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022087256

(22)【出願日】2022-05-27

(71)【出願人】

【識別番号】504139662

【氏名又は名称】国立大学法人東海国立大学機構

(71)【出願人】

【識別番号】000003713

【氏名又は名称】大同特殊鋼株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001184

【氏名又は名称】弁理士法人むつきパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】吉田 佳典

(72)【発明者】

【氏名】沓掛 あすか

(72)【発明者】

【氏名】岡島 琢磨

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 樹一

【テーマコード（参考）】

4K018

【Ｆターム（参考）】

4K018CA44

4K018EA51

4K018EA60

4K018FA05

4K018KA63

(57)【要約】

【課題】付加工程と一連とした調整工程を制御性良く精確に実施し得る付加製造による金属積層造形方法及びその装置の提供。
【解決手段】
造形ステージ上に金属材料を供給し照射される熱源による局所溶融部を移動させて金属積層造形物を造形する金属積層造形装置及び方法である。装置は、押圧工具の先端部を局所溶融部の移動方向の後方に配置させ、造形ステージに対する先端部の離隔距離を自在に保持して制御する移動制御部を含み、先端部を金属材料に押圧させつつ局所溶融部の移動に追従して摺動させることを特徴とする。方法は、押圧工具の先端部を局所溶融部の移動方向の後方に配置させ、造形ステージに対する先端部の離隔距離を自在に保持して制御する移動制御部にて、先端部を金属材料に押圧させつつ局所溶融部の移動に追従して摺動させることを特徴とする。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

造形ステージ上に金属材料を供給し照射される熱源による局所溶融部を移動させて金属積層造形物を造形する金属積層造形装置であって、
押圧工具の先端部を前記局所溶融部の移動方向の後方に配置させ、前記造形ステージに対する前記先端部の離隔距離を自在に保持して制御する移動制御部を含み、前記先端部を前記金属材料に押圧させつつ前記局所溶融部の移動に追従して摺動させることを特徴とする金属積層造形装置。

【請求項2】

前記先端部は２０００℃以上の高融点金属からなることを特徴とする請求項１記載の金属積層造形装置。

【請求項3】

前記高融点金属は、ニオブ、タンタル、モリブテン、タングステンのうちから選択される１種、又はこれを基とする合金であることを特徴とする請求項２記載の金属積層造形装置。

【請求項4】

前記押圧工具は、前記高融点金属からなる棒状体の一部を前記先端部としていることを特徴とする請求項３記載の金属積層造形装置。

【請求項5】

前記先端部は部分球状の立体曲面を有することを特徴とする請求項４記載の金属積層造形装置。

【請求項6】

前記移動制御部は、前記離隔距離を一定とする固定制御、及び、前記先端部を前記金属材料に所定圧力で押圧させる定圧制御のいずれか一方又は両方で前記押圧工具の保持状態を制御することを特徴とする請求項１乃至５のうちの１つに記載の金属積層造形装置。

【請求項7】

造形ステージ上に金属材料を供給し照射される熱源による局所溶融部を移動させて金属積層造形物を造形する金属積層造形方法であって、
押圧工具の先端部を前記局所溶融部の移動方向の後方に配置させ、前記造形ステージに対する前記先端部の離隔距離を自在に保持して制御する移動制御部にて、前記先端部を前記金属材料に押圧させつつ前記局所溶融部の移動に追従して摺動させることを特徴とする金属積層造形方法。

【請求項8】

前記先端部は前記金属材料の融点よりも１０００℃以上高い融点を有する高融点金属からなることを特徴とする請求項７記載の金属積層造形方法。

【請求項9】

前記離隔距離を一定とする固定制御、及び、前記先端部を前記金属材料に所定圧力で押圧させる定圧制御のいずれか一方又は両方で前記押圧工具の保持状態を制御することを特徴とする請求項７又は８に記載の金属積層造形方法。

【請求項10】

前記定圧制御では、前記押圧工具の押圧開始位置にテーパー形状を与えておく工程を含むことを特徴とする請求項９記載の金属積層造形方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、付加製造による金属積層造形方法及びその装置に関する。

【背景技術】

【0002】

アーク放電やレーザーなどからなる熱源を移動させつつ供給された金属材料を局所的に溶融及び凝固させてトラックを形成し、これを水平方向及び／又は鉛直方向に積み重ねて立体形状の構造体を造形していく金属積層造形方法が知られている。ここで、溶融及び凝固の過程で内部に空孔が形成されると、構造体の機械的特性が低下してしまう。そこで、溶融及び凝固の過程の中で塑性変形を与えて空孔を圧壊させながらトラックを形成していく方法が提案されている。

【0003】

例えば、非特許文献１では、アーク放電による付加製造（ＡＡＭ）において、大きなエネルギー入力によって溶融した金属が流動し、収縮空孔やクラックを生成し、また残留応力や変形を生じさせるといった、いわゆる「ボトルネック問題」について述べた上で、これに対して熱間圧延プロセスを与えることを提案している。金属ワイヤを供給されるトーチの後方において複数の円筒ローラーにて塑性変形を与えて、機械強度の回復を図っている。

【0004】

また、特許文献１では、非特許文献１と同様に、アーク放電によるプラズマ熱溶解積層ガンやガスシールドレーザガンのような大きなエネルギー源を用いて、この移動と同期させてマイクロローラを運動させ、その場で溶融池後方の凝固直後領域の表面を塑性変形させて圧延、冷却を追従制御し、変形矯正、除去加工、及び／又は仕上げ加工を行う方法を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２０－１０８９６０号公報

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】"Improvement in Geometrical Accuracy and Mechanical Property for Arc-Based Additive Manufacturing Using Metamorphic Rolling Mechanism"; Yang Xie, Haiou Zhang,and Fei Zhou; Journal of Manufacturing Science and Engineering, NOVEMBER 2016, Vol. 138.

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

付加製造による金属積層造形では、造形中に形成される初期空孔の制御が難しく、上記したような、付加工程と一連とした調整（塑性加工）工程を与えることが望まれる。特に、高い形状精度や機械的特性を要求されるような金属積層造形では、各積層工程における調整工程を制御性よく精確に実施できるようにすることも求められる。

【0008】

本発明は、以上のような状況に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、付加工程と一連とした調整工程を制御性良く精確に実施し得る付加製造による金属積層造形方法及びその装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明による装置は、造形ステージ上に金属材料を供給し照射される熱源による局所溶融部を移動させて金属積層造形物を造形する金属積層造形装置であって、押圧工具の先端部を前記局所溶融部の移動方向の後方に配置させ、前記造形ステージに対する前記先端部の離隔距離を自在に保持して制御する移動制御部を含み、前記先端部を前記金属材料に押圧させつつ前記局所溶融部の移動に追従して摺動させることを特徴とする。

【0010】

かかる特徴によれば、付加工程と一連として押圧工具の先端部を摺動させる、いわゆる「しごき加工」による機械的性質の向上に大きく寄与し得る塑性変形を簡便かつ精確に与え得るのである。

【0011】

上記した発明において、前記先端部は２０００℃以上の高融点金属からなることを特徴としてもよい。また、前記高融点金属は、ニオブ、タンタル、モリブテン、タングステンのうちから選択される１種、又はこれを基とする合金であることを特徴としてもよい。また、上記した発明において、前記押圧工具は、前記高融点金属からなる棒状体の一部を前記先端部としていることを特徴としてもよい。更に、前記先端部は部分球状の立体曲面を有することを特徴としてもよい。かかる特徴によれば、局所溶融部後方での熱間塑性変形を機械的性質の向上に大きく寄与し得るように十分に与え得るとともに、工具寿命の低下を抑制できて、先端部の安定した摺動も得られるのである。

【0012】

上記した発明において、前記移動制御部は、前記離隔距離を一定とする固定制御、及び、前記先端部を前記金属材料に所定圧力で押圧させる定圧制御のいずれか一方又は両方で前記押圧工具の保持状態を制御することを特徴としてもよい。かかる特徴によれば、固定制御では塑性変形を十分に与えつつ制御を簡便にできる一方、定圧制御では局所溶融部後方での所定温度以上の軟化位置における熱間塑性変形を簡便に制御できるのである。

【0013】

また、本発明による方法は、造形ステージ上に金属材料を供給し照射される熱源による局所溶融部を移動させて金属積層造形物を造形する金属積層造形方法であって、押圧工具の先端部を前記局所溶融部の移動方向の後方に配置させ、前記造形ステージに対する前記先端部の離隔距離を自在に保持して制御する移動制御部にて、前記先端部を前記金属材料に押圧させつつ前記局所溶融部の移動に追従して摺動させることを特徴とする。

【0014】

かかる特徴によれば、付加工程と一連として押圧工具の先端部を摺動させる、いわゆる「しごき加工」による機械的性質の向上に大きく寄与し得る塑性変形を簡便かつ精確に与え得るのである。

【0015】

上記した発明において、前記先端部は前記金属材料の融点よりも１０００℃以上高い融点を有する高融点金属からなることを特徴としてもよい。かかる特徴によれば、局所溶融部後方での熱間塑性変形を機械的性質の向上に大きく寄与し得るように十分に与え得るとともに、工具寿命の低下を抑制できるのである。

【0016】

上記した発明において、前記離隔距離を一定とする固定制御、及び、前記先端部を前記金属材料に所定圧力で押圧させる定圧制御のいずれか一方又は両方で前記押圧工具の保持状態を制御することを特徴としてもよい。かかる特徴によれば、固定制御では塑性変形を十分に与えつつ制御を簡便にできる一方、定圧制御では局所溶融部後方での所定温度以上の軟化位置における熱間塑性変形を簡便に制御できるのである。

【0017】

上記した発明において、前記定圧制御では、前記押圧工具の押圧開始位置にテーパー形状を与えておく工程を含むことを特徴としてもよい。かかる特徴によれば、局所溶融部後方での定圧制御下での熱間塑性変形を簡便に制御できるのである。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明による金属積層造形装置の一例を示すブロック図である。

【図2】製造試験の積層パターンＡを示す（ａ）上面図及び（ｂ）側面図である。

【図3】製造試験の積層パターンＢを示す（ａ）上面図及び（ｂ）側面図である。

【図4】被造形体と金属積層による金属積層造形物の外観写真、及び、微小引張試験片の切り出し位置を示す図である。

【図5】微小引張試験片の試験片形状を示す（ａ）上面図及び（ｂ）外観写真である。

【図6】製造試験における金属積層造形物の製造条件と試験結果の表である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

本発明による１つの実施例としての金属積層造形装置及び金属積層造形方法について、図１を用いて説明する。

【0020】

図１に示すように、金属積層造形装置１０は、被造形体５を固定して水平移動を可能とする送り台１と、レーザー光Ｌを照射させる照射部２と、押圧工具３と、これらの動作を制御する制御部１４を含む。被造形体５は、その上面において金属材料９を溶融し積層させるための造形ステージとされ、上面を略水平とするように送り台１に固定される。照射部２から照射されるレーザー光Ｌは、被造形体５の上に供給された金属材料９を溶融させるための熱源であり、金属材料９を溶融させた局所溶融部８を形成させることができる。

【0021】

局所溶融部８はレーザー光Ｌの加熱によって金属材料９が局所的に溶融又は半溶融状態となった部分であり、一般的にレーザー光Ｌの照射される中心から照射スポット径の３倍程度の直径を有する円内の範囲とされる。実際には、レーザー光Ｌを金属材料９に対して移動させるため、局所溶融部８は移動速度に応じて円形から後方に伸びた形状の範囲に形成されると考えられる。ここで、半溶融状態とは、金属材料９の固相線温度以上の温度を有し、固液共存となった状態のことをいう。

【0022】

なお、熱源としてはその他に電子ビームやアーク放電などを利用し得る。また、押圧工具３はその先端部３ａを溶融後の軟化したままの金属材料９によるトラックに押圧させつつ摺動させ、いわゆる「しごき加工」を付与することで、金属材料９を熱間塑性変形させて造形中に形成される初期空孔などを低減させることができる。

【0023】

詳細には、送り台１は、被造形体５に少なくとも水平面内で一方向の送りをかけることができるよう、送り機構１１ａに接続される。送り機構１１ａとしては、例えばボールねじを含む機構などを利用することができる。また、送り機構１１ａは制御部１４に含まれる送り制御部１１に接続され、送り台１の移動に関する信号を送り制御部１１から受けて送り台１を動作させるドライバを含む。

【0024】

このような送り機構１１ａの動作によって、照射部２に対する送りを被造形体５に与えるよう被造形体５を水平に移動させ、相対的に金属材料９の局所溶融部８を被造形体５に対して移動させることができる。つまり、被造形体５の上で、粉末などの状態で供給された金属材料９を溶融させて得た局所溶融部８を移動させつつ、金属材料９を順次凝固させてトラックを形成し、これを水平方向及び／又は鉛直方向に積み重ねて積層造形を行い、立体形状の金属積層造形物による構造体を造形することができる。なお、金属積層造形装置１０は、送り台１を鉛直方向に移動させる高さ調整機構や水平面内で送り方向に直交する方向の位置を調整する機構をさらに備えていることも好ましい。

【0025】

照射部２は、レーザー制御部１２に接続されレーザー光Ｌの出力を調整しＯＮ－ＯＦＦの切り換えをすることができる。これによって、上記した局所溶融部８を得ることができる。レーザー制御部１２もまた制御部１４に含まれる。なお、図示しない角度調整機構を備え、レーザー光Ｌの照射角度を調整可能とされることも好ましい。

【0026】

一方、押圧工具３は、押圧工具３を移動させる移動機構１３ａを介して、押圧工具３の移動制御を行う移動制御部１３に接続される。移動制御部１３もまた制御部１４に含まれる。押圧工具３の先端部３ａは、移動制御部１３によって、造形ステージである被造形体５の表面に対する離隔距離を自在に保持して可変とされる。つまり、押圧工具３は先端部３ａを下に向けて垂下されつつ、移動機構１３ａによって上下動可能に保持されるとともに、上記した離隔距離を所与の値とする位置で固定保持可能とされる。例えば、移動機構１３ａ及び移動制御部１３は、公知のサーボ機構によって構成することができる。なお、この離隔距離は供給された金属材料の９の厚さと押圧工具３によって付与しようとする変形の量によって、適宜定められる。

【0027】

ここで、移動制御部１３は、先端部３ａと被造形体５の表面との離隔距離を一定とする固定制御、及び、先端部３ａを金属材料９によるトラックに所定圧力で押圧させる定圧制御のいずれか一方又は両方で押圧工具３の保持状態を制御可能とすることが好ましい。固定制御によれば、塑性変形後の金属材料９によるトラックの高さを一定に保ち、塑性変形による調整工程をより精確に実施できる。また、定圧制御によれば、塑性変形後の金属材料９の塑性変形の量を一定にし得る。なお、定圧制御であるが、押圧工具３にかかる負荷を一定にするものであって、先端部３ａの金属材料９に対する圧力については問わない。

【0028】

押圧工具３は、また、局所溶融部８の移動に追従できるようにするが、例えば、局所溶融部８に対して所定距離だけ離間するようにすると制御が容易となり好ましい。そのため、押圧工具３の照射部２に対する水平方向（送り方向）の位置を調整する機構を備えることが好ましい。この所定距離は、「しごき加工」を与えて局所溶融部８の通過後の金属材料９によるトラックに十分な加工を付与して空孔を減じて機械的性質を向上させるために、所定範囲内の温度となったトラックの部分に先端部３ａを押し当てることのできるように定められる。そのため、この所定距離は、所定範囲内の温度も含めて、金属材料９の種類、送り速度、局所溶融部８からの抜熱などの多種の条件によって定まることになる。そこで、このような所定距離は例えば実験的に求めて定めることができる。

【0029】

例えば、局所溶融部８から所定距離だけ離間した押圧工具３の先端部３ａの位置において、金属材料９が半溶融状態を維持していると、しごき加工によって空孔を圧壊させやすく空孔率を低減させる観点から好ましい。一方、同位置において金属材料９が凝固後であって軟化した状態であると、しごき加工によって塑性加工を付与できて、素地の機械的性質を向上させる観点から好ましい。

【0030】

上記したように、被造形体５は送り台１によって送りを与えられる。一方、押圧工具３は、局所溶融部８の移動方向の後方に配置され、局所溶融部８の移動に追従する。よって、押圧工具３は、局所溶融部８に対して被造形体５の送り方向に位置することになる。つまり、図示したように、送り台１の送り方向を左方向にする場合、押圧工具３は局所溶融部８の左側に位置する。なお、被造形体５を固定して局所溶融部８と押圧工具３の両者に送りをかけるような構造としてもよい。

【0031】

さらに、押圧工具３の先端部３ａは、上記したように溶融後の高温の金属材料９に押し当てられる。そのため、先端部３ａは融点を２０００℃以上とする高融点金属からなることが好ましい。また、先端部３ａは、金属材料９の融点よりも１０００℃以上高い融点を有する高融点金属からなることも好ましい。これらのような高融点金属としては、例えば、ニオブ、タンタル、モリブテン、タングステンが挙げられ、これらのうちから選択される１種、又はこれを基とする合金とすることができる。このような高融点金属を用いることで押圧工具３の寿命の低下を抑制でき、さらには先端部３ａの安定した摺動を得て塑性加工を安定させ得る。

【0032】

なお、このような高融点金属は比較的高価であるため、棒状体の一部を高融点金属として先端部３ａを構成することも好ましい。また、先端部３ａは、しごき加工において安定して摺動するものであれば、その形状は特に限定されない。例えば、半球状体や楕円体の一部などの部分球状の立体曲面を有する形状のほか、直方体のような棒状体の切断面であってもよい。

【0033】

金属積層造形装置１０は、金属材料９を溶融し凝固させるため、金属材料９の酸化を抑制できるよう、不活性ガス雰囲気を得られるチャンバー内に送り台１、照射部２、押圧工具３を設置させることが好ましい。また、かかるチャンバーは不活性ガスのパージを容易とするよう、不活性ガスの供給源とともに内部空間の空気を排出する真空ポンプを備える。不活性ガスとしては例えばアルゴンガスを用い得る。

【0034】

金属積層造形装置１０を用いた金属積層造形方法については以下のようになる。

【0035】

まず、送り台１上に被造形体５を固定し、上記したチャンバー内の雰囲気を不活性ガス雰囲気とした上で、被造形体５の上に金属材料９として例えば金属粉末を敷く。被造形体５上に敷いた金属材料９の厚さは一定とし、例えば、０．１ｍｍとする。なお、被造形体５において、押圧工具３による押圧を開始する位置にテーパー形状を設けておくことも好ましく、予めテーパー形状を形成する工程を含んでもよい。

【0036】

次に、移動制御部１３によって、先端部３ａの造形ステージとなる被造形体５の表面からの離隔距離を所定の距離とするよう鉛直方向の位置を調整する。なお、押圧工具３の先端部３ａの局所溶融部８に対する水平方向の位置は予め調整してある。

【0037】

レーザー制御部１２によって照射部２からレーザー光Ｌを照射させると同時に、送り制御部１１によって送り機構１１ａを介して送り台１に送りをかける。これによって、金属材料９に局所溶融部８を形成しつつ、溶融後の金属材料９によるトラックに押圧工具３の先端部３ａを押圧し摺動させて「しごき加工」によって塑性変形を付与できる。なお、この間、移動制御部１３は、上記した固定制御及び／又は定圧制御を行って、先端部３ａの被造形体５に対する離隔距離及び／又はトラックに対する押圧力を制御している。

【0038】

レーザー制御部１２によってレーザー光Ｌの照射を停止した後、所定距離だけ送りをかけてから送り制御部１１によって送りを停止し、1本のトラックの形成を終える。必要に応じて同様にトラックの形成を繰り返して水平方向及び／又は鉛直方向に積み重ねて積層造形を行い、立体形状の金属積層造形物を造形することができる。

【0039】

ここで、先端部３ａを軟化したトラックに対して摺動させる「しごき加工」においては、例えばローラーを用いた押圧加工とは軟化した金属材料９に付与する応力状態が異なると考えられる。ローラーを用いた押圧加工ではトラックの表面に直交する方向の押し付け力が付与されるのみであるのに対し、「しごき加工」ではそのような押し付け力に加えて摺動で生じる摩擦力によってトラックの表面近傍に水平方向の力が付与される。このような応力状態がもたらすメカニズムについては現時点では不明であるが、少なくともトラックを積層して得られる金属積層造形物の空孔を低減させ機械的性質の向上に大きく寄与することが分かっている。これについては後述する。なお、金属積層造形物の断面における空孔率としては１０％以下となるように空孔を低減されることが好ましい。

【0040】

以上のように、金属積層造形装置１０によれば、金属材料９に局所溶融部８を形成し、これを移動させてトラックを得る付加工程と、これと一連とした「しごき加工」による調整工程を制御性良く精確に実施し得る。

【0041】

［製造試験］
次に、金属積層造形装置１０によって実際にトラックを形成させ積層させて金属積層による金属積層造形物を得た製造試験について、図２乃至図６を用いて説明する。

【0042】

図２及び図３に示すように、一端にテーパー形状５ａを設けた上面視円形の被造形体５（図４参照）を用意し、その表面にトラックを形成させるパスを定めた。なお、図内のｘ、ｙ方向は水平面内の方向で、ｚ方向が鉛直方向である。ｘ方向は、被造形体５に対して局所溶融部８及び押圧工具３を移動させる向き（レーザー光Ｌを走査する向き）であり、送り方向の向きとは逆向きである。そして、テーパー形状５ａは押圧工具３の押圧開始位置に形成してある。このようなテーパー形状を与えた場合、移動制御部１３を定圧制御とすることで、押圧工具３の先端部３ａは被造形体５のテーパー形状を有する表面に沿って移動することになり、被造形体５の表面に対する離隔距離を自動的に得られる。つまり、押圧工具３の位置制御を容易とし得る。なお、テーパー形状５ａの勾配は１／１０とした。積層パターンについては後述する。

【0043】

トラックは、積層パターンの長手方向（ｘ方向）に厚さ０．１ｍｍで形成し、ｙ方向に０．１５ｍｍピッチで平行となるように複数形成させて全体の幅を３．６ｍｍになるようにした。また、幅３．６ｍｍの層を複数形成させて全体の厚さを積層パターンＡ（図２参照）において１ｍｍ、積層パターンＢ（図３参照）において１．５ｍｍとなるようにした。ここで、積層パターンＡにおいては、隣り合う層においてトラックを形成させるパスのｙ方向の位置を揃えた。一方、積層パターンＢにおいては隣り合う層においてパスのｙ方向の位置を半ピッチずらした。

【0044】

また、各積層パターンにおけるトラック形成の開始側の端部では、被造形体５のテーパー形状５ａを延長して維持するようにテーパー形状が与えられていると、押圧工具３の先端部３ａをテーパー形状に沿って移動可能とできて好ましい。そのため、被造形体のみならず積層部分においてもテーパー形状を維持すべく、各層のトラック形成の開始位置の部分を機械加工したり、積層する毎にトラック形成の開始位置を後方にずらしたりしてもよい。このような積層パターンによって金属積層造形物による構造体６（図４参照）を得た。

【0045】

金属材料９としてはマルエージング鋼の粉末を用い、レーザー光Ｌの出力は１２６Ｗ、スポット径φ０．２ｍｍ、送り速度１５ｍｍ／ｓ、局所溶融部８と先端部３ａの水平距離を１．０ｍｍとしてトラックの形成を行なった。なお、積層造形はアルゴンガス雰囲気中にて行った。

【0046】

図４及び図５に示すように、得られた構造体６のテーパー形状５ａの部分を避けて微小引張試験片７を切り出した。微小引張試験片７は、全長１５．４ｍｍの平行部の断面を幅１．０ｍｍ及び厚さ０．４ｍｍとする引張試験片である。また、各構造体６の断面（ｙ－ｚ平面）を観察し、空孔率を求めた。空孔率は、断面写真を撮影した上でかかる写真の画像を２値化し、空孔に当たる部分の面積率から算出した。

【0047】

図６に示すように、条件１及び条件３においては押圧工具３による「しごき加工」を行わず、つまり空孔を低減させる塑性加工による調整を行わず、条件２及び条件４において「しごき加工」を行った。

【0048】

微小引張試験片による引張試験の結果は、条件２及び条件４において、条件１及び条件３に対して非常に高い引張強度を得た。つまり、しごき加工を行わなかった場合に比べてしごき加工を行った場合に引張強度を向上させることができた。

【0049】

また、空孔率は、積層パターンＡの場合、条件１の２０．６％に対して条件２では６．９％と非常に小さくなった。積層パターンＢにおいても同様に、条件３の１６．０％に対して条件４では２．９％と非常に小さくなった。つまり、しごき加工を行わなかった場合に比べて、しごき加工を行った場合に多くの空孔を圧壊することができた。また、この結果は引張試験の結果によく対応していることも判る。

【0050】

これらのように、製造試験において、しごき加工を付与したトラックを積層して得られる金属積層造形物による構造体においては、空孔率を低く抑え、高い引張強度を得られることが分かった。

【0051】

なお、積層パターンについては、隣り合う層においてパスの位置を半ピッチずらした積層パターンＢにおいて引張強度を高くして空孔率を小さくしたことが確認された。

【0052】

以上、本発明の代表的な実施例を説明したが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、当業者であれば、本発明の主旨又は添付した特許請求の範囲を逸脱することなく、種々の代替実施例及び改変例を見出すことができるであろう。

【符号の説明】

【0053】

１ 送り台
２ 照射部
３ 押圧工具
９ 金属材料
１０ 金属積層造形装置
１４ 制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】