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(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】P2024134506
(43)【公開日】2024-10-03
(54)【発明の名称】立体造形方法及び立体造形装置
(51)【国際特許分類】
B22F 5/10 20060101AFI20240926BHJP
B22F 10/14 20210101ALI20240926BHJP
【ＦＩ】
B22F5/10
B22F10/14
【審査請求】未請求
【請求項の数】23
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023199303
(22)【出願日】2023-11-24
(31)【優先権主張番号】P 2023044384
(32)【優先日】2023-03-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000006747
【氏名又は名称】株式会社リコー
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(72)【発明者】
【氏名】孫 允晟
(72)【発明者】
【氏名】辻 真人
(72)【発明者】
【氏名】早川 翔太
【テーマコード（参考）】
4K018
【Ｆターム（参考）】
4K018AA14
4K018BA08
4K018BD04
4K018CA44
4K018DA03
4K018DA50
4K018EA51
4K018FA01
4K018HA01
4K018KA53
(57)【要約】
【課題】造形品質を向上する。
【解決手段】立体造形方法は、内部に空洞８１を有する造形物６２を製造する方法であって、造形物６２は、空洞８１と造形物６２の外部とを接続する開口部８２を含み、粉末５０で造形物６２を造形する造形工程Ｓ３と、開口部８２から空洞８１に第二の粉末５２を充填する充填工程Ｓ６と、充填工程Ｓ６にて空洞８１に第二の粉末５２を充填されたグリーン体６３を焼結する焼結工程Ｓ８と、開口部８２から空洞８１内の第二の粉末５２を除去する除去工程Ｓ９と、を含む。
【選択図】図５
【解決手段】立体造形方法は、内部に空洞８１を有する造形物６２を製造する方法であって、造形物６２は、空洞８１と造形物６２の外部とを接続する開口部８２を含み、粉末５０で造形物６２を造形する造形工程Ｓ３と、開口部８２から空洞８１に第二の粉末５２を充填する充填工程Ｓ６と、充填工程Ｓ６にて空洞８１に第二の粉末５２を充填されたグリーン体６３を焼結する焼結工程Ｓ８と、開口部８２から空洞８１内の第二の粉末５２を除去する除去工程Ｓ９と、を含む。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
内部に空洞を有する造形物を製造する方法であって、
前記造形物は、前記空洞と前記造形物の外部とを接続する開口部を含み、
第一の粉末で前記造形物を造形する造形工程と、
前記開口部から前記空洞に第二の粉末を充填する充填工程と、
前記充填工程にて前記空洞に前記第二の粉末を充填された前記造形物を焼結する焼結工程と、
前記開口部から前記空洞内の前記第二の粉末を除去する除去工程と、
を含む、
立体造形方法。
前記造形物は、前記空洞と前記造形物の外部とを接続する開口部を含み、
第一の粉末で前記造形物を造形する造形工程と、
前記開口部から前記空洞に第二の粉末を充填する充填工程と、
前記充填工程にて前記空洞に前記第二の粉末を充填された前記造形物を焼結する焼結工程と、
前記開口部から前記空洞内の前記第二の粉末を除去する除去工程と、
を含む、
立体造形方法。
【請求項2】
前記第一の粉末が金属である請求項１に記載の立体造形方法。
【請求項3】
前記第二の粉末の融点は、前記焼結工程の焼結温度より高い請求項１に記載の立体造形方法。
【請求項4】
前記造形工程は、
前記第一の粉末で粉末層を形成する工程と、
前記粉末層に造形液を付与する工程と、を含む、請求項１に記載の立体造形方法。
前記第一の粉末で粉末層を形成する工程と、
前記粉末層に造形液を付与する工程と、を含む、請求項１に記載の立体造形方法。
【請求項5】
前記焼結工程で、
前記空洞から前記開口部を介して前記第二の粉末の一部が排出される請求項１に記載の立体造形方法。
前記空洞から前記開口部を介して前記第二の粉末の一部が排出される請求項１に記載の立体造形方法。
【請求項6】
前記開口部の径は、前記空洞の径より小さい請求項１に記載の立体造形方法。
【請求項7】
前記開口部は、前記造形物の側面に設けられる請求項１に記載の立体造形方法。
【請求項8】
前記開口部は、前記空洞の長手方向の端部に設けられる、
請求項１に記載の立体造形方法。
請求項１に記載の立体造形方法。
【請求項9】
前記造形物は、複数の前記開口部を含む、
請求項１に記載の立体造形方法。
請求項１に記載の立体造形方法。
【請求項10】
前記開口部として少なくとも第１の開口部と第２の開口部を含み、
前記第１の開口部は、前記第２の開口部より小さい、
請求項１に記載の立体造形方法。
前記第１の開口部は、前記第２の開口部より小さい、
請求項１に記載の立体造形方法。
【請求項11】
前記開口部として少なくとも第１の開口部と第２の開口部を含み、
前記第１の開口部と前記第２の開口部は、前記空洞を介して対向している、
請求項１に記載の立体造形方法。
前記第１の開口部と前記第２の開口部は、前記空洞を介して対向している、
請求項１に記載の立体造形方法。
【請求項12】
前記開口部として少なくとも第１の開口部と第２の開口部を含み、
前記第１の開口部は、前記第２の開口部の一部から延伸する軸上にある、
請求項１に記載の立体造形方法。
前記第１の開口部は、前記第２の開口部の一部から延伸する軸上にある、
請求項１に記載の立体造形方法。
【請求項13】
前記開口部として少なくとも第１の開口部と第２の開口部と第３の開口部と第４の開口部を含み、
前記第１の開口部と前記第２の開口部は、前記空洞を介して対向し、
前記第３の開口部と前記第４の開口部は、前記空洞を介して対向する、
請求項１に記載の立体造形方法。
前記第１の開口部と前記第２の開口部は、前記空洞を介して対向し、
前記第３の開口部と前記第４の開口部は、前記空洞を介して対向する、
請求項１に記載の立体造形方法。
【請求項14】
前記開口部として少なくとも第１の開口部と第２の開口部と第３の開口部と第４の開口部を含み、
前記第１の開口部は、前記第２の開口部の一部から延伸する軸上にあり、
前記第３の開口部は、前記第４の開口部の一部から延伸する軸上にある、
請求項１に記載の立体造形方法。
前記第１の開口部は、前記第２の開口部の一部から延伸する軸上にあり、
前記第３の開口部は、前記第４の開口部の一部から延伸する軸上にある、
請求項１に記載の立体造形方法。
【請求項15】
前記開口部として少なくとも第１の開口部と第２の開口部と第３の開口部と第４の開口部を含み、
前記第２の開口部の中心から第１の開口部に向かって延伸する軸と、
前記第４の開口部の中心から第３の開口部に向かって延伸する軸と、
は、直交する、
請求項１に記載の立体造形方法。
前記第２の開口部の中心から第１の開口部に向かって延伸する軸と、
前記第４の開口部の中心から第３の開口部に向かって延伸する軸と、
は、直交する、
請求項１に記載の立体造形方法。
【請求項16】
前記造形物は、複数の前記開口部を含み、
前記複数の開口部のそれぞれは、前記空洞の中心から等距離の位置に設けられる、
請求項１に記載の立体造形方法。
前記複数の開口部のそれぞれは、前記空洞の中心から等距離の位置に設けられる、
請求項１に記載の立体造形方法。
【請求項17】
前記造形物は、前記開口部の前記空洞側及び前記外部側の少なくとも一方の端部にテーパが設けられる
請求項１に記載の立体造形方法。
請求項１に記載の立体造形方法。
【請求項18】
前記空洞が前記造形物内に形成される流路であり、
前記開口部が前記流路の入口と出口である、
請求項１に記載の立体造形方法。
前記開口部が前記流路の入口と出口である、
請求項１に記載の立体造形方法。
【請求項19】
内部に空洞を有する造形物を製造する装置であって、
前記造形物は、前記空洞と前記造形物の外部とを接続する開口部を含み、
第一の粉末で前記造形物を造形する造形部と、
前記開口部から前記空洞に第二の粉末を充填する充填部と、
前記充填部により前記空洞に前記第二の粉末を充填された前記造形物を焼結する焼結部と、
前記開口部から前記空洞内の前記第二の粉末を除去する除去部と、
を備える、
立体造形装置。
前記造形物は、前記空洞と前記造形物の外部とを接続する開口部を含み、
第一の粉末で前記造形物を造形する造形部と、
前記開口部から前記空洞に第二の粉末を充填する充填部と、
前記充填部により前記空洞に前記第二の粉末を充填された前記造形物を焼結する焼結部と、
前記開口部から前記空洞内の前記第二の粉末を除去する除去部と、
を備える、
立体造形装置。
【請求項20】
内部に空洞を有する造形物を製造する方法であって、
前記造形物は、前記空洞と前記造形物の外部とを接続する開口部と、前記開口部とは別の充填用開口と、前記充填用開口を封止する封止部材と、を含み、
第一の粉末で前記造形物を造形する造形工程と、
前記充填用開口から前記空洞に第二の粉末を充填し、充填後に前記充填用開口を前記封止部材により封止する充填工程と、
前記充填工程にて前記空洞に前記第二の粉末を充填された前記造形物を焼結する焼結工程と、
前記開口部から前記空洞内の前記第二の粉末を除去する除去工程と、
を含む、
立体造形方法。
前記造形物は、前記空洞と前記造形物の外部とを接続する開口部と、前記開口部とは別の充填用開口と、前記充填用開口を封止する封止部材と、を含み、
第一の粉末で前記造形物を造形する造形工程と、
前記充填用開口から前記空洞に第二の粉末を充填し、充填後に前記充填用開口を前記封止部材により封止する充填工程と、
前記充填工程にて前記空洞に前記第二の粉末を充填された前記造形物を焼結する焼結工程と、
前記開口部から前記空洞内の前記第二の粉末を除去する除去工程と、
を含む、
立体造形方法。
【請求項21】
前記造形工程の後、かつ、前記充填工程の前に、前記造形物から余剰の粉末を除去する粉除去工程を含み、
前記粉除去工程では、前記空洞内の前記余剰の粉末は前記充填用開口を介して除去される、
請求項２０に記載の立体造形方法。
前記粉除去工程では、前記空洞内の前記余剰の粉末は前記充填用開口を介して除去される、
請求項２０に記載の立体造形方法。
【請求項22】
内部に空洞を有する造形物を製造する方法であって、
前記造形物は、前記空洞と前記造形物の外部とを接続する開口部と、前記開口部とは別の粉除去用開口と、前記粉除去用開口を封止する封止部材と、を含み、
第一の粉末で前記造形物を造形する造形工程と、
前記造形物から余剰の粉末を除去する粉除去工程と、
前記造形物を焼結する焼結工程と、
を含み、
前記粉除去工程では、前記空洞内の前記余剰の粉末は前記粉除去用開口を介して除去され、除去後に前記粉除去用開口が前記封止部材により封止される、
立体造形方法。
前記造形物は、前記空洞と前記造形物の外部とを接続する開口部と、前記開口部とは別の粉除去用開口と、前記粉除去用開口を封止する封止部材と、を含み、
第一の粉末で前記造形物を造形する造形工程と、
前記造形物から余剰の粉末を除去する粉除去工程と、
前記造形物を焼結する焼結工程と、
を含み、
前記粉除去工程では、前記空洞内の前記余剰の粉末は前記粉除去用開口を介して除去され、除去後に前記粉除去用開口が前記封止部材により封止される、
立体造形方法。
【請求項23】
前記空洞の体積に対して、前記開口部の面積の比率が０．０１３以上である、
請求項６に記載の立体造形方法。
請求項６に記載の立体造形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、立体造形方法及び立体造形装置に関する。
【背景技術】
【0002】
粉体積層による三次元造形方式（粉体積層造形方式）では、粉末層に造形液を付与するバインダージェット（ＢＪ）方式などが知られている。
【0003】
特許文献１には、グリーン体の内部に形成される空洞内に粉末を充填し、空洞にオブジェクトを取り付けた状態で、焼結する手法が開示されている。
【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、特許文献１は、焼結中にグリーン体の変形等により造形品質が低下する可能性がある。
【0005】
本発明は、造形品質の向上を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一観点に係る立体造形方法は、内部に空洞を有する造形物を製造する方法であって、前記造形物は、前記空洞と前記造形物の外部とを接続する開口部を含み、第一の粉末で前記造形物を造形する造形工程と、前記開口部から前記空洞に第二の粉末を充填する充填工程と、前記充填工程にて前記空洞に前記第二の粉末を充填された前記造形物を焼結する焼結工程と、前記開口部から前記空洞内の前記第二の粉末を除去する除去工程と、を含む。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、造形品質を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】造形物とグリーン体の一例を示す図
【図2】本発明の一実施形態に係る立体造形装置の概略構成を示すブロック図
【図3】造形部の構成の一例を示す図
【図4】制御部のハードウェア構成図
【図5】本発明の一実施形態に係る立体造形方法のフローチャート
【図6】造形物の構造の第一例を示す模式図
【図7】造形物の構造の第二例を示す模式図
【図8】造形物の構造の第三例を示す模式図
【図9】造形物の構造の第四例を示す模式図
【図10】造形物の構造の第五例を示す模式図
【図11】造形物の構造の第六例を示す模式図
【図12】造形物の構造の第七例を示す模式図
【図13】造形物の構造の第八例を示す模式図
【図14】造形物の構造の第九例を示す模式図
【図16】造形物の構造の第十例を示す模式図
【図17】封止部材の抜け止め手法の第一例を示す図
【図18】封止部材の抜け止め手法の第二例を示す図
【図19】造形物の内部空洞にジャイロイド構造を設けた一例を示す図
【図20】開口部の穴径の成立範囲を示す図
【図21】造形部の変形例を示す図
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照しながら実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【0010】
以下の説明では、造形物６２は、第一の粉末を含むものである。造形物６２は、複数の造形層６１が積層されて形成される集合体であり、かつ造形が完成する前の状態のものである。粉末５０は、金属を含み、例えば金属としてアルミニウムやアルミニウム合金を用いることができる。また、粉末５０は、他の金属で生成されてもよいし、セラミック等の金属以外の材料を用いてもよい。また、造形物６２に乾燥処理が施され、余剰の粉末５０を除去されたものを「グリーン体６３」と呼ぶ。さらに、グリーン体６３に脱脂、焼結の各処理が施された後の完成品を「立体造形物６４」と呼ぶ。
【0011】
また、以下の説明では、第二の粉末５２は、造形物６２の造形に用いられる粉末５０とは別の種類の粉末である。また、第二の粉末５２は、焼結工程の際にグリーン体６３の内部の空洞８１に充填される。また、第二の粉末５２の融点は、焼結工程の焼結温度より高い。第二の粉末５２は、第一の粉末５０より融点が高い。例えば、第一の粉末５０は、金属を含み、例えばアルミニウムやアルミニウム合金を用いた場合、第二の粉末５２は、ジルコニア、ルミナなどを用いてもよい。
【0012】
また、以下の説明で用いる「混合粉」は、粉混合部２により混合された複数の粉末をさす。混合粉は、新しい粉末（以下、「新粉」と示す）と回収された粉末（以下、「回収粉
」と示す）を含む。新粉は、造形部３で造形に用いられていない粉末である。また、回収粉は、新粉は、造形部３で造形に用いられた粉末である。また、回収粉は、造形部３から回収されてもよいし、粉除去部５から回収されてもよい。「混合比」とは、混合粉に含ま
れる新粉と回収粉の割合を示す。「混合比」としては、体積比や重量比など、任意の種類
の比率を適用できる。
」と示す）を含む。新粉は、造形部３で造形に用いられていない粉末である。また、回収粉は、新粉は、造形部３で造形に用いられた粉末である。また、回収粉は、造形部３から回収されてもよいし、粉除去部５から回収されてもよい。「混合比」とは、混合粉に含ま
れる新粉と回収粉の割合を示す。「混合比」としては、体積比や重量比など、任意の種類
の比率を適用できる。
【0013】
【0014】
図１（Ａ）では、造形槽１２内に複数の粉末５０がＹ方向及びＺ方向に配置されている。造形槽１２内の複数の粉末５０の一部に造形液６０が付与されることにより造形層６１を形成し、造形層６１がＺ方向に積層されることによって造形物６２が形成される。複数の粉末５０のうち、造形物６２以外の領域は、造形液６０が付与されていない領域となる。
【0015】
造形槽１２を乾燥部４により乾燥処理し、さらに粉除去部５により造形液６０が付与されていない領域から粉末５０を除去することによって、図１（Ｂ）に示すグリーン体６３を得る。
【0016】
これによって、グリーン体６３は、内部に空洞８１を有し、この空洞８１とグリーン体６３の外部とを接続する開口部８２を含む。以下、グリーン体６３の形状は、内部に空洞８１と開口部８２を含むものとして説明する。
【0017】
【0018】
図２は、本発明の一実施形態に係る立体造形装置１の概略構成を示すブロック図である。本発明の一実施形態に係る立体造形装置１として、粉末層５１の面上の造形領域に造形液６０を付与するバインダージェット（ＢＪ）方式について説明する。ＢＪ方式では、粉末層５１に選択的に造形液６０を付与して固め、焼結することによって、立体造形物を造形することができる。造形液６０は、例えばバインダーなどの樹脂や溶媒などのインクが含まれる。
【0019】
立体造形装置１は、粉混合部２と、造形部３と、乾燥部４と、粉除去部５と、充填部６と、焼結部７と、除去部８と、回収部９と、制御部１００と、を備える。
【0020】
粉混合部２は、粉末５０を混合する。これによって、造形部３に供給する粉末としての混合粉を生成する。粉混合部２は、未だ造形に利用されていない新しい粉末（新粉）と、既に造形に利用されて回収部９により回収された粉末（回収粉）とを混合する。また、粉混合部２は、制御部１００からの制御指令に基づき、所望の混合比で混合粉を混合して、造形部３に供給することができる。
【0021】
造形部３は、粉末５０を含む造形物６２を造形する。粉末５０は、少なくとも粉混合部２から供給される混合粉を含む。本実施形態では、造形部３は、ＢＪ方式によって造形を行う。なお、造形部３で利用された粉末５０の一部は、回収粉として回収部９で回収される。より具体的には、造形部３は、粉末層５１を形成する。なお、粉末層５１は、平坦化された層でもよい。また、粉末層５１に対して造形液６０を付与した層を造形層６１が形成される。造形層６１は、造形液６０が付与されることによって粉末５０が結合された層状造形物である。なお、粉末層５１及び造形層６１は、それぞれ一層のものをいう。
【0022】
【0023】
なお、以下の説明において、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は互いに垂直な方向である。Ｘ方向及びＹ方向は水平方向であり、Ｚ方向は鉛直方向である。Ｘ方向は、平坦部３１の回転軸の軸方向である。Ｙ方向は、平坦部３１の移動方向であり、粉末槽１０における供給槽１１、造形槽１２、及び余剰粉末槽１５の配列方向である。Ｚ方向は、供給ステージ１３および造形ステージ１４の昇降方向である。また、以下では説明の便宜上、Ｚ正方向側を上側、Ｚ負方向側を下側とも表現する場合がある。
【0024】
造形部３は、粉末槽１０と、積層ユニット３０と、付与部４０と、を備える。
【0025】
粉末槽１０は、粉末５０を含む粉末層５１を造形する。付与部４０は、粉末層５１に造形液６０を付与し、造形層６１を形成する。造形部３では、複数の造形層６１が積層され造形物６２が造形される。
【0026】
粉末槽１０は、供給槽１１、造形槽１２、供給ステージ１３、造形ステージ１４および余剰粉末槽１５を含む。粉末槽１０は、箱型の形状となっている。供給槽１１、造形槽１２、および余剰粉末槽１５の３つの上面が開放されている。
【0027】
粉末槽１０の供給槽１１は、粉末５０を造形槽１２に供給する槽である。また、供給槽１１は、造形槽１２に供給するための粉末５０を保持する。供給槽１１の底部は、供給ステージ１３が設けられている。供給ステージ１３は鉛直方向（Ｚ方向）に昇降する。供給ステージ１３の側面は、供給槽１１の内側面に接するように配置されている。
【0028】
粉末槽１０の造形槽１２は、供給槽１１から造形に必要となる粉末５０が供給される。造形槽１２には、粉末層５１および造形層６１が形成される。さらに、造形槽１２には、複数の造形層６１が積層され造形物６２が造形される。
【0029】
供給槽１１と造形槽１２の底部は、それぞれ供給ステージ１３と造形ステージ１４が設けられ、鉛直方向（Ｚ方向）に昇降する。造形ステージ１４の側面は、造形槽１２の内側面に接するように配置されている。 供給ステージ１３および造形ステージ１４の上面は水平に保たれている。
【0030】
粉末槽１０の余剰粉末槽１５は、粉末層５１を形成する際に平坦部３１によって平坦化された粉末５０のうち、余剰となる粉末５０を保持する槽である。余剰粉末槽１５の底部には、粉末５０を吸引する手段を設けても良いし、余剰粉末槽１５が取り外せる手段としてもよい。余剰粉末槽１５は造形槽１２の隣に配置されている。余剰粉末槽１５に保持される余剰の粉末５０は、上述の任意の手法を適用して回収部９により回収され、回収部９から粉混合部２に回収粉として再供給される。
【0031】
供給槽１１に保持される粉末５０は、例えば造形部３の造形開始前や、供給槽１１の粉末５０の量が減少したときなどの任意のタイミングで、粉混合部２によって混合粉が供給されて適宜補充される。なお、粉末槽１０は、供給槽１１と造形槽１２の２つの槽を有する構成を例示したが、供給槽１１を設けずに造形槽１２に粉混合部２から粉末５０を直接供給してもよい。
【0032】
粉混合部２から供給槽１１に粉末５０を搬送する方法としては、スクリュを利用したスクリューコンベア方式や、エアーを利用した空気輸送方式等が挙げられる。
【0033】
なお、粉末槽１０は、単一の箱体の内部空間をＹ方向に沿って３つの空間に区分して、供給槽１１、造形槽１２、及び余剰粉末槽１５を形成する。このほか、粉末槽１０の構成は供給槽１１、造形槽１２、及び余剰粉末槽１５をそれぞれ別の箱体で形成してもよい。この場合、供給槽１１と造形槽１２とのＹ方向に対向する面と、造形槽１２と余剰粉末槽１５とのＹ方向に対向する面とを密着するよう設置するのが好ましい。これにより、各槽間での粉末５０を移動させる際に粉末５０が外部に漏れるのを抑制でき、粉末５０の移動をより確実にできる。また、造形部３にて造形された造形物が含まれる造形槽１２を乾燥部４や粉除去部５に搬送することを容易にできる。
【0034】
また、積層ユニット３０は、平坦部３１、粉末除去部３２を有する。
【0035】
積層ユニット３０の平坦部３１は、造形層６１や粉末層５１を平坦化する。平坦部３１は、回転体としてリコータを回転することにより造形層６１を平坦化する。平坦部３１は、回転駆動することによって、供給槽１１の供給ステージ１３の粉末５０が造形槽１２に供給され、粉末層５１を形成する。平坦部３１は、造形ステージ１４のステージ面（粉末５０が積載される面）に沿ってＹ方向に往復移動する。より具体的には、平坦部３１は、供給槽１１の外側から供給槽１１および造形槽１２の上方を通過するようにして水平移動する。これにより、粉末５０が造形槽１２上へと移送供給され、平坦部３１が造形槽１２上を通過しながら粉末５０を平坦化することで粉末層５１が形成される。平坦部３１は、造形槽１２および供給槽１１の内寸よりも長い部材である。なお、平坦部３１は板状部材としてブレードまたはバーを用いてもよい。
【0036】
積層ユニット３０の粉末除去部３２は、平坦部３１に付着した粉末５０を除去する。粉末除去部３２は、平坦部３１の周面に接触した状態で、平坦部３１とともに移動する。
【0037】
付与部４０は、キャリッジ４１とヘッド４２を含む。
【0038】
ヘッド４２は、粉末層５１に造形液６０を付与する。ヘッド４２は、例えば、インクジェットヘッドであり、複数のノズルを配列したノズル列が配置されている。シアンの造形液、マゼンタの造形液、イエローの造形液、ブラックの造形液を付与させることにより、カラーの造形物を形成してもよいし、１色の造形液を複数のノズルからそれぞれ付与してもよい。造形液６０の付与の方式としては、インクジェット方式やディスペンサー方式としてもよい。
【0039】
ヘッド４２は、キャリッジ４１に少なくとも１つ以上搭載され、モータおよびガイド部材等によって、Ｘ（主走査）、Ｙ（副走査）、Ｚ方向に往復移動する。
以上が、造形部３の動作の一例の説明である。
以上が、造形部３の動作の一例の説明である。
【0040】
図２に戻り、立体造形装置１を説明する。
乾燥部４は、造形部３により造形された造形物６２を乾燥する。具体的には、乾燥部４は、造形物６２に含まれる造形液６０に含まれる溶媒等を乾燥する。乾燥部４では、造形部３にて造形した造形物６２を含む造形槽１２を加熱及び減圧し、乾燥させる。これにより、造形液６０に含まれるバインダーで粉末５０が固着した状態になる。
乾燥部４は、造形部３により造形された造形物６２を乾燥する。具体的には、乾燥部４は、造形物６２に含まれる造形液６０に含まれる溶媒等を乾燥する。乾燥部４では、造形部３にて造形した造形物６２を含む造形槽１２を加熱及び減圧し、乾燥させる。これにより、造形液６０に含まれるバインダーで粉末５０が固着した状態になる。
【0041】
粉除去部５は、乾燥部４により乾燥した造形物６２から余分な粉末５０を除去する。粉除去部５は、例えば空気を吹き付けて飛ばすなどの任意の手法を用いる。粉除去部５では、造形槽１２から造形液６０が付与されずに固着していない粉末５０を除去する。これにより、粉除去部５で、バインダーで固着された状態の立体物、すなわちグリーン体（Ｇ体）６３が得られる。なお、粉除去部５で除去された粉末５０は、回収粉として回収部９で回収される。
【0042】
充填部６は、粉除去部５で得られたグリーン体６３の内部の空洞８１に第二の粉末５２を充填する。充填部６は、例えば中空状の管などを開口部８２から空洞８１内に挿入し、この管を介して第二の粉末５２を挿入する。これよって、第二の粉末５２を空洞８１内に充填することができる。なお、充填部６における空洞８１内への第二の粉末５２の充填手法は、上記手法以外の任意の手法を適用してもよい。
【0043】
焼結部７は、グリーン体６３を焼結して最終的な立体造形物（Ｓ体）６４を生成する。焼結部７は、例えば焼結炉にて、グリーン体６３からバインダーを除き（脱脂）、焼結する。特に本実施形態では、焼結部７は、充填部６により内部の空洞８１に第二の粉末５２が充填された状態のグリーン体６３を脱脂、焼結する。
【0044】
除去部８は、焼結部７により脱脂、焼結処理が行われた後の立体造形物６４の空洞８１から、残留している第二の粉末５２を除去する。除去部８は、例えば空気を吹き付けて第二の粉末５２を飛ばすなどの任意の手法を用いることができる。
【0045】
回収部９は、造形部３の粉末５０の少なくとも一部を回収粉として回収する。また、回収部９は、粉除去部５から粉末５０を回収する。回収部９は、粉混合部２に回収粉を供給する。
【0046】
制御部１００は、立体造形装置１の各部の上述の動作を制御する。
【0047】
図４は、制御部１００のハードウェア構成の一例を示す図である。図４に示すように、立体造形装置１の制御部１００は、ＣＰＵ１０１（Central Processing Unit）、制御を実行させるためのプログラムその他の固定データを格納するＲＯＭ１０２（Read Only Memory）、造形データ等を一時格納するＲＡＭ１０３（Random Access Memory）が含まれる。また、外部のコンピュータ等の造形データ作成装置１０４から造形データを受信する。造形データ作成装置１０４は、最終形態の立体造形物６４を造形層６１にスライスした造形データを作成する。制御部１００は、造形層６１毎に造形の動作をする。なお、造形データ作成装置１０４は、立体造形装置１と別体としてもよいし、一体としてもよい。また、制御部１００は、立体造形装置１の内部にあってもよいし、立体造形装置１の外部にあってもよい。
【0048】
＜立体造形方法＞
図５は、本発明の一実施形態に係る立体造形方法のフローチャートである。図５に示すフローチャートは、本実施形態に係る立体造形装置１により実施される立体造形物６４の一連の造形動作の流れを示す。
図５は、本発明の一実施形態に係る立体造形方法のフローチャートである。図５に示すフローチャートは、本実施形態に係る立体造形装置１により実施される立体造形物６４の一連の造形動作の流れを示す。
【0049】
ステップＳ１では、制御部１００は、造形データ作成装置１０４から造形データを受信する。制御部１００は、造形データに基づく制御指令を、立体造形装置１の各要素に出力する。
【0050】
ステップＳ２では、粉混合部２により、ステップＳ１にて制御部１００から入力された制御指令に基づき、所定の混合比で新粉と回収粉とが混合されて混合粉が作成される。粉混合部２で混合された混合粉は造形部３に供給され、造形物６２を造形するための粉末５０として用いられる。なお、粉末５０は混合粉とせず、新粉のみ、もしくは回収粉のみをとしてもよい。
【0051】
ステップＳ３では、造形部３により、ステップＳ１にて制御部１００から入力された制御指令に基づき、ステップＳ２で粉混合部２から供給された粉末５０を用いて造形物６２が作成される（造形工程）。造形工程は、第一の粉末５０で粉末層５１を形成する工程と、粉末層５１に造形液６０を付与する工程が含まれる。特に本実施形態では、造形部３は、粉末５０を用いて、内部の空洞８１と、空洞８１から外部に繋がる開口部８２とを有する造形物６２を造形する。造形物６２が収容される造形槽１２は、造形部３から乾燥部４に搬送される。また、造形部３において造形槽１２から溢れた余剰粉は回収部９により回収され、粉混合部２に供給される。
【0052】
ステップＳ４では、乾燥部４により、ステップＳ３にて造形された造形物６２が乾燥される。乾燥部４は、制御部１００からの制御指令に応じた乾燥温度や乾燥時間で造形物を乾燥する。乾燥完了後の造形物６２が収容される造形槽１２は、乾燥部４から粉除去部５に搬送される。
【0053】
ステップＳ５では、粉除去部５により、ステップＳ４にて乾燥された造形物６２から余剰の粉末５０（余剰粉）が除去されて、グリーン体６３が作成される（粉除去工程）。余剰粉が除去されたグリーン体６３は、粉除去部５から充填部６に搬送される。また、余剰粉は回収部９により回収され、粉混合部２に供給される。
【0054】
ステップＳ６では、充填部６により、ステップＳ５にて作成されたグリーン体６３の空洞８１に開口部８２を介して第二の粉末５２が充填される（充填工程）。充填部６は、例えば中空状の管などを開口部８２から空洞８１内に挿入し、この管を介して第二の粉末５２を挿入する。これよって、第二の粉末５２を空洞８１内に充填することができる。なお、ステップＳ６の充填工程では、充填部６の代わりに、作業員が手動で第二の粉末５２を空洞８１に充填してもよい。第二の粉末５２が充填されたグリーン体６３は、充填部６から焼結部７に搬送される。
【0055】
ステップＳ７では、焼結部７により、ステップＳ６にて第二の粉末５２が充填されたグリーン体６３の脱脂処理が行われる（脱脂工程）。この処理により、グリーン体６３から造形液６０のバインダー成分が除去される。
【0056】
ステップＳ７の脱脂工程では、例えば焼結部７に含まれる脱脂装置を用いてグリーン体６３を脱脂する。具体的には、グリーン体６３を樹脂の熱分解温度以上で加熱すると、グリーン体６３に含まれる樹脂が脱脂される。脱脂工程の詳細としては、例えば、アクリル系材料を含む樹脂成分を、その熱分解温度より高く、かつ、純アルミニウム、アルミニウム合金材料の融点もしくは固相線温度よりも低い温度で分解させる。グリーン体６３に含まれる樹脂成分によっては、加熱保持する温度を複数設定することも可能である。もしくは、加熱ではなく、グリーン体６３を溶媒に浸漬することで、樹脂を抽出する溶媒抽出による脱脂法を適用してもよい。
【0057】
ステップＳ８では、焼結部７により、ステップＳ６にて空洞８１に第二の粉末５２が充填され、ステップＳ７に脱脂処理が行われたグリーン体６３の焼結処理が行われる（焼結工程）。焼結工程中として、例えば焼結開始後、焼結終了までの間、空洞８１から開口部８２を介して第二の粉末５２の一部が排出される。焼結処理によってグリーン体６３が焼結されて立体造形物６４が生成される。焼結処理後の空洞８１に第二の粉末５２が充填された状態の立体造形物６４は、焼結部７から除去部８に搬送される。
【0058】
ステップＳ８の焼結工程では、例えば焼結部７に含まれる焼結装置を用いて、脱脂されたグリーン体６３を焼結する。具体的には、脱脂工程より高い温度でグリーン体６３を加熱することで、純アルミニウムまたはアルミ合金材料が一体化された立体造形物６４（グリーン体の焼結体）を得られる。ここでアルミ合金材料とは、Ａｌ－Ｃｕ、Ａｌ－Ｍｎ、Ａｌ－Ｍｇ、Ａｌ－Ｓｉ、Ａｌ－Ｓｉ－Ｍｇ、Ａｌ－Ｓｉ－Ｃｕ、Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ、Ａｌ－Ｌｉ系合金、もしくは、これらに類する合金材料が含まれる。
【0059】
焼結工程の詳細としては、脱脂後のグリーン体６３を１℃／ｈ（時間）～２００℃／ｈでアルミ液相線と固相線の間の温度まで昇温させた後、１～１０時間ほど温度保持する。より具体的な最高到達温度としては、アルミ液相を１０～５０％発生させる温度であることが望ましい。なお、昇温速度は途中で変えてもよい。脱脂工程と焼結工程は、真空、Ａｒ、Ｈ２、Ｎ２等の雰囲気下である。加熱した後、装置内を冷却して、焼結体を取り出す。
【0060】
例えば、ＡｌＳｉ１０Ｍｇとアクリル樹脂を含むグリーン体６３を脱脂する場合、アクリル樹脂が分解する温度以上、かつ、ＡｌＳｉ１０Ｍｇの固相線温度（約５７０℃）以下にて加熱する。更に、焼結する場合は、グリーン体６３を固相線温度（約５７０℃）以上、液相線温度（約６００℃）以下の温度で、１～１０時間加熱する。
【0061】
なお、ステップＳ８の脱脂工程と、ステップＳ９の焼結工程は、例えば本実施形態の焼結部７のように同一の脱脂・焼結装置を用いて、連続して実施してもよいし、脱脂装置と焼結装置とを別々に用いて実施してもよい。
【0062】
ステップＳ９では、除去部８により、ステップＳ８にて焼結処理が行われた立体造形物６４の空洞８１から第二の粉末５２が除去される（除去工程）。除去部８は、例えば空気を吹き付けて第二の粉末５２を飛ばすなどの任意の手法を用いて、空洞８１から第二の粉末５２を除去することができる。なお、ステップＳ９の除去工程では、除去部８の代わりに、作業員が手動で空洞８１から第二の粉末５２を除去してもよい。また、除去工程では、グリーン体セッター、セラミック簿ブロックセッター、造形物外部のセラミック粉体セッターなどのその他保持体の除去も併せて行うのが好ましい。ステップＳ９の処理が完了すると本制御フローを終了する。
【0063】
図６は、造形物の構造の第一例を示す模式図である。図６（Ａ）は、造形物の断面図、図６（Ｂ）は、空洞８１から開口部８２を介して第二の粉末の一部５２Ａが排出される模式図である。造形物には、内部の空洞８１と、この空洞８１と造形物の外部とを接続する単一の開口部８２とが設けられている。空洞８１には、第二の粉末５２が充填されている。
【0064】
図６（Ａ）のように、第二の粉末５２が開口部８２を介して空洞８１に充填された状態でグリーン体６３が焼結部７により焼結される。焼結が終わると、図６（Ｂ）に示すように立体造形物６４が生成される。焼結中は、グリーン体６３の外形の収縮に伴って、内部の空洞８１の容積も縮小する。したがって、収縮に伴って空洞８１に充填可能な第二の粉末５２の量も変化する。特に本実施形態では、グリーン体６３の空洞８１の収縮に伴って、空洞８１内に収まりきらなくなった第二の粉末の一部５２Ａが、開口部８２からグリーン体６３の外部へ排出される。これにより、グリーン体６３の外形の収縮による影響を抑制し、造形品質を向上できる。
【0065】
また、開口部８２は、空洞８１の径より小さい。そして、開口部８２は、グリーン体６３の側面に設けられる。さらに、開口部８２は、空洞８１の長手方向の端部に設けられる。例えば、空洞８１はＹ方向が長手方向となるように形成される。開口部８２は空洞８１のＹ負方向側の端部に形成される。開口部８２は、空洞８１の収縮度合いが大きい長手方向側に形成されるので、開口部８２から第二の粉末５２が外部に排出しやすくなる。
【0066】
ここで、造形物６２の内部の空洞８１に第二の粉末５２を充填することの利点を説明する。脱脂工程において脱脂されたグリーン体６３は非常に脆くなり、所定の応力によってグリーン体６３は崩れてしまう虞がある。また焼結中のグリーン体６３は非常に脆いので、グリーン体６３は、変形や破損などの課題が生じる。
【0067】
特に、造形物６２が内部に空洞８１を有する形状である場合に、この課題は顕著である。そこで本実施形態に係る立体造形装置１では、内部に空洞８１を有する立体造形物６４を造形する場合には、充填工程において、グリーン体６３の内部の空洞８１を第二の粉末５２で充填する。これにより、焼結工程におけるグリーン体６３の強度を向上させ、グリーン体６３の変形や破損を防止できる。
【0068】
ただし、焼結工程中にグリーン体６３が緻密化して収縮していくのに対し、第二の粉末５２は収縮しない。そのため、焼結工程の開始から終了まで第二の粉末５２の全てが、グリーン体６３の空洞８１にとどまっている場合、空洞８１が膨張してグリーン体６３を変形させてしまう虞がある。
【0069】
そこで本実施形態では、造形物６２に、第二の粉末５２が排出する開口部８２を設けておく。具体的には、造形物６２の内部の空洞８１から外部に繋がる開口部８２を予め造形部３により設けておく。これにより、焼結工程中にグリーン体６３が収縮する際には、グリーン体６３の収縮に合わせて第二の粉末５２が流動し、開口部８２から第二の粉末の一部５２Ａが排出する。これによって、空洞８１に充填される第二の粉末５２の影響によってグリーン体６３の変形や破損の発生を防止することができる。
【0070】
第二の粉末５２は、粉末５０より高い融点であることが好ましい。粉末５０として、アルミニウムやアルミニウム合金を用いた場合、第二の粉末５２として、セラミックを用いることが好ましく、アルミナ（融点２０７２度）やジルコニア（融点２７１５℃）を用いるのが特に好ましい。
【0071】
また、空洞８１に充填した第二の粉末５２は、焼結時の収縮に伴い空洞８１から開口部８２を通ってグリーン体６３の外部に排出される必要があるため、流動性が求められる。流動性を表す指標としては、真球度、粒度分布、安息角などがある。
【0072】
また、第二の粉末５２は空洞８１をできるだけ隙間なく埋めるのが好ましいため、粒径は小さいほど良い。以上が本実施形態で第二の粉末５２に求められる特性である。
【0073】
なお、空洞８１の形状は、製造したい部品にあわせて任意の形状としてよい。例えば立体造形物６４がヒートシンクである場合には、空洞８１はヒートシンク内部の流路を構成する。空洞８１の容積が小さいほど、グリーン体６３の収縮に伴い第二の粉末５２の量が少なくなるため、変形や破損の発生を防止できる。また開口部８２について、断面積は大きいほどよい。また、焼結工程により開口部８２の形状も収縮するので、開口部８２の径は、収縮後も維持できる程度の寸法が好ましい。
【0074】
立体造形物６４がヒートシンクである場合には、ヒートシンクの流体の入口と出口を開口部８２として兼用できる。この場合、開口部８２は、部品を接続するために加工しやすい円形状が好ましい。また、開口部８２の径は、例えば１２ｍｍ程度が好ましい。このように開口部８２を流体の入口と出口として兼用できると、造形データに逃げ穴を追加する作業が不要となり、造形効率を向上できる。
【0075】
本実施形態に係る立体造形方法は、内部に空洞８１を有する造形物６２を製造する方法であって、造形物６２は、空洞８１と造形物６２の外部とを接続する開口部８２を含み、粉末５０で造形物６２を造形する造形工程Ｓ３と、造形工程Ｓ３にて造形された造形物６２の開口部８２から空洞８１に第二の粉末５２を充填する充填工程Ｓ６と、充填工程Ｓ６にて空洞８１に第二の粉末５２を充填されたグリーン体６３を焼結する焼結工程Ｓ８と、開口部８２から空洞８１内の第二の粉末５２を除去する除去工程Ｓ９と、を含む。第二の粉末５２の融点は、焼結工程Ｓ８における焼結温度より高い。
【0076】
この構成により、充填工程Ｓ６において造形物６２の空洞８１に第二の粉末５２が充填された後に焼結工程Ｓ８で焼結されるので、焼結工程中にグリーン体６３が収縮し、空洞８１を変形させるような応力が発生する場合でも、空洞８１に充填されている第二の粉末５２によって変形を抑制できる。また、焼結工程中にグリーン体６３が収縮に伴って空洞８１も収縮する。このため、空洞８１に充填された第二の粉末５２の逃げ道がない場合には、空洞８１の縮小に伴って空洞内部の第二の粉末５２によって空洞８１の内壁が外部側に押圧されるため、グリーン体６３が外側に湾曲するように変形する虞がある。これに対して本実施形態では、空洞８１の収縮に伴って、第二の粉末５２の一部５２Ａが開口部８２を介してグリーン体６３の外部に排出される。これにより、焼結工程中にグリーン体６３と空洞８１が収縮する場合も、空洞８１に適量の第二の粉末５２が充填された状態を維持することができるので、グリーン体６３の変形や破損を防止できる。
【0077】
また、開口部８２は、焼結工程中に第二の粉末５２の一部５２Ａが排出されればよく、形状は制約されない。したがって、本実施形態に係る立体造形方法によれば、造形品質を向上できる。
【0078】
なお、本実施形態に係る立体造形装置１は、造形工程を実施する造形部３と、充填工程Ｓ６を実施する充填部６と、焼結工程Ｓ８を実施する焼結部７と、除去工程Ｓ９を実施する除去部８と、を備えるので、本実施形態に係る立体造形方法と同様の効果を奏することができる。
【0079】
次に、複数の抜け穴を設ける構成について図７乃至９を用いて説明する。
【0080】
図７は、造形物の構造の第二例を示す模式図である。図７は、図６に対し、複数の抜け穴として２つの開口部８２、８３を設けている。これによって、グリーン体６３が収縮するときに第二の粉末５２への圧力を分散できる。図７（Ａ）は、ＹＺ軸方向の断面図であり、図７（Ｂ）はＹ負方向側から見た側面図である。
【0081】
図７（Ａ）に示すように、開口部８３は、開口部８２より小さい。開口部８２、８３は、空洞８１を介して対向している。図７（Ｂ）に示すように、開口部８２、８３の断面形状は真円であり、開口部８３の円形状は開口部８２の円形状より小さい。開口部８２、８３の断面形状は真円の他、楕円、多角形等でもよい。開口部８２は、開口部８３の一部から延伸する軸上にある。開口部８２、８３の位置は、一方の開口部８２の軸線方向に沿って他方の開口部８３を投影したとき、他方の開口部８３の一部または全部が一方の開口部８２と重なりあう位置が好ましい。例えば、開口部８３は、開口部８２の投影と一部が重なり合っている。これによって、第二の粉末５２が同一軸（図７ではＹ方向）の対となる方向から排出できる。
【0082】
さらに、例えば空洞８１が左右対称形状である場合は、開口部８２、８３の形状および径は同じであることが好ましく、同軸上にあることが好ましい。空洞８１が左右対称形状でない場合、空洞８１の形状に合わせて、開口部８２、８３の形状や径を調整することが好ましい。形状や径を同じにする、もしくは、調整することによって、第二の粉末５２の排出する量と速度を均等にできる。
【0083】
【0084】
図８は、図６及び７に対し、複数の抜け穴として４つの開口部８２、８３、８４、８５を設けている。４つの開口部のうち第一の対となる２つの開口部８２、８３が対向して配置され、第二の対となる２つの開口部８４、８５が対向して配置される。
【0085】
図８（Ｂ）に示すように第一の対となる２つの開口部８２、８３は、一方の開口部８２の軸線方向に沿って他方の開口部８３を投影したとき、他方の開口部８３の一部または全部が一方の開口部８２と重なりあう。また、図８（Ｃ）に示すように、開口部８５は、開口部８４より小さい。開口部８４，８５は、空洞８１を介して対向している。図８（Ａ）に示すように、開口部８４は、開口部８５の一部から延伸する軸上にある。また、第二の対となる２つの開口部８４、８５は、一方の開口部８４の軸線方向に沿って他方の開口部８５を投影したとき、他方の開口部８５の一部または全部が一方の開口部８４と重なりあう。
【0086】
また、図８では４つの抜け穴として２対の抜け穴を設ける構成としたが、開口部の数は偶数個であればよく、例えば６つや８つなどでもよい。つまり、複数の対になった開口部のそれぞれにおいて、一方の開口部の軸線方向に沿って他方の開口部を投影したとき、他方の開口部の一部または全部が一方の開口部と重なりあえばよい。
【0087】
この構成により、焼結工程において、複数の方向から第二の粉末５２を排出することが可能となる。
【0088】
また、第一の対となる２つの開口部８２、８３の中心を結ぶ直線と、第二の対となる２つの開口部８４、８５の中心を結ぶ直線が直交することが好ましい。この構成により、焼結工程Ｓ８において、グリーン体６３の多くの収縮方向に対して第二の粉末５２を逃がしやすくできる。
【0089】
なお、図８では４つの抜け穴、すなわち２対の開口部の対向方向がそれぞれＹ方向（空洞８１の長手方向）及びＺ方向（空洞８１の短手方向）となる構成を例示したが、さらに対向方向がＸ方向となる別の対の開口部を設けてもよい。
【0090】
図９は、造形物の構造の第四例を示す模式図である。図９は、ＹＺ軸方向の断面図である。図９は、図６乃至８に対し、複数の抜け穴として３つの開口部８６、８７、８８を設けてもよい。なお、図９では３つの開口部を設ける構成を例示したが、開口部の数は奇数個であればよく、例えば５つや７つなどでもよい。
【0091】
開口部８６、８７、８８のそれぞれは、空洞８１の中心Ｏから等距離の位置に設けられる。この構成により、焼結工程において、グリーン体６３の収縮に伴い開口部から逃がす第二の粉末５２の量を均一にできる。
【0092】
以上より、複数の開口部により、焼結工程において収縮時に第二の粉末５２が抜けようとする際、空洞８１の一箇所への応力の集中を防ぐことができるので、第二の粉末５２を逃がしやすくでき、グリーン体６３の収縮をより一層均一にできる。
【0093】
次に、テーパを設ける構成について図１０、１１を用いて説明する。
【0094】
図１０は、造形物の構造の第五例を示す模式図である。図１０（Ａ）は、ＹＺ軸方向の断面図であり、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）中の点線円Ａの部分の拡大図である。図１０は図６に対し、開口部８２の空洞８１側の端部にテーパ８９が設けられる。
【0095】
テーパ８９を設けることで、第二の粉末５２の閉塞を緩和し、排出が促される。
【0096】
図１０（Ｂ）には、テーパ８９の傾斜角度として角度θが示される。角度θは開口部８２の軸線方向からのびる水平線から所定の角度をもって設けられる。テーパ８９の寸法は大きい方が好ましく、最大で空洞８１からグリーン体６３表面まで連続しても良い。
【0097】
図１１は、造形物の構造の第六例を示す模式図である。図１１は、ＹＺ軸方向の断面図である。図１１に示すように、開口部８２の外部側の端部にテーパ９０が設けられるのが好ましい。この場合、開口部８２は、テーパ９０によって空洞８１の内側から外側にかけて、広がるように形成される。つまり、空洞８１の内側から外側にかけて開口部８２の断面積が大きくなっている。
【0098】
この構成により、第二の粉末５２とグリーン体６３壁面との抵抗が小さくなるため、第二の粉末５２が容易に排出できる。また、第二の粉末５２を空洞８１に充填しやすくできる。
【0099】
テーパ８９、９０が設けられることにより、焼結工程Ｓ８において第二の粉末５２が留まらず、排出しやすくできる。
【0100】
図１２は、造形物の構造の第七例を示す模式図である。図１２は、ＹＺ軸方向の断面図である。図１２の例では、グリーン体６３の形状が、脱脂、焼結処理を行う際の設置姿勢において、グリーン体６３の外壁から一部がＹ方向（水平方向）に突出する突出部６３Ｃを有する形状である。このような形状の場合、上記の各例のように空洞８１に第二の粉末５２を充填する手法は、脱脂、焼結処理において突出部６３Ｃに作用しないため、突出部６３Ｃの変形や破損が生じる虞がある。
【0101】
そこで図１２に示すように、突出部６３Ｃの下方に保持体９１を併用する構成としてもよい。これにより、突出部６３Ｃの姿勢を保持体９１によって維持できるので、脱脂工程Ｓ７や焼結工程Ｓ８における突出部６３Ｃの変形や破損も抑制でき、グリーン体６３全体の変形や破損の防止の効果をさらに向上できる。
【0102】
なお、脱脂工程Ｓ７や焼結工程Ｓ８では、突出部６３Ｃもグリーン体６３と同様に収縮するため、突出部６３ＣのＺ方向の位置が変動する状況が考えられる。この点を考慮して、保持体９１は造形物６２と同じ材料の粉末５０で形成されるのが好ましい。これにより、脱脂、焼結工程中に保持体９１も突出部６３Ｃやグリーン体６３と同様に収縮するので、突出部６３Ｃとの相対的な位置関係を維持することができ、突出部６３Ｃの姿勢を保持体９１によって継続して維持することが可能となる。さらに、焼結温度で融解して突出部６３Ｃと融着しないように、保持体９１のうち突出部６３Ｃとの接触面（図１２の例では上面）は、第二の粉末５２と同じ材料で形成されるのが好ましい。
【0103】
次に、造形物に封止部材６３Ｂを設ける構成について図１３～図１９を用いて説明する。なお、以下の説明では、図７に示した造形物の構造の第二例、すなわち複数の抜け穴として２つの開口部８２、８３が設けられる造形物に基づき説明するが、第二例以外の造形物の構造を適用してもよい。
【0104】
図１３は、造形物の構造の第八例を示す模式図である。図１３に示すように、第八例の造形物（グリーン体６３）は、本体６３Ａと、本体６３Ａは別体の封止部材６３Ｂとを備える。本体６３Ａには、開口部８２、８３とは別の充填用開口９２が設けられる。封止部材６３Ｂは、充填用開口９２を封止することができる。
【0105】
本体６３Ａ及び封止部材６３Ｂは、共に第一の粉末５０で造形される。例えば本体６３Ａ及び封止部材６３Ｂは、ステップＳ３の造形工程において造形物６２の一部として造形し、ステップＳ４の乾燥工程及びステップＳ５の粉除去工程を経てグリーン体６３の一部として作成することができる。
【0106】
図１３（Ａ）に示すように、ステップＳ６の充填工程では、第一段階として、充填用開口９２からグリーン体６３の本体６３Ａ内部の空洞８１に第二の粉末５２が充填される。充填用開口９２は、開口部８２、８３より開口面積が大きく形成される。本実施形態で例示するように造形物の本体６３Ａの外形と空洞８１の空間形状とが共に直方体形状の場合には、本体６３Ａの直方体形状の六面のうち、開口部８２、８３が設けられる一対の対向面を除く四面のうちの任意の一面の全体が開口するよう形成し、この開口を充填用開口９２として用いるのが好ましい。図１３の例では、充填用開口９２は本体６３Ａの六面のうちＺ正方向側に向く面に形成され、充填用開口９２の形状はＺ方向視において空洞８１の内周面に沿った矩形状に形成される。このように充填用開口９２を設けることにより、開口部８２、８３を介して第二の粉末５２を充填する場合と比較して、充填工程において空洞８１に第二の粉末５２をより短時間で充填することができるので、充填作業をより簡易にできる。
【0107】
また、図１３（Ａ）に示すように、ステップＳ６の充填工程では、第二段階として、空洞８１への第二の粉末５２の充填後に、充填用開口９２は封止部材６３Ｂにより封止される。封止部材６３Ｂは、本体６３Ａのうち充填用開口９２が設けられる端面６３Ａ１と面接触可能な平面６３Ｂ１を有する。平面６３Ｂ１の形状は少なくとも充填用開口９２の外縁より外側に延在するよう形成されるのが好ましい。図１３の例では、封止部材６３Ｂの平面６３Ｂ１の形状は、本体６３Ａの直方体形状の六面のうち充填用開口９２が設けられるＺ正方向側を向く面の形状（端面６３Ａ１の外縁形状）と同一の矩形状である。また、図１３の例では、封止部材６３Ｂは、一対の主面がＺ方向を向き、Ｚ負方向側を向く一方の主面が平面６３Ｂ１である平板状部材である。封止部材６３ＢのＺ方向視における外縁形状は、本体６３Ａの外縁形状と同一形状となるよう形成される。このように封止部材６３Ｂを形成することにより、封止部材６３Ｂによって充填用開口９２の全体を完全に塞ぐことができるので、開口部８２、８３とは別の充填用開口９２を設ける構造においても、上述の第一例～第七例と同様に、ステップＳ８の焼結工程において空洞８１に充填された第二の粉末５２を開口部８２、８３から排出できる。
【0108】
また、図１３（Ｂ）に示すように、上述のように形成された封止部材６３Ｂによって本体６３Ａの充填用開口９２を封止した状態でステップＳ８の焼結工程を実施すると、封止部材６３Ｂは充填用開口９２の外縁部分と接合され、本体６３Ａと一体的な立体造形物６４となる。このとき、図１３の例では、封止部材６３ＢのＺ方向視における外縁形状は、本体６３Ａの外縁形状と同一形状となるよう形成されているので、本体６３Ａと封止部材６３Ｂとの接合部分を面一にでき、違和感のない一体構造とできる。
【0109】
また、図１３に示す充填用開口９２及び封止部材６３Ｂを設ける構造では、ステップＳ５の粉除去工程では、空洞８１内の余剰の粉末５０は充填用開口９２を介して除去するのが好ましい。これにより、開口部８２、８３より開口面積が大きい充填用開口９２を介して空洞８１内の余剰の粉末５０を除去できるので、粉除去工程において空洞８１内から余剰の粉末５０をより短時間で除去することも可能となり、充填工程に加えて粉除去作業もより簡易にできる。
【0110】
図１４は、造形物の構造の第九例を示す模式図である。図１５は、図１４（Ｃ）中のＡ－Ａ断面図である。図１４、図１５に示すように、第九例の造形物（グリーン体６３）では、図１３の第八例に対して封止部材６３Ｂの抜け止め構造が設けられる。
【0111】
図１４、図１５に示すように、第九例では、本体６３Ａのうち充填用開口９２が設けられる端面６３Ａ１からＺ正方向側に立設される一対の立設部６３Ａ４、６３Ａ５が設けられる。一対の立設部６３Ａ４、６３Ａ５は、端面６３Ａ１の矩形状の四辺のうち一対の対辺に該当する部分に設けられ、図１４の例では開口部８２、８３がそれぞれ設けられる側面６３Ａ２、６３Ａ３に沿ってＸ方向に延在して設けられる。一方、封止部材６３Ｂは、一対の立設部６３Ａ４、６３Ａ５の間に篏合するようＹ方向の幅寸法が形成される。
【0112】
一対の立設部６３Ａ４、６３Ａ５において、それぞれ対向する本体６３Ａの中心側の対向面には、それぞれ立設部６３Ａ４、６３Ａ５の延在方向に沿って溝６３Ａ６、６３Ａ７が設けられる。一方、封止部材６３Ｂには、対向面と対向する側面に、側面の長手方向に沿って筋６３Ｂ２、６３Ｂ３が設けられている。筋６３Ｂ２、６３Ｂ３は、それぞれ溝６３Ａ６、６３Ａ７と篏合可能に形成される。また、溝６３Ａ６、６３Ａ７は、立設部６３Ａ４、６３Ａ５のＸ方向の端部まで設けられ、これによりＸ方向から筋６３Ｂ２、６３Ｂ３を篏入可能に設けられる。
【0113】
図１４（Ａ）に示すように、ステップＳ６の充填工程では、第一段階として、充填用開口９２からグリーン体６３の本体６３Ａ内部の空洞８１に第二の粉末５２が充填される。
【0114】
図１４（Ｂ）に示すように、ステップＳ６の充填工程では、第二段階として、空洞８１への第二の粉末５２の充填後に、封止部材６３Ｂの筋６３Ｂ２、６３Ｂ３が、本体６３Ａの溝６３Ａ６、６３Ａ７に例えばＸ正方向側から篏入される。これにより封止部材６３Ｂが本体６３Ａの一対の立設部６３Ａ４、６３Ａ５の間で充填用開口９２を徐々に塞ぎつつＸ負方向側に摺動される。
【0115】
図１４（Ｃ）に示すように、ステップＳ６の充填工程では、第三段階として、封止部材６３ＢがさらにＸ負方向側に摺動されて、本体６３ＡのＸ負方向側の端部まで到達して、最終的に充填用開口９２が封止部材６３Ｂにより封止される。
【0116】
図１５に示すように、充填用開口９２が封止部材６３Ｂにより封止された状態では、封止部材６３Ｂの筋６３Ｂ２、６３Ｂ３が、本体６３Ａの溝６３Ａ６、６３Ａ７に篏合されているので、封止部材６３Ｂが本体６３Ａに対してＺ正方向に相対的に移動することが防止できる。つまり、図１５に点線円Ａ、Ｂで示す部分、すなわち、封止部材６３ＢのＹ方向の両端において、筋６３Ｂ２が溝６３Ａ６に篏合されている部分Ａと、筋６３Ｂ３が溝６３Ａ７に篏合されている部分Ｂとが、封止部材６３Ｂの抜け止め構造として機能する。
【0117】
このように封止部材６３Ｂの抜け止め構造を設けることにより、ステップＳ８の焼結工程においてグリーン体６３側が収縮するときに、空洞８１内に充填される第二の粉末５２が本体６３Ａと封止部材６３Ｂとの接触面を経由して漏れてしまうことを防止できる。これにより、焼結工程中に本体６３Ａと封止部材６３Ｂとの隙間に第二の粉末５２が介在することを防止でき、第二の粉末５２による本体６３Ａと封止部材６３Ｂとの接合への影響を低減できる。この結果、焼結工程における本体６３Ａと封止部材６３Ｂとの接合をより確実にできる。
【0118】
【0119】
【0120】
図１６の例では、封止部材６３Ｂと本体６３Ａとの抜け止め構造は第九例と同様であるが、封止部材６３ＢのＸ方向の寸法が、本体６３Ａの充填用開口９２が設けられる面のＸ方向の寸法より短い。
【0121】
第十例においても、第九例と同様の抜け止め構造が設けられるので、第九例と同様の効果を奏することができる。
【0122】
図１７は、封止部材６３Ｂの抜け止め手法の第一例を示す図である。図１７では、第八例の造形物を用いた焼結工程の一例が例示されている。図１７に示すように、焼結工程の際には、グリーン体６３は焼結容器９３の内部に収容されて焼結処理が施される。図１７の例では、グリーン体６３は、封止部材６３Ｂが本体６３Ａの充填用開口９２を封止した状態で、封止部材６３Ｂが本体６３Ａに対して焼結容器９３の底面９３Ａ側に配置されるように天地反転して載置される。さらに、焼結容器９３内に、本体６３Ａと封止部材６３Ｂとの接触面を覆う高さまで第二の粉末５２が充填される。
【0123】
図１７に示す構成によって焼結処理を行えば、造形物に第九例や第十例のような抜け止め構造を設けない場合でも、ステップＳ８の焼結工程においてグリーン体６３が収縮するときに、空洞８１内に充填される第二の粉末５２が本体６３Ａと封止部材６３Ｂとの接触面を経由して漏れてしまうことを防止できる。
【0124】
図１８は、封止部材６３Ｂの抜け止め手法の第二例を示す図である。図１８でも、第八例の造形物を用いた焼結工程におけるグリーン体６３の載置例が例示されており、図１７とは異なり焼結容器９３の図示が省略されている。
【0125】
図１８の例でも、グリーン体６３は、封止部材６３Ｂが本体６３Ａの充填用開口９２を封止した状態で、封止部材６３Ｂが本体６３Ａに対して焼結容器９３の底面９３Ａ側に配置されるように天地反転して載置される（図１７参照）。さらに、このときグリーン体６３のうち上側を向く面、すなわち本体６３Ａの底面６３Ａ８の上におもり９４が載置される。これにより、グリーン体６３は焼結容器９３の底面９３Ａ側（図１８の図面下側）に荷重をかけられた状態となる。
【0126】
図１８に示す構成によって焼結処理を行えば、造形物に第九例や第十例のような抜け止め構造を設けない場合でも、ステップＳ８の焼結工程においてグリーン体６３が収縮するときに、空洞８１内に充填される第二の粉末５２が本体６３Ａと封止部材６３Ｂとの接触面を経由して漏れてしまうことを防止できる。
【0127】
なお、図１８ではおもり９４を載置する手法を例示したが、グリーン体６３が焼結容器９３の底面９３Ａ側に荷重をかけられた状態で設置できる構成であれば他の手法を適用してもよい。例えば焼結容器９３の天面９３Ｂ（図１７参照）を上下方向に可動する構成として、天面９３Ｂを下降させてグリーン体６３を下方に押圧する構成などが挙げられる。
【0128】
図１９は、造形物の内部空洞８１にジャイロイド構造９５を設けた一例を示す図である。図１３～図１８の第八例から第十例では、ステップＳ６の充填工程において空洞８１の第二の粉末５２の充填を簡易とすることを主な目的として封止部材６３Ｂを設けている。一方、ステップＳ５の粉除去工程において、空洞８１内の余剰の粉末５０の除去を簡易とする目的のみで封止部材６３Ｂを設けてもよい。
【0129】
例えば図１９に示すように造形物の内部の空洞８１にジャイロイド（Ｇｙｒｏｉｄ）構造９５を設ける構成では、空洞８１はジャイロイド構造９５によってその形状を保持できる。このため、ステップＳ８の焼結工程において造形物の変形を抑制するために必ずしも第二の粉末５２を空洞８１に充填しておく必要が無い。一方で、空洞８１内にジャイロイド構造９５を設ける構成では、空洞８１内部が複雑な形状となるので、ステップＳ５の粉除去工程において空洞８１内の余剰の粉末５０を除去するのに手間がかかり所要時間が比較的長くなる。
【0130】
このため、図１９に例示する構造でも、封止部材６３Ｂを本体６３Ａと別体とすることで、開口部８２、８３より開口面積が大きい粉除去用開口９６を本体６３Ａに設け、粉除去用開口９６により空洞８１を開口させることができる。この粉除去用開口９６は、第八例から第十例の充填用開口９２に対応する。そして、図１９の例では、ステップＳ５の粉除去工程では、空洞８１内の余剰の粉末５０は粉除去用開口９６を介して除去され、除去後に粉除去用開口９６が封止部材６３Ｂにより封止される。また、図１９の例では、ステップＳ６の充填工程は行われず、空洞８１内に第二の粉末５２を充填されない状態、かつ、本体６３Ａの粉除去用開口９６が封止部材６３Ｂにより封止された状態で、ステップＳ８の焼結工程が行われる。このため、ステップＳ９の除去工程も行われない。
【0131】
したがって、図１９の例では、開口部８２、８３より開口面積が大きい粉除去用開口９６を介して空洞８１内の余剰の粉末５０を除去できるので、粉除去工程において空洞８１内から余剰の粉末５０を除去する時間を大幅に削減することが可能となり、粉除去作業をより簡易にできる。
【0132】
次に、図２０を参照して、開口部８２の適切な大きさについて説明する。
【0133】
図２０は、開口部８２の穴径の成立範囲を示す図である。図２０の横軸は開口部８２に設けるテーパ角度を示し、縦軸は開口部８２の穴の総面積と空洞８１の体積との比率（穴の総面積／空洞の体積）を示す。ここで「穴の総面積」とは、開口部８２の穴の軸心方向から視たときの断面の面積を意味する。開口部８２が複数設けられる場合には、すべての穴の断面積の合計値となる。
【0134】
「テーパ角度」と、「穴の総面積／空洞の体積」と、をそれぞれ複数の組み合わせとして複数の試験用造形物を造形し、焼結工程後の造形物の変形度合いを確認した。図２０中の各プロットが複数の試験用造形物に対応し、各プロットの種類が変形度合いの結果を示す。丸のプロットは「変形無し」の結果、すなわち焼結工程後の造形物にゆがみなどの変形が生じなかったことを示す。三角形のプロットは「変形小（形状補正で対応可能）」、すなわち焼結工程後の造形物に多少の変形が生じたが、予め造形するモデルの形状を補正するなどの形状補正処理により変形分をカバーできる程度の変形であったことを示す。四角形のプロットは「変形大」の結果を示す。
【0135】
図２０の結果より、内部空洞８１の体積に対して、開口部８２の面積の比率を０．０１３以上（開口部の面積÷内部空洞の体積≧０．０１３）とすると良いことが示された。比率を０．０１３以上とすることで、焼結時の第二の粉末５２の収縮阻害による変形を抑えることができる。変形に対しては、予め造形するモデルの形状を補正することが有効である。
【0136】
さらに、図２０の結果より、上述の比率を０．０２９以上とすることで、焼結時の第二の粉末５２の収縮阻害による変形は発生しないことが示された。このため、例えば、取り付け面など高い面精度を必要とする箇所を造形物とする場合については、比率を０．０２９以上とすることが好ましい。
【0137】
【0138】
粉末供給部７０は、造形槽１２の粉末層５１に粉末５０を供給する。粉末供給部７０は、水平方向（Ｙ１及びＹ２方向）に移動可能で、造形槽１２の上方を走査して、造形槽１２に粉末５０を供給する。
【0139】
粉末供給部７０は、ホッパー７１と、振動源７２と、トラフ７３を含む。
【0140】
ホッパー７１は、造形槽１２に供給する粉末５０を保持する。
【0141】
トラフ７３は、粉末５０を造形槽１２に供給する。トラフ７３は、ホッパー７１で保持される粉末５０を造形槽１２に供給する供給路である。トラフ７３は、Ｘ方向への長さ（幅）が、造形槽１２のＸ方向への長さ（幅）と同じであることが好ましい。振動源７２は、トラフ７３を振動させる。トラフ７３が振動源７２より振動することで、トラフ７３の開口部から粉末５０が造形槽１２に落下する。
【0142】
なお、造形部３Ａは、付与部４０、積層ユニット３０、余剰粉末槽１５が含まれる。造形部として粉末供給部７０は、粉末を供給することによって、粉末５０を含む粉末層５１を造形する。付与部４０は、粉末層５１に造形液６０を付与し、造形層６１を形成する。造形部３Ａは、複数の造形層６１が積層され造形物が造形される。
【0143】
以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。
【0144】
上記実施形態では、単一の立体造形装置１を例示して説明したが、複数の装置を具備する立体造形システムでもよい。立体造形システムは、立体造形装置１の各構成要素である粉混合部２、造形部３、乾燥部４、粉除去部５、充填部６、焼結部７、除去部８、回収部９、及び制御部１００にそれぞれ対応する、粉混合装置、造形装置、乾燥装置、粉除去装置、充填装置、焼結装置、除去装置、回収装置、及び制御装置を具備する。立体造形システムでは、複数の装置が相互に通信可能に接続され、複数の装置が連動して立体造形動作を行うことができる。
【0145】
本発明の態様は、例えば、以下のとおりである。
＜１＞ 内部に空洞を有する造形物を製造する方法であって、
前記造形物は、前記空洞と前記造形物の外部とを接続する開口部を含み、
第一の粉末で前記造形物を造形する造形工程と、
前記開口部から前記空洞に第二の粉末を充填する充填工程と、
前記充填工程にて前記空洞に前記第二の粉末を充填された前記造形物を焼結する焼結工程と、
前記開口部から前記空洞内の前記第二の粉末を除去する除去工程と、
を含む、
立体造形方法。
＜２＞ 前記第一の粉末が金属である前記＜１＞に記載の立体造形方法。
＜３＞ 前記第二の粉末の融点は、前記焼結工程の焼結温度より高い前記＜１＞または＜２＞に記載の立体造形方法。
＜４＞ 前記造形工程は、
前記第一の粉末で粉末層を形成する工程と、
前記粉末層に造形液を付与する工程と、を含む、前記＜１＞～＜３＞のいずれか一項に記載の立体造形方法。
＜５＞ 前記焼結工程で、
前記空洞から前記開口部を介して前記第二の粉末の一部が排出される前記＜１＞～＜４＞のいずれか一項に記載の立体造形方法。
＜６＞ 前記開口部の径は、前記空洞の径より小さい前記＜１＞～＜５＞のいずれか一項に記載の立体造形方法。
＜７＞ 前記開口部は、前記造形物の側面に設けられる前記＜１＞～＜６＞のいずれか一項に記載の立体造形方法。
＜８＞ 前記開口部は、前記空洞の長手方向の端部に設けられる、
前記＜１＞～＜７＞のいずれか一項に記載の立体造形方法。
＜９＞ 前記造形物は、複数の前記開口部を含む、
前記＜１＞～＜８＞のいずれか一項に記載の立体造形方法。
＜１０＞ 前記開口部として少なくとも第１の開口部と第２の開口部を含み、
前記第１の開口部は、前記第２の開口部より小さい、
前記＜１＞～＜９＞のいずれか一項に記載の立体造形方法。
＜１１＞ 前記開口部として少なくとも第１の開口部と第２の開口部を含み、
前記第１の開口部と前記第２の開口部は、前記空洞を介して対向している、
前記＜１＞～＜１０＞のいずれか一項に記載の立体造形方法。
＜１２＞ 前記開口部として少なくとも第１の開口部と第２の開口部を含み、
前記第１の開口部は、前記第２の開口部の一部から延伸する軸上にある、
前記＜１＞～＜１１＞のいずれか一項に記載の立体造形方法。
＜１３＞ 前記開口部として少なくとも第１の開口部と第２の開口部と第３の開口部と第４の開口部を含み、
前記第１の開口部と前記第２の開口部は、前記空洞を介して対向し、
前記第３の開口部と前記第４の開口部は、前記空洞を介して対向する、
前記＜１＞～＜１２＞のいずれか一項に記載の立体造形方法。
＜１４＞ 前記開口部として少なくとも第１の開口部と第２の開口部と第３の開口部と第４の開口部を含み、
前記第１の開口部は、前記第２の開口部の一部から延伸する軸上にあり、
前記第３の開口部は、前記第４の開口部の一部から延伸する軸上にある、
前記＜１＞～＜１３＞のいずれか一項に記載の立体造形方法。
＜１５＞ 前記開口部として少なくとも第１の開口部と第２の開口部と第３の開口部と第４の開口部を含み、
前記第２の開口部の中心から第１の開口部に向かって延伸する軸と、
前記第４の開口部の中心から第３の開口部に向かって延伸する軸と、
は、直交する、
前記＜１＞～＜１４＞のいずれか一項に記載の立体造形方法。
＜１６＞ 前記造形物は、複数の前記開口部を含み、
前記複数の開口部のそれぞれは、前記空洞の中心から等距離の位置に設けられる、
前記＜１＞～＜１５＞のいずれか一項に記載の立体造形方法。
＜１７＞ 前記造形物は、前記開口部の前記空洞側及び前記外部側の少なくとも一方の端部にテーパが設けられる
前記＜１＞～＜１６＞のいずれか一項に記載の立体造形方法。
＜１８＞ 前記空洞が前記造形物内に形成される流路であり、
前記開口部が前記流路の入口と出口である、
前記＜１＞～＜１７＞のいずれか一項に記載の立体造形方法。
＜１９＞ 内部に空洞を有する造形物を製造する装置であって、
前記造形物は、前記空洞と前記造形物の外部とを接続する開口部を含み、
第一の粉末で前記造形物を造形する造形部と、
前記開口部から前記空洞に第二の粉末を充填する充填部と、
前記充填部により前記空洞に前記第二の粉末を充填された前記造形物を焼結する焼結部と、
前記開口部から前記空洞内の前記第二の粉末を除去する除去部と、
を備える、
立体造形装置。
＜２０＞ 内部に空洞を有する造形物を製造する方法であって、
前記造形物は、前記空洞と前記造形物の外部とを接続する開口部と、前記開口部とは別の充填用開口と、前記充填用開口を封止する封止部材と、を含み、
第一の粉末で前記造形物を造形する造形工程と、
前記充填用開口から前記空洞に第二の粉末を充填し、充填後に前記充填用開口を前記封止部材により封止する充填工程と、
前記充填工程にて前記空洞に前記第二の粉末を充填された前記造形物を焼結する焼結工程と、
前記開口部から前記空洞内の前記第二の粉末を除去する除去工程と、
を含む、
立体造形方法。
＜２１＞ 前記造形工程の後、かつ、前記充填工程の前に、前記造形物から余剰の粉末を除去する粉除去工程を含み、
前記粉除去工程では、前記空洞内の前記余剰の粉末は前記充填用開口を介して除去される、
前記＜２０＞に記載の立体造形方法。
＜２２＞ 内部に空洞を有する造形物を製造する方法であって、
前記造形物は、前記空洞と前記造形物の外部とを接続する開口部と、前記開口部とは別の粉除去用開口と、前記粉除去用開口を封止する封止部材と、を含み、
第一の粉末で前記造形物を造形する造形工程と、
前記造形物から余剰の粉末を除去する粉除去工程と、
前記造形物を焼結する焼結工程と、
を含み、
前記粉除去工程では、前記空洞内の前記余剰の粉末は前記粉除去用開口を介して除去され、除去後に前記粉除去用開口が前記封止部材により封止される、
立体造形方法。
＜２３＞ 前記空洞の体積に対して、前記開口部の面積の比率が０．０１３以上である、
前記＜６＞に記載の立体造形方法。
＜１＞ 内部に空洞を有する造形物を製造する方法であって、
前記造形物は、前記空洞と前記造形物の外部とを接続する開口部を含み、
第一の粉末で前記造形物を造形する造形工程と、
前記開口部から前記空洞に第二の粉末を充填する充填工程と、
前記充填工程にて前記空洞に前記第二の粉末を充填された前記造形物を焼結する焼結工程と、
前記開口部から前記空洞内の前記第二の粉末を除去する除去工程と、
を含む、
立体造形方法。
＜２＞ 前記第一の粉末が金属である前記＜１＞に記載の立体造形方法。
＜３＞ 前記第二の粉末の融点は、前記焼結工程の焼結温度より高い前記＜１＞または＜２＞に記載の立体造形方法。
＜４＞ 前記造形工程は、
前記第一の粉末で粉末層を形成する工程と、
前記粉末層に造形液を付与する工程と、を含む、前記＜１＞～＜３＞のいずれか一項に記載の立体造形方法。
＜５＞ 前記焼結工程で、
前記空洞から前記開口部を介して前記第二の粉末の一部が排出される前記＜１＞～＜４＞のいずれか一項に記載の立体造形方法。
＜６＞ 前記開口部の径は、前記空洞の径より小さい前記＜１＞～＜５＞のいずれか一項に記載の立体造形方法。
＜７＞ 前記開口部は、前記造形物の側面に設けられる前記＜１＞～＜６＞のいずれか一項に記載の立体造形方法。
＜８＞ 前記開口部は、前記空洞の長手方向の端部に設けられる、
前記＜１＞～＜７＞のいずれか一項に記載の立体造形方法。
＜９＞ 前記造形物は、複数の前記開口部を含む、
前記＜１＞～＜８＞のいずれか一項に記載の立体造形方法。
＜１０＞ 前記開口部として少なくとも第１の開口部と第２の開口部を含み、
前記第１の開口部は、前記第２の開口部より小さい、
前記＜１＞～＜９＞のいずれか一項に記載の立体造形方法。
＜１１＞ 前記開口部として少なくとも第１の開口部と第２の開口部を含み、
前記第１の開口部と前記第２の開口部は、前記空洞を介して対向している、
前記＜１＞～＜１０＞のいずれか一項に記載の立体造形方法。
＜１２＞ 前記開口部として少なくとも第１の開口部と第２の開口部を含み、
前記第１の開口部は、前記第２の開口部の一部から延伸する軸上にある、
前記＜１＞～＜１１＞のいずれか一項に記載の立体造形方法。
＜１３＞ 前記開口部として少なくとも第１の開口部と第２の開口部と第３の開口部と第４の開口部を含み、
前記第１の開口部と前記第２の開口部は、前記空洞を介して対向し、
前記第３の開口部と前記第４の開口部は、前記空洞を介して対向する、
前記＜１＞～＜１２＞のいずれか一項に記載の立体造形方法。
＜１４＞ 前記開口部として少なくとも第１の開口部と第２の開口部と第３の開口部と第４の開口部を含み、
前記第１の開口部は、前記第２の開口部の一部から延伸する軸上にあり、
前記第３の開口部は、前記第４の開口部の一部から延伸する軸上にある、
前記＜１＞～＜１３＞のいずれか一項に記載の立体造形方法。
＜１５＞ 前記開口部として少なくとも第１の開口部と第２の開口部と第３の開口部と第４の開口部を含み、
前記第２の開口部の中心から第１の開口部に向かって延伸する軸と、
前記第４の開口部の中心から第３の開口部に向かって延伸する軸と、
は、直交する、
前記＜１＞～＜１４＞のいずれか一項に記載の立体造形方法。
＜１６＞ 前記造形物は、複数の前記開口部を含み、
前記複数の開口部のそれぞれは、前記空洞の中心から等距離の位置に設けられる、
前記＜１＞～＜１５＞のいずれか一項に記載の立体造形方法。
＜１７＞ 前記造形物は、前記開口部の前記空洞側及び前記外部側の少なくとも一方の端部にテーパが設けられる
前記＜１＞～＜１６＞のいずれか一項に記載の立体造形方法。
＜１８＞ 前記空洞が前記造形物内に形成される流路であり、
前記開口部が前記流路の入口と出口である、
前記＜１＞～＜１７＞のいずれか一項に記載の立体造形方法。
＜１９＞ 内部に空洞を有する造形物を製造する装置であって、
前記造形物は、前記空洞と前記造形物の外部とを接続する開口部を含み、
第一の粉末で前記造形物を造形する造形部と、
前記開口部から前記空洞に第二の粉末を充填する充填部と、
前記充填部により前記空洞に前記第二の粉末を充填された前記造形物を焼結する焼結部と、
前記開口部から前記空洞内の前記第二の粉末を除去する除去部と、
を備える、
立体造形装置。
＜２０＞ 内部に空洞を有する造形物を製造する方法であって、
前記造形物は、前記空洞と前記造形物の外部とを接続する開口部と、前記開口部とは別の充填用開口と、前記充填用開口を封止する封止部材と、を含み、
第一の粉末で前記造形物を造形する造形工程と、
前記充填用開口から前記空洞に第二の粉末を充填し、充填後に前記充填用開口を前記封止部材により封止する充填工程と、
前記充填工程にて前記空洞に前記第二の粉末を充填された前記造形物を焼結する焼結工程と、
前記開口部から前記空洞内の前記第二の粉末を除去する除去工程と、
を含む、
立体造形方法。
＜２１＞ 前記造形工程の後、かつ、前記充填工程の前に、前記造形物から余剰の粉末を除去する粉除去工程を含み、
前記粉除去工程では、前記空洞内の前記余剰の粉末は前記充填用開口を介して除去される、
前記＜２０＞に記載の立体造形方法。
＜２２＞ 内部に空洞を有する造形物を製造する方法であって、
前記造形物は、前記空洞と前記造形物の外部とを接続する開口部と、前記開口部とは別の粉除去用開口と、前記粉除去用開口を封止する封止部材と、を含み、
第一の粉末で前記造形物を造形する造形工程と、
前記造形物から余剰の粉末を除去する粉除去工程と、
前記造形物を焼結する焼結工程と、
を含み、
前記粉除去工程では、前記空洞内の前記余剰の粉末は前記粉除去用開口を介して除去され、除去後に前記粉除去用開口が前記封止部材により封止される、
立体造形方法。
＜２３＞ 前記空洞の体積に対して、前記開口部の面積の比率が０．０１３以上である、
前記＜６＞に記載の立体造形方法。
【符号の説明】
【0146】
１ 立体造形装置
３ 造形部
６ 充填部
７ 焼結部
８ 除去部
５０ 粉末（第一の粉末）
５２ 第二の粉末
６２ 造形物
６３ グリーン体
６３Ｂ 封止部材
６４ 立体造形物
８１ 空洞
８２ 開口部
９２ 充填用開口
９６ 粉除去用開口
Ｓ３ 造形工程
Ｓ５ 粉除去工程
Ｓ６ 充填工程
Ｓ８ 焼結工程
Ｓ９ 除去工程
３ 造形部
６ 充填部
７ 焼結部
８ 除去部
５０ 粉末（第一の粉末）
５２ 第二の粉末
６２ 造形物
６３ グリーン体
６３Ｂ 封止部材
６４ 立体造形物
８１ 空洞
８２ 開口部
９２ 充填用開口
９６ 粉除去用開口
Ｓ３ 造形工程
Ｓ５ 粉除去工程
Ｓ６ 充填工程
Ｓ８ 焼結工程
Ｓ９ 除去工程
【先行技術文献】
【特許文献】
【0147】
【特許文献1】特表２０１８‐５０１３９８号公報
【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】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】