特開 2024-157789 三次元造形物の製造方法

(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】P2024157789

(43)【公開日】2024-11-08

(54)【発明の名称】三次元造形物の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B22F 7/06 20060101AFI20241031BHJP

   B22F 10/18 20210101ALI20241031BHJP

   B22F 10/47 20210101ALI20241031BHJP

   B22F 3/02 20060101ALI20241031BHJP

   B22F 3/10 20060101ALI20241031BHJP

   B22F 5/10 20060101ALI20241031BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20241031BHJP

【ＦＩ】

B22F7/06 D

B22F10/18

B22F10/47

B22F3/02 S

B22F3/10 C

B22F5/10

B33Y10/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023072367

(22)【出願日】2023-04-26

(71)【出願人】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100179475

【弁理士】

【氏名又は名称】仲井 智至

(74)【代理人】

【識別番号】100216253

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 宏紀

(74)【代理人】

【識別番号】100225901

【弁理士】

【氏名又は名称】今村 真之

(72)【発明者】

【氏名】▲角▼谷 彰彦

(72)【発明者】

【氏名】横山 孝幸

【テーマコード（参考）】

4K018

【Ｆターム（参考）】

4K018AA03

4K018AA06

4K018AA07

4K018AA10

4K018AA13

4K018AA14

4K018AA24

4K018AA33

4K018AA40

4K018BA02

4K018BA03

4K018BA04

4K018BA07

4K018BA08

4K018BA13

4K018BA17

4K018BA20

4K018BC12

4K018CA09

4K018CA29

4K018DA03

4K018HA01

4K018JA09

4K018KA53

(57)【要約】

【課題】熱処理によるオーバーハング部の変形に起因する製品の寸法精度の低下を抑制する。
【解決手段】第１無機粉末と第１バインダーとを含む層を積層することで、第２無機粉末と第２バインダーとを含む第２部品と熱処理によって接合される第１部品を形成する工程と、層を積層することで、熱処理後に除去される支持体を形成する支持体形成工程とを備える。熱処理は、集合物に対して実行される。支持体は、集合物において第１部品と第２部品との間でオーバーハング部を下から支持するように形成される。支持体形成工程は、第１無機粉末と第１バインダーとを含む層を積層することで支持本体部を形成する工程と、それぞれ、第１無機粉末および第２無機粉末より高い融点を有する第３無機粉末を含む層を積層することで、集合物において第１部品と接触する第１接触部を形成する工程と、集合物において第２部品と接触する第２接触部を形成する工程とを含む。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１無機粉末と第１バインダーとを含む層を積層することで、第１部品であって、第２無機粉末と第２バインダーとを含む第２部品と熱処理によって接合される第１部品、を形成する第１部品形成工程と、
層を積層することで、前記熱処理後に除去される支持体を、前記第１部品と一体に形成する支持体形成工程と、を備え、
前記熱処理は、前記第１部品と前記第２部品と前記支持体とが互いに接触するように組み合わされた集合物に対して実行され、
前記集合物において、前記第１部品と前記第２部品との少なくともいずれか一方は、他方に対して鉛直方向に離間するとともに上から重なるオーバーハング部を有し、
前記支持体形成工程では、前記支持体は、前記集合物において、前記第１部品と前記第２部品との間で前記オーバーハング部を下から支持するように形成され、
前記支持体形成工程は、
前記第１無機粉末と前記第１バインダーとを含む層を積層することで、前記支持体のうち、前記集合物において前記第１部品および前記第２部品と接触しない部分である支持本体部を形成する第１工程と、
第３無機粉末を含む層を積層することで、前記支持体のうち、前記集合物において前記第１部品と接触する部分である第１接触部を形成する第２工程と、
前記第３無機粉末を含む層を積層することで、前記支持体のうち、前記集合物において前記第２部品と接触する部分である第２接触部を形成する第３工程と、を含み、
前記第３無機粉末の融点は、前記第１無機粉末の融点および前記第２無機粉末の融点よりも高い、三次元造形物の製造方法。

【請求項2】

請求項１に記載の三次元造形物の製造方法であって、
前記第３工程において、前記第２接触部を、前記第２接触部の一面が造形ステージの上面に接するように形成し、
前記第１工程において、前記支持本体部を、形成された前記第２接触部の上に形成し、
前記集合物において、前記第２接触部は、前記一面を介して前記第２部品に接する、三次元造形物の製造方法。

【請求項3】

請求項１に記載の三次元造形物の製造方法であって、
前記第１無機粉末と、前記第２無機粉末とは、それぞれ同じ元素を主成分とする無機材料によって構成されている、三次元造形物の製造方法。

【請求項4】

請求項１に記載の三次元造形物の製造方法であって、
前記第１部品を形成するのに用いられる材料における前記第１無機粉末と前記第１バインダーとの質量比と、前記第２部品を形成するのに用いられる材料における前記第２無機粉末と前記第２バインダーとの質量比と、は異なる、三次元造形物の製造方法。

【請求項5】

請求項１に記載の三次元造形物の製造方法であって、
前記第１無機粉末の粒径と、前記第２無機粉末の粒径とは、それぞれ異なる、三次元造形物の製造方法。

【請求項6】

請求項１に記載の三次元造形物の製造方法であって、
前記第１部品と前記支持本体部とは、それぞれ同じ材料を用いて形成される、三次元造形物の製造方法。

【請求項7】

請求項１に記載の三次元造形物の製造方法であって、
前記集合物を形成する前に、前記第１部品に含まれる前記第１バインダーと、前記支持体に含まれる前記第１バインダーと、を加熱によって除去する工程を備える、三次元造形物の製造方法。

【請求項8】

請求項１から７のいずれか一項に記載の三次元造形物の製造方法であって、
前記第１部品形成工程が実行されている間に実行され、前記集合物を形成するために、予め準備された前記第２部品を途中まで形成された前記第１部品である第１部分の上に配置する部品配置工程を備える、三次元造形物の製造方法。

【請求項9】

請求項８に記載の三次元造形物の製造方法であって、
前記部品配置工程の完了後に、前記第１部品形成工程によって、前記第１部品のうち前記第１部分以降に形成される部分である第２部分の少なくとも一部を、前記第２部品の上方に形成する、三次元造形物の製造方法。

【請求項10】

請求項８に記載の三次元造形物の製造方法であって、
前記第２部品は、射出成形機によって形成される、三次元造形物の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、三次元造形物の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、それぞれ無機粉末およびバインダーを含む第１部品と第２部品とを接合して製品を製造する方法が開示されている。この方法では、第１部品を三次元造形装置によって生成し、第１部品と第２部品とを組み立てて組立体を得た後に、当該組立体を脱脂および焼結する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－１０１９８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記文献の方法であれば、簡易な手法で第１部品と第２部品とを接合して製品を製造できる。しかしながら、例えば、第１部品や第２部品が、下方に支えのないオーバーハング部を有している場合、焼結工程においてオーバーハング部が重力による影響で変形し、製品が所望の寸法精度を満たさない虞があった。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一形態によれば、三次元造形物の製造方法が提供される。この三次元造形物の製造方法は、第１無機粉末と第１バインダーとを含む層を積層することで、第１部品であって、第２無機粉末と第２バインダーとを含む第２部品と熱処理によって接合される第１部品、を形成する第１部品形成工程と、層を積層することで、前記熱処理後に除去される支持体を、前記第１部品と一体に形成する支持体形成工程と、を備える。前記熱処理は、前記第１部品と前記第２部品と前記支持体とが互いに接触するように組み合わされた集合物に対して実行される。前記集合物において、前記第１部品と前記第２部品との少なくともいずれか一方は、他方に対して鉛直方向に離間するとともに上から重なるオーバーハング部を有し、前記支持体形成工程では、前記支持体は、前記集合物において、前記第１部品と前記第２部品との間で前記オーバーハング部を下から支持するように形成される。前記支持体形成工程は、前記第１無機粉末と前記第１バインダーとを含む層を積層することで、前記支持体のうち、前記集合物において前記第１部品および前記第２部品と接触しない部分である支持本体部を形成する第１工程と、第３無機粉末を含む層を積層することで、前記支持体のうち、前記集合物において前記第１部品と接触する部分である第１接触部を形成する第２工程と、前記第３無機粉末を含む層を積層することで、前記支持体のうち、前記集合物において前記第２部品と接触する部分である第２接触部を形成する第３工程と、を含む。前記第３無機粉末の融点は、前記第１無機粉末の融点および前記第２無機粉末の融点よりも高い。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】第１実施形態における製造システムの概略構成を示す図。

【図2】三次元造形装置に備えられたホッパーおよび吐出部の概略構成を示す図。

【図3】スクリューの溝形成面側の構成を示す概略斜視図。

【図4】バレルのスクリュー対向面側の構成を示す上面図。

【図5】射出成形機の概略構成を示す断面図。

【図6】第１実施形態における製品の製造方法を示す工程図。

【図7】第１実施形態における第１造形物の造形方法を示す工程図。

【図8】第２実施形態における製品の製造方法を示す工程図。

【図9】第２実施形態における第１造形物の製造方法を示す工程図。

【図10】第３実施形態における製品の製造方法を示す工程図。

【図11】第２造形物の製造方法を説明する第１の図。

【図12】第２造形物の製造方法を説明する第２の図。

【図13】他の実施形態において造形物が造形される様子を示す説明図。

【発明を実施するための形態】

【0007】

Ａ．第１実施形態：
図１は、第１実施形態における製造システム５の概略構成を示す図である。製造システム５は、三次元造形装置１００と、射出成形機２００と、脱脂装置３００と、焼成炉４００とを備える。図１に示したＸ，Ｙ，Ｚ方向は、図２以降に示したＸ，Ｙ，Ｚ方向に対応している。以下の説明において、方向の向きを特定する場合には、各図において矢印が指し示す方向を「＋」、その反対の方向を「－」として、方向表記に正負の符合を併用する。以下では、＋Ｚ方向のことを「上」、－Ｚ方向のことを「下」ともいう。また、Ｘ方向およびＹ方向に沿った平面のことを「ＸＹ平面」とも呼ぶ。

【0008】

三次元造形装置１００は、金属やセラミックなどの無機粉末とバインダーとを含む三次元造形物を付加製造法によって形成する。本実施形態では、三次元造形装置１００は、三次元造形物として、第１部品と支持体とを含む第１造形物を形成する。射出成形機２００は、金属やセラミックなどの無機粉末とバインダーとを含む第２部品を射出成形によって生成する。第１部品と第２部品とは、後述する焼成を経た後に、製品を構成する部分である。支持体は、製品を構成せず、製品の完成までに除去される部分である。

【0009】

脱脂装置３００は、第１造形物や第２部品を脱脂温度で加熱することで、第１造形物や第２部品を脱脂する。脱脂装置３００では、例えば、多孔質材によって構成されたセッターの上に第１造形物や第２部品が載置された状態で、第１造形物や第２部品が脱脂される。このセッターには、当該セッターと第１造形物や第２部品との接触面積を減少させるために、凹凸や溝等が設けられていてもよい。焼成炉４００は、第１部品と第２部品と支持体とが互いに接触するように組み合わされた集合物を、脱脂温度よりも高い焼成温度で加熱することによって、第１部品と第２部品とを焼結によって接合させる。焼成炉４００による加熱においても、例えば、上述したセッターが用いられてもよい。本明細書では、焼成炉４００による、第１部品と第２部品とを焼結させるための加熱のことを熱処理や焼成とも呼ぶ。支持体は、集合物の焼成が完了した後に、焼成された集合物から除去される。このように、焼成後の集合物から支持体が除去されることによって、製品が完成する。本明細書において、「製品」とは、製造システム５において製造される物を意味しており、他の製品の一部となる物や、支持体の除去後に後処理や加工が行われる物も含む。

【0010】

三次元造形装置１００は、第１吐出部１０ａと、第２吐出部１０ｂと、第１ホッパー２０ａと、第２ホッパー２０ｂと、移動機構部７０と、造形ステージ８０と、制御部９０とを備える。以下では、第１吐出部１０ａと第２吐出部１０ｂとを特に区別することなく説明する場合、単に、吐出部１０と呼ぶこともある。同様に、第１ホッパー２０ａと第２ホッパー２０ｂとを特に区別することなく説明する場合、単に、ホッパー２０と呼ぶこともある。

【0011】

移動機構部７０は、吐出部１０と造形ステージ８０との相対的な位置を変化させる。本実施形態では、移動機構部７０は、第１吐出部１０ａおよび第２吐出部１０ｂに対して、造形ステージ８０を移動させる。本実施形態における移動機構部７０は、３つのモーターの駆動力によって、造形ステージ８０をＸ，Ｙ，Ｚ方向の３軸方向に移動させる３軸ポジショナーによって構成される。各モーターは、制御部９０の制御下にて駆動する。なお、他の実施形態では、移動機構部７０は、造形ステージ８０を移動させる構成ではなく、例えば、造形ステージ８０を移動させずに吐出部１０を移動させる構成であってもよい。また、移動機構部７０は、造形ステージ８０と吐出部１０との両方を移動させる構成であってもよい。

【0012】

制御部９０は、１以上のプロセッサーと、主記憶装置と、外部との信号の入出力を行う入出力インターフェイスとを備えるコンピューターによって構成されている。本実施形態では、制御部９０は、主記憶装置上に読み込んだプログラムや命令をプロセッサーが実行することによって、三次元造形物を造形するための三次元造形処理を実行する機能等、種々の機能を発揮する。制御部９０は、第１吐出部１０ａと第２吐出部１０ｂとを選択的に使い分けることにより、２種類の異なる材料を切り替えて三次元造形物を造形することができる。なお、制御部９０は、コンピューターではなく、複数の回路の組み合わせによって構成されてもよい。

【0013】

図２は、三次元造形装置１００に備えられたホッパー２０および吐出部１０の概略構成を示す図である。吐出部１０は、可塑化部３０とノズル６０とを備えている。吐出部１０には、ホッパー２０に収容されている材料が供給される。吐出部１０は、制御部９０の制御下で、ホッパー２０から供給された材料の少なくとも一部を可塑化部３０によって可塑化して可塑化材料を生成し、生成した可塑化材料をノズル６０から造形ステージ８０上に吐出して積層させる。本実施形態において「可塑化」とは 、溶融を含む概念であり、固体から流動性を有する状態に変化させることである。具体的には、ガラス転移が起こる材料の場合、可塑化とは、材料の温度をガラス転移点以上にすることである。ガラス転移が起こらない材料の場合、可塑化とは、材料の温度を融点以上にすることである。

【0014】

ホッパー２０には、金属やセラミックなどの無機粉末とバインダーとを含むペレット状の材料が収容されている。ホッパー２０に収容された材料は、ホッパー２０と吐出部１０とを接続するようにホッパー２０の下方に設けられた供給路２２を介して、可塑化部３０に供給される。本実施形態では、第１ホッパー２０ａには第１材料が収容されており、第２ホッパー２０ｂには第３材料が収容されている。そのため、第１吐出部１０ａには、第１ホッパー２０ａに収容されている第１材料が供給され、第２吐出部１０ｂには第２ホッパー２０ｂに収容されている第３材料が供給される。

【0015】

可塑化部３０は、スクリューケース３１と、スクリューケース３１内に収容されたスクリュー４１と、スクリュー４１を駆動させる駆動モーター３２と、バレル５０と、ヒーター５８とを備えている。バレル５０には連通孔５６が設けられている。ヒーター５８は、バレル５０に埋設されている。本実施形態のスクリュー４１は、いわゆるフラットスクリューであり、「スクロール」と呼ばれることもある。

【0016】

スクリュー４１は、その中心軸ＲＸに沿った方向の高さが直径よりも小さい略円柱形状を有している。スクリュー４１は、バレル５０に対向する面に、スクリュー溝４５が形成された溝形成面４２を有している。溝形成面４２は、バレル５０のスクリュー対向面５２と対向する。

【0017】

駆動モーター３２は、スクリュー４１の溝形成面４２とは反対側の面に接続されている。駆動モーター３２は、制御部９０の制御下で駆動される。スクリュー４１は、駆動モーター３２の回転で生じるトルクによって、中心軸ＲＸを中心に回転する。なお、駆動モーター３２は、直接、スクリュー４１と接続されていなくてもよく、例えば、減速機を介して接続されていてもよい。

【0018】

バレル５０は、スクリュー４１の溝形成面４２に対向するスクリュー対向面５２を有している。バレル５０に設けられた連通孔５６は、スクリュー４１の中心軸ＲＸに沿うように形成されている。

【0019】

ノズル６０は、先端にノズル開口６３を有している。ノズル開口６３は、バレル５０に設けられた連通孔５６に連通している。ノズル６０は、ノズル開口６３から、造形ステージ８０に向けて、可塑化部３０により可塑化された材料を吐出する。

【0020】

図３は、スクリュー４１の溝形成面４２側の構成を示す概略斜視図である。図３には、スクリュー４１の中心軸ＲＸの位置が一点鎖線で示されている。上述したように、溝形成面４２には、スクリュー溝４５が設けられている。スクリュー４１の溝形成面４２の中央部であるスクリュー中央部４７は、スクリュー溝４５の一端が接続されている窪みとして構成されている。スクリュー中央部４７は、バレル５０の連通孔５６に対向する。スクリュー中央部４７は、中心軸ＲＸと交差する。

【0021】

スクリュー４１のスクリュー溝４５は、いわゆるスクロール溝を構成する。スクリュー溝４５は、スクリュー中央部４７から、スクリュー４１の外周に向かって弧を描くように渦状に延びている。スクリュー溝４５は、インボリュート曲線状や、螺旋状に延びるように構成されてもよい。溝形成面４２には、スクリュー溝４５の側壁部を構成し、各スクリュー溝４５に沿って延びている凸条部４６が設けられている。スクリュー溝４５は、スクリュー４１の側面４３に形成された材料導入口４４まで連続している。この材料導入口４４は、ホッパー２０から供給路２２を介して供給された材料を受け入れる部分である。

【0022】

図３には、３つのスクリュー溝４５と、３つの凸条部４６と、を有するスクリュー４１の例が示されている。スクリュー４１に設けられるスクリュー溝４５や凸条部４６の数は、３つには限定されず、１つのスクリュー溝４５のみが設けられていてもよいし、２以上の複数のスクリュー溝４５が設けられていてもよい。また、図３には、材料導入口４４が３箇所に形成されているスクリュー４１の例が図示されている。スクリュー４１に設けられる材料導入口４４の数は、３箇所に限定されず、１箇所にのみ設けられていてもよいし、２箇所以上の複数の箇所に設けられていてもよい。

【0023】

図４は、バレル５０のスクリュー対向面５２側の構成を示す上面図である。上述したとおり、スクリュー対向面５２の中央には、連通孔５６が形成されている。スクリュー対向面５２における連通孔５６の周りには、複数の案内溝５４が形成されている。それぞれの案内溝５４は、一端が連通孔５６に接続され、連通孔５６からスクリュー対向面５２の外周に向かって渦状に延びている。それぞれの案内溝５４は、可塑化材料を連通孔５６に導く機能を有している。なお、案内溝５４の一端は連通孔５６に接続されていなくてもよい。また、バレル５０には案内溝５４が形成されていなくてもよい。

【0024】

説明を図１に戻す。射出成形機２００は、可塑化装置２１０と型締装置２３０とを備えている。可塑化装置２１０と型締装置２３０とは、それぞれ、基台２０５に固定されている。基台２０５には、制御部２９０が備えられている。射出成形機２００は、型締装置２３０に装着された成形型２２０内に、可塑化装置２１０から可塑化材料を射出して成形品を成形する。本実施形態では、型締装置２３０には、金属製の成形型２２０が装着されている。型締装置２３０に装着される成形型２２０は、金属製に限られず、樹脂製あるいはセラミック製でもよい。金属製の成形型２２０のことを金型と呼ぶ。

【0025】

可塑化装置２１０には、成形品の材料が投入される材料供給部２０８が接続されている。成形品の材料としては、金属やセラミックなどの無機粉末とバインダーとを含むペレット状の材料が用いられる。本実施形態では、材料供給部２０８には、第２材料が投入される。可塑化装置２１０は、材料供給部２０８から供給された材料の少なくとも一部を可塑化して可塑化材料を生成する。

【0026】

制御部２９０は、１つ、または、複数のプロセッサーと、主記憶装置と、外部との信号の入出力を行う入出力インターフェイスとを備えるコンピューターによって構成されている。プロセッサーが主記憶装置上にプログラムを読み込んで実行することにより、制御部２９０は、可塑化装置２１０と型締装置２３０とを制御し、成形品の製造を行う。

【0027】

図５は、射出成形機２００の概略構成を示す断面図である。射出成形機２００は、上記の通り、可塑化装置２１０と型締装置２３０と成形型２２０とを備えており、また、射出制御機構２４０を備えている。

【0028】

可塑化装置２１０は、スクリュー２１１とバレル２１２とヒーター２１３とノズル２１４とを有している。スクリュー２１１は、スクリュー２１１を収容する収容部２１５に収容されている。本実施形態のスクリュー２１１は、いわゆるフラットスクリューであり、「スクロール」とも呼ばれる。スクリュー２１１は、駆動モーターを備えるスクリュー駆動部２１６によって、その中心軸ＲＸを中心に収容部２１５内で回転駆動される。バレル２１２の中心には、連通孔２１７が形成されている。連通孔２１７には、後述する射出シリンダー２４１が接続されている。連通孔２１７には、射出シリンダー２４１よりも上流部に、逆止弁２１８が備えられている。スクリュー駆動部２１６によるスクリュー２１１の回転と、ヒーター２１３による加熱とは、制御部２９０によって制御される。

【0029】

射出制御機構２４０は、射出シリンダー２４１と、プランジャー２４２と、駆動モーターを備えるプランジャー駆動部２４３とを備えている。射出制御機構２４０は、射出シリンダー２４１内の可塑化材料を、後述するキャビティー２２３に射出注入する機能を有している。射出制御機構２４０は、制御部２９０の制御下で、ノズル２１４からの可塑化材料の射出量を制御する。射出シリンダー２４１は、バレル２１２の連通孔２１７に接続された略円筒状の部材であり、内部にプランジャー２４２を備えている。プランジャー２４２は、射出シリンダー２４１の内部を摺動し、射出シリンダー２４１内の可塑化材料を、可塑化装置２１０に備えられたノズル２１４に圧送する。プランジャー２４２は、プランジャー駆動部２４３により駆動される。

【0030】

成形型２２０は、可動型２２１と固定型２２２とを備えている。可動型２２１と固定型２２２とは、互いに対面して設けられ、その間に成形品の形状に応じた空間であるキャビティー２２３を有している。キャビティー２２３には、バレル２１２の連通孔２１７から流出した可塑化材料が、射出制御機構２４０によって圧送されてノズル２１４から射出される。

【0031】

型締装置２３０は、駆動モーターを備える成形型駆動部２３１を備えており、可動型２２１と固定型２２２との開閉を行う機能を有している。型締装置２３０は、制御部２９０の制御下で、モーターによって構成される成形型駆動部２３１を駆動することによってボールネジ２３２を回転させ、ボールネジ２３２に結合された可動型２２１を固定型２２２に対して移動させて成形型２２０を開閉させる。

【0032】

上述したように、本実施形態では、三次元造形装置１００および射出成形機２００は、いずれも、材料を可塑化するためにフラットスクリューを備えている。これに対して、三次元造形装置１００および射出成形機２００は、材料の可塑化のために、インラインスクリューを備えてもよい。

【0033】

図６は、第１実施形態における製品ＰＤの製造方法を示す工程図である。ステップＳ１１０では、三次元造形装置１００によって、三次元造形物である第１造形物Ｍｄ１が形成される。第１造形物Ｍｄ１は、上述した第１部品ＣＰ１と支持体ＳＰとを含む。支持体ＳＰは、支持本体部ＳＢと、第１接触部ＴＰ１と、第２接触部ＴＰ２とを含む。第１部品ＣＰ１と支持本体部ＳＢとは、第１無機粉末と第１バインダーとを含む。第１接触部ＴＰ１と第２接触部ＴＰ２とは、第３無機粉末と第３バインダーとを含む。本実施形態におけるステップＳ１１０では、第１無機粉末と第１バインダーとを含む第１材料が、第１部品ＣＰ１および支持本体部ＳＢの形成に用いられ、第３無機粉末と第３バインダーとを含む第３材料が、第１接触部ＴＰ１および第２接触部ＴＰ２の形成に用いられる。ステップＳ１１０では、第１部品ＣＰ１と支持体ＳＰとは、一体に形成される。

【0034】

ステップＳ１２０では、射出成形機２００によって第２無機粉末と第２バインダーとを含む第２部品ＣＰ２が成形される。本実施形態におけるステップＳ１２０では、第２無機粉末と第２バインダーとを含む第２材料が、第２部品ＣＰ２の成形に用いられる。なお、第１部品ＣＰ１や第２部品ＣＰ２や支持体ＳＰの形状は、図６に示した形状に限られず、様々な形状とすることが可能である。また、ステップＳ１１０とステップＳ１２０との順序は任意であり、例えば、同時であってもよい。ステップＳ１１０の詳細については後述する。

【0035】

本実施形態では、第１材料における第１無機粉末と第１バインダーとの質量比と、第２材料における第２無機粉末と第２バインダーとの質量比とは、それぞれ異なる。より詳細には、本実施形態では、第１材料における第１無機粉末と第１バインダーとの質量比が、第２材料における第２無機粉末と第２バインダーとの質量比よりも高い。

【0036】

本実施形態において、第１無機粉末と、第２無機粉末とは、それぞれ同じ元素を主成分とする無機材料によって構成されている。より詳細には、第１無機粉末は、析出硬化系ステンレスであるＳＵＳ６３０によって構成されている。第２無機粉末は、オーステナイト径ステンレス鋼であるＳＵＳ３１６Ｌによって構成されている。主成分とは、無機粉末の主要な元素を意味し、その無機粉末における質量分率が５０％以上である元素を意味する。また、本実施形態では、第１無機粉末の粒径と第２無機粉末の粒径とは、それぞれ異なる。本実施形態において、粒径とは、動的光散乱法による測定結果から算出されるメディアン径を意味する。より詳細には、本実施形態では、第１無機粉末の粒径は、第２無機粉末の粒径よりも小さい。

【0037】

第３無機粉末の融点は、第１無機粉末の融点および第２無機粉末の融点よりも高い。本実施形態では、第３無機粉末は、第１無機粉末および第２無機粉末の融点よりも高い融点を有するセラミックス材料によって構成されている。このような第３無機粉末としては、例えば、酸化アルミニウムや窒化アルミニウムを用いることができる。

【0038】

他の実施形態では、第１無機粉末や第２無機粉末は、ＳＵＳに限らず、マグネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）やクロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）の単一の金属、もしくはこれらの金属を１つ以上含む合金や、マルエージング鋼、コバルトクロムモリブデン、チタニウム合金、ニッケル合金、アルミニウム合金、コバルト合金、コバルトクロム合金などの合金を用いてもよい。また、第１無機粉末や第２無機粉末は、金属に限らず、二酸化ケイ素、二酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムなどの酸化物セラミックスや、窒化アルミニウムや窒化ケイ素などの非酸化物セラミックスなどを用いてもよい。同様に、第３無機粉末は、第１無機粉末および第２無機粉末の融点よりも高い融点を有していれば、種々のセラミックス材料や、種々の金属材料によって構成されていてもよい。

【0039】

本実施形態において、第１バインダー、第２バインダーおよび第３バインダーは、それぞれ、樹脂とワックスとを含む。各バインダーに用いられる樹脂としては、ポリスチレン樹脂（ＰＳ）、ポリエチレン樹脂（ＰＥ）、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、ポリ塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂（ＡＢＳ）、ポリ乳酸樹脂（ＰＬＡ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートなどの汎用エンジニアリングプラスチック、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの熱可塑性樹脂から採用することができる。第１バインダーと第２バインダーとは、それぞれ同じバインダーであってもよいし、異なるバインダーであってもよい。また、第３バインダーは、第１バインダーや第２バインダーと同じバインダーであってもよいし、異なるバインダーであってもよい。

【0040】

ステップＳ１３０では、第１部品ＣＰ１と第２部品ＣＰ２と支持体ＳＰとを互いに接触するように組み合わせることで、集合物Ａｓが形成される。ステップＳ１３０のように第１部品ＣＰ１と第２部品ＣＰ２と支持体ＳＰとを組み合わせる工程のことを、組み合わせ工程とも呼ぶ。集合物Ａｓにおいて、第１部品ＣＰ１と第２部品ＣＰ２との少なくともいずれか一方は、他方に対して鉛直方向に離間するとともに上から重なる部分であるオーバーハング部ＯＨを有する。オーバーハング部ＯＨは、第１部品ＣＰ１と第２部品ＣＰ２とのいずれか一方が他方に対して浮き上がった、下方に支えのない出っ張り部分であるとも言える。本明細書において、オーバーハング部ＯＨの意味は、橋状の部分であるブリッジ部を含む。本実施形態では、第１部品ＣＰ１がオーバーハング部ＯＨを有している。つまり、本実施形態におけるオーバーハング部ＯＨは、第２部品ＣＰ２に対して鉛直方向に離間するとともに上から重なる部分である。ステップＳ１３０において、集合物Ａｓは、第１部品ＣＰ１と支持体ＳＰと第２部品ＣＰ２とが互いに接触するように、かつ、第１部品ＣＰ１と第２部品ＣＰ２とのいずれかがオーバーハング部ＯＨを有するように、第１造形物Ｍｄ１と第２部品ＣＰ２とが組み合わされることで形成されるとも言える。本実施形態におけるステップＳ１３０では、図示しないロボットによって第１造形物Ｍｄ１と第２部品ＣＰ２とが組み合わされることで、集合物Ａｓが形成される。

【0041】

ステップＳ１４０では、脱脂装置３００において第１造形物Ｍｄ１や第２部品ＣＰ２を加熱することで、第１造形物Ｍｄ１や第２部品ＣＰ２が脱脂される。本実施形態におけるステップＳ１４０では、脱脂装置３００において、集合物Ａｓが加熱される。ステップＳ１５０では、焼成炉４００において、ステップＳ１４０で脱脂された集合物Ａｓが加熱されることで、集合物Ａｓが焼成される。以下では、焼成された集合物Ａｓのことを、焼成物Ｂｓとも呼ぶ。図６のステップＳ１５０では、集合物Ａｓの焼成が完了した直後の様子、より詳細には、焼成炉４００における焼成物Ｂｓの様子が示されている。焼成物Ｂｓには、焼成された第１部品ＣＰ１である第１焼成部品ＣＰ１ｓ、および、焼成された第２部品ＣＰ２である第２焼成部品ＣＰ２ｓと、焼成された支持体ＳＰｓとが含まれる。図６に示すように、集合物Ａｓは、焼成が完了するまで、つまり、焼成炉４００内で焼成物Ｂｓが生成されるまで、焼成炉４００内で同じ姿勢を保ったまま加熱される。以下では、この姿勢のことを加熱姿勢とも呼ぶ。集合物Ａｓは、加熱姿勢と同じ姿勢を取るように形成されるとも言える。ステップＳ１６０では、焼成物Ｂｓから焼成された支持体ＳＰｓが除去される。図６のステップＳ１６０では、除去された支持体ＳＰｓが破線によって示されている。焼成物Ｂｓから支持体ＳＰｓが除去されることで、製品ＰＤが完成する。ステップＳ１４０からステップＳ１６０の詳細については後述する。

【0042】

図７は、図６のステップＳ１１０において実行される第１造形物Ｍｄ１の造形方法の工程図である。図７は、本実施形態における三次元造形物の製造方法を表す。図７に示した製造方法は、第１部品ＣＰ１を形成するための第１部品形成工程と、支持体ＳＰを第１部品ＣＰ１と一体に形成するための支持体形成工程とを備える。支持体形成工程は、支持本体部ＳＢを形成するための第１工程と、第１接触部ＴＰ１を形成するための第２工程と、第２接触部ＴＰ２を形成するための第３工程とを含む。本実施形態では、第１造形物Ｍｄ１は、造形ステージ８０上で加熱姿勢と同じ姿勢を取るように形成される。

【0043】

第１部品形成工程では、第１無機粉末とバインダーとを含む層を積層することで、第１部品ＣＰ１が形成される。本実施形態における第１部品形成工程では、三次元造形装置１００の制御部９０が、可塑化部３０によって第１材料を可塑化するとともに、可塑化された第１材料を第１吐出部１０ａから吐出させることによって、造形ステージ８０の上方に、可塑化された第１材料の層を積層する。以下では、このような可塑化された第１材料の層のことを、単に、第１材料の層とも呼ぶ。

【0044】

支持体形成工程において、支持体ＳＰは、後のステップＳ１３０で形成される集合物Ａｓにおいて、第１部品ＣＰ１と第２部品ＣＰ２との間でオーバーハング部ＯＨを下から支持するように形成される。第１工程で形成される支持本体部ＳＢは、支持体ＳＰのうち、集合物Ａｓにおいて第１部品ＣＰ１と第２部品ＣＰ２とのいずれにも接触しない部分である。第２工程で形成される第１接触部ＴＰ１は、集合物Ａｓにおいて第１部品ＣＰ１と接触する部分であり、支持本体部ＳＢと第１部品ＣＰ１との間に位置するように形成される。第３工程で形成される第２接触部ＴＰ２は、集合物Ａｓにおいて第２部品ＣＰ２と接触する部分であり、集合物Ａｓにおいて第２部品ＣＰ２と支持本体部ＳＢとの間に位置するように形成される。なお、支持体ＳＰのうち、第１部品ＣＰ１と第２部品ＣＰ２との両方に接触する部分は、第１接触部ＴＰ１でもあり、かつ、第２接触部ＴＰ２でもある。

【0045】

第１工程では、第１無機粉末とバインダーとを含む層を積層することで、支持本体部ＳＢが形成される。本実施形態における第１工程では、制御部９０が、可塑化された第１材料を第１吐出部１０ａから吐出させることによって、造形ステージ８０の上方に第１材料の層を積層させる。第２工程では、第３無機粉末を含む層を積層することで、第１接触部ＴＰ１が形成される。第３工程では、第３無機粉末を含む層を積層することで、第２接触部ＴＰ２が形成される。本実施形態における第２工程や第３工程では、制御部９０は、可塑化部３０によって第３無機粉末と第３バインダーとを含む第３材料を可塑化するとともに、可塑化された第３材料を第２吐出部１０ｂから吐出させることによって、造形ステージ８０の上方に、可塑化された第３材料の層を積層する。以下では、このような可塑化された第３材料の層のことを、単に、第３材料の層とも呼ぶ。

【0046】

図７に示すように、第１造形物Ｍｄ１は、第１部品形成工程、第１工程、第２工程および第３工程が適宜実行されることによって形成される。図７では、各ステップで形成されている層が太線によって示されている。ステップＳ１１２では、第１造形物Ｍｄ１を構成する層のうち第１層Ｌ１が造形ステージ８０の上面に形成される。第１層Ｌ１は、第１部品ＣＰ１の一部に相当する層部分Ｌ１ａと、第２接触部ＴＰ２に相当する層部分Ｌ１ｂとを含んでおり、第１部品形成工程と第３工程とが実行されることで形成される。ステップＳ１１４では、第１層Ｌ１の上面に第２層Ｌ２が形成される。第２層Ｌ２は、第１部品ＣＰ１の一部に相当する層部分Ｌ２ａと、第１接触部ＴＰ１に相当する層部分Ｌ２ｂと、支持本体部ＳＢに相当する層部分Ｌ２ｃとを含んでおり、第１部品形成工程と第１工程と第２工程とが実行されることで形成される。より詳細には、ステップＳ１１４では、層部分Ｌ２ａが層部分Ｌ１ａの上に積層され、層部分Ｌ２ｂと層部分Ｌ２ｃが層部分Ｌ１ｂの上に積層される。ステップＳ１１６では、第２層Ｌ２の上面に第３層Ｌ３が形成される。第３層Ｌ３は、第１部品ＣＰ１の一部に相当する層部分Ｌ３ａと、第１接触部ＴＰ１に相当する層部分Ｌ３ｂとを含んでおり、第１部品形成工程と第１工程とが実行されることで形成される。より詳細には、ステップＳ１１６では、層部分Ｌ３ａが層部分Ｌ２ａの上に積層され、層部分Ｌ３ｂが層部分Ｌ２ｂおよび層部分Ｌ２ｃの上に積層される。ステップＳ１１８では、第３層Ｌ３の上面に第４層Ｌ４が形成される。第４層Ｌ４は、第１部品ＣＰ１の一部に相当する層であり、第１部品形成工程が実行されることで形成される。第４層Ｌ４は、層部分Ｌ３ａおよび層部分Ｌ３ｂの上に積層される。なお、第１層Ｌ１から第４層Ｌ４は、それぞれ、積層方向において１層のみによって構成されていてもよいし、積層方向において２以上の層によって構成されていてもよい。

【0047】

図７に示した各工程を実行することで、第２接触部ＴＰ２が、その一面Ｆ２が造形ステージ８０の上面に接するように形成され、支持本体部ＳＢが、その第２接触部ＴＰ２の上に接するように、つまり、第２接触部ＴＰ２の他面に接するように形成される。このようにすることで、一面Ｆ２が、造形ステージ８０の上面に沿って平面状に形成される。図６に示すように、一面Ｆ２は、集合物Ａｓにおいて、第２部品ＣＰ２の接触面Ｆ１と接する。接触面Ｆ１は、一面Ｆ２と同様に平面状を有している。

【0048】

図６に説明を戻す。本実施形態におけるステップＳ１４０では、集合物Ａｓが脱脂温度で加熱される。本実施形態における脱脂温度は、第１温度と、第１温度よりも高い第２温度とを含む。より詳細には、ステップＳ１４０において、集合物Ａｓは、第１温度で加熱された後、更に、第２温度で加熱される。第１温度は、第１造形物Ｍｄ１と第２部品ＣＰ２とに含まれるワックス成分を除去するための温度であり、例えば、１１０℃である。第２温度は、第１造形物Ｍｄ１と第２部品ＣＰ２とに含まれる樹脂成分を除去するための温度であり、例えば、４００℃以上５００℃以下の温度である。

【0049】

ステップＳ１５０では、ステップＳ１４０で脱脂が完了した集合物Ａｓが、焼成炉４００によって焼成温度で加熱される。焼成温度は、第１部品ＣＰ１と第２部品ＣＰ２と支持本体部ＳＢとを焼結させることが可能な程度に高い温度である。また、焼成温度は、第１接触部ＴＰ１と第２接触部ＴＰ２とが焼結しない程度に低い温度であるとより好ましい。本実施形態における焼成温度は、例えば、１２００℃である。ステップＳ１５０では、焼成物Ｂｓのうち、焼結した部分に斜線のハッチングが付され、焼結していない部分に点模様のハッチングが付されている。図６に示すように、本実施形態におけるステップＳ１５０では、焼成された支持本体部ＳＢｓは焼結しているのに対し、焼成された第１接触部ＴＰ１ｓと焼成された第２接触部ＴＰ２ｓとは焼結しない。ステップＳ１６０において、焼成された支持体ＳＰｓは、例えば、支持体ＳＰｓへの工具の接触や、振動等によって除去可能である。このような支持体ＳＰｓの除去は、例えば、図示しないロボットによって行われる。

【0050】

以上で説明した本実施形態における三次元造形物の製造方法によれば、第１部品ＣＰ１と第２部品ＣＰ２と支持体ＳＰとが組み合わされた集合物Ａｓの焼成後に除去される支持体ＳＰを、第１部品ＣＰ１と一体に形成する支持体形成工程を備える。支持体形成工程では、支持体ＳＰは、集合物Ａｓにおいて、第１部品ＣＰ１と第２部品ＣＰ２との間でオーバーハング部ＯＨを下から支持するように形成される。支持体形成工程は、集合物Ａｓにおいて第１部品ＣＰ１および第２部品ＣＰ２と接触しない部分である支持本体部ＳＢを形成する第１工程と、集合物Ａｓにおいて第１部品ＣＰ１と接触する部分である第１接触部ＴＰ１を形成する第２工程と、集合物Ａｓにおいて第２部品ＣＰ２と接触する部分である第２接触部ＴＰ２を形成する第３工程とを含む。第１接触部ＴＰ１と第２接触部ＴＰ２とに含まれる第３無機粉末の融点は、第１部品ＣＰ１と支持本体部ＳＢとに含まれる第１無機粉末の融点、および、第２部品ＣＰ２に含まれる第２無機粉末の融点よりも高い。

【0051】

このような形態であれば、支持体ＳＰを、集合物Ａｓにおいてオーバーハング部ＯＨを支持するように第１部品ＣＰ１と一体に形成できる。支持本体部ＳＢは、第１部品ＣＰ１と同様に第１無機粉末を含むので、焼成時に第１部品ＣＰ１と支持本体部ＳＢとの焼結を良好に進行させることができる。そのため、焼成時に支持体ＳＰによってオーバーハング部ＯＨを効果的に支持できる。一方で、第１接触部ＴＰ１および第２接触部ＴＰ２は、第１無機粉末および第２無機粉末の融点よりも高い融点を有する第３無機粉末を含むので、第１部品ＣＰ１や第２部品ＣＰ２と比較して、焼成時に焼結が進行しにくい。そのため、焼成時に第１接触部ＴＰ１と第１部品ＣＰ１とが接合すること、および、第２接触部ＴＰ２と第２部品ＣＰ２とが接合することが抑制される。従って、本実施形態では、支持体ＳＰによってオーバーハング部ＯＨが効果的に支持された状態を保ちながら、第１部品ＣＰ１と第２部品ＣＰ２とを焼結によって接合させることができる。また、第１部品ＣＰ１と第２部品ＣＰ２とが接合された後、支持体ＳＰｓを容易に除去して製品ＰＤを得ることができる。そのため、焼成時におけるオーバーハング部ＯＨの変形に起因して製品ＰＤの寸法精度が低下することを抑制できる。

【0052】

本実施形態では、第２部品ＣＰ２を射出成形機２００によって成形するため、三次元造形装置１００によって形成される第１部品ＣＰ１と比較して、第２部品ＣＰ２を大型の形状とすることは困難であるものの、サポート材などを用いることなく小さく複雑な形状とすることができる。そのため、このような第２部品ＣＰ２を第１部品ＣＰ１と組み合わせることで、より多様な形状を有する製品ＰＤを製造できる。また、第２部品ＣＰ２を短時間で生成できるので、製品ＰＤをより効率良く製造できる。

【0053】

また、本実施形態では、第３工程において、第２接触部ＴＰ２は、第２接触部ＴＰ２の一面Ｆ２が造形ステージ８０の上面に接するように形成され、第１工程において、支持本体部ＳＢは、形成された第２接触部ＴＰ２の上に形成され、集合物Ａｓにおいて、第２接触部ＴＰ２は、一面Ｆ２を介して第２部品ＣＰ２に接する。このようにすれば、第３工程において、第２接触部ＴＰ２の一面Ｆ２を造形ステージ８０の上面に沿って平面状に形成できる。集合物Ａｓにおいて、第２接触部ＴＰ２は、この一面Ｆ２を介して第２部品ＣＰ２に接する。より詳細には、集合物Ａｓにおいて、一面Ｆ２と、第２部品ＣＰ２の接触面Ｆ１とが接する。そのため、焼結時に、第２部品ＣＰ２を支持体ＳＰによって効果的に支持できる。特に、本実施形態では、図７に示すように、第１部品ＣＰ１の第２部品ＣＰ２に対する接触面も造形ステージ８０の上面に形成される。また、第２部品ＣＰ２の第１部品ＣＰ１に対する接触面は、平面状である。そのため、第２部品ＣＰ２を支持体ＳＰによって効果的に支持しつつ、焼結によって第１部品ＣＰ１と第２部品ＣＰ２とを良好に接合できる。

【0054】

また、本実施形態では、第１無機粉末と第２無機粉末とは、それぞれ同じ元素を主成分とする無機材料によって構成されているので、第１部品ＣＰ１と第２部品ＣＰ２との接合部分にロウなどを用いることなく、第１部品ＣＰ１と第２部品ＣＰ２とを接合できる。そのため、製品ＰＤの接合部分における強度が低下することを抑制できる。

【0055】

また、本実施形態では、第１無機粉末と第２無機粉末とは、それぞれ異なる種類のステンレス粉末によって構成されている。このように第１無機粉末と第２無機粉末とをそれぞれ異なる無機材料によって構成すれば、第１部品の形成に用いる材料と、第２部品の形成に用いる材料とをそれぞれ最適化できる。より詳細には、本実施形態では、第１材料として、三次元造形装置１００による第１部品の形成により適した無機粉末を含む材料を選択可能であり、かつ、第２材料として、射出成形機２００による第２部品の成形により適した無機粉末を含む材料を選択可能である。

【0056】

また、本実施形態では、第１部品ＣＰ１を形成するのに用いられる第１材料における第１無機粉末と第１バインダーとの質量比と、第２部品ＣＰ２を形成するのに用いられる第２材料における第２無機粉末と第２バインダーとの質量比とは、それぞれ異なる。このようにすれば、各部品を形成するのに用いられる材料における無機粉末とバインダーとの質量比を、各部品の形状や大きさ、形成方法等に応じて、それぞれ最適化できる。例えば、本実施形態では、第１材料として、三次元造形装置１００による第１部品の形成により適した質量比の材料を選択可能であり、かつ、第２材料として、射出成形機２００による第２部品の成形により適した質量比の材料を選択可能である。

【0057】

また、本実施形態では、第１無機粉末の粒径と、第２無機粉末の粒径とはそれぞれ異なる。このようにすれば、各無機粉末の粒径を調整することによって、焼結時における第１部品ＣＰ１と第２部品ＣＰ２との熱収縮量を調整できる。例えば、本実施形態では、第１無機粉末の粒径が、第２無機粉末の粒径よりも小さい。射出成形機２００では、材料を高圧で成形型２２０に射出することによって造形物を形成する。そのため、仮に射出成形機２００と三次元造形装置１００とで同じ材料を用いた場合であっても、通常、射出成形機２００による造形物における無機粉末の充填率は、三次元造形装置１００による造形物における無機粉末の充填率よりも小さくなる。この場合、焼結時に、三次元造形装置１００による造形物の熱収縮率は、射出成形機２００による造形物の熱収縮率と比較して大きくなる。上記のように第１無機粉末の粒径を小さくすることで、第１部品ＣＰ１において第１無機粉末をより高密度に充填できるので、焼成時の第１部品ＣＰ１の熱収縮量をより小さくでき、第１部品ＣＰ１および第２部品ＣＰ２の焼結および第１部品ＣＰ１と第２部品ＣＰ２との接合をより良好に進行させることができる。

【0058】

また、本実施形態では、第１部品ＣＰ１と支持本体部ＳＢとは、それぞれ同じ第１材料を用いて形成されている。そのため、第１部品ＣＰ１と支持本体部ＳＢとをそれぞれ異なる材料で形成する場合と比較して、三次元造形装置１００において使用される材料の種類を削減できる。また、使用される材料の種類を削減できることにより、例えば、三次元造形装置１００におけるノズル６０の切り替え回数を削減でき、三次元造形物の造形時間を短縮できる可能性が高まる。

【0059】

Ｂ．第２実施形態：
図８は、第２実施形態における製品の製造方法を示す工程図である。図９は、図８のステップＳ１１０ｂで実行される第１造形物Ｍｄ１の製造方法を説明する図である。図８では、図６と同様の工程には、図６と同じ符号が付されている。図９では、図７と同様の工程には、図７と同じ符号が付されている。図８のステップＳ１１０ｂでは、第１実施形態と略同様に、図９に示した製造方法が実行されることで、第１造形物Ｍｄ１が形成される。本実施形態における第１造形物Ｍｄ１の製造方法は、第１実施形態とは違って、集合物Ａｓが形成される前に、第１部品ＣＰ１に含まれるバインダーと支持体ＳＰに含まれるバインダーとを加熱によって除去する工程を備える。具体的には、図９に示した第１造形物Ｍｄ１の製造方法は、この工程として、ステップＳ１１９の第１脱脂工程を備える。第２実施形態における製造システム５のうち、特に説明しない部分については、第１実施形態と同様である。

【0060】

ステップＳ１１９の第１脱脂工程では、脱脂装置３００によって、第１部品ＣＰ１、および、第１部品ＣＰ１と一体に形成された支持体ＳＰが、脱脂温度で加熱される。ステップＳ１１９が実行されることで、第１部品ＣＰ１と支持体ＳＰとに含まれるバインダーが除去される。

【0061】

図８のステップＳ１２５では、第２脱脂工程が実行される。第２脱脂工程は、第１造形物Ｍｄ１と組み合わせられていない状態の第２部品ＣＰ２を脱脂するための工程である。本実施形態におけるステップＳ１２５では、脱脂装置３００によって第２部品ＣＰ２が脱脂温度で加熱され、第２部品ＣＰ２に含まれるバインダーが除去される。なお、他の実施形態では、例えば、第１脱脂工程と第２脱脂工程とを同時に実行してもよい。この場合、第１脱脂工程と第２脱脂工程とは、同じ脱脂装置３００によって脱脂されてもよいし、製造システム５に複数の脱脂装置が備えられている場合、それぞれ異なる脱脂装置によって脱脂されてもよい。また、例えば、第２脱脂工程が第１脱脂工程に先立って実行されてもよい。

【0062】

ステップＳ１３０ｂでは、図６のステップＳ１３０とは違って、それぞれ脱脂が完了した第１造形物Ｍｄ１と第２部品ＣＰ２とが組み合わせられる。そのため、ステップＳ１３０ｂの後には、脱脂工程が実行されない。

【0063】

以上で説明した第２実施形態によれば、集合物Ａｓを形成する前に、第１部品ＣＰ１と支持体ＳＰとに含まれるバインダーを加熱によって除去する工程を備える。そのため、集合物Ａｓを形成した後に第１部品ＣＰ１や支持体ＳＰに含まれるバインダーを除去する場合と比較して、第１部品ＣＰ１や支持体ＳＰに含まれるバインダーを効率的に除去できる。特に、第１部品ＣＰ１と第２部品ＣＰ２との接合部分近傍において、より効率的にバインダーを除去できる。そのため、第１造形物Ｍｄ１と第２部品ＣＰ２との脱脂を同時に行えば、第１造形物Ｍｄ１と第２部品ＣＰ２との脱脂に要する時間を短縮できる。

【0064】

Ｃ．第３実施形態：
図１０は、第３実施形態における製品の製造方法を示す工程図である。図１１は、第２造形物Ｍｄ２の製造方法を説明する第１の図である。図１２は、第２造形物Ｍｄ２の製造方法を説明する第２の図である。本実施形態における製品の製造方法は、第１部品ＣＰ１ｂと支持体とを含む三次元造形物として、第２造形物Ｍｄ２を形成する工程を含む。第２造形物Ｍｄ２の製造方法は、後述する部品配置工程を備える。第３実施形態における製造システム５の構成のうち、特に説明しない部分については、第１実施形態と同様である。

【0065】

図１０のステップＳ３１０では、第２部品ＣＰ２ｂが準備される。本実施形態におけるステップＳ３１０では、第１実施形態と同様に、射出成形機２００によって第２部品ＣＰ２ｂが形成される。図１０のステップＳ３２０では、上述したように、第２造形物Ｍｄ２が形成される。

【0066】

図１１には、第１部品形成工程が実行されている途中の様子が示されており、途中まで造形された第２造形物Ｍｄ２である途中造形物Ｍｐ１が示されている。図１２には、完成した第２造形物Ｍｄ２が示されている。第２造形物Ｍｄ２は、第１実施形態で説明した第１造形物Ｍｄ１と同様に、造形ステージ８０上で加熱姿勢と同じ姿勢を取るように形成される。途中造形物Ｍｐ１は、途中まで形成された第１部品ＣＰ１ｂである第１部分ｐ１と、支持体ＳＰａおよび支持体ＳＰｂとを有している。支持体ＳＰａは、支持本体部ＳＢａと第１接触部ＴＰ１ａと第２接触部ＴＰ２ａとを有している。支持体ＳＰｂは、支持本体部ＳＢｂと第１接触部ＴＰ１ｂと第２接触部ＴＰ２ｂとを有している。図１１に示すように、支持体ＳＰａおよび支持体ＳＰｂは、第２部品ＣＰ２ｂが有するオーバーハング部ＯＨ２を下から支持する。

【0067】

上述した部品配置工程は、集合物Ａｓｂを形成するために、予め準備された第２部品ＣＰ２ｂを第１部分ｐ１の上に第２部品ＣＰ２ｂを配置する工程であり、図１１に示すように第１部品形成工程が実行されている間に実行される。図１１では、図１０のステップＳ３１０で準備された第２部品ＣＰ２ｂが第１部分ｐ１の上に配置される様子が示されている。

【0068】

図１２に示すように、第２造形物Ｍｄ２は、配置工程が実行された後に、第２造形物Ｍｄ２のうち、途中造形物Ｍｐ１以降に造形される部分Ｍｐ２が造形されることによって完成する。部分Ｍｐ２には、第１部品ＣＰ１ｂのうち、第１部分ｐ１以降に造形される部分である第２部分ｐ２と、支持体ＳＰｃおよび支持体ＳＰｄとが含まれる。支持体ＳＰｃは、支持本体部ＳＢｃと第１接触部ＴＰ１ｃと第２接触部ＴＰ２ｃとを有している。支持体ＳＰｄは、支持本体部ＳＢｄと第１接触部ＴＰ１ｄと第２接触部ＴＰ２ｄとを有している。図１１に示すように、支持体ＳＰｃおよび支持体ＳＰｄは、第１部品ＣＰ１ｂが有するオーバーハング部ＯＨ１を下から支持する。図１２に示すように、第２部分ｐ２の一部は、第２部品ＣＰ２ｂの上方に形成されている。そのため、第２造形物Ｍｄ２において、第２部品ＣＰ２は、第２部品ＣＰ２ｂが第１部品ＣＰ１ｂに組み込まれるように、第１部品ＣＰ１ｂと各支持体とに組み合わされる。より詳細には、第２部品ＣＰ２ｂは、鉛直方向において第２部品ＣＰ２ｂが第１部品ＣＰ１ｂの構成部分同士の間に位置するように、第１部品ＣＰ１ｂと各支持体とに組み合わされる。本実施形態では、こうして形成される第２造形物Ｍｄ２は、集合物Ａｓｂに相当する。

【0069】

図１０のステップＳ３３０からステップＳ３５０は、それぞれ、図６のステップＳ１４０からステップＳ１６０と同様である。このように、本実施形態では、ステップＳ３２０で形成される第２造形物Ｍｄ２が集合物Ａｓｂに相当するので、ステップＳ３２０の後には、組み合わせ工程が実行されない。

【0070】

以上で説明した第３実施形態によれば、第１部品形成工程が実行されている間に実行され、集合物Ａｓｂを形成するために、予め準備された第２部品ＣＰ２ｂを第１部分ｐ１の上に配置する配置工程を備える。このようにすれば、第１部品ＣＰ１ｂが形成されている途中に、集合物を形成するために、途中まで形成された第１部品ＣＰ１ｂに第２部品ＣＰ２ｂを組み合わせることができる。そのため、第１部品ＣＰ１ｂに第２部品ＣＰ２ｂを容易に組み込むことができる。また、第１部品形成工程の完了後の組み合わせ工程を短縮あるいは省略できるので、より効率的に製品を製造できる。

【0071】

また、本実施形態では、部品配置工程の完了後に、第１部品形成工程によって、第２部分ｐ２の少なくとも一部が第２部品ＣＰ２ｂの上方に形成される。そのため、より複雑な形状を有する製品を容易に製造できる。

【0072】

また、本実施形態では、第２部品ＣＰ２ｂが射出成形機２００によって形成される。そのため、例えば、より小さく複雑な形状に形成された第２部品ＣＰ２ｂを、第１部品ＣＰ１ｂに容易に組み込むことができる。

【0073】

なお、例えば、第１部品や支持体に２以上の第２部品を組み合わせることによって集合物を形成することも可能である。この場合、例えば、第３実施形態のように配置工程を実行することと、第１実施形態や第２実施形態のように、第２接触部をその一面が造形ステージ８０と接するように形成することを実行してもよい。また、第３実施形態のように配置工程を実行することと、第２実施形態のように、集合物が形成される前に第１部品および支持体の脱脂を実行することと、を実行してもよい。

【0074】

Ｄ．他の実施形態：
（Ｄ－１）上記実施形態では、第２部品ＣＰ２は、射出成形機２００によって形成されている。これに対して、第２部品ＣＰ２は、射出成形機２００によって形成されなくてもよく、例えば、第１部品ＣＰ１と同様に、三次元造形によって造形されてもよい。この場合、第２部品ＣＰ２は、例えば、第１部品ＣＰ１を形成するのに用いられる三次元造形装置と同じ装置を用いて造形されてもよい。この場合、例えば、三次元造形装置は、可塑化された第１材料や第３材料に加えて、可塑化された第２材料を吐出可能に構成されていればよい。また、第２部品ＣＰ２は、第１部品ＣＰ１を形成するのに用いられる三次元造形装置とは別の装置を用いて造形されてもよい。このように、ともに三次元造形装置によって形成された第１部品ＣＰ１と第２部品ＣＰ２とを接合することで、上述したように複雑な形状の製品ＰＤを製造するだけでなく、例えば、三次元造形装置で一度に造形可能なサイズに制約されない大型の製品ＰＤを製造できる。

【0075】

（Ｄ－２）上記実施形態では、第１部品ＣＰ１の形成には、ペレット状の材料が用いられている。これに対して、第１部品ＣＰ１の形成にペレット状の材料が用いられなくてもよく、例えば、フィラメント状の材料が用いられてもよい。この場合、第１実施形態で説明したように、第１部品ＣＰ１の形成に用いられる材料と第２材料とにおける無機粉末とバインダーとの質量比をそれぞれ異ならせることで、例えば、第１部品ＣＰ１の形成に用いられる材料における第１無機粉末とバインダーとの質量比を、当該材料がフィラメント形状を保つのに適するように容易に調整できる。また、他の実施形態では、第１部品ＣＰ１の形成に用いられる材料における第１無機粉末とバインダーとの質量比と、第２部品ＣＰ２の形成に用いられる材料における第２無機粉末とバインダーとの質量比とが、それぞれ同じであってもよい。

【0076】

（Ｄ－３）上記実施形態では、第１無機粉末の粒径と第２無機粉末の粒径とはそれぞれ異なっているが、それぞれ同じであってもよい。

【0077】

（Ｄ－４）上記実施形態では、第１部品ＣＰ１と支持本体部ＳＢとは、それぞれ同じ材料を用いて形成されている。これに対して、第１部品ＣＰ１と支持本体部ＳＢとがそれぞれ第１無機粉末およびバインダーを含んでいれば、第１部品ＣＰ１と支持本体部ＳＢとは、それぞれ異なる材料を用いて形成されてもよい。

【0078】

（Ｄ－５）上記実施形態において、第１造形物Ｍｄ１や第２造形物Ｍｄ２は、造形ステージ８０上において、加熱姿勢と同じ姿勢を取るように造形されている。これに対して、造形時における第１部品ＣＰ１や支持体ＳＰの姿勢と、加熱姿勢とが異なっていてもよい。つまり、造形時における第１部品ＣＰ１や支持体ＳＰの姿勢と、集合物Ａｓにおける第１部品ＣＰ１や支持体ＳＰの姿勢とが異なっていてもよい。例えば、図１３は、他の実施形態において、第１造形物Ｍｄ１と略同様の形状を有する造形物Ｍｄ３が造形される様子を示す説明図である。造形物Ｍｄ３は、第１造形物Ｍｄ１とは異なり、第２接触部ＴＰ２の一面Ｆ２が造形ステージ８０の上面に対して垂直に延びるように形成されている。このように第１部品ＣＰ１や支持体ＳＰを形成してもよい。また、例えば、造形ステージ８０上において第１部品ＣＰ１や支持体ＳＰが加熱姿勢と上下反対の姿勢を取るように、第１部品ＣＰ１や支持体ＳＰを形成してもよい。

【0079】

（Ｄ－６）上記実施形態において、第１接触部ＴＰ１や第２接触部ＴＰ２を形成するための層には第３バインダーが含まれているが、第１接触部ＴＰ１や第２接触部ＴＰ２を形成するための層にバインダーが含まれていなくてもよい。つまり、これらの層を形成するための材料にバインダーが含まれていなくてもよい。

【0080】

（Ｄ－７）上記実施形態において、第１部品ＣＰ１と第２部品ＣＰ２との接合面は、水平面に沿っている。これに対して、第１部品ＣＰ１と第２部品ＣＰ２との接合面は、水平面に沿っていなくてもよく、例えば、水平面に交差していてもよい。

【0081】

（Ｄー８）上記実施形態において、組み合わせ工程や除去工程は、ロボットによって実行されている。これに対して、組み合わせ工程や除去工程は、例えば、作業者の手によって実行されてもよい。

【0082】

（Ｄ－９）上記実施形態では、可塑化した材料を積層する材料押出方式を例として説明したが、本開示は、バインダージェット方式やマテリアルジェット方式等、種々の方式に適用できる。

【0083】

Ｅ．他の形態：
本開示は、上述した実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実現することができる。例えば、本開示は、以下の形態によっても実現可能である。以下に記載した各形態中の技術的特徴に対応する上記実施形態中の技術的特徴は、本開示の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、本開示の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

【0084】

（１）本開示の一形態によれば、三次元造形物の製造方法が提供される。この三次元造形物の製造方法は、第１無機粉末と第１バインダーとを含む層を積層することで、第１部品であって、第２無機粉末と第２バインダーとを含む第２部品と熱処理によって接合される第１部品、を形成する第１部品形成工程と、層を積層することで、前記熱処理後に除去される支持体を、前記第１部品と一体に形成する支持体形成工程と、を備える。前記熱処理は、前記第１部品と前記第２部品と前記支持体とが互いに接触するように組み合わされた集合物に対して実行される。前記集合物において、前記第１部品と前記第２部品との少なくともいずれか一方は、他方に対して鉛直方向に離間するとともに上から重なるオーバーハング部を有し、前記支持体形成工程では、前記支持体は、前記集合物において、前記第１部品と前記第２部品との間で前記オーバーハング部を下から支持するように形成される。前記支持体形成工程は、前記第１無機粉末と前記第１バインダーとを含む層を積層することで、前記支持体のうち、前記集合物において前記第１部品および前記第２部品と接触しない部分である支持本体部を形成する第１工程と、第３無機粉末を含む層を積層することで、前記支持体のうち、前記集合物において前記第１部品と接触する部分である第１接触部を形成する第２工程と、前記第３無機粉末を含む層を積層することで、前記支持体のうち、前記集合物において前記第２部品と接触する部分である第２接触部を形成する第３工程と、を含む。前記第３無機粉末の融点は、前記第１無機粉末の融点および前記第２無機粉末の融点よりも高い。
このような形態によれば、支持体を、集合物においてオーバーハング部を支持するように第１部品と一体に形成できる。支持本体部は、第１部品と同様に第１無機粉末を含むので、支持体によってオーバーハング部が効果的に支持された状態を保ちながら、熱処理によって第１部品と第２部品とを接合させることができる。また、第１接触部および第２接触部は、第１無機粉末および第２無機粉末の融点よりも高い融点を有する第３無機粉末を含むので、熱処理によって第１部品と第２部品とが接合された後、支持体を容易に除去して製品を得ることができる。そのため、熱処理によるオーバーハング部の変形に起因して製品の寸法精度が低下することを抑制できる。

【0085】

（２）上記形態では、前記第３工程において、前記第２接触部を、前記第２接触部の一面が造形ステージの上面に接するように形成し、前記第１工程において、前記支持本体部を、形成された前記第２接触部の上に形成し、前記集合物において、前記一面は、前記第２接触部の前記第２部品との接触面を構成してもよい。このような形態によれば、第３工程において、第２接触部の一面を、造形ステージの上面に沿って平面状に形成できる。そして、集合物において、第２接触部がこの一面を介して第２部品に接するので、焼結時に第２部品を支持体によって効果的に支持できる。

【0086】

（３）上記形態では、前記第１無機粉末と、前記第２無機粉末とは、それぞれ同じ元素を主成分とする無機材料によって構成されていてもよい。このような形態によれば、第１部品と第２部品との接合部分にロウなどを用いることなく、第１部品と第２部品とを接合できる。そのため、製品の接合部分における強度が低下することを抑制できる。

【0087】

（４）上記形態では、前記第１部品を形成するのに用いられる材料における前記第１無機粉末と前記第１バインダーとの質量比と、前記第２部品を形成するのに用いられる材料における前記第２無機粉末と前記第２バインダーとの質量比と、は異なっていてもよい。このような形態によれば、各部品を形成するのに用いられる材料における無機粉末とバインダーとの質量比を、各部品の形状や大きさ、形成方法等に応じて、それぞれ最適化できる。

【0088】

（５）上記形態では、前記第１無機粉末の粒径と、前記第２無機粉末の粒径とは、それぞれ異なっていてもよい。このような形態によれば、各無機粉末の粒径を調整することによって、焼結時における第１部品と第２部品との熱収縮量を調整できる。

【0089】

（６）上記形態では、前記第１部品と前記支持本体部とは、それぞれ同じ材料を用いて形成されてもよい。このような形態によれば、第１部品と支持本体部とをそれぞれ異なる材料で形成する場合と比較して、使用される材料の種類を削減できる。

【0090】

（７）上記形態では、前記集合物を形成する前に、前記第１部品に含まれる前記第１バインダーと、前記支持体に含まれる前記第１バインダーと、を加熱によって除去する工程を備えていてもよい。このような形態によれば、集合物を形成した後に第１部品や支持体に含まれるバインダーを除去する場合と比較して、第１部品や支持体に含まれるバインダーを効率的に除去できる。

【0091】

（８）上記形態では、前記第１部品形成工程が実行されている間に実行され、前記集合物を形成するために、予め準備された前記第２部品を途中まで形成された前記第１部品である第１部分の上に配置する部品配置工程を備えてもよい。このような形態によれば、第１部品が形成されている途中に、集合物を形成するために、途中まで形成された第１部品に第２部品を組み合わせることができる。そのため、第１部品に第２部品を容易に組み込むことができる。

【0092】

（９）上記形態では、前記部品配置工程の完了後に、前記第１部品形成工程によって、前記第１部品のうち前記第１部分以降に形成される部分である第２部分の少なくとも一部を、前記第２部品の上方に形成してもよい。このような形態によれば、より複雑な形状を有する製品を容易に製造できる。

【0093】

（１０）上記形態では、前記第２部品は、射出成形機によって形成されてもよい。このような形態によれば、射出成形によって、より小さく複雑な形状に形成された第２部品を、第１部品に容易に組み込むことができる。

【符号の説明】

【0094】

５…製造システム、１０…吐出部、１０ａ…第１吐出部、１０ｂ…第２吐出部、２０…ホッパー、２０ａ…第１ホッパー、２０ｂ…第２ホッパー、２２…供給路、３０…可塑化部、３１…スクリューケース、３２…駆動モーター、４１…スクリュー、４２…溝形成面、４３…側面、４４…材料導入口、４５…スクリュー溝、４６…凸条部、４７…スクリュー中央部、５０…バレル、５２…スクリュー対向面、５４…案内溝、５６…連通孔、５８…ヒーター、６０…ノズル、６３…ノズル開口、７０…移動機構部、８０…造形ステージ、９０…制御部、１００…三次元造形装置、２００…射出成形機、２０５…基台、２０８…材料供給部、２１０…可塑化装置、２１１…スクリュー、２１２…バレル、２１３…ヒーター、２１４…ノズル、２１５…収容部、２１６…スクリュー駆動部、２１７…連通孔、２１８…逆止弁、２２０…成形型、２２１…可動型、２２２…固定型、２２３…キャビティー、２３０…型締装置、２３１…成形型駆動部、２３２…ボールネジ、２４０…射出制御機構、２４１…射出シリンダー、２４２…プランジャー、２４３…プランジャー駆動部、２９０…制御部、３００…脱脂装置、４００…焼成炉

【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】