特開 2024-67333 造形物の製造方法および造形物

(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】P2024067333

(43)【公開日】2024-05-17

(54)【発明の名称】造形物の製造方法および造形物

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/04 20060101AFI20240510BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20240510BHJP

   B33Y 80/00 20150101ALI20240510BHJP

   B23K 9/127 20060101ALN20240510BHJP

【ＦＩ】

B23K9/04 G

B23K9/04 Z

B33Y10/00

B33Y80/00

B23K9/127 509D

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022177321

(22)【出願日】2022-11-04

(71)【出願人】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】110002000

【氏名又は名称】弁理士法人栄光事務所

(72)【発明者】

【氏名】初田 光嶺

(57)【要約】

【課題】屈曲部が設けられた管路状部位を有する造形物をコンパクトに造形できる造形物の製造方法および造形物を提供する。
【解決手段】端部で開口した第１空洞部７１を有する第１管部位６１を造形する第１管部位造形工程と、端部で開口した第２空洞部７３を有する第２管部位６３を第１管部位６１に対して並列に造形する第２管部位造形工程と、第１管部位６１および第２管部位６３の端部同士を接合して第１空洞部７１と第２空洞部７３とを連結する接合空洞部７５を有する接合部位６５を、第１空洞部７１および第２空洞部７３の開口部７１ａ，７３ａを囲うように造形する接合部位造形工程と、を含み、第１管部位６１および第２管部位６３を、それぞれ独立した第１溶接ビードＢ１および第２溶接ビードＢ２で造形し、接合部位６５を、一方向に平行となるように第３溶接ビードＢ３を積層して造形する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

屈曲部が設けられた管路状部位を有する造形物を、溶接ビードを積層して造形する造形物の製造方法であって、
第１溶接ビードを積層し、端部で開口した第１空洞部を有する第１管部位を造形する第１管部位造形工程と、
第２溶接ビードを積層し、端部で開口した第２空洞部を有する第２管部位を前記第１管部位に対して並列に造形する第２管部位造形工程と、
第３溶接ビードを積層し、前記第１管部位および前記第２管部位の端部同士を接合して前記第１空洞部と前記第２空洞部とを連結する接合空洞部を有する接合部位を、前記第１空洞部および前記第２空洞部の開口部を囲うように造形する接合部位造形工程と、
を含み、
前記第１管部位および前記第２管部位を、それぞれ独立した前記第１溶接ビードおよび前記第２溶接ビードで造形し、
前記接合部位を、一方向に平行となるように前記第３溶接ビードを積層して造形する、
造形物の製造方法。

【請求項2】

前記第１管部位、前記第２管部位および前記接合部位の少なくとも一つにおいて、隣接する溶接ビード同士で溶接開始点と溶接終了点とを交互に配置させる、
請求項１に記載の造形物の製造方法。

【請求項3】

前記第１管部位および前記第２管部位の少なくとも一方を、前記接合部位によって接合する端部に向かって先細り形状に造形する、
請求項１に記載の造形物の製造方法。

【請求項4】

前記第１空洞部、前記第２空洞部および前記接合空洞部に沿う溝部が形成された母材上に、前記第１溶接ビード、前記第２溶接ビードおよび前記第３溶接ビードを積層し、前記溝部を前記第１空洞部、前記第２空洞部および前記接合空洞部の一部とする、
請求項１～３のいずれか一項に記載の造形物の製造方法。

【請求項5】

前記接合部位の造形箇所において、前記溝部の深さを他の部位よりも深くする、
請求項４に記載の造形物の製造方法。

【請求項6】

屈曲部が設けられた管路状部位を有する造形物であって、
第１空洞部を有する第１管部位と、
第２空洞部を有し、前記第１管部位と並列に配置された第２管部位と、
前記第１管部位および前記第２管部位の間に造形され、前記第１空洞部と前記第２空洞部とを連結する接合空洞部を有する接合部位と、
を備え、
前記第１管部位および前記第２管部位は、それぞれ独立して積層された第１溶接ビードおよび第２溶接ビードからなり、
前記接合部位は、一方向に平行となるように積層された第３溶接ビードからなる、
造形物。

【請求項7】

前記第１管部位および前記第２管部位の少なくとも一方は、前記接合部位によって接合された端部に向かって先細り形状とされている、
請求項６に記載の造形物。

【請求項8】

前記第１空洞部、前記第２空洞部および前記接合空洞部に沿う溝部が形成された母材を備え、
前記母材上に、前記第１溶接ビード、前記第２溶接ビードおよび前記第３溶接ビードが積層され、前記溝部が前記第１空洞部、前記第２空洞部および前記接合空洞部の一部とされている、
請求項６または請求項７に記載の造形物。

【請求項9】

前記接合部位の造形箇所において、前記溝部の深さが他の部位よりも深くされている、
請求項８に記載の造形物。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、造形物の製造方法および造形物に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、生産手段としての３Ｄプリンタのニーズが高まっており、特に金属材料への適用については航空機業界等で実用化に向けて研究開発が行われている。金属材料を用いた３Ｄプリンタは、レーザーやアーク等の熱源を用いて、金属粉体や金属ワイヤを溶融させ、溶融金属を積層させて造形物を造形する。

【0003】

特許文献１には、溶加材を溶融および凝固させた複数のビードを積層させることにより、冷却水などの冷却媒体を流す流路となる空洞部を有する造形物を造形する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２１－５９７７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、図１４に示すように、内部に空洞部を有する管路状部位１の途中に、冷却媒体の流れを変えるための屈曲部７を設ける場合がある。このように、管路状部位１の途中に屈曲部７を設けると、屈曲部７において、溶接ビードＢの溶着量が屈曲の内側に偏り、屈曲の外側で不足してしまう。特に、図１５に示すように、屈曲部７を挟んだ並列部３，５同士の間隔Ｇが狭いと、屈曲部７における曲がり方が急になり、屈曲の内側と外側とでの溶接ビードＢの溶着量の偏りが顕著になる。したがって、管路状部位１の途中に屈曲部７を設ける場合、並列部３，５同士の間隔Ｇを広くしなければならず、屈曲部をコンパクトに造形することが困難であった。

【0006】

そこで本発明は、屈曲部が設けられた管路状部位を有する造形物をコンパクトに造形できる造形物の製造方法および造形物を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は下記構成からなる。
（１） 屈曲部が設けられた管路状部位を有する造形物を、溶接ビードを積層して造形する造形物の製造方法であって、
第１溶接ビードを積層し、端部で開口した第１空洞部を有する第１管部位を造形する第１管部位造形工程と、
第２溶接ビードを積層し、端部で開口した第２空洞部を有する第２管部位を前記第１管部位に対して並列に造形する第２管部位造形工程と、
第３溶接ビードを積層し、前記第１管部位および前記第２管部位の端部同士を接合して前記第１空洞部と前記第２空洞部とを連結する接合空洞部を有する接合部位を、前記第１空洞部および前記第２空洞部の開口部を囲うように造形する接合部位造形工程と、
を含み、
前記第１管部位および前記第２管部位を、それぞれ独立した前記第１溶接ビードおよび前記第２溶接ビードで造形し、
前記接合部位を、一方向に平行となるように前記第３溶接ビードを積層して造形する、
造形物の製造方法。
（２） 屈曲部が設けられた管路状部位を有する造形物であって、
第１空洞部を有する第１管部位と、
第２空洞部を有し、前記第１管部位と並列に配置された第２管部位と、
前記第１管部位および前記第２管部位の間に造形され、前記第１空洞部と前記第２空洞部とを連結する接合空洞部を有する接合部位と、
を備え、
前記第１管部位および前記第２管部位は、それぞれ独立して積層された第１溶接ビードおよび第２溶接ビードからなり、
前記接合部位は、一方向に平行となるように積層された第３溶接ビードからなる、
造形物。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、屈曲部が設けられた管路状部位を有する造形物をコンパクトに造形できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、積層造形システムの全体構成を示す概略図である。

【図2】図２は、造形物の一例を示す造形物の平面図である。

【図3】図３は、造形物の水平方向の断面図である。

【図4】図４は、図２におけるIV－IV断面図である。

【図5】図５は、図２におけるV－V断面図である。

【図6】図６は、造形物の造形手順を説明する造形途中の造形物の平面図である。

【図7】図７は、第１溶接ビードの積層の仕方を説明する積層箇所の概略縦断面図である。

【図8】図８は、造形物の造形手順を説明する造形途中の造形物の平面図である。

【図9】図９は、造形物の造形手順を説明する造形途中の造形物の平面図である。

【図10】図１０は、変形例を説明する造形物の概略平面図である。

【図11】図１１は、変形例における接合部位の造形の仕方を説明する第１管部位と第２管部位との間で切断した概略断面図である。

【図12】図１２は、他の構造の造形物の斜視図である。

【図13】図１３は、他の構造の造形物の斜視図である。

【図14】図１４は、屈曲部が設けられた管路状部位を有する造形物の概略平面図である。

【図15】図１５は、屈曲部が設けられた管路状部位を有する造形物の概略平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。ここで示す積層造形システムは、マニピュレータに保持された溶加材（溶接ワイヤ）を熱源装置によって溶融させて溶接ビードを形成し、形成された溶接ビードを所望の形状に繰り返し積層して、溶接ビードが積層されてなる造形物を造形するものである。

【0011】

＜積層造形システムの構成＞
上記の積層造形システムの一構成例を説明する。
図１は、積層造形システムの全体構成を示す概略図である。
積層造形システム１００は、造形制御装置１５と、マニピュレータ１７と、溶加材供給装置１９と、マニピュレータ制御装置２１と、熱源制御装置２３とを含んで構成される。

【0012】

マニピュレータ制御装置２１は、マニピュレータ１７と、熱源制御装置２３とを制御する。マニピュレータ制御装置２１には不図示のコントローラが接続されて、マニピュレータ制御装置２１の任意の操作がコントローラを介して操作者から指示可能となっている。

【0013】

マニピュレータ１７は、例えば多関節ロボットであり、先端軸に設けたトーチ１１には、溶加材Ｍが連続供給可能に支持される。トーチ１１は、溶加材Ｍを先端から突出した状態に保持する。トーチ１１の位置及び姿勢は、マニピュレータ１７を構成するロボットアームの自由度の範囲で３次元的に任意に設定可能となっている。マニピュレータ１７は、６軸以上の自由度を有するものが好ましく、先端の熱源の軸方向を任意に変化させられるものが好ましい。マニピュレータ１７は、図１に示す４軸以上の多関節ロボットの他、２軸以上の直交軸に角度調整機構を備えたロボット等、種々の形態であってもよい。

【0014】

トーチ１１は、不図示のシールドノズルを有し、シールドノズルからシールドガスが供給される。シールドガスは、大気を遮断し、溶接中の溶融金属の酸化、窒化などを防いで溶接不良を抑制する。本構成で用いるアーク溶接法としては、被覆アーク溶接又は炭酸ガスアーク溶接等の消耗電極式、ＴＩＧ（Tungsten Inert Gas）溶接又はプラズマアーク溶接等の非消耗電極式のいずれであってもよく、造形対象に応じて適宜選定される。ここでは、ガスメタルアーク溶接を例に挙げて説明する。消耗電極式の場合、シールドノズルの内部にはコンタクトチップが配置され、電流が給電される溶加材Ｍがコンタクトチップに保持される。トーチ１１は、溶加材Ｍを保持しつつ、シールドガス雰囲気で溶加材Ｍの先端からアークを発生する。

【0015】

溶加材供給装置１９は、トーチ１１に向けて溶加材Ｍを供給する。溶加材供給装置１９は、溶加材Ｍが巻回されたリール１９ａと、リール１９ａから溶加材Ｍを繰り出す繰り出し機構１９ｂとを備える。溶加材Ｍは、繰り出し機構１９ｂによって必要に応じて正方向又は逆方向に送られながらトーチ１１へ送給される。繰り出し機構１９ｂは、溶加材供給装置１９側に配置されて溶加材Ｍを押し出すプッシュ式に限らず、ロボットアーム等に配置されるプル式、又はプッシュ－プル式であってもよい。

【0016】

熱源制御装置２３は、マニピュレータ１７による溶接に要する電力を供給する溶接電源である。熱源制御装置２３は、溶加材Ｍを溶融、凝固させるビード形成時に供給する溶接電流及び溶接電圧を調整する。また、熱源制御装置２３が設定する溶接電流及び溶接電圧等の溶接条件に連動して、溶加材供給装置１９の溶加材供給速度が調整される。

【0017】

溶加材Ｍを溶融させる熱源としては、上記したアークに限らない。例えば、アークとレーザーとを併用した加熱方式、プラズマを用いる加熱方式、電子ビーム又はレーザーを用いる加熱方式等、他の方式による熱源を採用してもよい。電子ビーム又はレーザーにより加熱する場合、加熱量を更に細かく制御でき、形成するビードの状態をより適正に維持して、積層構造物の更なる品質向上に寄与できる。また、溶加材Ｍの材質についても特に限定するものではなく、例えば、軟鋼、高張力鋼、アルミ、アルミ合金、ニッケル、ニッケル基合金など、造形物Ｗの特性に応じて、用いる溶加材Ｍの種類が異なっていてよい。

【0018】

造形制御装置１５は、上記した各部を統括して制御する。この造形制御装置１５は、例えば、ＰＣ（Personal Computer）などの情報処理装置を用いたハードウェアにより構成される。造形制御装置１５の各機能は、不図示の制御部が不図示の記憶装置に記憶された特定の機能を有するプログラムを読み出し、これを実行することで実現される。記憶装置としては、揮発性の記憶領域であるＲＡＭ（Random Access Memory）、不揮発性の記憶領域であるＲＯＭ（Read Only Memory）等のメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）等のストレージを例示できる。また、制御部としては、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processor Unit）などのプロセッサ、又は専用回路等を例示できる。造形制御装置１５は、上記した形態のほか、ネットワーク等を介して積層造形システム１００から遠隔から接続される他のコンピュータであってもよい。

【0019】

上記した構成の積層造形システム１００は、造形物Ｗの積層計画に基づいて作成された造形プログラムに従って動作する。造形プログラムは、多数の命令コードにより構成され、造形物の形状、材質、入熱量等の諸条件に応じて、適宜なアルゴリズムに基づいて作成される。この造形プログラムに従って、トーチ１１を移動させつつ、送給される溶加材Ｍを溶融及び凝固させると、溶加材Ｍの溶融凝固体である線状の溶接ビードＢがベースとなる母材１３上に形成される。つまり、マニピュレータ制御装置２１は、造形制御装置１５から提供される所定のプログラムに基づいてマニピュレータ１７、熱源制御装置２３を駆動させる。マニピュレータ１７は、マニピュレータ制御装置２１からの指令により、溶加材Ｍをアークで溶融させながらトーチ１１を移動させて溶接ビードＢを形成する。このようにして溶接ビードＢを順次に形成、積層することで、目的とする形状の造形物Ｗが得られる。

【0020】

＜造形物＞
次に、上記の積層造形システム１００によって造形する造形物Ｗの一例について説明する。
図２は、造形物Ｗの一例を示す造形物Ｗの平面図である。図３は、造形物Ｗの水平方向の断面図である。図４は、図２におけるIV－IV断面図である。図５は、図２におけるV－V断面図である。

【0021】

図２～図５に示すように、本構成例に係る造形物Ｗは、母材１３上に溶接ビードＢを積層することで造形されている。つまり、造形物Ｗは、母材１３と、この母材１３上に造形された積層体５１とから構成されている。

【0022】

この造形物Ｗは、管路状部位５３を有しており、管路状部位５３には、屈曲部５５が設けられている。管路状部位５３は、第１管部位６１と、第２管部位６３と、接合部位６５と、を有している。

【0023】

第１管部位６１及び第２管部位６３は、それぞれ長尺に形成されており、互いに並列に配置されている。接合部位６５は、第１管部位６１と第２管部位６３との間に造形されている。そして、この接合部位６５によって、第１管部位６１と第２管部位６３とは、互いに端部同士が接合されている。

【0024】

第１管部位６１は、第１溶接ビードＢ１を積層して造形されたもので、その内部に第１空洞部７１を有している。また、この第１管部位６１は、平面視において、第２管部位６３と反対側である外側の壁部６１ａが端部へ向かって次第に第２管部位６３へ向かって傾斜されている。これにより、第１管部位６１は、端部へ向かって次第に窄まる先細り形状とされている。また、第１管部位６１の内部の第１空洞部７１は、第１管部位６１の端部において、第２管部位６３側である内側の壁部６１ｂで開口されている。

【0025】

第２管部位６３は、第２溶接ビードＢ２を積層して造形されたもので、その内部に第２空洞部７３を有している。また、この第２管部位６３は、平面視において、第１管部位６１と反対側である外側の壁部６３ａが端部へ向かって次第に第１管部位６１へ向かって傾斜されている。これにより、第２管部位６３は、端部へ向かって次第に窄まる先細り形状とされている。また、第２管部位６３の内部の第２空洞部７３は、第２管部位６３の端部において、第１管部位６１側である内側の壁部６３ｂで開口されている。

【0026】

このように、第１管部位６１及び第２管部位６３は、それぞれ独立した第１溶接ビードＢ１及び第２溶接ビードＢ２から造形されている。なお、本例では、第１管部位６１及び第２管部位６３は、平面視で線対称形状に造形されており、それぞれの端部において、第１空洞部７１及び第２空洞部７３の開口部７１ａ，７３ａが対向位置に配置されている。

【0027】

接合部位６５は、第３溶接ビードＢ３を積層して造形されたもので、その内部に接合空洞部７５を有している。接合部位６５は、第３溶接ビードＢ３が、第１空洞部７１及び第２空洞部７３の開口部７１ａ，７３ａを囲うように、第１管部位６１及び第２管部位６３の長手方向に沿う一方向に平行となるように造形されている。これにより、第１管部位６１及び第２管部位６３の端部間には、第３溶接ビードＢ３によって接合空洞部７５が形成され、第１空洞部７１と第２空洞部７３とが、接合空洞部７５によって互いに連通されている。

【0028】

また、第１管部位６１、第２管部位６３及び接合部位６５からなる積層体５１が上面に造形された母材１３には、溝部８１が形成されている。この溝部８１は、第１空洞部７１、第２空洞部７３及び接合空洞部７５に沿って形成されている。つまり、第１溶接ビードＢ１、第２溶接ビードＢ２及び第３溶接ビードＢ３が母材１３上に積層されることにより、溝部８１が、第１空洞部７１、第２空洞部７３及び接合空洞部７５の一部とされている。また、溝部８１は、接合部位６５の造形箇所において、接合空洞部７５に対応する部分の深さが他の部位よりも深い深堀部８１ａとされている（図５参照）。

【0029】

上記構造の造形物Ｗでは、互いに連通された第１空洞部７１、第２空洞部７３及び接合空洞部７５が、例えば、冷却水等の冷却媒体を流す流路とされ、この流路に冷却媒体を流すことにより、造形物Ｗが冷却される。

【0030】

＜造形物の造形手順＞
次に、上記の造形物Ｗの造形手順について説明する。
図６は、造形物Ｗの造形手順を説明する造形途中の造形物Ｗの平面図である。図７は、第１溶接ビードＢ１の積層の仕方を説明する積層箇所の概略縦断面図である。図８は、造形物Ｗの造形手順を説明する造形途中の造形物Ｗの平面図である。図９は、造形物Ｗの造形手順を説明する造形途中の造形物Ｗの平面図である。

【0031】

まず、予め溝部８１を形成した母材１３上に、第１溶接ビードＢ１及び第２溶接ビードＢ２を積層し、内部に第１空洞部７１を有する第１管部位６１及び内部に第２空洞部７３を有する第２管部位６３を造形する（第１管部位造形工程、第２管部位造形工程）。

【0032】

第１管部位６１を造形するには、図６に示すように、第１溶接ビードＢ１を積層させて外側の壁部６１ａ及び内側の壁部６１ｂを造形し、これらの壁部６１ａ，６１ｂを頂部で接合させる。そして、端部において、内側の壁部６１ｂに開口部７１ａが形成された第１管部位６１を造形する（図４参照）。また、積層させる第１溶接ビードＢ１は、平面視において、端部近傍まで平行な経路に沿って形成し、端部近傍で第２管部位６３側である内側へ向かって傾斜または湾曲する経路に沿って形成する。これにより、平面視において、端部へ向かって外側の壁部６１ａが内側へ傾斜した先細り形状の第１管部位６１を造形する。なお、第１溶接ビードＢ１は、端部近傍で傾斜または湾曲する経路とした後に、再び平行な経路に沿わせる。これにより、第１管部位６１の端部において、内側の壁部６１ｂを平面状に造形できる。

【0033】

なお、第１管部位６１を造形するにあたり、隣接する第１溶接ビードＢ１同士で、溶接開始点と溶接終了点とを交互に配置させるのが好ましい。このように、第１溶接ビードＢ１の溶接開始点と溶接終了点とを交互に入れ替えれば、隣接する第１溶接ビードＢ１を形成する際に、トーチ１１の移動方向を逆にできる。したがって、連続して第１溶接ビードＢ１を積層させる際のトーチ１１の移動時間を短縮でき、生産性が向上する。

【0034】

第１管部位６１の壁部６１ａを造形する際には、図７に示すように、隣接する第１溶接ビードＢ１が、斜めにオーバーハングするように積層させる。なお、隣接する第１溶接ビードＢ１は、円弧状にオーバーハングするように積層させてもよく、積層途中に積層方向を側方へ屈曲させてオーバーハングするように積層させてもよい。

【0035】

同様に、第２管部位６３を造形するには、図８に示すように、第２溶接ビードＢ２を積層させて外側の壁部６３ａ及び内側の壁部６３ｂを造形し、これらの壁部６３ａ，６３ｂを頂部で接合させる。そして、端部において、内側の壁部６３ｂに開口部７３ａが形成された第２管部位６３を造形する。また、積層させる第２溶接ビードＢ２は、平面視において、端部近傍まで平行な経路に沿って形成し、端部近傍で第１管部位６１側である内側へ向かって傾斜または湾曲する経路に沿って形成する。これにより、平面視において、端部へ向かって外側の壁部６３ａが内側へ傾斜した先細り形状の第２管部位６３を造形する。なお、第２溶接ビードＢ２は、端部近傍で傾斜または湾曲する経路とした後に、再び平行な経路に沿わせる。これにより、第２管部位６３の端部において、内側の壁部６３ｂを平面状に造形できる。

【0036】

なお、第２管部位６３を造形する場合も、隣接する第２溶接ビードＢ２同士で、溶接開始点と溶接終了点とを交互に配置させるのが好ましい。このように、第２溶接ビードＢ２の溶接開始点と溶接終了点とを交互に入れ替えれば、隣接する第２溶接ビードＢ２を形成する際に、トーチ１１の移動方向を逆にできる。したがって、連続して第２溶接ビードＢ２を積層させる際のトーチ１１の移動時間を短縮でき、生産性が向上する。

【0037】

第２管部位６３の壁部６３ａを造形する際にも、隣接する第２溶接ビードＢ２が、斜めにオーバーハングするように積層させる（図７参照）。なお、隣接する第２溶接ビードＢ２は、円弧状にオーバーハングするように積層させてもよく、積層途中に積層方向を側方へ屈曲させてオーバーハングするように積層させてもよい。

【0038】

第１管部位６１及び第２管部位６３を造形したら、図９に示すように、第１管部位６１の端部と第２管部位６３の端部との間に、第３溶接ビードＢ３を積層し、接合部位６５を造形する（接合部位造形工程）。第３溶接ビードＢ３は、第１管部位６１及び第２管部位６３の第１空洞部７１及び第２空洞部７３の開口部７１ａ，７３ａを囲うように開口部７１ａ，７３ａの縁部に積層させ、それぞれ一方向に平行となるように積層させる。これにより、第１管部位６１の端部と第２管部位６３の端部とを接合部位６５によって接合させる。そして、この接合部位６５を造形することにより、接合部位６５の内部には、母材１３の溝部８１に対応する位置に接合空洞部７５が形成され、第１空洞部７１と第２空洞部７３とが、接合空洞部７５によって互いに連通される（図３参照）。

【0039】

なお、接合部位６５を造形する場合も、隣接する第３溶接ビードＢ３同士で、溶接開始点と溶接終了点とを交互に配置させるのが好ましい。このように、第３溶接ビードＢ３の溶接開始点と溶接終了点とを交互に入れ替えれば、隣接する第３溶接ビードＢ３を形成する際に、トーチ１１の移動方向を逆にできる。したがって、連続して第３溶接ビードＢ３を積層させる際のトーチ１１の移動時間を短縮でき、生産性が向上する。

【0040】

このように、本構成例によれば、第１管部位６１及び第２管部位６３を、それぞれ独立した第１溶接ビードＢ１及び第２溶接ビードＢ２で造形し、一方向に平行となるように第３溶接ビードＢ３を積層して造形した接合部位６５によって接合させる。したがって、溶接ビードの形成方向を屈曲させて管路状部位に屈曲部を設ける場合と比べ、屈曲部５５での溶着量の偏りを抑制できる。その結果、屈曲部５５が設けられた管路状部位５３を有する造形物Ｗをコンパクトに造形できる。

【0041】

しかも、第１空洞部７１、第２空洞部７３及び接合空洞部７５に沿う溝部８１が形成された母材１３上に、第１溶接ビードＢ１、第２溶接ビードＢ２及び第３溶接ビードＢ３を積層し、溝部８１を第１空洞部７１、第２空洞部７３及び接合空洞部７５の一部とする。したがって、第１空洞部７１、第２空洞部７３及び接合空洞部７５を有する管路状部位５３の全体を溶接ビードで造形する場合と比べ、造形にかかる時間の短縮、溶加材Ｍの消費量の節約、造形後の切削量や研磨量の低減が図れる。

【0042】

また、接合部位６５の造形箇所において、母材１３の溝部８１の深さが他の部位よりも深い深堀部８１ａを設けることにより、接合部位６５における接合空洞部７５の断面積を容易に確保及び調整できる。

【0043】

次に、変形例について説明する。
図１０は、変形例を説明する造形物の概略平面図である。図１１は、変形例における接合部位６５の造形の仕方を説明する第１管部位６１と第２管部位６３との間で切断した概略断面図である。

【0044】

図１０に示すように、変形例では、管路状部位５３に設けられた屈曲部５５の全体の領域Ａを、第３溶接ビードＢ３を積層して接合部位６５とする。具体的には、図１１に示すように、第１溶接ビードＢ１及び第２溶接ビードＢ２を積層して第１管部位６１及び第２管部位６３を造形した後に、屈曲部５５となる領域Ａにおける一側部から第３溶接ビードＢ３をアーチ状に形成し、これらの第３溶接ビードＢ３を斜めにオーバーハングするように積層させる（図７参照）。そして、これらのアーチ状の第３溶接ビードＢ３を、屈曲部５５となる領域における一側部から他側部にわたって繰り返し積層させることにより、屈曲部５５の全体を第３溶接ビードＢ３からなる接合部位６５とする。

【0045】

また、変形例では、第３溶接ビードＢ３を、既に造形した第１管部位６１を構成する第１溶接ビードＢ１に合わせ、この第１溶接ビードＢ１の形成方向に沿う一方向に平行となるように造形する（図１０参照）。なお、第３溶接ビードＢ３の形成方向は、第１溶接ビードＢ１の形成方向に沿う一方向に限らず、例えば、トーチ１１を円滑に移動できるような範囲内で、任意の方向に平行な一方向に設定してもよい。

【0046】

なお、第３溶接ビードＢ３の肉厚は均一でなくてもよく、アーチの大きさを調整するために、肉厚を調整してもよい。例えば、サイズの異なるアーチを隣接して形成するために、第３溶接ビードＢ３の肉厚の少なくとも一部を増厚させたり減厚させたりしてもよい。

【0047】

また、変形例においても、第１管部位６１、第２管部位６３及び接合部位６５を造形するにあたり、隣接する第１溶接ビードＢ１同士、第２溶接ビードＢ２同士及び第３溶接ビードＢ３同士で、溶接開始点と溶接終了点とを交互に配置させるのが好ましい。このように、第１溶接ビードＢ１、第２溶接ビードＢ２及び第３溶接ビードＢ３の溶接開始点と溶接終了点とを交互に入れ替えれば、トーチ１１の移動方向を逆にでき（図１０における矢印参照）、トーチ１１の移動時間を短縮させて生産性を向上させることができる。

【0048】

なお、上記構成例では、第１空洞部７１、第２空洞部７３及び接合空洞部７５の一部となる溝部８１を母材１３に形成したが、第１管部位６１、第２管部位６３及び接合部位６５を造形して第１空洞部７１、第２空洞部７３及び接合空洞部７５の断面積を十分に確保できれば、母材１３に溝部８１を形成しなくてもよい。

【0049】

また、図１２に示すように、造形物としては、第１管部位６１、第２管部位６３及び接合部位６５が断面視矩形状の造形物Ｗ１であってもよい。さらに、図１３に示すように、第１管部位６１と第２管部位６３とを一体に造形するとともに、第１管部位６１と第２管部位６３との間に隔壁９１を造形することにより、隔壁９１によって第１空洞部７１及び第２空洞部７３を区画した構造の造形物Ｗ２としてもよい。

【0050】

これらの造形物Ｗ１，Ｗ２を造形する場合も、第１溶接ビードＢ１及び第２溶接ビードＢ２を長手方向（図１２及び図１３における矢印ＤＢ１，ＤＢ２方向）に沿って積層させて第１管部位６１及び第２管部位６３を造形する。その後、第３溶接ビードＢ３を、第１管部位６１と第２管部位６３との間で一方向に平行となる方向（図１２及び図１３における矢印ＤＢ３方向）に積層させて接合部位６５を造形する。

【0051】

なお、これらの造形物Ｗ１，Ｗ２においても、第１溶接ビードＢ１、第２溶接ビードＢ２及び第３溶接ビードＢ３を積層させる際に、隣接する溶接ビード同士で溶接開始点と溶接終了点とを交互に配置させるのが好ましい。このようにすれば、トーチ１１の移動時間を短縮でき、生産性を向上できる。

【0052】

このように、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。

【0053】

以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１） 屈曲部が設けられた管路状部位を有する造形物を、溶接ビードを積層して造形する造形物の製造方法であって、
第１溶接ビードを積層し、端部で開口した第１空洞部を有する第１管部位を造形する第１管部位造形工程と、
第２溶接ビードを積層し、端部で開口した第２空洞部を有する第２管部位を前記第１管部位に対して並列に造形する第２管部位造形工程と、
第３溶接ビードを積層し、前記第１管部位および前記第２管部位の端部同士を接合して前記第１空洞部と前記第２空洞部とを連結する接合空洞部を有する接合部位を、前記第１空洞部および前記第２空洞部の開口部を囲うように造形する接合部位造形工程と、
を含み、
前記第１管部位および前記第２管部位を、それぞれ独立した前記第１溶接ビードおよび前記第２溶接ビードで造形し、
前記接合部位を、一方向に平行となるように前記第３溶接ビードを積層して造形する、造形物の製造方法。
この造形物の製造方法によれば、第１管部位および第２管部位を、それぞれ独立した第１溶接ビードおよび第２溶接ビードで造形し、一方向に平行となるように第３溶接ビードを積層して造形した接合部位によって接合させる。したがって、溶接ビードの形成方向を屈曲させて管路状部位に屈曲部を設ける場合と比べ、屈曲部での溶着量の偏りを抑制できる。その結果、屈曲部が設けられた管路状部位を有する造形物をコンパクトに造形できる。

【0054】

（２） 前記第１管部位、前記第２管部位および前記接合部位の少なくとも一つにおいて、隣接する溶接ビード同士で溶接開始点と溶接終了点とを交互に配置させる、（１）に記載の造形物の製造方法。
この造形物の製造方法によれば、溶接ビードの溶接開始点と溶接終了点とを交互に入れ替えるので、連続して溶接ビードを積層させる際のトーチの移動時間を短縮でき、生産性が向上する。

【0055】

（３） 前記第１管部位および前記第２管部位の少なくとも一方を、前記接合部位によって接合する端部に向かって先細り形状に造形する、（１）または（２）に記載の造形物の製造方法。
この造形物の製造方法によれば、第１管部位および第２管部位の少なくとも一方を、接合部位によって接合される端部に向かって先細り形状とするので、屈曲部をコンパクトにできる。

【0056】

（４） 前記第１空洞部、前記第２空洞部および前記接合空洞部に沿う溝部が形成された母材上に、前記第１溶接ビード、前記第２溶接ビードおよび前記第３溶接ビードを積層し、前記溝部を前記第１空洞部、前記第２空洞部および前記接合空洞部の一部とする、（１）～（３）のいずれか一つに記載の造形物の製造方法。
この造形物の製造方法によれば、第１空洞部、第２空洞部および接合空洞部を有する管路状部位の全体を溶接ビードで造形する場合と比べ、造形にかかる時間の短縮、溶加材の消費量の節約、造形後の切削量や研磨量の低減が図れる。

【0057】

（５） 前記接合部位の造形箇所において、前記溝部の深さを他の部位よりも深くする、（４）に記載の造形物の製造方法。
この造形物の製造方法によれば、接合部位の造形箇所において、母材の溝部の深さを深めにすることで、接合部位における接合空洞部の断面積を容易に確保および調整できる。

【0058】

（６） 屈曲部が設けられた管路状部位を有する造形物であって、
第１空洞部を有する第１管部位と、
第２空洞部を有し、前記第１管部位と並列に配置された第２管部位と、
前記第１管部位および前記第２管部位の間に造形され、前記第１空洞部と前記第２空洞部とを連結する接合空洞部を有する接合部位と、
を備え、
前記第１管部位および前記第２管部位は、それぞれ独立して積層された第１溶接ビードおよび第２溶接ビードからなり、
前記接合部位は、一方向に平行となるように積層された第３溶接ビードからなる、造形物。
この造形物によれば、第１管部位および第２管部位が、それぞれ独立した第１溶接ビードおよび第２溶接ビードで造形され、一方向に平行となるように第３溶接ビードが積層されて造形された接合部位によって接合されている。つまり、溶接ビードの形成方向を屈曲させて管路状部位に屈曲部を設けたものと比べ、屈曲部での溶着量の偏りを抑えつつ造形でき、コンパクト化できる。

【0059】

（７） 前記第１管部位および前記第２管部位の少なくとも一方は、前記接合部位によって接合された端部に向かって先細り形状とされている、（６）に記載の造形物。
この造形物によれば、第１管部位および第２管部位の少なくとも一方が、接合部位によって接合された端部に向かって先細り形状とされているので、屈曲部をコンパクトにできる。

【0060】

（８） 前記第１空洞部、前記第２空洞部および前記接合空洞部に沿う溝部が形成された母材を備え、
前記母材上に、前記第１溶接ビード、前記第２溶接ビードおよび前記第３溶接ビードが積層され、前記溝部が前記第１空洞部、前記第２空洞部および前記接合空洞部の一部とされている、（６）または（７）に記載の造形物。
この造形物によれば、第１空洞部、第２空洞部および接合空洞部を有する管路状部位の全体を溶接ビードで造形した造形物と比べ、造形にかかる時間の短縮、溶加材の消費量の節約、造形後の切削量や研磨量の低減が図れる。

【0061】

（９） 前記接合部位の造形箇所において、前記溝部の深さが他の部位よりも深くされている、（８）に記載の造形物。
この造形物によれば、接合部位の造形箇所において、母材の溝部の深さが深めにされていることで、接合部位における接合空洞部の断面積を容易に確保および調整できる。

【符号の説明】

【0062】

１３ 母材
５５ 屈曲部
５３ 管路状部位
６１ 第１管部位
６３ 第２管部位
６５ 接合部位
７１ 第１空洞部
７１ａ，７３ａ 開口部
７３ 第２空洞部
７５ 接合空洞部
８１ 溝部
Ｂ 溶接ビード
Ｂ１ 第１溶接ビード
Ｂ２ 第２溶接ビード
Ｂ３ 第３溶接ビード
Ｗ，Ｗ１，Ｗ２ 造形物

【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】