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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】P2024074586
(43)【公開日】2024-05-31
(54)【発明の名称】積層造形方法、及び積層造形システム
(51)【国際特許分類】
B22F 10/366 20210101AFI20240524BHJP
B33Y 10/00 20150101ALI20240524BHJP
B33Y 30/00 20150101ALI20240524BHJP
B33Y 50/02 20150101ALI20240524BHJP
B33Y 40/00 20200101ALI20240524BHJP
B29C 64/393 20170101ALI20240524BHJP
B29C 64/321 20170101ALI20240524BHJP
B29C 64/268 20170101ALI20240524BHJP
B29C 64/277 20170101ALI20240524BHJP
B22F 10/28 20210101ALI20240524BHJP
B22F 10/36 20210101ALI20240524BHJP
B22F 10/85 20210101ALI20240524BHJP
B22F 12/45 20210101ALI20240524BHJP
B29C 64/153 20170101ALI20240524BHJP
【ＦＩ】
B22F10/366
B33Y10/00
B33Y30/00
B33Y50/02
B33Y40/00
B29C64/393
B29C64/321
B29C64/268
B29C64/277
B22F10/28
B22F10/36
B22F10/85
B22F12/45
B29C64/153
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022185849
(22)【出願日】2022-11-21
(71)【出願人】
【識別番号】000006208
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100162868
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 英輔
(74)【代理人】
【識別番号】100161702
【弁理士】
【氏名又は名称】橋本 宏之
(74)【代理人】
【識別番号】100189348
【弁理士】
【氏名又は名称】古都 智
(74)【代理人】
【識別番号】100196689
【弁理士】
【氏名又は名称】鎌田 康一郎
(72)【発明者】
【氏名】畑中 雅哉
(72)【発明者】
【氏名】谷口 佳奈
(72)【発明者】
【氏名】柳原 創
(72)【発明者】
【氏名】北村 仁
(72)【発明者】
【氏名】笠見 明子
【テーマコード（参考）】
4F213
4K018
【Ｆターム（参考）】
4F213AC04
4F213WA25
4F213WB01
4F213WL03
4F213WL13
4F213WL32
4F213WL44
4F213WL50
4F213WL74
4F213WL76
4F213WL85
4K018CA44
4K018EA51
4K018EA60
(57)【要約】
【課題】積層造形物の品質を向上させることができる積層造形方法、及び積層造形システムを提供する。
【解決手段】積層造形方法は、ステージ上の粉体を溶融させ、積層造形物の外側部分である輪郭部を造形する輪郭部造形工程を含み、輪郭部造形工程は、粉体にレーザを照射して粉体を溶融させる第１レーザ工程と、第１レーザ工程のレーザが通過した輪郭パスにレーザを照射し、粉体を再度溶融させる第２レーザ工程と、を含む。例えば、第２レーザ工程では、第１レーザ工程で溶融された粉体が凝固した後に、レーザを照射する。
【選択図】図６
【解決手段】積層造形方法は、ステージ上の粉体を溶融させ、積層造形物の外側部分である輪郭部を造形する輪郭部造形工程を含み、輪郭部造形工程は、粉体にレーザを照射して粉体を溶融させる第１レーザ工程と、第１レーザ工程のレーザが通過した輪郭パスにレーザを照射し、粉体を再度溶融させる第２レーザ工程と、を含む。例えば、第２レーザ工程では、第１レーザ工程で溶融された粉体が凝固した後に、レーザを照射する。
【選択図】図６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ステージ上の粉体を溶融させ、積層造形物の外側部分である輪郭部を造形する輪郭部造形工程を含み、
前記輪郭部造形工程は、
前記粉体にレーザを照射して前記粉体を溶融させる第１レーザ工程と、
前記第１レーザ工程のレーザが通過した輪郭パスにレーザを照射し、前記粉体を再度溶融させる第２レーザ工程と、
を含む積層造形方法。
前記輪郭部造形工程は、
前記粉体にレーザを照射して前記粉体を溶融させる第１レーザ工程と、
前記第１レーザ工程のレーザが通過した輪郭パスにレーザを照射し、前記粉体を再度溶融させる第２レーザ工程と、
を含む積層造形方法。
【請求項2】
前記第２レーザ工程では、前記第１レーザ工程で溶融された前記粉体が凝固した後に、レーザを照射する請求項１に記載の積層造形方法。
【請求項3】
前記第１レーザ工程と前記第２レーザ工程とは、それぞれ別のレーザ光源によって行われる請求項１又は２に記載の積層造形方法。
【請求項4】
前記第１レーザ工程と前記第２レーザ工程とは、同一のレーザ光源によって行われる請求項１又は２に記載の積層造形方法。
【請求項5】
前記第２レーザ工程は、前記第１レーザ工程のレーザ照射を停止することなく、前記第１レーザ工程の後に連続して行われる請求項４に記載の積層造形方法。
【請求項6】
前記輪郭部造形工程は、前記第１レーザ工程の後に、前記ステージ上に前記粉体を補給する粉体補給工程をさらに含み、
前記粉体補給工程の後に、前記第２レーザ工程が行われる請求項１又は２に記載の積層造形方法。
前記粉体補給工程の後に、前記第２レーザ工程が行われる請求項１又は２に記載の積層造形方法。
【請求項7】
前記第２レーザ工程のレーザ照射の入熱量は、前記第１レーザ工程のレーザ照射の入熱量よりも大きい請求項１又は２に記載の積層造形方法。
【請求項8】
前記第１レーザ工程のレーザ照射の入熱量は、前記第２レーザ工程のレーザ照射の入熱量よりも大きい請求項１又は２に記載の積層造形方法。
【請求項9】
前記第２レーザ工程では、レーザを複数回照射する請求項１又は２に記載の積層造形方法。
【請求項10】
前記ステージ上の前記粉体にレーザを照射することによって前記粉体を溶融させ、前記積層造形物の内側部分であるコア部を造形するコア部造形工程をさらに含み、
前記コア部造形工程のレーザの照射回数は、前記輪郭部造形工程のレーザの照射回数よりも少ない請求項１又は２に記載の積層造形方法。
前記コア部造形工程のレーザの照射回数は、前記輪郭部造形工程のレーザの照射回数よりも少ない請求項１又は２に記載の積層造形方法。
【請求項11】
粉体が敷設されるステージと、
レーザ光源を有し、前記レーザ光源から前記粉体にレーザを照射するレーザ装置と、
前記レーザ装置が積層造形物を造形するように前記レーザ装置を制御する積層造形制御装置と、
を備え、
前記積層造形制御装置は、
前記ステージ上の前記粉体を溶融させ、前記積層造形物の外側部分である輪郭部を造形するように前記レーザ装置を制御する輪郭部造形制御部を有し、
前記輪郭部造形制御部は、
前記粉体にレーザを照射して前記粉体を溶融させるように前記レーザ装置を制御する第１レーザ制御部と、
前記第１レーザ制御部によって照射されたレーザが通過した輪郭パスにレーザを照射し、前記粉体を再度溶融させるように前記レーザ装置を制御する第２レーザ制御部と、
を有する積層造形システム。
レーザ光源を有し、前記レーザ光源から前記粉体にレーザを照射するレーザ装置と、
前記レーザ装置が積層造形物を造形するように前記レーザ装置を制御する積層造形制御装置と、
を備え、
前記積層造形制御装置は、
前記ステージ上の前記粉体を溶融させ、前記積層造形物の外側部分である輪郭部を造形するように前記レーザ装置を制御する輪郭部造形制御部を有し、
前記輪郭部造形制御部は、
前記粉体にレーザを照射して前記粉体を溶融させるように前記レーザ装置を制御する第１レーザ制御部と、
前記第１レーザ制御部によって照射されたレーザが通過した輪郭パスにレーザを照射し、前記粉体を再度溶融させるように前記レーザ装置を制御する第２レーザ制御部と、
を有する積層造形システム。
【請求項12】
前記第２レーザ制御部は、前記第１レーザ制御部によるレーザ照射で溶融された前記粉体が凝固した後に、レーザを照射させる請求項１１に記載の積層造形システム。
【請求項13】
前記レーザ装置は、前記レーザ光源を複数有し、
前記第１レーザ制御部と前記第２レーザ制御部とは、それぞれ別の前記レーザ光源にレーザを照射させる請求項１１又は１２に記載の積層造形システム。
前記第１レーザ制御部と前記第２レーザ制御部とは、それぞれ別の前記レーザ光源にレーザを照射させる請求項１１又は１２に記載の積層造形システム。
【請求項14】
前記第１レーザ制御部と前記第２レーザ制御部とは、同一の前記レーザ光源にレーザを照射させる請求項１１又は１２に記載の積層造形システム。
【請求項15】
前記第２レーザ制御部は、前記第１レーザ制御部によるレーザ照射を停止させることなく、前記第１レーザ制御部によるレーザ照射の後に連続してレーザを照射させる請求項１４に記載の積層造形システム。
【請求項16】
前記ステージ上に前記粉体を供給する粉体供給装置をさらに備え、
前記輪郭部造形制御部は、前記第１レーザ制御部によるレーザ照射の後に、前記ステージ上に前記粉体を補給するように前記粉体供給装置を制御する粉体補給制御部をさらに有し、
前記粉体補給制御部による前記粉体の補給の後に、前記第２レーザ制御部は前記レーザ装置を制御してレーザを照射させる請求項１１又は１２に記載の積層造形システム。
前記輪郭部造形制御部は、前記第１レーザ制御部によるレーザ照射の後に、前記ステージ上に前記粉体を補給するように前記粉体供給装置を制御する粉体補給制御部をさらに有し、
前記粉体補給制御部による前記粉体の補給の後に、前記第２レーザ制御部は前記レーザ装置を制御してレーザを照射させる請求項１１又は１２に記載の積層造形システム。
【請求項17】
前記第２レーザ制御部によるレーザ照射の入熱量は、前記第１レーザ制御部によるレーザ照射の入熱量よりも大きい請求項１１又は１２に記載の積層造形システム。
【請求項18】
前記第１レーザ制御部によるレーザ照射の入熱量は、前記第２レーザ制御部によるレーザ照射の入熱量よりも大きい請求項１１又は１２に記載の積層造形システム。
【請求項19】
前記第２レーザ制御部は、前記レーザを複数回照射させる請求項１１又は１２に記載の積層造形システム。
【請求項20】
前記積層造形制御装置は、前記ステージ上の前記粉体にレーザを照射することによって前記粉体を溶融させ、前記積層造形物の内側部分であるコア部を造形するように前記レーザ装置を制御するコア部造形制御部をさらに有し、
前記コア部造形制御部によるレーザの照射回数は、前記輪郭部造形制御部によるレーザの照射回数よりも少ない請求項１１又は１２に記載の積層造形システム。
前記コア部造形制御部によるレーザの照射回数は、前記輪郭部造形制御部によるレーザの照射回数よりも少ない請求項１１又は１２に記載の積層造形システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、積層造形方法、及び積層造形システムに関する。
【背景技術】
【0002】
パウダーヘッド方式の積層造形技術では、ステージ上に敷設した粉体にレーザを照射して溶融・凝固させ、３次元形状の造形を行う。この方式では、積層造形物には欠陥が生じる場合がある。このため、積層造形物の欠陥を低減する方法や装置の開発が行われている。
【0003】
例えば特許文献１の３次元造形装置は、レーザを照射して積層用面に積層された粉体を溶融させるレーザ照射部と、積層用面とレーザの照射口との間に位置する仕切り部材と、仕切り部材に設けられ照射口から照射されたレーザを通過させる開口部と、を備える。この開口部の上縁は、レーザの照射によって粉体から発生するスパッタの上方への飛行経路内に位置している。スパッタは、開口部を通過した後、仕切り部材の上面に補足される。これにより、レーザの照射処理後の層の表面にスパッタが付着することを防止することができる。よって、スパッタに起因した外表面の形状品質の低下を抑制することができる。
【0004】
また、積層造形物の欠陥を低減する手法として、ＨＩＰ（Hot Isostatic Pressing）処理がある。この処理は、積層造形物を加熱し圧力を加えることにより積層造形物の内部に生じた欠陥を閉塞する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１９－９９８５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献１の技術では、粉体の融合不良による積層造形物表面の欠陥を低減することができない。
また、ＨＩＰ（Hot Isostatic Pressing）処理では、積層造形物の表面に生じた開口欠陥は、閉塞されずに残存してしまう。
このように、積層造形物表面の欠陥が残存し、積層造形物の品質が低下することが課題とされていた。
また、ＨＩＰ（Hot Isostatic Pressing）処理では、積層造形物の表面に生じた開口欠陥は、閉塞されずに残存してしまう。
このように、積層造形物表面の欠陥が残存し、積層造形物の品質が低下することが課題とされていた。
【0007】
本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、積層造形物の品質を向上させることができる積層造形方法、及び積層造形システム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】
【0008】
上記課題を解決するために、本開示に係る積層造形方法は、ステージ上の粉体を溶融させ、積層造形物の外側部分である輪郭部を造形する輪郭部造形工程を含み、前記輪郭部造形工程は、前記粉体にレーザを照射して前記粉体を溶融させる第１レーザ工程と、前記第１レーザ工程のレーザが通過した輪郭パスにレーザを照射し、前記粉体を再度溶融させる第２レーザ工程と、を含む。
【0009】
本開示に係る積層造形システムは、粉体が敷設されるステージと、レーザ光源を有し、前記レーザ光源から前記粉体にレーザを照射するレーザ装置と、前記レーザ装置が積層造形物を造形するように前記レーザ装置を制御する積層造形制御装置と、を備え、前記積層造形制御装置は、前記ステージ上の前記粉体を溶融させ、前記積層造形物の外側部分である輪郭部を造形するように前記レーザ装置を制御する輪郭部造形制御部を有し、前記輪郭部造形制御部は、前記粉体にレーザを照射して前記粉体を溶融させるように前記レーザ装置を制御する第１レーザ制御部と、前記第１レーザ制御部によって照射されたレーザが通過した輪郭パスにレーザを照射し、前記粉体を再度溶融させるように前記レーザ装置を制御する第２レーザ制御部と、を有する。
【発明の効果】
【0010】
本開示の積層造形方法、及び積層造形システムによれば、積層造形物の品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本開示の第１実施形態に係る積層造形システムの構成を示す図である。
【図2】本開示の第１実施形態に係る積層造形制御装置の機能構成を示す機能ブロック図である。
【図3】本開示の第１実施形態に係る積層造形物のモデルデータの外形ライン、及びモデルデータに対して設定される輪郭パス、及びコアパスを示す模式図である。
【図4】本開示の第１実施形態に係る積層造形方法の手順を示すフローチャートである。
【図5】本開示の第１実施形態に係る輪郭部造形工程の手順を示すフローチャートである。
【図6】本開示の第１実施形態に係る輪郭部造形工程を説明する図である。
【図7】本開示の第２実施形態に係る積層造形システムの構成を示す図である。
【図8】本開示の第２実施形態に係る輪郭部造形工程を説明する図である。
【図9】本開示の第３実施形態に係る積層造形制御装置の機能構成を示す機能ブロック図である。
【図10】本開示の第３実施形態に係る輪郭部造形工程の手順を示すフローチャートである。
【図11】本開示の第３実施形態に係る第１レーザ工程を説明する図である。
【図12】本開示の第３実施形態に係る粉体補給工程を説明する図である。
【図13】本開示の第３実施形態に係る第２レーザ工程を説明する図である。
【図14】本開示の実施形態に係るコンピュータの構成を示すハードウェア構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
＜第１実施形態＞
（積層造形システム）
以下、本開示の第１実施形態に係る積層造形システム１について、図１～図６を参照して説明する。
本実施形態の積層造形システム１は、いわゆるパウダーヘッド方式を採用している。すなわち、積層造形システム１は、金属の粉体９を溶融させてステージ２の表面２ａ上に層を形成し、形成された層を積み重ねることにより積層造形物１０を造形するものである。本実施形態の積層造形システム１は、例えば３Ｄプリンタ等、様々な３次元積層造形技術に適用可能である。
（積層造形システム）
以下、本開示の第１実施形態に係る積層造形システム１について、図１～図６を参照して説明する。
本実施形態の積層造形システム１は、いわゆるパウダーヘッド方式を採用している。すなわち、積層造形システム１は、金属の粉体９を溶融させてステージ２の表面２ａ上に層を形成し、形成された層を積み重ねることにより積層造形物１０を造形するものである。本実施形態の積層造形システム１は、例えば３Ｄプリンタ等、様々な３次元積層造形技術に適用可能である。
【0013】
図１に示すように、積層造形システム１は、ステージ２と、粉体供給装置２０と、レーザ装置３０と、積層造形制御装置４０とを備える。図１には、積層造形物１０の断面の一例が模式的に示されている。
以下では、積層造形物１０の外側部分を積層造形物１０の「輪郭部１１」と称し、積層造形物１０の内側部分を「コア部１２」と称する。輪郭部１１は、積層造形物１０の外表面を構成する部分である。例えば、積層造形物１０が円環状に形成されている場合、積層造形物１０の中心部に形成された穴部を構成する部分も輪郭部１１に含まれる。
以下では、積層造形物１０の外側部分を積層造形物１０の「輪郭部１１」と称し、積層造形物１０の内側部分を「コア部１２」と称する。輪郭部１１は、積層造形物１０の外表面を構成する部分である。例えば、積層造形物１０が円環状に形成されている場合、積層造形物１０の中心部に形成された穴部を構成する部分も輪郭部１１に含まれる。
【0014】
（ステージ）
ステージ２は、金属材料により形成された板状の部材である。積層造形物１０が造形されるステージ２の表面２ａは、平坦面である。以下、このステージ２の表面２ａの法線方向Ｄを単に「法線方向Ｄ」と称し、このステージ２の表面２ａに沿う方向を単に「面方向」と称する場合がある。法線方向Ｄと面方向とは、互いに直交している。
ステージ２は、金属材料により形成された板状の部材である。積層造形物１０が造形されるステージ２の表面２ａは、平坦面である。以下、このステージ２の表面２ａの法線方向Ｄを単に「法線方向Ｄ」と称し、このステージ２の表面２ａに沿う方向を単に「面方向」と称する場合がある。法線方向Ｄと面方向とは、互いに直交している。
【0015】
ステージ２は、法線方向Ｄに昇降可能とされている。ステージ２の表面２ａと法線方向Ｄに対向する位置には、後述するレーザ装置３０のレーザ照射窓３２が配置されている。以下では、便宜上、法線方向Ｄのうち、レーザ照射窓３２に接近する方向を「上」とし、レーザ照射窓３２から離間する方向を「下」として説明する。
【0016】
（粉体供給装置）
粉体供給装置２０は、ステージ２上に積層造形物１０の材料となる粉体９を供給する。粉体供給装置２０は、一例として、材料バケット２１と、コーター２２とを有する。
粉体供給装置２０は、ステージ２上に積層造形物１０の材料となる粉体９を供給する。粉体供給装置２０は、一例として、材料バケット２１と、コーター２２とを有する。
【0017】
材料バケット２１は、バケット本体２３と、供給エレベータ２４とを有する。バケット本体２３は、上方に開口する粉体９の収容空間を備える。供給エレベータ２４は、バケット本体２３の底部に設置されている。供給エレベータ２４は、法線方向Ｄに昇降可能とされている。供給エレベータ２４が上昇することにより、バケット本体２３内の粉体９が上方に押し出される。
コーター２２は、バケット本体２３から上方に押し出された粉体９を面方向に押出し、ステージ２上に供給する。コーター２２は、面方向に延在する棒状の部材である。
コーター２２は、バケット本体２３から上方に押し出された粉体９を面方向に押出し、ステージ２上に供給する。コーター２２は、面方向に延在する棒状の部材である。
【0018】
（レーザ装置）
レーザ装置３０は、ステージ２の表面２ａに対向して配置される。レーザ装置３０は、レーザ光源３１と、レーザ照射窓３２とを有する。レーザ光源３１から放出されたレーザＬは、レーザ照射窓３２を通過してステージ２上の粉体９に照射される。レーザ照射窓３２は、ステージ２と法線方向Ｄに対向する位置に配置されている。
レーザ装置３０は、ステージ２の表面２ａに対向して配置される。レーザ装置３０は、レーザ光源３１と、レーザ照射窓３２とを有する。レーザ光源３１から放出されたレーザＬは、レーザ照射窓３２を通過してステージ２上の粉体９に照射される。レーザ照射窓３２は、ステージ２と法線方向Ｄに対向する位置に配置されている。
【0019】
本実施形態では、レーザ装置３０は、２つのレーザ光源３１を有する。２つのレーザ光源３１のうち、一方を第１レーザ光源３１ａとし、他方を第２レーザ光源３１ｂとする。レーザ照射窓３２は、レーザ光源３１毎に設けられている。
【0020】
（積層造形制御装置）
積層造形制御装置４０は、積層造形システム１を構成する各種装置を制御する。例えば、積層造形制御装置４０は、レーザ装置３０が積層造形物１０を造形するようにレーザ装置３０を制御する。以下、図２を参照して、積層造形制御装置４０の機能構成について説明する。
図２に示すように、積層造形制御装置４０は、造形物データ取得部４１と、パス設定部４２と、粉体供給部４３と、輪郭部造形制御部４４と、コア部造形制御部４５との各機能部を有する。
積層造形制御装置４０は、積層造形システム１を構成する各種装置を制御する。例えば、積層造形制御装置４０は、レーザ装置３０が積層造形物１０を造形するようにレーザ装置３０を制御する。以下、図２を参照して、積層造形制御装置４０の機能構成について説明する。
図２に示すように、積層造形制御装置４０は、造形物データ取得部４１と、パス設定部４２と、粉体供給部４３と、輪郭部造形制御部４４と、コア部造形制御部４５との各機能部を有する。
【0021】
（造形物データ取得部）
造形物データ取得部４１は、積層造形物１０の造形物データを取得する。造形物データには、図３に示す積層造形物１０の最終形状のモデルデータＤＥが含まれている。モデルデータＤＥとして、例えば３ＤーＣＡＤデータ等が挙げられる。
造形物データ取得部４１は、積層造形物１０の造形物データを取得する。造形物データには、図３に示す積層造形物１０の最終形状のモデルデータＤＥが含まれている。モデルデータＤＥとして、例えば３ＤーＣＡＤデータ等が挙げられる。
【0022】
（パス設定部）
パス設定部４２は、積層造形物１０のモデルデータＤＥの外形ラインＯＬに基づいて、輪郭パスＰ１とコアパスＰ２とを設定する。輪郭パスＰ１は、輪郭部１１を造形する際にレーザＬが通過するステージ２の表面２ａ上の経路である。コアパスＰ２は、コア部１２を造形する際にレーザＬが通過するステージ２の表面２ａ上の経路である。
パス設定部４２は、積層造形物１０のモデルデータＤＥの外形ラインＯＬに基づいて、輪郭パスＰ１とコアパスＰ２とを設定する。輪郭パスＰ１は、輪郭部１１を造形する際にレーザＬが通過するステージ２の表面２ａ上の経路である。コアパスＰ２は、コア部１２を造形する際にレーザＬが通過するステージ２の表面２ａ上の経路である。
【0023】
（粉体供給部）
粉体供給部４３は、粉体供給装置２０を制御する。粉体供給装置２０は、粉体供給部４３の制御によって、ステージ２上に粉体９を供給する。
粉体供給部４３は、粉体供給装置２０を制御する。粉体供給装置２０は、粉体供給部４３の制御によって、ステージ２上に粉体９を供給する。
【0024】
（輪郭部造形制御部）
輪郭部造形制御部４４は、レーザ装置３０を制御する。レーザ装置３０は、輪郭部造形制御部４４の制御によって、ステージ２上の粉体９にレーザＬを照射して粉体９を溶融させ、輪郭部１１を造形する。
輪郭部造形制御部４４は、第１レーザ制御部４６と、第２レーザ制御部４７とを有する。
輪郭部造形制御部４４は、レーザ装置３０を制御する。レーザ装置３０は、輪郭部造形制御部４４の制御によって、ステージ２上の粉体９にレーザＬを照射して粉体９を溶融させ、輪郭部１１を造形する。
輪郭部造形制御部４４は、第１レーザ制御部４６と、第２レーザ制御部４７とを有する。
【0025】
（第１レーザ制御部）
第１レーザ制御部４６は、レーザ装置３０を制御する。本実施形態では、第１レーザ制御部４６は、複数のレーザ光源３１のうち第１レーザ光源３１ａを制御する。レーザ装置３０は、第１レーザ制御部４６の制御によって、粉体９にレーザＬを照射して粉体９を溶融させる。第１レーザ制御部４６の制御によって放出されたレーザＬは、輪郭パスＰ１に沿って粉体９に照射される。
第１レーザ制御部４６は、レーザ装置３０を制御する。本実施形態では、第１レーザ制御部４６は、複数のレーザ光源３１のうち第１レーザ光源３１ａを制御する。レーザ装置３０は、第１レーザ制御部４６の制御によって、粉体９にレーザＬを照射して粉体９を溶融させる。第１レーザ制御部４６の制御によって放出されたレーザＬは、輪郭パスＰ１に沿って粉体９に照射される。
【0026】
（第２レーザ制御部）
第２レーザ制御部４７は、第１レーザＬ１制御の後にレーザ装置３０を制御する。本実施形態では、第２レーザ制御部４７は、複数のレーザ光源３１のうち第２レーザ光源３１ｂを制御する。レーザ装置３０は、第２レーザ制御部４７の制御によって、第１レーザ制御部４６によって照射されたレーザＬが通過した輪郭パスＰ１にレーザＬを照射し、粉体９を再度溶融させる。
また、第２レーザ制御部４７は、第１レーザ制御部４６によるレーザ照射で溶融された粉体９が凝固した後に、レーザＬを照射させる。
第２レーザ制御部４７は、第１レーザＬ１制御の後にレーザ装置３０を制御する。本実施形態では、第２レーザ制御部４７は、複数のレーザ光源３１のうち第２レーザ光源３１ｂを制御する。レーザ装置３０は、第２レーザ制御部４７の制御によって、第１レーザ制御部４６によって照射されたレーザＬが通過した輪郭パスＰ１にレーザＬを照射し、粉体９を再度溶融させる。
また、第２レーザ制御部４７は、第１レーザ制御部４６によるレーザ照射で溶融された粉体９が凝固した後に、レーザＬを照射させる。
【0027】
また、第１レーザ制御部４６と第２レーザ制御部４７とは、それぞれ別のレーザ光源３１にレーザＬを照射させる。より詳細には、第１レーザ制御部４６は、第１レーザ光源３１ａにレーザＬを照射させ、第２レーザ制御部４７は、第２レーザ光源３１ｂにレーザＬを照射させる。
【0028】
また、第２レーザ制御部４７によるレーザ照射の入熱量は、第１レーザ制御部４６によるレーザ照射の入熱量よりも大きい。
【0029】
（コア部造形制御部）
コア部造形制御部４５は、レーザ装置３０を制御する。レーザ装置３０は、コア部造形制御部４５の制御によって、ステージ２上の粉体９にレーザＬを照射して粉体９を溶融させ、コア部１２を造形する。
コア部造形制御部４５は、レーザ装置３０を制御する。レーザ装置３０は、コア部造形制御部４５の制御によって、ステージ２上の粉体９にレーザＬを照射して粉体９を溶融させ、コア部１２を造形する。
【0030】
（積層造形方法の手順）
以下、積層造形方法の手順について、図４、図５に示すフローチャートを参照して説明する。本開示の実施形態に係る積層造形方法は、造形物データ取得工程Ｓ１と、パス設定工程Ｓ２と、粉体供給工程Ｓ３と、輪郭部造形工程Ｓ４と、コア部造形工程Ｓ５と、積層造形物１０の完成を判定するステップＳ６とを含む。
以下、積層造形方法の手順について、図４、図５に示すフローチャートを参照して説明する。本開示の実施形態に係る積層造形方法は、造形物データ取得工程Ｓ１と、パス設定工程Ｓ２と、粉体供給工程Ｓ３と、輪郭部造形工程Ｓ４と、コア部造形工程Ｓ５と、積層造形物１０の完成を判定するステップＳ６とを含む。
【0031】
（造形物データ取得工程）
まず、造形物データ取得工程Ｓ１が行われる。造形物データ取得工程Ｓ１では、造形物データ取得部４１が、積層造形物１０の造形物データを取得する。本実施形態では、造形物データ取得部４１は、外部から入力された積層造形物１０の最終形状のモデルデータＤＥを取得する。
まず、造形物データ取得工程Ｓ１が行われる。造形物データ取得工程Ｓ１では、造形物データ取得部４１が、積層造形物１０の造形物データを取得する。本実施形態では、造形物データ取得部４１は、外部から入力された積層造形物１０の最終形状のモデルデータＤＥを取得する。
【0032】
（パス設定工程）
造形物データ取得工程Ｓ１の後にパス設定工程Ｓ２が行われる。パス設定工程Ｓ２では、図３に示すように、パス設定部４２が、積層造形物１０のモデルデータＤＥの外形ラインＯＬに基づいて、積層造形物１０を構成する層毎に、輪郭パスＰ１とコアパスＰ２とを設定する。輪郭パスＰ１は、モデルデータＤＥの外形ラインＯＬよりも内側かつ、モデルデータＤＥの外形ラインＯＬに沿って設定される。コアパスＰ２は、輪郭パスＰ１よりも内側に領域に設定される。
造形物データ取得工程Ｓ１の後にパス設定工程Ｓ２が行われる。パス設定工程Ｓ２では、図３に示すように、パス設定部４２が、積層造形物１０のモデルデータＤＥの外形ラインＯＬに基づいて、積層造形物１０を構成する層毎に、輪郭パスＰ１とコアパスＰ２とを設定する。輪郭パスＰ１は、モデルデータＤＥの外形ラインＯＬよりも内側かつ、モデルデータＤＥの外形ラインＯＬに沿って設定される。コアパスＰ２は、輪郭パスＰ１よりも内側に領域に設定される。
【0033】
（粉体供給工程）
パス設定工程Ｓ２の後に粉体供給工程Ｓ３が行われる。粉体供給工程Ｓ３では、粉体供給部４３が、粉体供給装置２０を制御し、ステージ２上に粉体９を供給させる。この時、コーター２２が材料バケット２１から上方に押し出された粉体９をステージ２の表面２ａに向けて面方向に押し出す。コーター２２は、ステージ２の表面２ａと法線方向Ｄの距離を一定に維持しながら、ステージ２の表面２ａに沿って面方向に移動する。これにより、ステージ２の表面２ａ上に粉体９が敷設される。このため、ステージ２の表面２ａ上で、粉体９の厚さが一様となる。
なお、上述した粉体供給装置２０を用いた粉体９の敷設方式は、あくまでも一例である。粉体９の敷設方式は、適宜変更可能である。
パス設定工程Ｓ２の後に粉体供給工程Ｓ３が行われる。粉体供給工程Ｓ３では、粉体供給部４３が、粉体供給装置２０を制御し、ステージ２上に粉体９を供給させる。この時、コーター２２が材料バケット２１から上方に押し出された粉体９をステージ２の表面２ａに向けて面方向に押し出す。コーター２２は、ステージ２の表面２ａと法線方向Ｄの距離を一定に維持しながら、ステージ２の表面２ａに沿って面方向に移動する。これにより、ステージ２の表面２ａ上に粉体９が敷設される。このため、ステージ２の表面２ａ上で、粉体９の厚さが一様となる。
なお、上述した粉体供給装置２０を用いた粉体９の敷設方式は、あくまでも一例である。粉体９の敷設方式は、適宜変更可能である。
【0034】
（輪郭部造形工程）
粉体供給工程Ｓ３の後に輪郭部造形工程Ｓ４が行われる。輪郭部造形工程Ｓ４では、輪郭部造形制御部４４がレーザ装置３０を制御する。レーザ装置３０は、輪郭部造形制御部４４の制御を受けてステージ２上の粉体９を溶融させ、輪郭部１１を造形する。
図５のフローに示すように、輪郭部造形工程Ｓ４は、第１レーザ工程Ｓ４１と、第２レーザ工程Ｓ４２とを含む。
粉体供給工程Ｓ３の後に輪郭部造形工程Ｓ４が行われる。輪郭部造形工程Ｓ４では、輪郭部造形制御部４４がレーザ装置３０を制御する。レーザ装置３０は、輪郭部造形制御部４４の制御を受けてステージ２上の粉体９を溶融させ、輪郭部１１を造形する。
図５のフローに示すように、輪郭部造形工程Ｓ４は、第１レーザ工程Ｓ４１と、第２レーザ工程Ｓ４２とを含む。
【0035】
（第１レーザ工程）
第１レーザ工程Ｓ４１では、第１レーザ制御部４６がレーザ装置３０を制御し、粉体９にレーザＬを照射して粉体９を溶融させる。本実施形態では、第１レーザ制御部４６は、第１レーザ光源３１ａにレーザＬを照射させる。以下では、第１レーザ工程Ｓ４１で照射されるレーザＬを第１レーザＬ１と称して説明する場合がある。第１レーザＬ１は、輪郭パスＰ１に沿って走査される。このため、ステージ２上の第１レーザＬ１の照射箇所の中心の軌跡を第１軌跡Ｔ１とすると、第１軌跡Ｔ１は輪郭パスＰ１に沿うことになる。第１レーザ工程Ｓ４１により、輪郭パスＰ１上の粉体９が溶融し、輪郭パスＰ１に沿って溶融池が生じる。
第１レーザ工程Ｓ４１では、第１レーザ制御部４６がレーザ装置３０を制御し、粉体９にレーザＬを照射して粉体９を溶融させる。本実施形態では、第１レーザ制御部４６は、第１レーザ光源３１ａにレーザＬを照射させる。以下では、第１レーザ工程Ｓ４１で照射されるレーザＬを第１レーザＬ１と称して説明する場合がある。第１レーザＬ１は、輪郭パスＰ１に沿って走査される。このため、ステージ２上の第１レーザＬ１の照射箇所の中心の軌跡を第１軌跡Ｔ１とすると、第１軌跡Ｔ１は輪郭パスＰ１に沿うことになる。第１レーザ工程Ｓ４１により、輪郭パスＰ１上の粉体９が溶融し、輪郭パスＰ１に沿って溶融池が生じる。
【0036】
（第２レーザ工程）
第１レーザ工程Ｓ４１の後に第２レーザ工程Ｓ４２が開始される。第２レーザ工程Ｓ４２では、第２レーザ制御部４７がレーザ装置３０を制御し、粉体９にレーザＬを照射して粉体９を再度溶融させる。本実施形態では、第２レーザ制御部４７は、第２レーザ光源３１ｂにレーザＬを照射させる。このように、本実施形態では、第１レーザ工程Ｓ４１と第２レーザ工程Ｓ４２とは、それぞれ別のレーザ光源３１によって行われる。
第１レーザ工程Ｓ４１の後に第２レーザ工程Ｓ４２が開始される。第２レーザ工程Ｓ４２では、第２レーザ制御部４７がレーザ装置３０を制御し、粉体９にレーザＬを照射して粉体９を再度溶融させる。本実施形態では、第２レーザ制御部４７は、第２レーザ光源３１ｂにレーザＬを照射させる。このように、本実施形態では、第１レーザ工程Ｓ４１と第２レーザ工程Ｓ４２とは、それぞれ別のレーザ光源３１によって行われる。
【0037】
以下では、第２レーザ工程Ｓ４２で照射されるレーザＬを第２レーザＬ２と称して説明する場合がある。第２レーザＬ２は、第１レーザ工程Ｓ４１のレーザＬが通過した輪郭パスＰ１に沿って走査される。このため、ステージ２上の第２レーザＬ２の照射箇所の中心の軌跡を第２軌跡Ｔ２とすると、第２軌跡Ｔ２は、輪郭パスＰ１に沿うことになる。本実施形態では、第１軌跡Ｔ１と第２軌跡Ｔ２とが重複するように、第２レーザＬ２が走査される。第２レーザ工程Ｓ４２で再度溶融した粉体９が凝固することより、輪郭パスＰ１に沿って輪郭部１１の層が形成される。
【0038】
また、図６に示すように、本実施形態では、レーザ装置３０は、第１レーザ工程Ｓ４１のレーザ照射を続けながら、第２レーザ工程Ｓ４２のレーザ照射を行う。第２レーザ工程Ｓ４２のレーザ照射は、第１レーザ工程Ｓ４１のレーザ照射から所定の時間間隔を空けて行われる。ここでいう所定の時間間隔とは、第１レーザ工程Ｓ４１で溶融された粉体９が再び凝固可能な時間間隔である。すなわち、第２レーザ工程Ｓ４２では、第１レーザ工程Ｓ４１で溶融された粉体９が凝固した後に、レーザＬを照射する。
【0039】
また、第２レーザ工程Ｓ４２のレーザ出力は、第１レーザ工程Ｓ４１のレーザ出力よりも大きく設定されている。これにより、第２レーザ工程Ｓ４２のレーザ照射の入熱量が第１レーザ工程Ｓ４１のレーザ照射の入熱量よりも大きくなる。
【0040】
なお、第１レーザ工程Ｓ４１と第２レーザ工程Ｓ４２とのレーザ出力を同一に設定し、第２レーザ工程Ｓ４２のレーザＬの走査速度を第１レーザ工程Ｓ４１よりも遅く設定してもよい。これにより、第２レーザ工程Ｓ４２における輪郭パスＰ１の単位長さ当たりの入熱量が第１レーザ工程Ｓ４１よりも増大するので、第２レーザ工程Ｓ４２のレーザ照射の入熱量が第１レーザ工程Ｓ４１のレーザ照射の入熱量よりも大きくなる。
【0041】
（コア部造形工程）
図４のフローに戻り、輪郭部造形工程Ｓ４の後にコア部造形工程Ｓ５が行われる。コア部造形工程Ｓ５では、コア部造形制御部４５がレーザ装置３０を制御する。レーザ装置３０は、コア部造形制御部４５の制御によって、ステージ２上の粉体９にレーザＬを照射する。この時、レーザＬは、コアパスＰ２に沿って照射される。これにより、コアパスＰ２上の粉体９が溶融する。コア部造形工程Ｓ５では、複数のレーザ光源３１のいずれを使用してもよい。
コア部造形工程Ｓ５のレーザＬの照射回数は、輪郭部造形工程Ｓ４のレーザＬの照射回数よりも少なく設定されている。本実施形態では、コア部造形工程Ｓ５のレーザＬの照射回数は、１回に設定されている。
コア部造形工程Ｓ５で溶融された粉体９が凝固することにより、コアパスＰ２に沿ってコア部１２の層が造形される。コア部１２の層の高さは、輪郭部１１の層の高さと同程度となる。
図４のフローに戻り、輪郭部造形工程Ｓ４の後にコア部造形工程Ｓ５が行われる。コア部造形工程Ｓ５では、コア部造形制御部４５がレーザ装置３０を制御する。レーザ装置３０は、コア部造形制御部４５の制御によって、ステージ２上の粉体９にレーザＬを照射する。この時、レーザＬは、コアパスＰ２に沿って照射される。これにより、コアパスＰ２上の粉体９が溶融する。コア部造形工程Ｓ５では、複数のレーザ光源３１のいずれを使用してもよい。
コア部造形工程Ｓ５のレーザＬの照射回数は、輪郭部造形工程Ｓ４のレーザＬの照射回数よりも少なく設定されている。本実施形態では、コア部造形工程Ｓ５のレーザＬの照射回数は、１回に設定されている。
コア部造形工程Ｓ５で溶融された粉体９が凝固することにより、コアパスＰ２に沿ってコア部１２の層が造形される。コア部１２の層の高さは、輪郭部１１の層の高さと同程度となる。
【0042】
コア部造形工程Ｓ５の後、積層造形制御装置４０は、積層造形物１０が完成しているか否かを判定する（ステップＳ６）。積層造形物１０が完成していない場合（ステップＳ６；ＮＯ）、粉体供給工程Ｓ３に戻り、図４に示すフローを再開する。この時、ステージ２を一層分降下させてからステージ２上に新たな粉体９を供給する。
一方、積層造形物１０が完成している場合（ステップＳ６；ＹＥＳ）、図４に示すフローを終了する。
以上の手順で積層造形方法が実行され、積層造形物１０が製造される。
一方、積層造形物１０が完成している場合（ステップＳ６；ＹＥＳ）、図４に示すフローを終了する。
以上の手順で積層造形方法が実行され、積層造形物１０が製造される。
【0043】
（作用効果）
本実施形態によれば、以下の作用効果を発揮することができる。
本実施形態によれば、以下の作用効果を発揮することができる。
【0044】
本実施形態では、積層造形方法は、ステージ２上の粉体９を溶融させ、積層造形物１０の外側部分である輪郭部１１を造形する輪郭部造形工程Ｓ４を含む。輪郭部造形工程Ｓ４は、第１レーザ工程Ｓ４１と、第２レーザ工程Ｓ４２とを含む。第１レーザ工程Ｓ４１では、粉体９にレーザＬを照射して粉体９を溶融させる。第２レーザ工程Ｓ４２では、第１レーザ工程Ｓ４１のレーザＬが通過した輪郭パスＰ１にレーザＬを照射し、粉体９を再度溶融させる。
【0045】
１回のレーザ照射のみで粉体９を溶融させると、粉体９の融合不良等によって積層造形物１０に表面欠陥が生じる。これに対し、本実施形態では、同一の輪郭パスＰ１上に、第１レーザ工程Ｓ４１と第２レーザ工程Ｓ４２とで少なくとも２回にわけてレーザＬを照射する。このため、第１レーザ工程Ｓ４１で溶け残った粉体９を第２レーザ工程Ｓ４２で溶融させることができる。よって、粉体９の融合不良を解消することができる。
【0046】
また、レーザＬの照射によって生じたスパッタが、輪郭パスＰ１に飛散する場合も想定される。一般に、粉体の粒径がおおよそ１０μｍ以上４５μｍ以下であるのに対し、スパッタの粒径はおおよそ２００μｍ以上３００μｍ以下である。このため、１度のレーザ照射ではスパッタを溶融しきれずに、スパッタが残留する場合がある。上記構成によれば、輪郭パスＰ１に飛散したスパッタにレーザＬを複数回照射し、スパッタを確実に溶融させることができる。
【0047】
また、１回当たりのレーザ照射の入熱量を増大させて１回のレーザ照射のみで粉体９を溶融させようとすると、溶融池が大きくなり品質精度が低下する。これに対し、本実施形態では第１レーザ工程Ｓ４１と第２レーザ工程Ｓ４２とで少なくとも２回にわけてレーザＬを照射する。このため、溶融池が必要以上に大きくなることがない。
上記構成よれば、このような作用を発揮できるため、積層造形部の表面欠陥を低減することができる。よって、積層造形物１０の品質を向上させることができる。
上記構成よれば、このような作用を発揮できるため、積層造形部の表面欠陥を低減することができる。よって、積層造形物１０の品質を向上させることができる。
【0048】
本実施形態の第２レーザ工程Ｓ４２では、第１レーザ工程Ｓ４１で溶融された粉体９が凝固した後に、レーザＬを照射する。
【0049】
本実施形態では、第１レーザ工程Ｓ４１で生じた溶融池が凝固された後に、第２レーザ工程Ｓ４２が行われる。このため、溶融池が必要以上に大きくなること抑制することができる。よって、積層造形物１０の品質をより一層向上させることができる。
【0050】
本実施形態では、第１レーザ工程Ｓ４１と第２レーザ工程Ｓ４２とは、それぞれ別のレーザ光源３１によって行われる。
【0051】
これにより、第１レーザ工程Ｓ４１が完了する前に、第２レーザ工程Ｓ４２を開始することができる。よって、造形時間を短縮することができる。したがって、生産性を向上させることができる。
【0052】
本実施形態では、第２レーザ工程Ｓ４２のレーザ照射の入熱量は、第１レーザ工程Ｓ４１のレーザ照射の入熱量よりも大きい。
【0053】
レーザ照射による入熱量が大きい程、粉体９の層の乱れが大きくなる。上記構成によれば、第１レーザ工程Ｓ４１では、比較的低入熱で入射してなるべく輪郭パスＰ１周辺の粉体９の層を乱さないように輪郭部１１の土台を形成することができる。その後、第２レーザ工程Ｓ４２で、第１レーザ工程Ｓ４１で生じた粉体９の融合不良を解消することができる。このように、レーザ照射による入熱量を最適化することができるので、積層造形物１０の品質をより一層向上させることができる。
【0054】
本実施形態では、積層造形方法は、ステージ２上の粉体９にレーザＬを照射することによって粉体９を溶融させ、積層造形物１０の内側部分であるコア部１２を造形するコア部造形工程Ｓ５をさらに含む。コア部造形工程Ｓ５のレーザＬの照射回数は、輪郭部造形工程Ｓ４のレーザＬの照射回数よりも少ない。
【0055】
これにより、コア部１２の製造にかかる時間とコストを抑えつつ、輪郭部１１の精度を向上させることができる。よって、製造時間の短縮及び製造コストの削減を達成するとともに、積層造形物１０の表面精度を向上させることができる。
【0056】
＜第２実施形態＞
続いて、第２実施形態に係る積層造形システム１０１、及び積層造形方法について、図７、図８を参照して説明する。なお、第２実施形態では、上記実施形態と共通する構成については図中に同一の名称・符号を付す等して、その説明を適宜省略する。
続いて、第２実施形態に係る積層造形システム１０１、及び積層造形方法について、図７、図８を参照して説明する。なお、第２実施形態では、上記実施形態と共通する構成については図中に同一の名称・符号を付す等して、その説明を適宜省略する。
【0057】
本実施形態の積層造形システム１０１の構成について説明する。
図７に示すように、本実施形態では、レーザ装置１３０はレーザ光源３１を１つのみ備える。第１レーザ制御部４６と第２レーザ制御部４７とは、この同一のレーザ光源３１にレーザＬを照射させる。
図７に示すように、本実施形態では、レーザ装置１３０はレーザ光源３１を１つのみ備える。第１レーザ制御部４６と第２レーザ制御部４７とは、この同一のレーザ光源３１にレーザＬを照射させる。
【0058】
第２レーザ制御部４７は、第１レーザ制御部４６によるレーザ照射を停止させることなく、第１レーザ制御部４６によるレーザ照射の後に連続してレーザＬを照射させる。
【0059】
（積層造形方法の手順）
続いて、本実施形態の積層造形方法の手順について説明する。
本実施形態の輪郭部造形工程Ｓ４では、図８に示すように、第１レーザ制御部４６と第２レーザ制御部４７とは、同一のレーザ光源３１にレーザＬを照射させる。すなわち、第１レーザ工程Ｓ４１と第２レーザ工程Ｓ４２とは、同一のレーザ光源３１によって行われる。
続いて、本実施形態の積層造形方法の手順について説明する。
本実施形態の輪郭部造形工程Ｓ４では、図８に示すように、第１レーザ制御部４６と第２レーザ制御部４７とは、同一のレーザ光源３１にレーザＬを照射させる。すなわち、第１レーザ工程Ｓ４１と第２レーザ工程Ｓ４２とは、同一のレーザ光源３１によって行われる。
【0060】
第１レーザ工程Ｓ４１が完了した後に、第２レーザ工程Ｓ４２が開始される。すなわち、第１レーザＬ１が輪郭パスＰ１の全周に照射された後に、第２レーザＬ２の照射が開始される。
さらに、第２レーザ工程Ｓ４２は、第１レーザ工程Ｓ４１のレーザ照射を停止することなく、第１レーザ工程Ｓ４１の後に連続して行われる。
さらに、第２レーザ工程Ｓ４２は、第１レーザ工程Ｓ４１のレーザ照射を停止することなく、第１レーザ工程Ｓ４１の後に連続して行われる。
【0061】
（作用効果）
本実施形態によれば、以下の作用効果を発揮することができる。
本実施形態によれば、以下の作用効果を発揮することができる。
【0062】
本実施形態では、第１レーザ工程Ｓ４１と第２レーザ工程Ｓ４２とは、同一のレーザ光源３１によって行われる。
【0063】
これにより、レーザ光源３１の使用数を削減することが出来る。このため、装置構成を簡素化し、装置コストを削減することができる。
【0064】
本実施形態では、第２レーザ工程Ｓ４２は、第１レーザ工程Ｓ４１のレーザ照射を停止することなく、第１レーザ工程Ｓ４１の後に連続して行われる。
【0065】
レーザ照射の始端と終端には、積層造形物１０の欠陥が生じ易いとされている。本実施形態によれば、レーザ照射の始端と終端の数を少なくすることができるため、欠陥の発生抑制することができる。よって、積層造形物１０の品質をより一層向上させることができる。
【0066】
＜第３実施形態＞
続いて、第３実施形態に係る積層造形システム２０１、及び積層造形方法について、図９から図１３を参照して説明する。なお、第３実施形態では、上記実施形態と共通する構成については図中に同一の名称・符号を付す等して、その説明を適宜省略する。
続いて、第３実施形態に係る積層造形システム２０１、及び積層造形方法について、図９から図１３を参照して説明する。なお、第３実施形態では、上記実施形態と共通する構成については図中に同一の名称・符号を付す等して、その説明を適宜省略する。
【0067】
本実施形態の積層造形システム２０１の構成について説明する。
図９に示すように、本変形例の積層造形制御装置２４０では、輪郭部造形制御部２４４は、粉体補給制御部２４８をさらに有する。粉体補給制御部２４８は、第１レーザ制御部４６によるレーザ照射の後に、ステージ２上に粉体９を補給するように粉体供給装置２０を制御する。
粉体補給制御部２４８による粉体９の補給の後に、第２レーザ制御部４７はレーザ装置３０を制御してレーザＬを照射させる。
図９に示すように、本変形例の積層造形制御装置２４０では、輪郭部造形制御部２４４は、粉体補給制御部２４８をさらに有する。粉体補給制御部２４８は、第１レーザ制御部４６によるレーザ照射の後に、ステージ２上に粉体９を補給するように粉体供給装置２０を制御する。
粉体補給制御部２４８による粉体９の補給の後に、第２レーザ制御部４７はレーザ装置３０を制御してレーザＬを照射させる。
【0068】
（積層造形方法の手順）
続いて、本実施形態の積層造形方法の手順について説明する。
続いて、本実施形態の積層造形方法の手順について説明する。
【0069】
図１０のフローに示すように、本実施形態の輪郭部造形工程Ｓ４は、粉体補給工程Ｓ４３をさらに含む。粉体補給工程Ｓ４３は、第１レーザ工程Ｓ４１と第２レーザ工程Ｓ４２との間に行われる。
【0070】
輪郭部造形工程Ｓ４では、まず第１レーザ工程Ｓ４１が行われる。図１１に示すように、第１レーザ工程Ｓ４１では、第１レーザ制御部４６が、上記の実施形態と同様にレーザ装置３０を制御して、輪郭パスＰ１上に第１レーザＬ１を照射させる。
【0071】
第１レーザ工程Ｓ４１の後に、粉体補給工程Ｓ４３が行われる。図１２に示すように、粉体補給工程Ｓ４３では、粉体補給制御部２４８が粉体供給装置２０を制御して、ステージ２上に粉体９を補給させる。粉体補給工程Ｓ４３では、粉体供給工程Ｓ３と同様に、コーター２２によって、ステージ２上に厚さが一様な粉体９の層が形成される。粉体補給工程Ｓ４３は、ステージを下げずに行われる。
【0072】
粉体補給工程Ｓ４３の後に、第２レーザ工程Ｓ４２が行われる。図１３に示すように、第２レーザ工程Ｓ４２では、第２レーザ制御部４７が、上記の実施形態と同様にレーザ装置３０を制御して、輪郭パスＰ１上に第２レーザＬ２を照射させる。
なお、本実施形態では、第１レーザ工程Ｓ４１と第２レーザ工程Ｓ４２とは、それぞれ別のレーザ光源３１によって行われてもよく、同一のレーザ光源３１によって行われてもよい。
なお、本実施形態では、第１レーザ工程Ｓ４１と第２レーザ工程Ｓ４２とは、それぞれ別のレーザ光源３１によって行われてもよく、同一のレーザ光源３１によって行われてもよい。
【0073】
（作用効果）
本実施形態によれば、以下の作用効果を発揮することができる。
本実施形態によれば、以下の作用効果を発揮することができる。
【0074】
本実施形態では、第１レーザ工程Ｓ４１の後に、ステージ２上に粉体９を補給する粉体補給工程Ｓ４３を含み、粉体補給工程Ｓ４３の後に、第２レーザ工程Ｓ４２が行われる。
【0075】
これにより、第２レーザ工程Ｓ４２での粉体９の供給不足を解消することができる。例えば、第１レーザ工程Ｓ４１で粉体９が十分に供給されておらず、欠陥が生じた箇所に粉体９を補給し、第２レーザ工程Ｓ４２でレーザＬを照射することにより、その欠陥を補修することができる。よって、積層造形物１０の品質をより一層向上させることができる。
【0076】
（ハードウェア構成）
上記の実施形態及び変形例の積層造形制御装置４０，２４０は、図１４に示すコンピュータ１１００に実装される。図１４は、各実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。コンピュータ１１００は、プロセッサ１１１０と、メインメモリ１１２０と、ストレージ１１３０と、インタフェース１１４０とを備える。
上記の実施形態及び変形例の積層造形制御装置４０，２４０は、図１４に示すコンピュータ１１００に実装される。図１４は、各実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。コンピュータ１１００は、プロセッサ１１１０と、メインメモリ１１２０と、ストレージ１１３０と、インタフェース１１４０とを備える。
【0077】
そして、積層造形制御装置４０，２４０の上記各機能部の動作は、プログラムの形式でストレージ１１３０に記憶されている。プロセッサ１１１０は、プログラムをストレージ１１３０から読み出してメインメモリ１１２０に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、プロセッサ１１１０は、プログラムに従って、記憶領域をメインメモリ１１２０に確保する。
【0078】
プログラムは、コンピュータ１１００に発揮させる機能の一部を実現するためのものであってもよい。例えば、プログラムは、ストレージ１１３０に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせ、または他の装置に実装された他のプログラムとの組み合わせによって機能を発揮させるものであってもよい。また、コンピュータ１１００は、上記構成に加えて、または上記構成に代えてＰＬＤ（Programmable Logic Device）などのカスタムＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）を備えてもよい。ＰＬＤの例としては、ＰＡＬ(Programmable Array Logic)、ＧＡＬ(Generic Array Logic)、ＣＰＬＤ(Complex Programmable Logic Device)、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）が挙げられる。この場合、プロセッサ１１１０によって実現される機能の一部または全部が当該集積回路によって実現されてよい。
【0079】
ストレージ１１３０の例としては、磁気ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ１１３０は、コンピュータ１１００のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース１１４０または通信回線を介してコンピュータ１１００に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ１１００に配信される場合、配信を受けたコンピュータ１１００が当該プログラムをメインメモリ１１２０に展開し、上記処理を実行してもよい。ストレージ１１３０は、一時的でない有形の記憶媒体であってもよい。
【0080】
また、当該プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、当該プログラムは、前述した機能をストレージ１１３０に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【0081】
（その他の実施形態）
以上、本開示の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
以上、本開示の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【0082】
なお、上記実施形態では、第２レーザ工程Ｓ４２では、第１レーザ工程Ｓ４１で溶融された粉体９が凝固した後に、レーザＬを照射するとしたが、これに限るものではない。第２レーザ工程Ｓ４２では、粉体９が凝固する前にレーザＬを照射してもよい。
【0083】
なお、上記実施形態では、レーザ装置３０は、２つのレーザ光源３１を有する場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、レーザ装置３０は、３つ以上のレーザ光源３１を有してもよい。
【0084】
なお、上記実施形態では、第２レーザ制御部４７によるレーザ照射の入熱量は、第１レーザ制御部４６によるレーザ照射の入熱量よりも大きい、すなわち、第２レーザ工程Ｓ４２のレーザ照射の入熱量は、第１レーザ工程Ｓ４１のレーザ照射の入熱量よりも大きい場合について説明したが、これに限られない。第１レーザ制御部４６によるレーザ照射の入熱量と第２レーザ制御部４７によるレーザ照射の入熱量とが同じであってもよい。すなわち、第１レーザ工程Ｓ４１のレーザ照射の入熱量と第２レーザ工程Ｓ４２のレーザ照射の入熱量とが同じであってもよい。
また、第１レーザ制御部４６によるレーザ照射の入熱量は、第２レーザ制御部４７によるレーザ照射の入熱量よりも大きくてもよい。すなわち、第１レーザ工程Ｓ４１のレーザ照射の入熱量は、第２レーザ工程Ｓ４２のレーザ照射の入熱量よりも大きくてもよい。
また、第１レーザ制御部４６によるレーザ照射の入熱量は、第２レーザ制御部４７によるレーザ照射の入熱量よりも大きくてもよい。すなわち、第１レーザ工程Ｓ４１のレーザ照射の入熱量は、第２レーザ工程Ｓ４２のレーザ照射の入熱量よりも大きくてもよい。
【0085】
第２レーザ工程Ｓ４２の開始前には、第１レーザ工程Ｓ４１でのレーザ照射によって輪郭パスＰ１上に熱が残留している。第２レーザ工程Ｓ４２では、この第１レーザ工程Ｓ４１での残留熱を第２レーザ工程Ｓ４２での粉体９の溶融に利用できる。このため、上記構成のように第２レーザ工程Ｓ４２のレーザ照射の入熱量を小さくしても、第２レーザ工程Ｓ４２で粉体９を十分に溶融することができる。よって、第２レーザ工程Ｓ４２で、入熱量が必要以上に大きくなることを抑制することができるので、溶融池が必要以上に拡大することがなくなる。よって、積層造形物１０の品質をより一層向上させることができる。
【0086】
なお、第１レーザ工程Ｓ４１のレーザ照射の入熱量を第２レーザ工程Ｓ４２のレーザ照射の入熱量よりも大きくする方法は、第１レーザ工程Ｓ４１のレーザ出力を第２レーザ工程Ｓ４２よりも大きく設定する方法であってもよく、第１レーザ工程Ｓ４１のレーザＬの走査速度を第２レーザ工程Ｓ４２よりも遅く設定する方法であってもよい。
【0087】
なお、上記実施形態では、１度の第２レーザ工程Ｓ４２につき、第２レーザＬ２照射部がレーザＬを１回のみ照射させる場合ついて説明したが、これに限るものではない。１度の第２レーザ工程Ｓ４２につき、第２レーザ制御部４７は、レーザＬを複数回照射させてもよい。
この場合、第２レーザ工程Ｓ４２で、確実に粉体９を再度溶融させることができる。よって、積層造形物１０の品質をより一層向上させることができる。
この場合、第２レーザ工程Ｓ４２で、確実に粉体９を再度溶融させることができる。よって、積層造形物１０の品質をより一層向上させることができる。
【0088】
なお、上記実施形態では、コア部造形工程Ｓ５のレーザＬの照射回収が１回に設定され、輪郭部造形工程Ｓ４のレーザＬの照射回数が第１レーザ工程Ｓ４１と第２レーザ工程Ｓ４２の２回に設定されている場合について説明したが、これに限られない。コア部造形工程Ｓ５のレーザ照射回数は、２回以上に設定されていてもよく、輪郭部造形工程Ｓ４のレーザＬの照射回数が３回以上に設定されていてもよい。ただし、生産性向上と製造コスト削減を両立させるためには、コア部造形工程Ｓ５のレーザＬの照射回数は、輪郭部造形工程Ｓ４のレーザＬの照射回数よりも少ない方が望ましい。
【0089】
＜付記＞
各実施形態に記載の積層造形方法、及び積層造形システム１，１０１，２０１は、例えば以下のように把握される。
各実施形態に記載の積層造形方法、及び積層造形システム１，１０１，２０１は、例えば以下のように把握される。
【0090】
（１）第１の態様に係る積層造形方法は、ステージ２上の粉体９を溶融させ、積層造形物１０の外側部分である輪郭部１１を積層造形する輪郭部造形工程Ｓ４を含み、前記輪郭部造形工程Ｓ４は、前記粉体９にレーザＬを照射して前記粉体９を溶融させる第１レーザ工程Ｓ４１と、前記第１レーザ工程Ｓ４１のレーザＬが通過した輪郭パスＰ１にレーザＬを照射し、前記粉体９を再度溶融させる第２レーザ工程Ｓ４２と、を含む。
【0091】
本態様では、同一の輪郭パスＰ１上に、第１レーザ工程Ｓ４１と第２レーザ工程Ｓ４２とで少なくとも２回にわけてレーザＬを照射する。このため、第１レーザ工程Ｓ４１で溶け残った粉体９を第２レーザ工程Ｓ４２で溶融させることができるので、粉体９の融合不良を解消することができる。
【0092】
（２）第２の態様に係る積層造形方法は、（１）の態様に係る積層造形方法であって、前記第２レーザ工程Ｓ４２では、前記第１レーザ工程Ｓ４１で溶融された前記粉体９が凝固した後に、レーザＬを照射してもよい。
【0093】
本態様では、第１レーザ工程Ｓ４１で生じた溶融池が凝固された後に、第２レーザ工程Ｓ４２でレーザ照射が行われる。このため、溶融池が必要以上に大きくなること抑制することができる。
【0094】
（３）第３の態様に係る積層造形方法は、（１）又は（２）の態様に係る積層造形方法であって、前記第１レーザ工程Ｓ４１と前記第２レーザ工程Ｓ４２とは、それぞれ別のレーザ光源３１によって行われてもよい。
【0095】
これにより、第１レーザ工程Ｓ４１が完了する前に、第２レーザ工程Ｓ４２を開始することができる。よって、造形時間を短縮することができる。
【0096】
（４）第４の態様に係る積層造形方法は、（１）又は（２）の態様に係る積層造形方法であって、前記第１レーザ工程Ｓ４１と前記第２レーザ工程Ｓ４２とは、同一のレーザ光源３１によって行われてもよい。
【0097】
これにより、レーザ光源３１の使用数を削減することが出来る。このため、装置構成を簡素化し、装置コストを削減することができる。
【0098】
（５）第５の態様に係る積層造形方法は、（４）の態様に係る積層造形方法であって、前記第２レーザ工程Ｓ４２は、前記第１レーザ工程Ｓ４１のレーザ照射を停止することなく、前記第１レーザ工程Ｓ４１の後に連続して行われてもよい。
【0099】
レーザ照射の始端と終端には、積層造形物１０の欠陥が生じ易いとされている。本態様によれば、レーザ照射の始端と終端の数を少なくすることができるため、欠陥の発生を抑制することができる。
【0100】
（６）第６の態様に係る積層造形方法は、（１）から（５）のいずれかの１つの態様に係る積層造形方法であって、前記輪郭部造形工程Ｓ４は、前記第１レーザ工程Ｓ４１の後に、前記ステージ２上に前記粉体９を補給する粉体補給工程Ｓ４３をさらに含み、前記粉体補給工程Ｓ４３の後に、前記第２レーザ工程Ｓ４２が行われてもよい。
【0101】
これにより、第２レーザ工程Ｓ４２での粉体９の供給不足を解消することができる。
【0102】
（７）第７の態様に係る積層造形方法は、（１）から（６）のいずれか１つの態様に係る積層造形方法であって、前記第２レーザ工程Ｓ４２のレーザ照射の入熱量は、前記第１レーザ工程Ｓ４１のレーザ照射の入熱量よりも大きくてもよい。
【0103】
レーザ照射による入熱量が大きい程、粉体９の層の乱れが大きくなる。本態様によれば、第１レーザ工程Ｓ４１では、比較的低入熱で入射してなるべく輪郭パスＰ１周辺の粉体９の層を乱さないように輪郭部１１の土台を形成することができる。その後、第２レーザ工程Ｓ４２で、第１レーザ工程Ｓ４１で生じた粉体９の融合不良を解消することができる。
【0104】
（８）第８の態様に係る積層造形方法は、（１）から（６）のいずれか１つの態様に係る積層造形方法であって、前記第１レーザ工程Ｓ４１のレーザ照射の入熱量は、前記第２レーザ工程Ｓ４２のレーザ照射の入熱量よりも大きくてもよい。
【0105】
第２レーザ工程Ｓ４２の開始前には、第１レーザ工程Ｓ４１でのレーザ照射によって輪郭パスＰ１上に熱が残留している。第２レーザ工程Ｓ４２では、この第１レーザ工程Ｓ４１での残留熱を第２レーザ工程Ｓ４２での粉体９の溶融に利用できる。このため、本態様のように第２レーザ工程Ｓ４２のレーザ照射の入熱量を小さくしても、第２レーザ工程Ｓ４２で粉体９を十分に溶融することができる。よって、第２レーザ工程Ｓ４２で、入熱量が必要以上に大きくなることを抑制することができるので、溶融池が必要以上に拡大することがなくなる。
【0106】
（９）第９の態様に係る積層造形方法は、（１）から（８）のいずれか１つの態様に係る積層造形方法であって、前記第２レーザ工程Ｓ４２では、レーザＬを複数回照射してもよい。
【0107】
これにより、第２レーザ工程Ｓ４２で、確実に粉体９を再度溶融させることができる。
【0108】
（１０）第１０の態様に係る積層造形方法は、（１）から（９）のいずれか１つの態様に係る積層造形方法であって、前記ステージ２上の前記粉体９にレーザＬを照射することによって前記粉体９を溶融させ、前記積層造形物１０の内側部分であるコア部１２を積層造形するコア部造形工程Ｓ５をさらに含み、前記コア部造形工程Ｓ５のレーザＬの照射回数は、前記輪郭部造形工程Ｓ４のレーザＬの照射回数よりも少なくてもよい。
【0109】
これにより、コア部１２の製造にかかる時間とコストを抑えつつ、輪郭部１１の精度を向上させることができる。
【0110】
（１１）第１１の態様に係る積層造形システム１，１０１，２０１は、粉体９が敷設されるステージ２と、レーザ光源３１を有し、前記レーザ光源３１から前記粉体９にレーザＬを照射するレーザ装置３０，１３０と、前記レーザ装置３０，１３０が積層造形物１０を積層造形するように前記レーザ装置３０，１３０を制御する積層造形制御装置４０，２４０と、を備え、前記積層造形制御装置４０，２４０は、前記ステージ２上の前記粉体９を溶融させ、前記積層造形物１０の外側部分である輪郭部１１を積層造形するように前記レーザ装置３０を制御する輪郭部造形制御部４４，２４４を有し、前記輪郭部造形制御部４４，２４４は、前記粉体９にレーザＬを照射して前記粉体９を溶融させるように前記レーザ装置３０，１３０を制御する第１レーザ制御部４６と、前記第１レーザ制御部４６によって照射されたレーザＬが通過した輪郭パスＰ１にレーザＬを照射し、前記粉体９を再度溶融させるように前記レーザ装置３０，１３０を制御する第２レーザ制御部４７と、を有する。
【0111】
（１２）第１２の態様に係る積層造形システム１，１０１，２０１は、（１１）の態様に係る積層造形システム１，１０１，２０１であって、前記第２レーザ制御部４７は、前記第１レーザ制御部４６によるレーザ照射で溶融された前記粉体９が凝固した後に、レーザＬを照射させてもよい。
【0112】
（１３）第１３の態様に係る積層造形システム１，２０１は、（１１）又は（１２）の態様に係る積層造形システム１，２０１であって、前記レーザ装置３０，１３０は、前記レーザ光源３１を複数有し、前記第１レーザ制御部４６と前記第２レーザ制御部４７とは、それぞれ別の前記レーザ光源３１にレーザＬを照射させてもよい。
【0113】
（１４）第１４の態様に係る積層造形システム１０１は、（１１）又は（１２）の態様に係る積層造形システム１０１であって、前記第１レーザ制御部４６と前記第２レーザ制御部４７とは、同一の前記レーザ光源３１にレーザＬを照射させてもよい。
【0114】
（１５）第１５の態様に係る積層造形システム１０１は、（１４）の態様に係る積層造形システム１０１であって、前記第２レーザ制御部４７は、前記第１レーザ制御部４６によるレーザ照射を停止させることなく、前記第１レーザ制御部４６によるレーザ照射の後に連続してレーザＬを照射させてもよい。
【0115】
（１６）第１６の態様に係る積層造形システム２０１は、（１１）から（１５）のいずれか１つの態様に係る積層造形システム２０１であって、前記ステージ２上に前記粉体９を供給する粉体供給装置２０をさらに備え、前記輪郭部造形制御部２４４は、前記第１レーザ制御部４６によるレーザ照射の後に、前記ステージ２上に前記粉体９を補給するように前記粉体供給装置２０を制御する粉体補給制御部２４８をさらに有し、前記粉体補給制御部２４８による前記粉体９の補給の後に、前記第２レーザ制御部４７は前記レーザ装置３０，１３０を制御してレーザＬを照射させてもよい。
【0116】
（１７）第１７の態様に係る積層造形システム１，１０１，２０１は、（１１）から（１６）のいずれか１つの態様に係る積層造形システム１，１０１，２０１であって、前記第２レーザ制御部４７によるレーザ照射の入熱量は、前記第１レーザ制御部４６によるレーザ照射の入熱量よりも大きくてもよい。
【0117】
（１８）第１８の態様に係る積層造形システム１は、（１１）から（１６）のいずれか１つの態様に係る積層造形システム１，１０１，２０１であって、前記第１レーザ制御部４６によるレーザ照射の入熱量は、前記第２レーザ制御部４７によるレーザ照射の入熱量よりも大きくてもよい。
【0118】
（１９）第１９の態様に係る積層造形システム１，１０１，２０１は、（１１）から（１８）のいずれか１つの態様に係る積層造形システム１，１０１，２０１であって、前記第２レーザ制御部４７は、前記レーザＬを複数回照射させてもよい。
【0119】
（２０）第２０の態様に係る積層造形システム１，１０１，２０１は、（１１）から（１９）のいずれか１つの態様に係る積層造形システム１，１０１，２０１であって、前記積層造形制御装置４０，２４０は、前記ステージ２上の前記粉体９にレーザＬを照射することによって前記粉体９を溶融させ、前記積層造形物１０の内側部分であるコア部１２を積層造形するように前記レーザ装置３０，１３０を制御するコア部造形制御部４５をさらに有し、前記コア部造形制御部４５によるレーザＬの照射回数は、前記輪郭部造形制御部４４，２４４によるレーザＬの照射回数よりも少なくてもよい。
【符号の説明】
【0120】
１…積層造形システム、２…ステージ、２ａ…表面、９…粉体、１０…積層造形物、１１…輪郭部、１２…コア部、２０…粉体供給装置、２１…材料バケット、２２…コーター、２３…バケット本体、２４…供給エレベータ、３０…レーザ装置、３１…レーザ光源、３１ａ…第１レーザ光源、３１ｂ…第２レーザ光源、３２…レーザ照射窓、４０…積層造形制御装置、４１…造形物データ取得部、４２…パス設定部、４３…粉体供給部、４４…輪郭部造形制御部、４５…コア部造形制御部、４６…第１レーザ制御部、４７…第２レーザ制御部、１０１…積層造形システム、１３０…レーザ装置、２０１…積層造形システム、２４０…積層造形制御装置、２４４…輪郭部造形制御部、２４８…粉体補給制御部、１１００…コンピュータ、１１１０…プロセッサ、１１２０…メインメモリ、１１３０…ストレージ、１１４０…インタフェース、Ｄ…法線方向、ＤＥ…モデルデータ、Ｌ…レーザ、Ｌ１…第１レーザ、Ｌ２…第２レーザ、ＯＬ…外形ライン、Ｐ１…輪郭パス、Ｐ２…コアパス、Ｓ１…造形物データ取得工程、Ｓ２…パス設定工程、Ｓ３…粉体供給工程、Ｓ４…輪郭部造形工程、Ｓ５…コア部造形工程、Ｓ６…ステップ、Ｓ４１…第１レーザ工程、Ｓ４２…第２レーザ工程、Ｓ４３…粉体補給工程、Ｔ１…第１軌跡、Ｔ２…第２軌跡
【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】