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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】P2025138020
(43)【公開日】2025-09-25
(54)【発明の名称】造形プロセスの監視方法
(51)【国際特許分類】
B22F 10/38 20210101AFI20250917BHJP
B22F 10/28 20210101ALI20250917BHJP
B22F 10/80 20210101ALI20250917BHJP
B29C 64/153 20170101ALI20250917BHJP
B29C 64/393 20170101ALI20250917BHJP
B33Y 50/02 20150101ALI20250917BHJP
B33Y 10/00 20150101ALI20250917BHJP
G06T 7/00 20170101ALI20250917BHJP
G01N 21/88 20060101ALI20250917BHJP
【ＦＩ】
B22F10/38
B22F10/28
B22F10/80
B29C64/153
B29C64/393
B33Y50/02
B33Y10/00
G06T7/00 610B
G01N21/88 K
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024036686
(22)【出願日】2024-03-11
(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】110000785
【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】成田 竜一
(72)【発明者】
【氏名】石川 慎之佑
【テーマコード（参考）】
2G051
4F213
4K018
5L096
【Ｆターム（参考）】
2G051AB02
2G051AC02
2G051CB10
2G051CD03
2G051EA12
4F213AP12
4F213AP17
4F213AP20
4F213AQ03
4F213AR13
4F213WA25
4F213WB01
4F213WL03
4F213WL85
4K018AA03
4K018AA06
4K018AA14
4K018AA24
4K018BA02
4K018BA03
4K018BA08
4K018BA13
4K018EA51
4K018KA12
5L096AA02
5L096AA06
5L096BA03
5L096FA32
5L096FA64
5L096FA69
5L096GA51
5L096GA55
5L096KA04
(57)【要約】
【課題】積層造形による造形物の欠陥の有無を精度よく検出する。
【解決手段】本開示の少なくとも一実施形態に係る造形プロセスの監視方法は、原料粉末の層にエネルギービームを走査させつつ照射することで層の原料粉末を溶融し固化させることで造形物の一部を造形するステップと、造形するステップでエネルギービームを走査させつつ照射したときに造形物から発せられる光の発光強度の時系列データを取得するステップと、取得するステップで取得した時系列データと、エネルギービームの走査軌跡に関する情報とに基づいて、発光強度の２次元マップを作成するステップと、作成するステップで作成した２次元マップに基づいて、造形物の欠陥の有無を検出するステップと、を備える。
【選択図】図２
【解決手段】本開示の少なくとも一実施形態に係る造形プロセスの監視方法は、原料粉末の層にエネルギービームを走査させつつ照射することで層の原料粉末を溶融し固化させることで造形物の一部を造形するステップと、造形するステップでエネルギービームを走査させつつ照射したときに造形物から発せられる光の発光強度の時系列データを取得するステップと、取得するステップで取得した時系列データと、エネルギービームの走査軌跡に関する情報とに基づいて、発光強度の２次元マップを作成するステップと、作成するステップで作成した２次元マップに基づいて、造形物の欠陥の有無を検出するステップと、を備える。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
原料粉末の層にエネルギービームを走査させつつ照射することで前記層の前記原料粉末を溶融し固化させることで造形物の一部を造形するステップと、
前記造形するステップで前記エネルギービームを走査させつつ照射したときに前記造形物から発せられる光の発光強度の時系列データを取得するステップと、
前記取得するステップで取得した前記時系列データと、前記エネルギービームの走査軌跡に関する情報とに基づいて、前記発光強度の２次元マップを作成するステップと、
前記作成するステップで作成した前記２次元マップに基づいて、前記造形物の欠陥の有無を検出するステップと、
を備える、
造形プロセスの監視方法。
前記造形するステップで前記エネルギービームを走査させつつ照射したときに前記造形物から発せられる光の発光強度の時系列データを取得するステップと、
前記取得するステップで取得した前記時系列データと、前記エネルギービームの走査軌跡に関する情報とに基づいて、前記発光強度の２次元マップを作成するステップと、
前記作成するステップで作成した前記２次元マップに基づいて、前記造形物の欠陥の有無を検出するステップと、
を備える、
造形プロセスの監視方法。
【請求項2】
前記作成するステップでは、前記２次元マップに対して空間フィルタを適用することで前記空間フィルタを適用後の前記２次元マップを作成し、
前記検出するステップでは、前記作成するステップで作成した前記空間フィルタを適用後の前記２次元マップに基づいて、前記造形物の欠陥の有無を検出する、
請求項１に記載の造形プロセスの監視方法。
前記検出するステップでは、前記作成するステップで作成した前記空間フィルタを適用後の前記２次元マップに基づいて、前記造形物の欠陥の有無を検出する、
請求項１に記載の造形プロセスの監視方法。
【請求項3】
前記検出するステップでは、前記２次元マップにおける前記発光強度の平均値に対する乖離が前記平均値よりも大きい第１閾値を上回るか、又は、前記平均値よりも小さい第２閾値を下回る前記発光強度となる規定範囲以上の大きさを有する特異領域、の有無を検出し、前記特異領域の有無に基づいて前記造形物の欠陥の有無を検出する、
請求項１又は２に記載の造形プロセスの監視方法。
請求項１又は２に記載の造形プロセスの監視方法。
【請求項4】
前記造形するステップでは、前記原料粉末の層の敷設と、敷設した前記層へ前記エネルギービームを走査させつつ照射することで１つの造形層を造形し、
前記造形するステップは、前記造形物の造形に際して繰り返し実施され、
前記取得するステップでは、前記造形するステップの実施毎に前記時系列データを取得し、
前記作成するステップでは、前記造形層毎に前記２次元マップを作成し、
前記検出するステップでは、第１造形層における前記２次元マップである第１マップ、及び、前記第１造形層とは前記造形層の積層方向の一方側又は他方側の少なくとも何れかにおいて前記第１造形層と隣り合う第２造形層における前記２次元マップである第２マップ、における前記特異領域の有無に基づいて前記造形物の欠陥の有無を検出する、
請求項３に記載の造形プロセスの監視方法。
前記造形するステップは、前記造形物の造形に際して繰り返し実施され、
前記取得するステップでは、前記造形するステップの実施毎に前記時系列データを取得し、
前記作成するステップでは、前記造形層毎に前記２次元マップを作成し、
前記検出するステップでは、第１造形層における前記２次元マップである第１マップ、及び、前記第１造形層とは前記造形層の積層方向の一方側又は他方側の少なくとも何れかにおいて前記第１造形層と隣り合う第２造形層における前記２次元マップである第２マップ、における前記特異領域の有無に基づいて前記造形物の欠陥の有無を検出する、
請求項３に記載の造形プロセスの監視方法。
【請求項5】
前記造形するステップでは、前記原料粉末の層の敷設と、敷設した前記層へ前記エネルギービームを走査させつつ照射することで１つの造形層を造形し、
前記造形するステップは、前記造形物の造形に際して繰り返し実施され、
前記取得するステップでは、前記造形するステップの実施毎に前記時系列データを取得し、
前記作成するステップでは、前記造形層毎に前記２次元マップを作成し、
前記検出するステップでは、前記特異領域の数が閾値を超える前記２次元マップに対応する前記造形層において前記欠陥が存在すると判断する、
請求項３に記載の造形プロセスの監視方法。
前記造形するステップは、前記造形物の造形に際して繰り返し実施され、
前記取得するステップでは、前記造形するステップの実施毎に前記時系列データを取得し、
前記作成するステップでは、前記造形層毎に前記２次元マップを作成し、
前記検出するステップでは、前記特異領域の数が閾値を超える前記２次元マップに対応する前記造形層において前記欠陥が存在すると判断する、
請求項３に記載の造形プロセスの監視方法。
【請求項6】
前記検出するステップでは、前記２次元マップに基づいて前記欠陥の有無を検出するように構成された学習済モデルを用いて、前記造形物の欠陥の有無を検出する、
請求項１又は２に記載の造形プロセスの監視方法。
請求項１又は２に記載の造形プロセスの監視方法。
【請求項7】
前記検出するステップでは、前記２次元マップにおける前記発光強度の平均値に対する乖離が前記平均値よりも大きい第１閾値を上回るか、又は、前記平均値よりも小さい第２閾値を下回る前記発光強度となる規定範囲以上の大きさを有する特異領域、が存在する場合であっても前記特異領域に対応する前記欠陥が存在しないと判断される場合には前記特異領域に対応する前記欠陥が存在しないと判断するように構成された前記学習済モデルを用いて、前記造形物の欠陥の有無を検出する、
請求項６に記載の造形プロセスの監視方法。
請求項６に記載の造形プロセスの監視方法。
【請求項8】
前記造形するステップでは、前記原料粉末の層の敷設と、敷設した前記層へ前記エネルギービームを走査させつつ照射することで１つの造形層を造形し、
前記造形するステップは、前記造形物の造形に際して繰り返し実施され、
前記取得するステップでは、前記造形するステップの実施毎に前記時系列データを取得し、
前記作成するステップでは、前記造形層毎に前記２次元マップを作成し、
前記検出するステップでは、前記造形するステップで現在造形している前記造形層の後で造形される前記造形層において前記欠陥が生じるか否かを判断するように構成された前記学習済モデルを用いて、前記造形物の欠陥の有無を検出する、
請求項６に記載の造形プロセスの監視方法。
前記造形するステップは、前記造形物の造形に際して繰り返し実施され、
前記取得するステップでは、前記造形するステップの実施毎に前記時系列データを取得し、
前記作成するステップでは、前記造形層毎に前記２次元マップを作成し、
前記検出するステップでは、前記造形するステップで現在造形している前記造形層の後で造形される前記造形層において前記欠陥が生じるか否かを判断するように構成された前記学習済モデルを用いて、前記造形物の欠陥の有無を検出する、
請求項６に記載の造形プロセスの監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、造形プロセスの監視方法に関する。
【背景技術】
【0002】
三次元形状物を積層造形する積層造形方法のうち、例えばパウダーベッド法による積層造形方法では、層状に敷設された原料粉末である金属粉末に光ビームや電子ビーム等のエネルギービームを照射することによって、溶融固化を繰り返し積層することにより三次元形状物（造形物）を形成する。
【0003】
エネルギービームが照射される領域内では、金属粉末が急速に溶融する。そのため、造形物の内部に空洞が生じる等、造形物に欠陥が生じるおそれがある。
そのため、造形物の品質を担保するためには、造形物の造形が終了した後に造形物の非破壊検査を行う必要がある。
しかし、造形物の造形が終了した後に実施する非破壊検査には時間を要し、コストも掛かる。
そのため、造形物の品質を担保するためには、造形物の造形が終了した後に造形物の非破壊検査を行う必要がある。
しかし、造形物の造形が終了した後に実施する非破壊検査には時間を要し、コストも掛かる。
【0004】
そこで、エネルギービームの照射前の付加造形粉体の敷設面を撮像手段で撮像することで得られた画像に基づいて付加製造粉体の層内の欠陥を検出することも提案されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特表２０２３－５３５９３０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、上述した特許文献に記載の技術では、撮像手段で撮像することで得られた画像に基づいて付加製造粉体の層内の欠陥を検出するようにしているため、敷設された付加造形粉体の表面の情報のみから付加製造粉体の層内の欠陥を予測する必要がある。そのため、付加製造粉体の層内の状態として得られる情報は、敷設された付加造形粉体の表面の情報からの予測でしかない。
また、上述した特許文献に記載の技術では、撮像手段で撮像することで得られた画像に基づいて付加製造粉体の層内の欠陥を検出するようにしているため、欠陥検出のための分解能は撮像手段における分解能に律速される。
また、上述した特許文献に記載の技術では、撮像手段で撮像することで得られた画像に基づいて付加製造粉体の層内の欠陥を検出するようにしているため、欠陥検出のための分解能は撮像手段における分解能に律速される。
【0007】
本開示の少なくとも一実施形態は、上述の事情に鑑みて、積層造形による造形物の欠陥の有無を精度よく検出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本開示の少なくとも一実施形態に係る造形プロセスの監視方法は、
原料粉末の層にエネルギービームを走査させつつ照射することで前記層の前記原料粉末を溶融し固化させることで造形物の一部を造形するステップと、
前記造形するステップで前記エネルギービームを走査させつつ照射したときに前記造形物から発せられる光の発光強度の時系列データを取得するステップと、
前記取得するステップで取得した前記時系列データと、前記エネルギービームの走査軌跡に関する情報とに基づいて、前記発光強度の２次元マップを作成するステップと、
前記作成するステップで作成した前記２次元マップに基づいて、前記造形物の欠陥の有無を検出するステップと、
を備える。
原料粉末の層にエネルギービームを走査させつつ照射することで前記層の前記原料粉末を溶融し固化させることで造形物の一部を造形するステップと、
前記造形するステップで前記エネルギービームを走査させつつ照射したときに前記造形物から発せられる光の発光強度の時系列データを取得するステップと、
前記取得するステップで取得した前記時系列データと、前記エネルギービームの走査軌跡に関する情報とに基づいて、前記発光強度の２次元マップを作成するステップと、
前記作成するステップで作成した前記２次元マップに基づいて、前記造形物の欠陥の有無を検出するステップと、
を備える。
【発明の効果】
【0009】
本開示の少なくとも一実施形態によれば、積層造形による造形物の欠陥の有無を精度よく検出できる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本開示の少なくとも一実施形態に係る造形プロセスの監視方法を適用可能な積層造形装置である、三次元積層造形装置の全体構成を示す模式図である。
【図2】三次元積層造形装置を用いた造形プロセスの監視方法における処理の手順を示したフローチャートである。
【図3】発光モニタ制御部の記憶部に格納されている発光強度の時系列データの一例を示す図である。
【図4】発光強度の２次元マップの一例を示す図である。
【図5】空間フィルタを適用した後の２次元マップを示す図である。
【図6】ある造形物について、空間フィルタを適用した後の２次元マップにおける特異領域の数を造形層毎に表したグラフである。
【図8】光検出部に入射した光の発光強度の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本開示の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【0012】
（三次元積層造形装置１について）
図１は、本開示の少なくとも一実施形態に係る造形プロセスの監視方法を適用可能な積層造形装置である、三次元積層造形装置１の全体構成を示す模式図である。
三次元積層造形装置（積層造形装置）１は、層状に敷設された原料粉末である金属粉末にエネルギービームとしての光ビーム７１を照射して積層造形を行うことにより三次元形状の造形物１５を製造するための装置であり、パウダーベッド法による積層造形を行うことができる。
図１に示す三次元積層造形装置１は、例えば、ガスタービンや蒸気タービン等のタービンの動翼や静翼、あるいは燃焼器の内筒や尾筒やノズル等の部品を形成することができる。
図１は、本開示の少なくとも一実施形態に係る造形プロセスの監視方法を適用可能な積層造形装置である、三次元積層造形装置１の全体構成を示す模式図である。
三次元積層造形装置（積層造形装置）１は、層状に敷設された原料粉末である金属粉末にエネルギービームとしての光ビーム７１を照射して積層造形を行うことにより三次元形状の造形物１５を製造するための装置であり、パウダーベッド法による積層造形を行うことができる。
図１に示す三次元積層造形装置１は、例えば、ガスタービンや蒸気タービン等のタービンの動翼や静翼、あるいは燃焼器の内筒や尾筒やノズル等の部品を形成することができる。
【0013】
図１に示す三次元積層造形装置１は、原料粉末３０の貯蔵部３１を備える。図１に示す三次元積層造形装置１は、貯蔵部３１から供給された原料粉末３０による層８ａが順次積層された粉末ベッド８が形成されるベースプレート２、を有する粉末ベッド形成部５を備える。図１に示す三次元積層造形装置１は、粉末ベッド８に対して光ビーム７１を照射可能な光ビーム照射部２１、及び光ビーム照射部２１を制御する光ビーム制御部２２を含む光ビーム照射装置２０を備える。図１に示す三次元積層造形装置１は、後述する粉末敷設部１０、ベースプレート２の駆動シリンダ２ａ、及び、三次元積層造形装置１の全体を制御する制御部８０を備える。
また、図１に示す三次元積層造形装置１は、検出装置４０を備える。
また、図１に示す三次元積層造形装置１は、検出装置４０を備える。
【0014】
ベースプレート２は、造形物１５が造形される土台となる。ベースプレート２は、鉛直方向に沿った中心軸を有する略筒形状のシリンダ４の内側に、駆動シリンダ２ａによって昇降可能に配置されている。ベースプレート２上に形成される粉末ベッド８は、造形作業の間、各サイクルにてベースプレート２が下降する毎に、上層側に原料粉末３０が敷設されることにより新たな層８ａが形成される。
【0015】
図１に示す三次元積層造形装置１は、ベースプレート２上に原料粉末３０を敷設して原料粉末３０による層８ａを形成するための粉末敷設部１０を備える。粉末敷設部１０は、貯蔵部３１からベースプレート２の上面側に原料粉末３０を供給し、その表面を平坦化することによって、ベースプレート２の上面全体に亘って略均一な厚さを有する層８ａを形成する。各サイクルで形成された各層８ａが順次積層された粉末ベッド８には、光ビーム照射部２１から光ビーム７１が照射されることによって選択的に溶融及び固化され、次サイクルにて、粉末敷設部１０によって再び上層側に原料粉末３０が敷設されることで、新たな層８ａが形成されることによって、層状に積み重ねられていく。
【0016】
尚、粉末敷設部１０から供給される原料粉末３０は、造形物１５の原料となる粉末状物質であり、例えば鉄、銅、アルミニウム又はチタン等の金属材料や、セラミック等の非金属材料を広く採用可能である。
【0017】
図１に示す三次元積層造形装置１では、粉末ベッド形成部５、及び粉末敷設部１０は、チャンバ９内に収容されている。チャンバ９には、光ビーム７１を透過可能な窓部９ａが設けられている。窓部９ａには、チャンバ９の内部と外部との気密を保持しつつ、光ビーム７１や光束を透過可能なように、保護ガラス等が配置されている。
【0018】
制御部８０は、図１に示す三次元積層造形装置１のコントロールユニットであり、例えばコンピュータのような電子演算装置によって構成される。制御部８０には、造形物１５の造形に必要な情報として、各層８ａ毎の光ビーム７１の走査位置に関する情報が入力される。各層８ａ毎の光ビーム７１の照射位置に関する情報は、例えば外部の装置から入力されて、例えば制御部８０の不図示の記憶部に記憶されてもよい。
【0019】
制御部８０は、粉末ベッド形成部５の駆動シリンダ２ａの駆動を制御するように構成されている。また、制御部８０は、検出装置４０を連携して制御可能に構成されている。
【0020】
（光ビーム照射装置２０）
光ビーム照射装置２０は、粉末ベッド８に対して光ビーム７１を照射するための装置であり、上述したように光ビーム７１を照射可能な光ビーム照射部２１、及び光ビーム照射部２１を制御する光ビーム制御部２２、及び光ビーム７１を走査するためのガルバノミラー２３を有する。
光ビーム制御部２２は、例えばコンピュータのような電子演算装置と、光ビーム７１の走査軌跡の時系列データを記憶するための記憶部とを含んで構成され、制御部８０から受信した各層８ａ毎の光ビーム７１の照射位置に関する情報に基づいて任意方向に揺動可能なガルバノミラー２３の姿勢を制御することで、光ビーム照射部２１が照射する光ビーム７１の照射位置を制御するように構成されている。
光ビーム照射装置２０は、粉末ベッド８に対して光ビーム７１を照射するための装置であり、上述したように光ビーム７１を照射可能な光ビーム照射部２１、及び光ビーム照射部２１を制御する光ビーム制御部２２、及び光ビーム７１を走査するためのガルバノミラー２３を有する。
光ビーム制御部２２は、例えばコンピュータのような電子演算装置と、光ビーム７１の走査軌跡の時系列データを記憶するための記憶部とを含んで構成され、制御部８０から受信した各層８ａ毎の光ビーム７１の照射位置に関する情報に基づいて任意方向に揺動可能なガルバノミラー２３の姿勢を制御することで、光ビーム照射部２１が照射する光ビーム７１の照射位置を制御するように構成されている。
【0021】
（検出装置４０）
検出装置４０は、光ビーム７１を照射したときに造形物１５から発せられる光、すなわち光ビーム７１を照射したときに形成される溶融池及びプルームから発せられる光の発光強度に基づいて造形物１５の欠陥の有無を検出するための装置であり、例えばプロセス中のプラズマ発光をリアルタイムで検出可能なプラズマ発光モニタである。検出装置４０は、造形物１５から発せられる光を検出するための光検出部４１と、光検出部４１で検出した光の発光強度を時系列データとして記憶可能な発光モニタ制御部４２とを有する。
発光モニタ制御部４２は、例えばコンピュータのような電子演算装置と、光検出部４１で検出した光の発光強度の時系列データを記憶するための記憶部とを含んで構成されている。
図１に示す三次元積層造形装置１では、光ビーム７１を照射したときに造形物１５から発せられる光は、ビームスプリッタ６で反射されて、光検出部４１に入射する。
検出装置４０は、光ビーム７１を照射したときに造形物１５から発せられる光、すなわち光ビーム７１を照射したときに形成される溶融池及びプルームから発せられる光の発光強度に基づいて造形物１５の欠陥の有無を検出するための装置であり、例えばプロセス中のプラズマ発光をリアルタイムで検出可能なプラズマ発光モニタである。検出装置４０は、造形物１５から発せられる光を検出するための光検出部４１と、光検出部４１で検出した光の発光強度を時系列データとして記憶可能な発光モニタ制御部４２とを有する。
発光モニタ制御部４２は、例えばコンピュータのような電子演算装置と、光検出部４１で検出した光の発光強度の時系列データを記憶するための記憶部とを含んで構成されている。
図１に示す三次元積層造形装置１では、光ビーム７１を照射したときに造形物１５から発せられる光は、ビームスプリッタ６で反射されて、光検出部４１に入射する。
【0022】
（従来の積層造形プロセスにおける課題）
エネルギービームが照射される領域内では、原料粉末３０が急速に溶融する。そのため、造形物１５の内部に空洞が生じる等、造形物１５に欠陥が生じるおそれがある。
そのため、造形物１５の品質を担保するためには、造形物１５の造形が終了した後に造形物１５の非破壊検査を行う必要がある。
しかし、造形物１５の造形が終了した後に実施する非破壊検査では、常にすべての欠陥を検出できるわけではない。また、非破壊検査には時間を要し、コストも掛かる。
エネルギービームが照射される領域内では、原料粉末３０が急速に溶融する。そのため、造形物１５の内部に空洞が生じる等、造形物１５に欠陥が生じるおそれがある。
そのため、造形物１５の品質を担保するためには、造形物１５の造形が終了した後に造形物１５の非破壊検査を行う必要がある。
しかし、造形物１５の造形が終了した後に実施する非破壊検査では、常にすべての欠陥を検出できるわけではない。また、非破壊検査には時間を要し、コストも掛かる。
【0023】
発明者らが鋭意検討した結果、光ビーム７１を照射したときに造形物１５から発せられる光の発光強度は、溶融池の溶融状態の影響を受けて変化すること、溶融池の溶融状態は、粉末ベッド８における原料粉末３０の層の敷設状態や、原料粉末３０の層の下の造形層１５ａの状態の影響を受けて変化することを見出した。すなわち、光ビーム７１を照射したときに造形物１５から発せられる光の発光強度に基づいて造形物１５の欠陥の有無を検出可能であることを発明者らは見出した。
【0024】
例えば原料粉末３０の層の下の造形層１５ａに空洞が存在する場合、該空洞の上を光ビーム７１が通過した際に光ビーム７１の照射によって形成される溶融池が該空洞に落ち込むことで溶融状態が変化し、発光信号の強度が低下する。したがって、この発光信号の強度の低下を捉えることで空洞の存在を把握することができる。
【0025】
また、例えば原料粉末３０の層の厚さが薄くなっていたり、局所的にスパッタ等の異物が堆積していたりする場合には、局所的に発光信号の強度が増加する。したがって、この発光信号の強度の増加を捉えることで原料粉末３０の層の不具合等を把握することができる。
【0026】
なお、後述する図８に示す１次元の発光強度の時系列データだけ見ていると、発光強度が低下する箇所が確認されて下地に空洞が存在するかを判断するのは比較的困難である。一方、積層造形では狭い間隔を光ビーム７１が行ったり来たりの往復走査することで造形物１５を形成するため、１次元の時系列データに基づいて後述する図４や図５に示すような２次元マップで表示することで、ＸＹ方向（すなわち光ビーム７１の走査方向と該走査方向と直交する方向）にサイズを有する空洞上を光ビーム７１が複数回通過することになり発光信号の低下が顕著となるため、空洞欠陥の検出が容易になる。
２次元マップを用いることで、局所的にスパッタ等の異物が堆積していたりする場合等のように発光信号の強度が増加する場合についても同様に、欠陥の検出が容易になる。
２次元マップを用いることで、局所的にスパッタ等の異物が堆積していたりする場合等のように発光信号の強度が増加する場合についても同様に、欠陥の検出が容易になる。
【0027】
そこで、幾つかの実施形態に係る造形プロセスの監視方法では、以下のようにして造形物１５の造形中に造形物１５の欠陥の有無を検出するようにしている。
【0028】
（造形プロセスの監視方法について）
図２は、上述した三次元積層造形装置１を用いた造形プロセスの監視方法における処理の手順を示したフローチャートである。以下、図２のフローチャートに沿って説明する。
幾つかの実施形態に係る造形プロセスの監視方法は、エネルギービームを照射して造形するステップＳ１０と、発光強度の時系列データを取得するステップＳ２０と、２次元マップを作成するステップＳ３０と、欠陥の有無を検出するステップＳ４０とを備える。
図２は、上述した三次元積層造形装置１を用いた造形プロセスの監視方法における処理の手順を示したフローチャートである。以下、図２のフローチャートに沿って説明する。
幾つかの実施形態に係る造形プロセスの監視方法は、エネルギービームを照射して造形するステップＳ１０と、発光強度の時系列データを取得するステップＳ２０と、２次元マップを作成するステップＳ３０と、欠陥の有無を検出するステップＳ４０とを備える。
【0029】
（エネルギービームを照射して造形するステップＳ１０）
エネルギービームを照射して造形するステップＳ１０は、原料粉末３０の層８ａにエネルギービームとしての光ビーム７１を走査させつつ照射することで層８ａの原料粉末３０を溶融し固化させることで造形物１５の一部を造形するステップである。以下の説明では、エネルギービームを照射して造形するステップＳ１０のことを単にステップＳ１０とも称する。
ステップＳ１０の実施に先立ち、制御部８０、より具体的には制御部８０の演算装置は、原料粉末３０を敷設するよう粉末敷設部１０を制御する。これにより、貯蔵部３１から供給された原料粉末３０による層８ａが形成される。
次いで、ステップＳ１０において制御部８０は、光ビーム７１を走査させつつ照射するように光ビーム照射装置２０を制御する。これにより、光ビーム照射装置２０は、制御部８０から受信した各層８ａ毎の光ビーム７１の照射位置に関する情報に基づいて光ビーム７１を照射する。ステップＳ１０では、１層分の造形層１５ａの造形が行われる。
エネルギービームを照射して造形するステップＳ１０は、原料粉末３０の層８ａにエネルギービームとしての光ビーム７１を走査させつつ照射することで層８ａの原料粉末３０を溶融し固化させることで造形物１５の一部を造形するステップである。以下の説明では、エネルギービームを照射して造形するステップＳ１０のことを単にステップＳ１０とも称する。
ステップＳ１０の実施に先立ち、制御部８０、より具体的には制御部８０の演算装置は、原料粉末３０を敷設するよう粉末敷設部１０を制御する。これにより、貯蔵部３１から供給された原料粉末３０による層８ａが形成される。
次いで、ステップＳ１０において制御部８０は、光ビーム７１を走査させつつ照射するように光ビーム照射装置２０を制御する。これにより、光ビーム照射装置２０は、制御部８０から受信した各層８ａ毎の光ビーム７１の照射位置に関する情報に基づいて光ビーム７１を照射する。ステップＳ１０では、１層分の造形層１５ａの造形が行われる。
【0030】
ステップＳ１０では、光ビーム照射装置２０の光ビーム制御部２２は、光ビーム７１の照射の際に光ビーム７１の走査軌跡の時系列データを光ビーム制御部２２の記憶部に格納する。
【0031】
（発光強度の時系列データを取得するステップＳ２０）
発光強度の時系列データを取得するステップＳ２０は、ステップＳ１０で光ビーム７１を走査させつつ照射したときに造形物１５から発せられる光の発光強度の時系列データを取得するステップである。以下の説明では、発光強度の時系列データを取得するステップＳ２０のことを単にステップＳ２０とも称する。
ステップＳ２０は、ステップＳ１０と同じタイミングで実施される。
ステップＳ２０では、検出装置４０の発光モニタ制御部４２は、光検出部４１に入射した光の発光強度を時系列データとして取得して、発光モニタ制御部４２の記憶部に格納する。
発光強度の時系列データを取得するステップＳ２０は、ステップＳ１０で光ビーム７１を走査させつつ照射したときに造形物１５から発せられる光の発光強度の時系列データを取得するステップである。以下の説明では、発光強度の時系列データを取得するステップＳ２０のことを単にステップＳ２０とも称する。
ステップＳ２０は、ステップＳ１０と同じタイミングで実施される。
ステップＳ２０では、検出装置４０の発光モニタ制御部４２は、光検出部４１に入射した光の発光強度を時系列データとして取得して、発光モニタ制御部４２の記憶部に格納する。
【0032】
（２次元マップを作成するステップＳ３０）
２次元マップを作成するステップＳ３０は、ステップＳ１０で取得した光ビーム７１の走査軌跡に関する情報である光ビーム７１の走査軌跡の時系列データと、ステップＳ２０で取得した発光強度の時系列データとに基づいて、発光強度の２次元マップを作成するステップである。以下の説明では、２次元マップを作成するステップＳ３０のことを単にステップＳ３０とも称する。
ステップＳ３０では、例えば制御部８０は、光ビーム制御部２２の記憶部に格納されている光ビーム７１の走査軌跡の時系列データを読み込むとともに、発光モニタ制御部４２の記憶部に格納されている発光強度の時系列データとに基づいて、発光強度の２次元マップを作成する。
２次元マップを作成するステップＳ３０は、ステップＳ１０で取得した光ビーム７１の走査軌跡に関する情報である光ビーム７１の走査軌跡の時系列データと、ステップＳ２０で取得した発光強度の時系列データとに基づいて、発光強度の２次元マップを作成するステップである。以下の説明では、２次元マップを作成するステップＳ３０のことを単にステップＳ３０とも称する。
ステップＳ３０では、例えば制御部８０は、光ビーム制御部２２の記憶部に格納されている光ビーム７１の走査軌跡の時系列データを読み込むとともに、発光モニタ制御部４２の記憶部に格納されている発光強度の時系列データとに基づいて、発光強度の２次元マップを作成する。
【0033】
図３は、発光モニタ制御部４２の記憶部に格納されている発光強度の時系列データの一例を示す図である。図３に示すグラフの縦軸は発光強度であり、横軸は照射時間である。例えば造形層１５ａを１層造形するにあたって、光ビーム７１は、１回の走査毎に走査位置をずらしながら複数回にわたって層８ａの表面で走査される。この光ビーム７１の１回の走査によって得られる発光強度は、図３のグラフにおいて１本のグラフ線５１で表される。図３では、光ビーム７１が複数回にわたって層８ａの表面で走査されることで得られる発光強度の複数のグラフ線５１が重ね合わされて図示された状態となっている。なお、後述する図８には、光ビーム７１の１回の走査によって得られる発光強度のグラフ線の例が示されている。
【0034】
図４は、発光強度の２次元マップの一例を示す図である。図４に示す２次元マップ５３は、図示の都合上、発光強度のカラーのコンター図をグレースケール化して表されたものである。グレースケール化する前のカラーのコンター図では、発光強度が弱い箇所は青色で示され、発光強度が強い箇所は赤色で示され、発光強度が強くなるにつれて青色から緑色、黄色、赤色へと徐々に色が変化するようになっている。
このようなカラー表示のコンター図をグレースケール化すると、青色で示される発光強度が弱い箇所、及び、赤色で示される発光強度が強い箇所の濃度が濃くなり、緑色や黄色で示される発光強度が弱くもなく強くもない中間的な箇所の濃度が薄くなる。
したがって、２次元マップ５３における発光強度の平均値から発光強度が乖離するほど、図４においては濃度が濃くなるように表される。
なお、図４や後述する図５に示す２次元マップ５３、６３は、ＸＹ方向、すなわち光ビーム７１の走査方向（例えばＸ方向）と該走査方向と直交する方向（例えばＹ方向）とのＸＹ平面で表されるマップであり、造形面、すなわち光ビーム７１が照射される層８ａの表面における光ビーム７１の走査方向（例えばＸ方向）と該走査方向と直交する方向（例えばＹ方向）のＸＹ平面における発光強度の分布を表すものである。
このようなカラー表示のコンター図をグレースケール化すると、青色で示される発光強度が弱い箇所、及び、赤色で示される発光強度が強い箇所の濃度が濃くなり、緑色や黄色で示される発光強度が弱くもなく強くもない中間的な箇所の濃度が薄くなる。
したがって、２次元マップ５３における発光強度の平均値から発光強度が乖離するほど、図４においては濃度が濃くなるように表される。
なお、図４や後述する図５に示す２次元マップ５３、６３は、ＸＹ方向、すなわち光ビーム７１の走査方向（例えばＸ方向）と該走査方向と直交する方向（例えばＹ方向）とのＸＹ平面で表されるマップであり、造形面、すなわち光ビーム７１が照射される層８ａの表面における光ビーム７１の走査方向（例えばＸ方向）と該走査方向と直交する方向（例えばＹ方向）のＸＹ平面における発光強度の分布を表すものである。
【0035】
（欠陥の有無を検出するステップＳ４０）
欠陥の有無を検出するステップＳ４０は、ステップＳ３０で作成した２次元マップに基づいて、造形物１５の欠陥の有無を検出するステップである。以下の説明では、欠陥の有無を検出するステップＳ４０のことを単にステップＳ４０とも称する。
ステップＳ４０では、ステップＳ３０で制御部８０において作成された２次元マップ５３に基づいて、作業員、又は、制御部８０が造形物１５の欠陥の有無を検出する。
欠陥の有無を検出するステップＳ４０は、ステップＳ３０で作成した２次元マップに基づいて、造形物１５の欠陥の有無を検出するステップである。以下の説明では、欠陥の有無を検出するステップＳ４０のことを単にステップＳ４０とも称する。
ステップＳ４０では、ステップＳ３０で制御部８０において作成された２次元マップ５３に基づいて、作業員、又は、制御部８０が造形物１５の欠陥の有無を検出する。
【0036】
作業員が造形物１５の欠陥の有無を検出する場合、作業員は、不図示の表示装置等に表示された、例えば上述したようなカラーのコンター図である２次元マップ５３を観察する。そして、作業員は、発光強度が弱い箇所がある程度の大きさの領域として認められる部分や、発光強度が強い箇所がある程度の大きさの領域として認められる部分に欠陥があると推定することで、欠陥の有無を検出するようにするとよい。
具体的には作業員は、２次元マップ５３における発光強度の平均値に対する乖離が該平均値よりも大きい第１閾値Ｔｈ１を上回るか、又は、該平均値よりも小さい第２閾値Ｔｈ２を下回る発光強度を有する連続した領域であって、規定範囲Ｒ以上の大きさの領域として認められる特異領域、が存在するか否かを判断するとよい。
ここで、上記の規定範囲Ｒは、例えば円相当径で１００μｍである。
なお、原料粉末３０の材質や粒度分布、光ビーム７１の強度や走査速度等の照射条件が同じであれば、２次元マップ５３における発光強度の平均値もほぼ同じ値となる。そのため、この平均値に基づいて第１閾値及び第２閾値を予め設定しておくことが可能である。
具体的には作業員は、２次元マップ５３における発光強度の平均値に対する乖離が該平均値よりも大きい第１閾値Ｔｈ１を上回るか、又は、該平均値よりも小さい第２閾値Ｔｈ２を下回る発光強度を有する連続した領域であって、規定範囲Ｒ以上の大きさの領域として認められる特異領域、が存在するか否かを判断するとよい。
ここで、上記の規定範囲Ｒは、例えば円相当径で１００μｍである。
なお、原料粉末３０の材質や粒度分布、光ビーム７１の強度や走査速度等の照射条件が同じであれば、２次元マップ５３における発光強度の平均値もほぼ同じ値となる。そのため、この平均値に基づいて第１閾値及び第２閾値を予め設定しておくことが可能である。
【0037】
ここで、例えば図４に示す例では２次元マップ５３の左上から左右中央の下側にかけての４箇所、及び、２次元マップ５３の右端に近い１か所に特異領域５５が認められる。そして、実際の造形物１５では、丸で囲んだ領域５６内に直径として１００μｍ以上の欠陥が存在している。
このように、２次元マップ５３において特異領域５５が認められる位置には、欠陥が存在する可能性が高い。よって、２次元マップ５３に後述するような空間フィルタを適用していない場合には、作業員は、造形物１５において上述した特異領域５５に対応する位置に欠陥が存在すると推定するようにするとよい。
このように、２次元マップ５３において特異領域５５が認められる位置には、欠陥が存在する可能性が高い。よって、２次元マップ５３に後述するような空間フィルタを適用していない場合には、作業員は、造形物１５において上述した特異領域５５に対応する位置に欠陥が存在すると推定するようにするとよい。
【0038】
なお、造形物１５において、図４の２次元マップ５３の左上の特異領域５５、及び、左右中央の下側の特異領域５５に対応する位置には欠陥は存在しない。これは次の理由によるものと考えられる。
例えばある造形層１５ａの造形時に空洞等の欠陥が生じた場合であっても、その造形層１５ａの上に敷設された原料粉末３０の層８ａに光ビーム７１を照射して溶融固化させると、該空洞が消滅することもある。すなわち後続層の造形時に該後続層の下方の造形層１５ａにおける欠陥が修復される場合がある。そのため、２次元マップ５３に特異領域５５が認められる場合であっても、造形物１５において該特異領域５５に対応する位置に欠陥が残存しているとは限らない。
例えばある造形層１５ａの造形時に空洞等の欠陥が生じた場合であっても、その造形層１５ａの上に敷設された原料粉末３０の層８ａに光ビーム７１を照射して溶融固化させると、該空洞が消滅することもある。すなわち後続層の造形時に該後続層の下方の造形層１５ａにおける欠陥が修復される場合がある。そのため、２次元マップ５３に特異領域５５が認められる場合であっても、造形物１５において該特異領域５５に対応する位置に欠陥が残存しているとは限らない。
【0039】
制御部８０が造形物１５の欠陥の有無を検出する場合、制御部８０は、２次元マップ５３における発光強度の平均値に対する乖離が該平均値よりも大きい第１閾値Ｔｈ１を上回るか、又は、該平均値よりも小さい第２閾値Ｔｈ２を下回る発光強度を有する連続した領域であって、規定範囲Ｒ以上の大きさの領域として認められる場合、該領域を特異領域５５として判断するとよい。
そして、制御部８０は、造形物１５において特異領域５５に対応する位置に欠陥が存在すると判断するとよい。
そして、制御部８０は、造形物１５において特異領域５５に対応する位置に欠陥が存在すると判断するとよい。
【0040】
なお、ステップＳ４０は、ステップＳ３０において２次元マップ５３、６３が得られる度に、すなわち、１つの造形層１５ａを造形する度に実施してもよいし、複数の造形層１５ａについての２次元マップ５３、６３が得られた後に実施してもよい。
【0041】
上述したように幾つかの実施形態に係る造形プロセスの監視方法は、エネルギービームを照射して造形するステップＳ１０と、発光強度の時系列データを取得するステップＳ２０と、２次元マップを作成するステップＳ３０と、欠陥の有無を検出するステップＳ４０とを備える。
これにより、エネルギービームとしての光ビーム７１を走査させつつ照射したときに造形物から発せられる光の発光強度に基づく２次元マップ５３、６３に基づいて造形物１５の欠陥の有無を検出するので、例えば撮像装置で撮像することで得られた画像と比べて解像度の高い２次元マップ５３、６３が比較的容易に得られるので、積層造形による造形物１５の欠陥の有無を精度よく検出することが容易となる。
特に、撮像装置ではレンズを用いるため撮影面の周辺部が歪む等、レンズの収差による像の歪が生じるため、造形面を一様に評価することができず、周辺部の精度が悪化する傾向にあるが、上述した幾つかの実施形態によれば造形面の周辺部でも歪みなく一様に評価することができる。
また、幾つかの実施形態に係る造形プロセスの監視方法によれば、光ビーム７１を走査させつつ照射したときに造形物１５から発せられる光の発光強度を利用するので、光ビーム７１の照射時の溶融池の溶融状態が反映された情報を得ることができる。これにより、例えば溶融池の溶融状態に影響を与えるような、現在造形している造形層１５ａよりも造形物１５の内部に位置する欠陥が存在する場合、光ビーム７１を走査させつつ照射したときに造形物１５から発せられる光の発光強度に変化が生じることとなる。したがって、幾つかの実施形態に係る造形プロセスの監視方法によれば、現在造形している造形層１５ａよりも造形物１５の内部に位置する欠陥の有無を検出できる。
これにより、エネルギービームとしての光ビーム７１を走査させつつ照射したときに造形物から発せられる光の発光強度に基づく２次元マップ５３、６３に基づいて造形物１５の欠陥の有無を検出するので、例えば撮像装置で撮像することで得られた画像と比べて解像度の高い２次元マップ５３、６３が比較的容易に得られるので、積層造形による造形物１５の欠陥の有無を精度よく検出することが容易となる。
特に、撮像装置ではレンズを用いるため撮影面の周辺部が歪む等、レンズの収差による像の歪が生じるため、造形面を一様に評価することができず、周辺部の精度が悪化する傾向にあるが、上述した幾つかの実施形態によれば造形面の周辺部でも歪みなく一様に評価することができる。
また、幾つかの実施形態に係る造形プロセスの監視方法によれば、光ビーム７１を走査させつつ照射したときに造形物１５から発せられる光の発光強度を利用するので、光ビーム７１の照射時の溶融池の溶融状態が反映された情報を得ることができる。これにより、例えば溶融池の溶融状態に影響を与えるような、現在造形している造形層１５ａよりも造形物１５の内部に位置する欠陥が存在する場合、光ビーム７１を走査させつつ照射したときに造形物１５から発せられる光の発光強度に変化が生じることとなる。したがって、幾つかの実施形態に係る造形プロセスの監視方法によれば、現在造形している造形層１５ａよりも造形物１５の内部に位置する欠陥の有無を検出できる。
【0042】
（２次元マップへの空間フィルタの適用について）
上述した図４の右上の領域５６のように、図４において特異領域５５の存在が認められていなかった領域であっても、実際には造形物１５に欠陥が存在している。
このような場合であっても、２次元マップ５３へ空間フィルタを適用することで、発光強度がその平均値から乖離している領域を際立たせることが可能である。
図５は、２次元マップへ空間フィルタを適用した後の２次元マップを示す図である。図５に示す２次元マップは、図４に示す２次元マップ５３に空間フィルタを適用した後の２次元マップ６３である。なお、適用する空間フィルタの通過帯域は、発光強度が変化する領域を効率的に抽出可能となるように実験等によって予め求めておく。
上述した図４の右上の領域５６のように、図４において特異領域５５の存在が認められていなかった領域であっても、実際には造形物１５に欠陥が存在している。
このような場合であっても、２次元マップ５３へ空間フィルタを適用することで、発光強度がその平均値から乖離している領域を際立たせることが可能である。
図５は、２次元マップへ空間フィルタを適用した後の２次元マップを示す図である。図５に示す２次元マップは、図４に示す２次元マップ５３に空間フィルタを適用した後の２次元マップ６３である。なお、適用する空間フィルタの通過帯域は、発光強度が変化する領域を効率的に抽出可能となるように実験等によって予め求めておく。
【0043】
空間フィルタを適用する場合、図４に示すような２次元マップ５３にステップＳ３０において空間フィルタを適用する。すなわち、ステップＳ３０では、例えば制御部８０は、光ビーム制御部２２の記憶部に格納されている光ビーム７１の走査軌跡の時系列データを読み込むとともに、発光モニタ制御部４２の記憶部に格納されている発光強度の時系列データとに基づいて、発光強度の２次元マップを作成する。そして、制御部８０は、作成した２次元マップに予め通過帯域が設定された空間フィルタを適用する。
【0044】
図５に示すように、空間フィルタを適用した後の２次元マップ６３では、特異領域６５、すなわち２次元マップ６３における発光強度の平均値に対する乖離が該平均値よりも大きい第１閾値Ｔｈ１を上回るか、又は、該平均値よりも小さい第２閾値Ｔｈ２を下回る発光強度を有する連続した領域であって、ある程度の大きさの領域として認められる領域が空間フィルタを適用する前の図４に示す２次元マップ５３と比べて際立っている。
図５に示す例では、丸で囲んだ領域６４内に特異領域６５が認められる。
図５に示す例では、丸で囲んだ領域６４内に特異領域６５が認められる。
【0045】
空間フィルタの適用後、ステップＳ４０では、空間フィルタを適用した後の２次元マップ６３に基づいて、作業員、又は、制御部８０が造形物１５の欠陥の有無を検出する。
【0046】
作業員が造形物１５の欠陥の有無を検出する場合、作業員は、空間フィルタを適用した後の２次元マップ６３における特異領域６５に対応する位置に欠陥が存在すると推定するようにするとよい。
特異領域６５の有無について作業員は、２次元マップ６３における発光強度の平均値に対する乖離が該平均値よりも大きい第１閾値Ｔｈ１を上回るか、又は、該平均値よりも小さい第２閾値Ｔｈ２を下回る発光強度を有する連続した領域であって、規定範囲Ｒ以上の大きさの領域として認められる特異領域６５が存在するか否かを判断するとよい。
特異領域６５の有無について作業員は、２次元マップ６３における発光強度の平均値に対する乖離が該平均値よりも大きい第１閾値Ｔｈ１を上回るか、又は、該平均値よりも小さい第２閾値Ｔｈ２を下回る発光強度を有する連続した領域であって、規定範囲Ｒ以上の大きさの領域として認められる特異領域６５が存在するか否かを判断するとよい。
【0047】
なお、造形物１５において、図５の２次元マップ６３において丸で囲んだ領域６４の内、符号６６を付した領域６６内の特異領域６５に対応する位置にだけ欠陥が存在し、符号６６を付していない他の領域６４内の特異領域６５に対応する位置には欠陥は存在しない。これは上述したように後続層の造形時に欠陥が修復されたことによるものと考えられる。
【0048】
制御部８０が造形物１５の欠陥の有無を検出する場合、ステップＳ４０において制御部８０は、２次元マップ６３における発光強度の平均値に対する乖離が該平均値よりも大きい第１閾値Ｔｈ１を上回るか、又は、該平均値よりも小さい第２閾値Ｔｈ２を下回る発光強度を有する連続した領域であって、規定範囲Ｒ以上の大きさの領域として認められる場合、該領域を特異領域６５として判断するとよい。
そして、制御部８０は、造形物１５において特異領域６５に対応する位置に欠陥が存在すると判断するとよい。
そして、制御部８０は、造形物１５において特異領域６５に対応する位置に欠陥が存在すると判断するとよい。
【0049】
幾つかの実施形態に係る造形プロセスの監視方法において、ステップＳ３０では、２次元マップ５３に対して空間フィルタを適用することで空間フィルタを適用後の２次元マップ６３を作成するとよい。ステップＳ４０では、ステップＳ３０で作成した空間フィルタを適用後の２次元マップ６３に基づいて、造形物１５の欠陥の有無を検出するとよい。
造形物１５に欠陥が存在する場合であっても、当該欠陥が存在する造形層１５ａの造形時に得られた、空間フィルタを適用する前の２次元マップ５３では、発光信号の明瞭な変化を確認できない場合がある。
幾つかの実施形態に係る造形プロセスの監視方法によれば、２次元マップ５３に対して空間フィルタを適用することで欠陥に由来する発光信号の変化を際立たせることができるので、造形物１５の欠陥の有無の検出精度を向上できる。
造形物１５に欠陥が存在する場合であっても、当該欠陥が存在する造形層１５ａの造形時に得られた、空間フィルタを適用する前の２次元マップ５３では、発光信号の明瞭な変化を確認できない場合がある。
幾つかの実施形態に係る造形プロセスの監視方法によれば、２次元マップ５３に対して空間フィルタを適用することで欠陥に由来する発光信号の変化を際立たせることができるので、造形物１５の欠陥の有無の検出精度を向上できる。
【0050】
幾つかの実施形態に係る造形プロセスの監視方法において、ステップＳ４０では、２次元マップ５３、６３における発光強度の平均値に対する乖離が該平均値よりも大きい第１閾値Ｔｈ１を上回るか、又は、該平均値よりも小さい第２閾値Ｔｈ２を下回る発光強度となる規定範囲Ｒ以上の大きさを有する特異領域５５、６５、の有無を検出し、特異領域５５、６５の有無に基づいて造形物１５の欠陥の有無を検出するとよい。
これにより、特異領域５５、６５の有無という比較的容易に判断できる方法に基づいて造形物１５の欠陥の有無を検出できるので、造形物１５の欠陥の有無の検出が容易となる。
これにより、特異領域５５、６５の有無という比較的容易に判断できる方法に基づいて造形物１５の欠陥の有無を検出できるので、造形物１５の欠陥の有無の検出が容易となる。
【0051】
なお、空間フィルタを適用する前の２次元マップ５３において特異領域５５の有無を検出するための第１閾値Ｔｈ１、第２閾値Ｔｈ２、及び規定範囲Ｒと、空間フィルタを適用した後の２次元マップ６３において特異領域６５の有無を検出するための第１閾値Ｔｈ１、第２閾値Ｔｈ２、及び規定範囲Ｒとは、同じであってもよいし異なっていてもよい。
【0052】
（特異領域６５の数と造形物１５における欠陥率との関係について）
図６は、ある造形物１５について、空間フィルタを適用した後の２次元マップ６３における特異領域６５の数を造形層１５ａ毎に表したグラフである。図６のグラフの縦軸は、２次元マップ６３における特異領域６５の数である。図６のグラフの横軸は、各造形層１５ａの積層方向の位置であり、積層造形時の鉛直方向下側から順に数えた造形層１５ａの数として表している。
図７は、図６のグラフに係る造形物１５における、造形層１５ａ毎の欠陥率を表したグラフである。図７のグラフの縦軸は、造形層１５ａの欠陥率である。なお、図７のグラフにおいて造形層１５ａの欠陥率は、造形層１５ａを造形層１５ａの積層方向から見たときの欠陥の面積をその造形層１５ａの面積で除した値である。
図７のグラフの横軸は、各造形層１５ａの積層方向の位置であり、積層造形時の鉛直方向下側から順に数えた造形層１５ａの数として表している。
図６は、ある造形物１５について、空間フィルタを適用した後の２次元マップ６３における特異領域６５の数を造形層１５ａ毎に表したグラフである。図６のグラフの縦軸は、２次元マップ６３における特異領域６５の数である。図６のグラフの横軸は、各造形層１５ａの積層方向の位置であり、積層造形時の鉛直方向下側から順に数えた造形層１５ａの数として表している。
図７は、図６のグラフに係る造形物１５における、造形層１５ａ毎の欠陥率を表したグラフである。図７のグラフの縦軸は、造形層１５ａの欠陥率である。なお、図７のグラフにおいて造形層１５ａの欠陥率は、造形層１５ａを造形層１５ａの積層方向から見たときの欠陥の面積をその造形層１５ａの面積で除した値である。
図７のグラフの横軸は、各造形層１５ａの積層方向の位置であり、積層造形時の鉛直方向下側から順に数えた造形層１５ａの数として表している。
【0053】
図６において特異領域６５の数が比較的少ない造形層１５ａでは、図７に示すように欠陥率は極めて低い。しかし、図６において破線で囲んでいる、特異領域６５の数が有意に多い造形層１５ａでは、図７において破線で囲んで示しているように欠陥率は有意に高い。このように、造形層１５ａにおける特異領域６５の数と欠陥率との間には強い相関が認められる。
【0054】
そこで、ステップＳ４０では、作業員、又は、制御部８０は、特異領域６５の数が閾値を超える２次元マップ６３、又は、特異領域５５の数が閾値を超える２次元マップ５３に対応する造形層１５ａにおいて欠陥が存在すると判断するようにしてもよい。
これにより、比較的迅速に欠陥の有無を検出できる。
これにより、比較的迅速に欠陥の有無を検出できる。
【0055】
（複数層にわたる造形層１５ａについての２次元マップ５３、６３の利用について）
上述したように後続層の造形時に該後続層の下方の造形層１５ａにおける欠陥が修復される場合があるため、２次元マップ５３、６３において特異領域５５、６５が認められる場合であっても、特異領域５５、６５に対応する位置に欠陥が存在しない場合がある。
そこで、ステップＳ４０では、作業員、又は、制御部８０は、連続して造形される２層以上の複数の造形層１５ａについての２次元マップ５３、６３において特異領域５５、６５を抽出し、少なくとも２層以上の造形層１５ａについての２次元マップ５３、６３において２次元マップ５３、６３上の同じ位置に特異領域５５、６５が認められる場合に、該特異領域５５、６５に対応する位置に欠陥が存在すると判断するようにしてもよい。
上述したように後続層の造形時に該後続層の下方の造形層１５ａにおける欠陥が修復される場合があるため、２次元マップ５３、６３において特異領域５５、６５が認められる場合であっても、特異領域５５、６５に対応する位置に欠陥が存在しない場合がある。
そこで、ステップＳ４０では、作業員、又は、制御部８０は、連続して造形される２層以上の複数の造形層１５ａについての２次元マップ５３、６３において特異領域５５、６５を抽出し、少なくとも２層以上の造形層１５ａについての２次元マップ５３、６３において２次元マップ５３、６３上の同じ位置に特異領域５５、６５が認められる場合に、該特異領域５５、６５に対応する位置に欠陥が存在すると判断するようにしてもよい。
【0056】
すなわち、幾つかの実施形態に係る造形プロセスの監視方法において、ステップＳ１０では、原料粉末３０の層８ａの敷設と、敷設した層８ａへ光ビーム７１を走査させつつ照射することで１つの造形層１５ａを造形するとよい。ステップＳ１０は、造形物１５の造形に際して繰り返し実施されるとよい。ステップＳ２０では、ステップＳ１０の実施毎に上記時系列データを取得するとよい。ステップＳ３０では、造形層１５ａ毎に２次元マップ５３、６３を作成するとよい。ステップＳ４０では、第１造形層における２次元マップ５３、６３である第１マップ、及び、第１造形層とは造形層１５ａの積層方向の一方側又は他方側の少なくとも何れかにおいて第１造形層と隣り合う第２造形層における２次元マップ５３、６３である第２マップ、における特異領域５５、６５の有無に基づいて造形物１５の欠陥の有無を検出するとよい。
なお、第１造形層を造形物１５においてｎ番目に造形された造形層１５ａとすると、第２造形層は造形物１５においてｎ－１番目、又は、ｎ＋１番目に造形された造形層１５ａである。
なお、第１造形層を造形物１５においてｎ番目に造形された造形層１５ａとすると、第２造形層は造形物１５においてｎ－１番目、又は、ｎ＋１番目に造形された造形層１５ａである。
【0057】
これにより、複数の造形層１５ａにわたる２次元マップ５３、６３における特異領域５５、６５の有無に基づいて造形物１５の欠陥の有無を検出するので、造形物１５の欠陥の有無の検出精度を向上できる。
【0058】
（学習済モデルを用いた造形物１５の欠陥の有無の検出について）
上述したように後続層の造形時に該後続層の下方の造形層１５ａにおける欠陥が修復される場合があるため、２次元マップ５３、６３において特異領域５５、６５が認められる場合であっても、特異領域５５、６５に対応する位置に欠陥が存在しない場合がある。
そこで、例えば制御部８０は、制御部８０の記憶部８１に記憶される学習済モデル８２を備えるように構成されてもよい。
上述したように後続層の造形時に該後続層の下方の造形層１５ａにおける欠陥が修復される場合があるため、２次元マップ５３、６３において特異領域５５、６５が認められる場合であっても、特異領域５５、６５に対応する位置に欠陥が存在しない場合がある。
そこで、例えば制御部８０は、制御部８０の記憶部８１に記憶される学習済モデル８２を備えるように構成されてもよい。
【0059】
学習済モデル８２は、複数の２次元マップ５３、６３と、造形物１５に存在する欠陥の位置や大きさに関する情報とが対応付けられた教師データを機械学習することによって作成される。
これにより学習済モデル８２では、例えば２次元マップ５３、６３において特異領域５５、６５が認められる場合に、特異領域５５、６５に対応する位置に欠陥が存在するか否かを比較的高い精度で判定可能となる。
これにより学習済モデル８２では、例えば２次元マップ５３、６３において特異領域５５、６５が認められる場合に、特異領域５５、６５に対応する位置に欠陥が存在するか否かを比較的高い精度で判定可能となる。
【0060】
ステップＳ４０では、制御部８０は、学習済モデル８２に２次元マップ５３、６３を入力する。これにより学習済モデル８２は、造形物１５における欠陥の有無、欠陥が存在すると推定される場合には欠陥の位置や大きさに関する情報を出力する。
【0061】
このように、幾つかの実施形態に係る造形プロセスの監視方法では、２次元マップ５３、６３に基づいて欠陥の有無を検出するように構成された学習済モデル８２を用いて、造形物１５の欠陥の有無を検出するようにしてもよい。
これにより、造形物１５の欠陥の有無の検出精度を向上できる。
これにより、造形物１５の欠陥の有無の検出精度を向上できる。
【0062】
また、例えば学習済モデル８２は、２次元マップ５３、６３における発光強度の平均値に対する乖離が平均値よりも大きい第１閾値Ｔｈ１を上回るか、又は、平均値よりも小さい第２閾値Ｔｈ２を下回る発光強度となる規定範囲Ｒ以上の大きさを有する特異領域５５、６５、が存在する場合であっても特異領域５５、６５に対応する欠陥が存在しないと判断される場合には特異領域５５、６５に対応する欠陥が存在しないと判断するように構成されていてもよい。そして、ステップＳ４０では、このように構成された学習済モデル８２を用いて、造形物１５の欠陥の有無を検出するようにしてもよい。
これにより、造形物１５の欠陥の有無の検出精度を向上できる。
これにより、造形物１５の欠陥の有無の検出精度を向上できる。
【0063】
（学習済モデルを用いた造形物１５の欠陥の発生の予測について）
例えば上述した学習済モデル８２に２次元マップ５３、６３を入力することで、入力された２次元マップ５３、６３に係る造形層１５ａの後続層において、欠陥が発生することを学習済モデル８２に予測させるようにしてもよい。
この場合、例えば学習済モデル８２は、複数の２次元マップ５３、６３と、後続層おける欠陥の位置や大きさに関する情報とが対応付けられた教師データを機械学習することによって作成される。
これにより学習済モデル８２では、層を追うごとに蓄積する異常な表面形状等により後続層の発光信号異常（プロセス異常）を誘起し得るケースを検出可能となる。
例えば上述した学習済モデル８２に２次元マップ５３、６３を入力することで、入力された２次元マップ５３、６３に係る造形層１５ａの後続層において、欠陥が発生することを学習済モデル８２に予測させるようにしてもよい。
この場合、例えば学習済モデル８２は、複数の２次元マップ５３、６３と、後続層おける欠陥の位置や大きさに関する情報とが対応付けられた教師データを機械学習することによって作成される。
これにより学習済モデル８２では、層を追うごとに蓄積する異常な表面形状等により後続層の発光信号異常（プロセス異常）を誘起し得るケースを検出可能となる。
【0064】
このように、幾つかの実施形態に係る造形プロセスの監視方法において、ステップＳ４０では、ステップＳ１０で現在造形している造形層１５ａの後で造形される造形層１５ａ（後続層）において欠陥が生じるか否かを判断するように構成された学習済モデル８２を用いて、造形物１５の欠陥の有無を検出するようにしてもよい。
これにより、造形中に造形物１５に欠陥が発生する前に後続層において欠陥の発生が予測されることが分かるようになるので、欠陥が発生する可能性が高い造形層１５ａ、及び、該造形層１５ａにおける欠陥の予測発生位置において欠陥が発生しないように光ビーム７１の照射条件等、造形条件を変更したり、欠陥修復のための措置を施したりすることが可能となる。これにより、造形物１５に残存する欠陥を効率的に低減できる。
これにより、造形中に造形物１５に欠陥が発生する前に後続層において欠陥の発生が予測されることが分かるようになるので、欠陥が発生する可能性が高い造形層１５ａ、及び、該造形層１５ａにおける欠陥の予測発生位置において欠陥が発生しないように光ビーム７１の照射条件等、造形条件を変更したり、欠陥修復のための措置を施したりすることが可能となる。これにより、造形物１５に残存する欠陥を効率的に低減できる。
【0065】
（学習済モデルを用いた造形物１５の欠陥の発生のリアルタイムでの予測について）
例えばステップＳ１０の実施中に光検出部４１に入射した光の発光強度の情報をリアルタイムで上述した学習済モデル８２に入力することで、直後に欠陥が発生する可能性が高いことを予測させるようにしてもよい。そして制御部８０は、直後に欠陥が発生する可能性が高いことを例えば報知することができるように構成されていてもよい。
例えばステップＳ１０の実施中に光検出部４１に入射した光の発光強度の情報をリアルタイムで上述した学習済モデル８２に入力することで、直後に欠陥が発生する可能性が高いことを予測させるようにしてもよい。そして制御部８０は、直後に欠陥が発生する可能性が高いことを例えば報知することができるように構成されていてもよい。
【0066】
図８は、光検出部４１に入射した光の発光強度の一例を示すグラフであり、例えば図８における照射時間Ｔ１において光ビーム７１が照射された位置に欠陥が発生した場合の例である。
図８に示す例では、照射時間Ｔ１に到達する前に、照射時間Ｔ１において光ビーム７１が照射された位置に欠陥が発生する可能性が高いことが予測されることが望ましい。
このような予測を可能とするには、例えば学習済モデル８２は、光の発光強度の情報と、欠陥が発生した照射時間とが対応付けられた教師データを機械学習することによって作成されるとよい
これにより学習済モデル８２では、リアルタイムで入力される光の発光強度の情報から、直後に欠陥が発生する可能性が高いことを予測可能となる。
図８に示す例では、照射時間Ｔ１に到達する前に、照射時間Ｔ１において光ビーム７１が照射された位置に欠陥が発生する可能性が高いことが予測されることが望ましい。
このような予測を可能とするには、例えば学習済モデル８２は、光の発光強度の情報と、欠陥が発生した照射時間とが対応付けられた教師データを機械学習することによって作成されるとよい
これにより学習済モデル８２では、リアルタイムで入力される光の発光強度の情報から、直後に欠陥が発生する可能性が高いことを予測可能となる。
【0067】
なお、上述した、学習済モデル８２を用いた造形物１５の欠陥の有無の検出、学習済モデル８２を用いた造形物１５の欠陥の発生の予測、及び、学習済モデル８２を用いた造形物１５の欠陥の発生のリアルタイムでの予測は適宜組み合わせて実施するようにしてもよい。
【0068】
本開示は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【0069】
上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。
（１）本開示の少なくとも一実施形態に係るは、原料粉末３０の層８ａにエネルギービーム（光ビーム７１）を走査させつつ照射することで上記層８ａの原料粉末３０を溶融し固化させることで造形物１５の一部を造形するステップＳ１０と、造形するステップＳ１０でエネルギービーム（光ビーム７１）を走査させつつ照射したときに造形物１５から発せられる光の発光強度の時系列データを取得するステップＳ２０と、取得するステップＳ２０で取得した時系列データと、エネルギービーム（光ビーム７１）の走査軌跡に関する情報とに基づいて、発光強度の２次元マップ５３、６３を作成するステップＳ３０と、作成するステップＳ３０で作成した２次元マップ５３、６３に基づいて、造形物１５の欠陥の有無を検出するステップＳ４０と、を備える。
（１）本開示の少なくとも一実施形態に係るは、原料粉末３０の層８ａにエネルギービーム（光ビーム７１）を走査させつつ照射することで上記層８ａの原料粉末３０を溶融し固化させることで造形物１５の一部を造形するステップＳ１０と、造形するステップＳ１０でエネルギービーム（光ビーム７１）を走査させつつ照射したときに造形物１５から発せられる光の発光強度の時系列データを取得するステップＳ２０と、取得するステップＳ２０で取得した時系列データと、エネルギービーム（光ビーム７１）の走査軌跡に関する情報とに基づいて、発光強度の２次元マップ５３、６３を作成するステップＳ３０と、作成するステップＳ３０で作成した２次元マップ５３、６３に基づいて、造形物１５の欠陥の有無を検出するステップＳ４０と、を備える。
【0070】
上記（１）の方法によれば、エネルギービーム（光ビーム７１）を走査させつつ照射したときに造形物１５から発せられる光の発光強度に基づく２次元マップ５３、６３に基づいて造形物１５の欠陥の有無を検出するので、例えば撮像装置で撮像することで得られた画像と比べて解像度の高い２次元マップ５３、６３が比較的容易に得られるので、積層造形による造形物１５の欠陥の有無を精度よく検出することが容易となる。
また、上記（１）の方法によれば、エネルギービーム（光ビーム７１）を走査させつつ照射したときに造形物１５から発せられる光の発光強度を利用するので、エネルギービーム（光ビーム７１）の照射時の溶融池の溶融状態が反映された情報を得ることができる。これにより、例えば溶融池の溶融状態に影響を与えるような、現在造形している造形層１５ａよりも造形物１５の内部に位置する欠陥が存在する場合、エネルギービーム（光ビーム７１）を走査させつつ照射したときに造形物１５から発せられる光の発光強度に変化が生じることとなる。したがって、上記（１）の方法によれば、現在造形している造形層１５ａよりも造形物１５の内部に位置する欠陥の有無を検出できる。
また、上記（１）の方法によれば、エネルギービーム（光ビーム７１）を走査させつつ照射したときに造形物１５から発せられる光の発光強度を利用するので、エネルギービーム（光ビーム７１）の照射時の溶融池の溶融状態が反映された情報を得ることができる。これにより、例えば溶融池の溶融状態に影響を与えるような、現在造形している造形層１５ａよりも造形物１５の内部に位置する欠陥が存在する場合、エネルギービーム（光ビーム７１）を走査させつつ照射したときに造形物１５から発せられる光の発光強度に変化が生じることとなる。したがって、上記（１）の方法によれば、現在造形している造形層１５ａよりも造形物１５の内部に位置する欠陥の有無を検出できる。
【0071】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の方法において、作成するステップＳ３０では、２次元マップ５３に対して空間フィルタを適用することで空間フィルタを適用後の２次元マップ６３を作成するとよい。検出するステップＳ４０では、作成するステップＳ３０で作成した空間フィルタを適用後の２次元マップ６３に基づいて、造形物１５の欠陥の有無を検出するとよい。
【0072】
造形物１５に欠陥が存在する場合であっても、当該欠陥が存在する造形層１５ａの造形時に得られた、空間フィルタを適用する前の２次元マップ５３では、発光信号の明瞭な変化を確認できない場合がある。
上記（２）の方法によれば、２次元マップ５３に対して空間フィルタを適用することで欠陥に由来する発光信号の変化を際立たせることができるので、造形物１５の欠陥の有無の検出精度を向上できる。
上記（２）の方法によれば、２次元マップ５３に対して空間フィルタを適用することで欠陥に由来する発光信号の変化を際立たせることができるので、造形物１５の欠陥の有無の検出精度を向上できる。
【0073】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の方法において、検出するステップＳ４０では、２次元マップ５３、６３における発光強度の平均値に対する乖離が該平均値よりも大きい第１閾値Ｔｈ１を上回るか、又は、該平均値よりも小さい第２閾値Ｔｈ２を下回る発光強度となる規定範囲Ｒ以上の大きさを有する特異領域５５、６５、の有無を検出し、特異領域５５、６５の有無に基づいて造形物１５の欠陥の有無を検出するとよい。
【0074】
発明者らが鋭意検討した結果、造形物１５中の上記特異領域５５、６５に対応する位置には比較的高い割合で欠陥が存在することが判明した。
上記（３）の方法によれば、特異領域５５、６５の有無という比較的容易に判断できる方法に基づいて造形物１５の欠陥の有無を検出できるので、造形物１５の欠陥の有無の検出が容易となる。
上記（３）の方法によれば、特異領域５５、６５の有無という比較的容易に判断できる方法に基づいて造形物１５の欠陥の有無を検出できるので、造形物１５の欠陥の有無の検出が容易となる。
【0075】
（４）幾つかの実施形態では、上記（３）の方法において、造形するステップＳ１０では、原料粉末３０の層８ａの敷設と、敷設した層８ａへエネルギービーム（光ビーム７１）を走査させつつ照射することで１つの造形層１５ａを造形するとよい。造形するステップＳ１０は、造形物１５の造形に際して繰り返し実施されるとよい。取得するステップＳ２０では、造形するステップＳ１０の実施毎に上記時系列データを取得するとよい。作成するステップＳ３０では、造形層１５ａ毎に２次元マップ５３、６３を作成するとよい。検出するステップＳ４０では、第１造形層における２次元マップ５３、６３である第１マップ、及び、第１造形層とは造形層１５ａの積層方向の一方側又は他方側の少なくとも何れかにおいて第１造形層と隣り合う第２造形層における２次元マップ５３、６３である第２マップ、における特異領域の有無に基づいて造形物の欠陥の有無を検出するとよい。
【0076】
例えばある造形層１５ａの造形時に空洞等の欠陥が生じた場合であっても、その造形層１５ａの上に敷設された原料粉末３０の敷設層（層８ａ）にエネルギービーム（光ビーム７１）を照射して溶融固化させると、該空洞が消滅することもある。すなわち後続層の造形時に該後続層の下方の造形層１５ａにおける欠陥が修復される場合がある。そのため、２次元マップ５３、６３に特異領域５５、６５が認められる場合であっても、造形物１５において該特異領域５５，６５に対応する位置に欠陥が残存しているとは限らない。
上記（４）の方法によれば、複数の造形層１５ａにわたる２次元マップ５３、６３における特異領域５５、６５の有無に基づいて造形物１５の欠陥の有無を検出するので、造形物１５の欠陥の有無の検出精度を向上できる。
上記（４）の方法によれば、複数の造形層１５ａにわたる２次元マップ５３、６３における特異領域５５、６５の有無に基づいて造形物１５の欠陥の有無を検出するので、造形物１５の欠陥の有無の検出精度を向上できる。
【0077】
（５）幾つかの実施形態では、上記（３）又は（４）の方法において、造形するステップＳ１０では、原料粉末３０の層８ａの敷設と、敷設した層８ａへエネルギービーム（光ビーム７１）を走査させつつ照射することで１つの造形層１５ａを造形するとよい。造形するステップＳ１０は、造形物１５の造形に際して繰り返し実施されるとよい。取得するステップＳ２０では、造形するステップＳ１０の実施毎に上記時系列データを取得するとよい。作成するステップＳ３０では、造形層１５ａ毎に２次元マップ５３、６３を作成するとよい。検出するステップＳ４０では、特異領域５５、６５の数が閾値を超える２次元マップ５３、６３に対応する造形層１５ａにおいて欠陥が存在すると判断するとよい。
【0078】
上述したように、２次元マップ５３、６３に特異領域５５、６５が認められる場合であっても、造形物１５において該特異領域５５、６５に対応する位置に欠陥が残存しているとは限らない。
しかし、発明者らが鋭意検討した結果、欠陥が存在する造形層１５ａと欠陥が存在しない造形層１５ａとでは、２次元マップ５３、６３における特異領域５５、６５の数に顕著な差があることが判明した。
上記（５）の方法によれば、特異領域５５、６５の数が閾値を超える２次元マップ５３、６３に対応する造形層１５ａにおいて欠陥が存在すると判断するようにすることで、比較的迅速に欠陥の有無を検出できる。
しかし、発明者らが鋭意検討した結果、欠陥が存在する造形層１５ａと欠陥が存在しない造形層１５ａとでは、２次元マップ５３、６３における特異領域５５、６５の数に顕著な差があることが判明した。
上記（５）の方法によれば、特異領域５５、６５の数が閾値を超える２次元マップ５３、６３に対応する造形層１５ａにおいて欠陥が存在すると判断するようにすることで、比較的迅速に欠陥の有無を検出できる。
【0079】
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れかの方法において、検出するステップＳ４０では、２次元マップ５３、６３に基づいて欠陥の有無を検出するように構成された学習済モデル８２を用いて、造形物１５の欠陥の有無を検出するようにしてもよい。
【0080】
上述したように、２次元マップ５３、６３に特異領域５５、６５が認められる場合であっても、造形物１５において該特異領域５５、６５に対応する位置に欠陥が残存しているとは限らない。
そこで、例えば２次元マップ５３、６３と造形物１５に残存する欠陥との関係について予め機械学習された学習済モデル８２を用いることで造形物１５の欠陥の有無の検出精度を向上できる。
したがって、上記（６）の方法によれば、造形物１５の欠陥の有無の検出精度を向上できる。
そこで、例えば２次元マップ５３、６３と造形物１５に残存する欠陥との関係について予め機械学習された学習済モデル８２を用いることで造形物１５の欠陥の有無の検出精度を向上できる。
したがって、上記（６）の方法によれば、造形物１５の欠陥の有無の検出精度を向上できる。
【0081】
（７）幾つかの実施形態では、上記（６）の方法において、検出するステップＳ４０では、２次元マップ５３、６３における発光強度の平均値に対する乖離が平均値よりも大きい第１閾値Ｔｈ１を上回るか、又は、平均値よりも小さい第２閾値Ｔｈ２を下回る発光強度となる規定範囲Ｒ以上の大きさを有する特異領域５５、６５、が存在する場合であっても特異領域５５、６５に対応する欠陥が存在しないと判断される場合には特異領域５５、６５に対応する欠陥が存在しないと判断するように構成された学習済モデル８２を用いて、造形物１５の欠陥の有無を検出するようにしてもよい。
【0082】
上記（７）の方法によれば、造形物１５の欠陥の有無の検出精度を向上できる。
【0083】
（８）幾つかの実施形態では、上記（６）又は（７）の方法において、造形するステップＳ１０では、原料粉末３０の層８ａの敷設と、敷設した層８ａへエネルギービーム（光ビーム７１）を走査させつつ照射することで１つの造形層１５ａを造形するとよい。造形するステップＳ１０は、造形物１５の造形に際して繰り返し実施されるとよい。取得するステップＳ２０では、造形するステップＳ１０の実施毎に時系列データを取得するとよい。作成するステップＳ３０では、造形層１５ａ毎に２次元マップ５３、６３を作成するとよい。検出するステップＳ４０では、造形するステップＳ１０で現在造形している造形層１５ａの後で造形される造形層１５ａにおいて欠陥が生じるか否かを判断するように構成された学習済モデル８２を用いて、造形物１５の欠陥の有無を検出するようにしてもよい。
【0084】
上記（８）の方法によれば、造形中に造形物１５に欠陥が発生する前に後続層において欠陥の発生が予測されることが分かるようになるので、欠陥が発生する可能性が高い造形層１５ａ、及び、該造形層１５ａにおける欠陥の予測発生位置において欠陥が発生しないようにエネルギービーム（光ビーム７１）の照射条件等、造形条件を変更したり、欠陥修復のための措置を施したりすることが可能となる。これにより、造形物１５に残存する欠陥を効率的に低減できる。
【符号の説明】
【0085】
１ 三次元積層造形装置（積層造形装置）
２ ベースプレート
２ａ 駆動シリンダ
４ シリンダ
５ 粉末ベッド形成部
６ ビームスプリッタ
８ 粉末ベッド
８ａ 層
９ チャンバ
９ａ 窓部
１０ 粉末敷設部
１５ 造形物
１５ａ 造形層
２０ 光ビーム照射装置
２１ 光ビーム照射部
２２ 光ビーム制御部
２３ ガルバノミラー
３０ 原料粉末
３１ 貯蔵部
４０ 検出装置
４１ 光検出部
４２ 発光モニタ制御部
５１ グラフ線
５３ ２次元マップ
５５ 特異領域
５６ 領域
６３ ２次元マップ
６４ 領域
６５ 特異領域
７１ 光ビーム
８０ 制御部
８１ 記憶部
８２ 学習済モデル
２ ベースプレート
２ａ 駆動シリンダ
４ シリンダ
５ 粉末ベッド形成部
６ ビームスプリッタ
８ 粉末ベッド
８ａ 層
９ チャンバ
９ａ 窓部
１０ 粉末敷設部
１５ 造形物
１５ａ 造形層
２０ 光ビーム照射装置
２１ 光ビーム照射部
２２ 光ビーム制御部
２３ ガルバノミラー
３０ 原料粉末
３１ 貯蔵部
４０ 検出装置
４１ 光検出部
４２ 発光モニタ制御部
５１ グラフ線
５３ ２次元マップ
５５ 特異領域
５６ 領域
６３ ２次元マップ
６４ 領域
６５ 特異領域
７１ 光ビーム
８０ 制御部
８１ 記憶部
８２ 学習済モデル
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】