特許 7035453 積層造形物の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-03-07

(45)【発行日】2022-03-15

(54)【発明の名称】積層造形物の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B22F 10/47 20210101AFI20220308BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20220308BHJP

   B33Y 70/00 20200101ALI20220308BHJP

   B22F 10/28 20210101ALI20220308BHJP

【ＦＩ】

B22F10/47

B33Y10/00

B33Y70/00

B22F10/28

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2017209432

(22)【出願日】2017-10-30

(65)【公開番号】P2019081923

(43)【公開日】2019-05-30

【審査請求日】2020-08-28

(73)【特許権者】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】110000648

【氏名又は名称】特許業務法人あいち国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100130188

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 喜一

(74)【代理人】

【識別番号】100089082

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 脩

(74)【代理人】

【識別番号】100190333

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 群司

(72)【発明者】

【氏名】井本 吉紀

(72)【発明者】

【氏名】椎葉 好一

【審査官】大塚 美咲

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１７／１５９００２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－００７１２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０３７０４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２２Ｆ １０／２８

Ｂ３３Ｙ １０／００

Ｂ３３Ｙ ７０／００

Ｂ２２Ｆ １０／４７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

層状に配置された金属粉末に光ビームを照射することにより積層造形物を製造する方法であって、
ベース上に層状に配置された金属粉末に光ビームを照射することにより、前記積層造形物の形成時に前記ベース上にて前記積層造形物を支持するサポート部材を形成し、
前記サポート部材は、前記ベースの上面から前記積層造形物に向かって延び、それぞれ独立して設けられ、位置によって異なる太さに形成された複数の柱により構成されており、
前記サポート部材と前記積層造形物との接合範囲において、中央位置における接合力よりも外側位置における接合力を強くするために、外側位置の前記柱の太さが中央位置の前記柱の太さよりも太く形成され、
前記サポート部材と前記ベースとの接合範囲において、中央位置における接合力よりも外側位置における接合力を強くするために、外側位置の前記柱の太さが中央位置の前記柱の太さよりも太く形成される、積層造形物の製造方法。

【請求項2】

層状に配置された金属粉末に光ビームを照射することにより積層造形物を製造する方法であって、
ベース上に層状に配置された金属粉末に光ビームを照射することにより、前記積層造形物の形成時に前記ベース上にて前記積層造形物を支持するサポート部材を形成し、
前記サポート部材は、位置によって枠面積の異なる形状のハニカム構造に形成され、
前記サポート部材と前記積層造形物との接合範囲において、中央位置における接合力よりも外側位置における接合力を強くするために、外側位置の前記ハニカム構造の前記枠面積が、中央位置の前記ハニカム構造の前記枠面積よりも小さく形成され、
前記サポート部材と前記ベースとの接合範囲において、中央位置における接合力よりも外側位置における接合力を強くするために、外側位置の前記ハニカム構造の前記枠面積が、中央位置の前記ハニカム構造の前記枠面積よりも小さく形成される、積層造形物の製造方法。

【請求項3】

前記サポート部材の前記柱は、前記中央位置から前記外側位置に向かって太くなるように形成される、請求項１に記載の積層造形物の製造方法。

【請求項4】

前記サポート部材の前記柱は、前記柱の延在方向において同一の横断面形状に形成されている、請求項１または３に記載の積層造形物の製造方法。

【請求項5】

前記サポート部材の前記柱は、前記ベースから前記積層造形物側に向かって太くなるように形成されている、請求項１または３に記載の積層造形物の製造方法。

【請求項6】

前記サポート部材の前記柱は、前記ベースから前記積層造形物側に向かって細くなるように形成されている、請求項１または３に記載の積層造形物の製造方法。

【請求項7】

前記サポート部材の前記ハニカム構造の前記枠面積は、前記中央位置から前記外側位置に向かって小さくなるように形成される、請求項２に記載の積層造形物の製造方法。

【請求項8】

前記サポート部材の前記ハニカム構造は、前記積層造形物との接合部位を尖らせた形状に形成されている、請求項２または７に記載の積層造形物の製造方法。

【請求項9】

前記サポート部材の前記ハニカム構造は、前記ベースとの接合部位を尖らせた形状に形成されている、請求項２、７、８のいずれか１項に記載の積層造形物の製造方法。

【請求項10】

前記サポート部材と前記積層造形物との接合範囲において、中央位置における接合力よりも外側位置における接合力を強くするために、中央位置における単位面積当たりの接合面積よりも外側位置における単位面積当たりの接合面積を大きくする、請求項１～９のいずれか１項に記載の積層造形物の製造方法。

【請求項11】

前記サポート部材と前記ベースとの接合範囲において、中央位置における接合力よりも外側位置における接合力を強くするために、中央位置における単位面積当たりの接合面積よりも外側位置における単位面積当たりの接合面積を大きくする、請求項１～１０のいずれか１項に記載の積層造形物の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、積層造形物の製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に、層状に配置された金属粉末に光ビームを照射することを繰り返すことにより、積層造形物を製造することが記載されている。詳細には、リコータを用いてベース上に金属粉末を層状に配置し、光ビームを照射して正方ハニカム構造のサポート部材を層状に形成する。さらに、サポート部材の上に金属粉末を層状に配置し、光ビームを照射して目的物である積層造形物を形成する。そして、積層造形物及びサポート部材をベースから切り離し、次に積層造形物からサポート部材を分離除去する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－１２８７７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

サポート部材は、積層造形物及びベースから容易に分離できるようにするために、ハニカム構造等のように部分的に接合する構造を有している。さらに、一般に、サポート部材は、形成される全範囲に亘って、均一な構造に形成されている。例えば、サポート部材は、全範囲に亘って、均一なハニカム構造を有している。

【0005】

ここで、積層造形において、金属粉末が溶融後に固化する際に収縮するため、積層造形物に変形力が発生する。このような場合であっても、サポート部材が全範囲に亘って積層造形物に接合している状態が維持されることにより、積層造形物が所望形状に形成される。そこで、サポート部材は、全範囲に亘って積層造形物に接合していることが求められる。

【0006】

一方、サポート部材は、積層造形物及びベースから容易に分離できるようにするためには、積層造形物及びベースとの接合力を弱くすることが望まれる。しかしながら、サポート部材による接合力が弱い場合には、積層造形物の形成時に積層造形物に変形力が発生するとき、積層造形物がサポート部材から分離するおそれがある。これでは、積層造形物を所望形状に形成することができない。しかし、サポート部材による接合力を強くすると、積層造形物の変形を抑制することはできるが、積層造形物及びベースからサポート部材を分離することが困難になる。

【0007】

また、サポート部材も造形物であるため、積層造形物と同様に、サポート部材の形成時にサポート部材に変形力が発生する。そして、サポート部材による接合力が弱い場合には、サポート部材がベースから分離するおそれがある。サポート部材がベースから分離して変形してしまうと、サポート部材に支持されている積層造形物を所望形状に形成することができない。しかし、サポート部材による接合力を強くすると、サポート部材の変形を抑制することはできるが、積層造形物及びベースからサポート部材を分離することが困難となる。

【0008】

本発明は、形成時に積層造形物に接合した状態を維持でき、且つ、積層造形物をサポート部材から容易に分離できる積層造形物の製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、形成時にベースに接合した状態を維持でき、且つ、ベースをサポート部材から容易に分離できる積層造形物の製造方法を提供することを他の目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一態様は、層状に配置された金属粉末に光ビームを照射することにより積層造形物を製造する方法であって、
ベース上に層状に配置された金属粉末に光ビームを照射することにより、前記積層造形物の形成時に前記ベース上にて前記積層造形物を支持するサポート部材を形成し、
前記サポート部材は、前記ベースの上面から前記積層造形物に向かって延び、それぞれ独立して設けられ、位置によって異なる太さに形成された複数の柱により構成されており、
前記サポート部材と前記積層造形物との接合範囲において、中央位置における接合力よりも外側位置における接合力を強くするために、外側位置の前記柱の太さが中央位置の前記柱の太さよりも太く形成され、
前記サポート部材と前記ベースとの接合範囲において、中央位置における接合力よりも外側位置における接合力を強くするために、外側位置の前記柱の太さが中央位置の前記柱の太さよりも太く形成される、積層造形物の製造方法にある。
また、本発明の他の態様は、層状に配置された金属粉末に光ビームを照射することにより積層造形物を製造する方法であって、
ベース上に層状に配置された金属粉末に光ビームを照射することにより、前記積層造形物の形成時に前記ベース上にて前記積層造形物を支持するサポート部材を形成し、
前記サポート部材は、位置によって枠面積の異なる形状のハニカム構造に形成され、
前記サポート部材と前記積層造形物との接合範囲において、中央位置における接合力よりも外側位置における接合力を強くするために、外側位置の前記ハニカム構造の前記枠面積が、中央位置の前記ハニカム構造の前記枠面積よりも小さく形成され、
前記サポート部材と前記ベースとの接合範囲において、中央位置における接合力よりも外側位置における接合力を強くするために、外側位置の前記ハニカム構造の前記枠面積が、中央位置の前記ハニカム構造の前記枠面積よりも小さく形成される、積層造形物の製造方法にある。

【0010】

積層造形物の形成時に積層造形物に発生する変形力は、積層造形物の中央位置より外側位置の方が大きい。そこで、上記態様によれば、サポート部材の接合力を、積層造形物に発生する変形力に応じた強さにしている。
つまり、サポート部材は、サポート部材と積層造形物との接合範囲において、中央位置における接合力よりも外側位置における接合力が強くなるように形成されている。これにより、積層造形物の形成時に、積層造形物に変形力が発生したとしても、サポート部材は積層造形物に接合した状態を維持できる。その結果、積層造形物を所望形状に形成することができる。さらに、サポート部材の全範囲の接合力を強くするのではなく、外側位置の接合力を強くし、中央位置の接合力を弱くしている。従って、サポート部材全体として捉えた場合に、積層造形物をサポート部材から容易に分離することができる。

【0012】

さらに、上記態様によれば、サポート部材は、サポート部材とベースとの接合範囲において、中央位置における接合力よりも外側位置における接合力が強くなるように形成されている。これにより、サポート部材及び積層造形物の形成時に、サポート部材に変形力が発生したとしても、サポート部材はベースに接合した状態を維持できる。その結果、サポート部材を所望形状に形成することができ、ひいてはサポート部材の上に形成される積層造形物を所望形状に形成することができる。さらに、サポート部材の全範囲の接合力を強くするのではなく、外側位置の接合力を強くし、中央位置の接合力を弱くしている。従って、サポート部材全体として捉えた場合に、サポート部材をベースから容易に分離することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】積層造形物の製造装置を示す図である。

【図2】ベース、積層造形物及び第一例のサポート部材を示す拡大正面図である。

【図3】図２のＡ－Ａ断面図である。

【図4】比較例を示す図であって、ベース、積層造形物及びサポート部材を示す拡大正面図である。

【図5】比較例を示す図であって、ベース、積層造形物及びサポート部材を示す拡大正面図である。

【図6】第二例のサポート部材を示す図である。

【図7】第三例のサポート部材を示す図である。

【図8】第四例のサポート部材を示す図である。

【図9】図８のＣ部分の拡大斜視図である。

【図10】第五例のサポート部材を示す図である。

【図11】第六例のサポート部材を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

（１．製造装置の構成）
積層造形物の製造装置１は、層状に配置された金属粉末Ｐに光ビームを照射することを繰り返すことによって、積層造形物Ｗを製造する装置である。ここで、光ビームは、例えばレーザビーム及び電子ビームを含み、その他に金属粉末Ｐを溶融することができる種々のビームを含む。また、レーザビームには、近赤外波長のレーザ、ＣＯ_２レーザ（遠赤外レーザ）、半導体レーザ等、種々のレーザを適用でき、対象の金属粉末Ｐに応じて適宜決定される。また、金属粉末Ｐは、アルミニウム、銅、マルエージング鋼やインコネル等の鋼材、ステンレス等、種々の金属材料を適用できる。

【0017】

製造装置１は、図１に示すように、チャンバ１０、造形物支持装置２０、粉末供給装置３０、光ビーム照射装置４０を備える。チャンバ１０は、内部の空気を、例えばＨｅ（ヘリウム）、Ｎ_２（窒素）やＡｒ（アルゴン）等の不活性ガスに置換可能となるように構成されている。なお、チャンバ１０は、内部を不活性ガスに置換するのではなく、減圧可能な構成としてもよい。

【0018】

造形物支持装置２０は、チャンバ１０の内部に設けられ、積層造形物Ｗを造形するための部位である。造形物支持装置２０は、造形用容器２１、昇降テーブル２２、ベース２３を備える。造形用容器２１は、上側に開口部を有し、上下方向の軸線に平行な内壁面を有する。昇降テーブル２２は、造形用容器２１の内部にて内壁面に沿うように上下方向に移動可能に設けられる。ベース２３は、昇降テーブル２２の上面に着脱可能に取り付けられ、ベース２３の上面が積層造形物Ｗを造形するための部位となる。

【0019】

粉末供給装置３０は、チャンバ１０の内部であって、造形物支持装置２０に隣接して設けられる。粉末供給装置３０は、粉末収納容器３１、供給テーブル３２、リコータ３３を備える。粉末収納容器３１は、上側に開口部を有しており、粉末収納容器３１の開口部の高さは、造形用容器２１の開口部の高さと同一に設けられている。粉末収納容器３１は、上下方向の軸線に平行な内壁面を有する。供給テーブル３２は、粉末収納容器３１の内部にて内壁面に沿うように上下方向に移動可能に設けられる。そして、粉末収納容器３１内において、供給テーブル３２の上側領域に、金属粉末Ｐが収納されている。

【0020】

リコータ３３は、造形用容器２１の開口部及び粉末収納容器３１の開口部の全領域に亘って、両開口部の上面に沿って往復移動可能に設けられている。リコータ３３は、図１の右から左に移動するときに、粉末収納容器３１の開口部から盛り出ている金属粉末Ｐを、造形用容器２１側に運搬する。さらに、リコータ３３は、運搬した金属粉末Ｐをベース２３の上面にて層状に配置する。

【0021】

光ビーム照射装置４０は、ベース２３の上面に層状に配置された金属粉末Ｐの表面に、光ビームを照射する。光ビームは、上述したように、レーザビーム及び電子ビーム等である。光ビーム照射装置４０は、予め設定されたプログラムに従って、照射位置及び照射強度を変更される。照射位置を変化させることにより、所望の層状の造形物を形成することができる。また、照射強度を変化させることにより、金属粉末Ｐ同士の接合強度を変化させることができる。

【0022】

（２．ベース２３上の造形物）
次に、ベース２３の上面に形成される造形物について図１及び図２を参照して説明する。ベース２３の上面において、層状に配置された金属粉末Ｐに光ビームを照射することを繰り返すことにより、最終的な対象物である積層造形物Ｗが形成される。

【0023】

ここで、積層造形物Ｗの下面が、平面とは限らない。そこで、ベース２３と積層造形物Ｗとの間にサポート部材Ｓを介在させている。つまり、サポート部材Ｓは、ベース２３上において積層造形物Ｗを支持するために用いられる。

【0024】

また、積層造形物Ｗを直接ベース２３の上面に形成したとすると、積層造形物Ｗがベース２３に強い力で接合し、積層造形物Ｗをベース２３から分離させることが容易ではない。そこで、図２に示すように、ベース２３の上面に、積層造形物Ｗではない部分として、サポート部材Ｓを形成する。その後、サポート部材Ｓの上面に、積層造形物Ｗを形成する。サポート部材Ｓは、例えば、ハンマー等により衝撃を加えることで、容易に分離できるような構造とする。これにより、サポート部材Ｓがベース２３からも容易に分離でき、サポート部材Ｓを積層造形物Ｗからも容易に分離できるため、積層造形物Ｗを容易に取得することができる。

【0025】

（３．製造方法）
積層造形物Ｗの製造方法について、図１を参照して説明する。粉末供給装置３０における供給テーブル３２を下方に位置決めした状態で、粉末収納容器３１内に金属粉末Ｐを収納させる。供給テーブル３２を上昇させて、所望量の金属粉末Ｐが粉末収納容器３１の開口部から盛り出た状態とする。同時に、造形物支持装置２０において、ベース２３が昇降テーブル２２の上面に取り付けられ、ベース２３の上面が、造形用容器２１の開口部より僅かに下方に位置するように、昇降テーブル２２を位置決めする。

【0026】

続いて、リコータ３３を粉末供給装置３０側から造形物支持装置２０側に向かって移動させる。これにより、粉末供給装置３０内の金属粉末Ｐが、ベース２３の上面に移動し、ベース２３の上面において同一厚みの層状に配置される。

【0027】

続いて、光ビーム照射装置４０が、ベース２３の上面において層状に配置された金属粉末Ｐに光ビームを照射する。照射された位置の金属粉末Ｐが焼結により一体化される。そして、上記動作を繰り返すことにより、ベース２３の上面に、サポート部材Ｓが形成される。

【0028】

続いて、上記と同様の動作により、サポート部材Ｓの上面において層状に配置された金属粉末Ｐに光ビームを照射する。この動作を繰り返すことにより、サポート部材Ｓの上面に、積層造形物Ｗが形成される。

【0029】

積層造形物Ｗは、サポート部材Ｓの上面に接合しており、サポート部材Ｓは、ベース２３の上面に接合している。そこで、積層造形物Ｗが形成された後には、積層造形物Ｗ及びサポート部材Ｓが接合した状態のベース２３を昇降テーブル２２から取り外す。そして、積層造形物Ｗ及びサポート部材Ｓをベース２３から切り離し、次に積層造形物Ｗからサポート部材Ｓを分離除去する。このようにして、積層造形物Ｗが完成する。

【0030】

（４．第一例のサポート部材Ｓ）
次に、第一例のサポート部材Ｓの詳細構成について、図２及び図３を参照して説明する。サポート部材Ｓは、ベース２３の上面に接合されており、且つ、積層造形物Ｗの下面に接合されている。より詳細には、サポート部材Ｓは、ベース２３の上面と積層造形物Ｗの下面との対向範囲に設けられている。積層造形物Ｗの当該対向範囲が、サポート部材Ｓと積層造形物Ｗとの接合範囲であり、ベース２３の当該対向範囲が、サポート部材Ｓとベース２３との接合範囲となる。

【0031】

なお、本実施形態においては、サポート部材Ｓと積層造形物Ｗとの接合範囲Ｑａ（図３に示す）及びサポート部材Ｓとベース２３との接合範囲Ｑｂ（図２に示す）は、積層造形物Ｗの下面に対応する形状、すなわち長方形状である場合を例にあげる。ただし、当該接合範囲Ｑａ，Ｑｂは、積層造形物Ｗの下面の範囲によって、適宜決定される。例えば、積層造形物Ｗの下面が楕円形である場合には、接合範囲Ｑａは、当該楕円形に対応する形状となる。

【0032】

また、サポート部材Ｓの上端の高さは、接合範囲Ｑａにおける積層造形物Ｗの下面の形状に対応する。例えば、積層造形物Ｗの下面が平面状である場合には、サポート部材Ｓの上端の高さは、一定となる。積層造形物Ｗの下面が凹凸状である場合には、サポート部材Ｓの上端の高さは、凹凸状に対応するように凹凸状となる。なお、本実施形態においては、サポート部材Ｓの上端の高さは一定である場合を例にあげる。

【0033】

一方、サポート部材Ｓの下端の高さは、接合範囲Ｑｂにおけるベース２３の上面の形状に対応する。ベース２３の上面は、平面状に限らず、凹凸状としてもよい。一般には、汎用性を有するようにするために、ベース２３の上面は、平面状に形成される。ただし、ベース２３の上面は、積層造形物Ｗの下面の形状に対応するようにしてもよい。

【0034】

図２及び図３に示すように、サポート部材Ｓは、ベース２３の上面から積層造形物Ｗの下面に向かって延びるように、且つ、それぞれ独立した複数の柱により構成されている。サポート部材Ｓを構成する複数の柱の横断面は、柱延在方向の全長に亘って、同一形状に形成されている。サポート部材Ｓを構成する複数の柱の横断面は、例えば円形に形成されている。ただし、複数の柱の横断面は、円形に限られず、楕円形、四角形などの多角形、若しくは、これらの組み合わせた形状等、任意の形状とすることができる。

【0035】

サポート部材Ｓを構成する複数の柱の太さは、接合範囲Ｑａ，Ｑｂにおいて位置によって異なるように形成されている。詳細には、複数の柱の太さは、接合範囲Ｑａ，Ｑｂにおいて外側位置ほど太く、中央位置ほど細くなるように形成されており、中央位置から外側位置に向かって徐々に太くなるように形成されている。

【0036】

ここで、中央位置は、接合範囲Ｑａ，Ｑｂを平面として捉えた場合に、図心付近に位置する範囲を意味する。図心とは、その点を通る任意の軸に対する断面一次モーメントがゼロになる点であり、断面形状を平面図形ととらえたときの重心という意味を持つ。

【0037】

特に、サポート部材Ｓは、接合範囲Ｑａ，Ｑｂにおいて、外側位置における柱の外径が中央位置における柱の外径より大きくなるように設定されている。つまり、サポート部材Ｓと積層造形物Ｗとの接合範囲Ｑａにおいて、外側位置における１個の柱の接合面積は、中央位置における１個の柱の接合面積よりも大きく設定されている。同様に、サポート部材Ｓとベース２３との接合範囲Ｑｂにおいて、外側位置における１個の柱の接合面積は、中央位置における１個の柱の接合面積よりも大きく設定されている。

【0038】

換言すると、サポート部材Ｓと積層造形物Ｗとの接合範囲Ｑａにおいて、外側位置における単位面積当たりのサポート部材Ｓによる接合面積は、中央位置における単位面積当たりのサポート部材Ｓによる接合面積よりも大きくされている。同様に、サポート部材Ｓとベース２３との接合範囲Ｑｂにおいて、外側位置における単位面積当たりのサポート部材Ｓによる接合面積は、中央位置における単位面積当たりのサポート部材Ｓによる接合面積よりも大きくされている。

【0039】

ここで、サポート部材Ｓの材料には、部位に関わりなく、同種の材料が用いられている。特に、本実施形態においては、サポート部材Ｓの材料は、積層造形物Ｗの金属材料と同一材料を用いている。そこで、サポート部材Ｓの単位面積当たりの接合力は、部位に関わりなく同一である。従って、サポート部材Ｓは、積層造形物Ｗとの接合範囲Ｑａにおいて、接合面積の大きな柱により構成される外側位置におけるサポート部材Ｓによる接合力が、接合面積の小さな柱により構成される中央位置におけるサポート部材Ｓによる接合力よりも強くなるように形成されている。サポート部材Ｓとベース２３との接合範囲Ｑｂにおける接合力についても、同様である。

【0040】

（５．効果）
サポート部材Ｓを上記構成とすることによる効果を説明する。ここで、比較のため、図４及び図５に示すように、サポート部材Ｓｃが、同一の横断面を有する複数の柱により構成される場合を例にあげる。つまり、比較例としてのサポート部材Ｓｃでは、接合範囲Ｑａ，Ｑｂにおける単位面積当たりの接合面積が同一となる。

【0041】

ここで、積層造形物Ｗは、光ビームが照射されることにより金属粉末Ｐが溶融し、その後に溶融した金属粉末Ｐが固化することにより形成される。ただし、金属粉末Ｐが溶融した後に固化する際に、すなわち放熱する際に僅かながら収縮する。そのため、積層造形物Ｗには、収縮に伴う変形力が発生する。

【0042】

例えば、積層造形物Ｗの下面が長方形、楕円等の長尺状の場合には、積層造形物Ｗの両端における変形力が、中央位置の変形力よりも大きくなる。この理由の一つは、固化に伴う収縮の方向が、長尺状の中央位置に向かって発生することが考えられる。

【0043】

また、金属粉末Ｐが溶融することにより発生する熱は、ベース２３を介して外部へ伝搬される。そして、サポート部材Ｓ及び積層造形物Ｗが形成されるに従って、金属粉末Ｐが溶融することにより発生する熱は、サポート部材Ｓ及び既に形成された積層造形物Ｗの一部分を介して、ベース２３に伝搬される。

【0044】

ここで、既に形成された積層造形物Ｗの一部分における外側位置、及び、サポート部材Ｓの外側位置は、熱を有するチャンバ１０内の雰囲気に接している部分を有することにより、それぞれの中央位置よりも、放熱性が良好ではない。そのため、部位によって放熱性が不均一となる。放熱性の不均一を原因として、固化に伴う収縮が、長尺状の外側位置から中央位置に向かう方向に発生する。

【0045】

つまり、積層造形物Ｗの形成時に積層造形物Ｗに発生する変形力は、積層造形物Ｗの中央位置より外側位置の方が大きくなる。そのため、図４に示すように、サポート部材Ｓｃにおける外側位置において、積層造形物Ｗとの接合が分離するおそれがある（図４のＢ１参照）。積層造形物Ｗとサポート部材Ｓｃとが分離してしまうと、変形した形状の上面にさらに形成することにより、結果として、積層造形物Ｗは所望の形状から誤差を生じるおそれがある。また、変形の程度によっては、リコータ３３が往復移動する際に、リコータ３３が当該変形部位に干渉して、金属粉末Ｐを層状に配置することができない場合もある。この場合にも、積層造形物Ｗを所望の形状に形成することができない。

【0046】

また、図４に示すように、積層造形物Ｗがサポート部材Ｓｃから分離する場合の他に、図５に示すように、サポート部材Ｓｃが積層造形物Ｗに接合した状態を維持するものの、ベース２３から分離する場合もある（図５のＢ２参照）。この場合も、上記同様に、積層造形物Ｗは所望の形状に形成することができない。

【0047】

これに対して、本実施形態においては、サポート部材Ｓの接合力が、積層造形物Ｗに発生する変形力に応じた強さとされている。つまり、サポート部材Ｓは、サポート部材Ｓと積層造形物Ｗとの接合範囲Ｑａにおいて、中央位置における接合力よりも、外側位置における接合力が強くなるように形成されている。これにより、積層造形物Ｗの形成時に、積層造形物Ｗに変形力が発生したとしても、サポート部材Ｓは積層造形物Ｗに接合した状態を維持できる。その結果、積層造形物Ｗを所望形状に形成することができる。

【0048】

特に、サポート部材Ｓの積層造形物Ｗとの接合面積は、中央位置よりも外側位置の方が大きくなるように形成されている。従って、接合範囲Ｑａにおいて、放熱性の均一化を図ることができる。このことによっても、サポート部材Ｓは積層造形物Ｗに接合した状態を維持でき、結果として積層造形物Ｗを所望形状に形成することができる。

【0049】

また、同様に、サポート部材Ｓは、サポート部材Ｓとベース２３との接合範囲Ｑｂにおいて、中央位置における接合力よりも、外側位置における接合力が強くなるように形成されている。これにより、サポート部材Ｓ及び積層造形物Ｗの形成時に、サポート部材Ｓに変形力が発生したとしても、サポート部材Ｓはベース２３及び積層造形物Ｗに接合した状態を維持できる。その結果、サポート部材Ｓを所望形状に形成することができ、ひいてはサポート部材Ｓの上に形成される積層造形物Ｗを所望形状に形成することができる。

【0050】

特に、サポート部材Ｓのベース２３との接合面積は、中央位置よりも外側位置の方が大きくなるように形成されている。従って、接合範囲Ｑｂにおいて、放熱性の均一化を図ることができる。このことによっても、サポート部材Ｓはベース２３及び積層造形物Ｗに接合した状態を維持でき、結果として積層造形物Ｗを所望形状に形成することができる。

【0051】

ここで、サポート部材Ｓと積層造形物Ｗとの接合力を強くすると、サポート部材Ｓを積層造形物Ｗから分離除去する際に容易ではなくなる。同様に、サポート部材Ｓとベース２３との接合力を強くすると、サポート部材Ｓをベース２３から分離する際に容易ではなくなる。

【0052】

しかし、本実施形態において、サポート部材Ｓの全範囲の接合力を強くするのではなく、外側位置においては接合力を強くするが、中央位置においては接合力を弱くする。従って、サポート部材Ｓを全体として捉えた場合には、サポート部材Ｓをベース２３から容易に分離することができ、サポート部材Ｓを積層造形物Ｗから容易に分離除去することができる。

【0053】

上記実施形態において、サポート部材Ｓを構成する複数の柱の太さは、外側位置から中央位置に向かって徐々に変化させた。柱の太さは、中央位置からの離間距離に対して比例するように変化させてもよいし、中央位置に寄った位置ほど大きく変化し、外側位置に寄った位置ほど小さく変化するようにしてもよいし、また、その逆でもよい。例えば、積層造形物Ｗ及びサポート部材Ｓに発生する変形力を測定して、当該変形力に対応するように接合力を変化させてもよい。もちろん、接合力を単に２種類として、所定の境界線より中央位置に寄った範囲を小さな接合力とし、外側位置に寄った範囲を大きな接合力とするようにしてもよい。

【0054】

（６．第二，第三例のサポート部材Ｓ２，Ｓ３）
第二例のサポート部材Ｓ２について、図６を参照して説明する。図６に示すように、サポート部材Ｓ２は、独立した複数の柱により構成されている。ただし、各柱は、下端ほど細くなるように形成されている。つまり、サポート部材Ｓ２を構成する各柱は、ベース２３との接合面積よりも、積層造形物Ｗとの接合面積の方が大きい。つまり、サポート部材Ｓ２においては、積層造形物Ｗとの接合力を、ベース２３との接合力よりも強くしている。

【0055】

例えば、比較例を示す図４のように、サポート部材Ｓｃと積層造形物Ｗとの間で分離するおそれがある場合には、第二例のサポート部材Ｓ２は好適である。つまり、サポート部材Ｓ２は、サポート部材Ｓ２及び積層造形物Ｗの形成時に、ベース２３及び積層造形物Ｗとから分離することを抑制できる。

【0056】

また、第三例のサポート部材Ｓ３について、図７を参照して説明する。図７に示すように、サポート部材Ｓ３は、独立した複数の柱により構成されている。ただし、各柱は、上端ほど細くなるように形成されている。つまり、サポート部材Ｓ３を構成する各柱は、積層造形物Ｗとの接合面積よりも、ベース２３との接合面積の方が大きい。つまり、サポート部材Ｓ３においては、ベース２３との接合力を、積層造形物Ｗとの接合力よりも強くしている。

【0057】

例えば、比較例を示す図５のように、サポート部材Ｓｃとベース２３との間で分離するおそれがある場合には、第三例のサポート部材Ｓ３は好適である。つまり、サポート部材Ｓ３は、サポート部材Ｓ３及び積層造形物Ｗの形成時に、ベース２３及び積層造形物Ｗとから分離することを抑制できる。

【0058】

（７．第四例のサポート部材Ｓ４）
上記のサポート部材Ｓ，Ｓ２，Ｓ３は、独立した複数の柱により構成した。この他に、図８及び図９に示すように、サポート部材Ｓ４は、板部材により形成されたハニカム構造を有するようにしてもよい。ハニカム構造は、角形を連続して配列した構造、例えば、三角形、四角形、六角形等を連続して配列した構造を有する。

【0059】

より詳細には、図９に示すように、サポート部材Ｓ４は、積層造形物Ｗとの接合部位を尖らせた形状を有する。同様に、サポート部材Ｓ４は、ベース２３との接合部位をとがらせた形状を有する（図示せず）。つまり、サポート部材Ｓ４は、積層造形物Ｗに連続して接合しているのではなく、断続的に接合している。また、サポート部材Ｓ４は、ベース２３に対しても同様である。これにより、サポート部材Ｓ４は、ベース２３及び積層造形物Ｗから容易に分離除去される。

【0060】

ここで、図８及び図９に示すように、サポート部材Ｓ４は、位置によって異なる形状のハニカム構造に形成されている。つまり、サポート部材Ｓ４は、外側位置ほどハニカム構造の枠面積が小さく、中央位置ほどハニカム構造の枠面積が大きくなっている。換言すると、接合範囲Ｑ４ａ，Ｑ４ｂにおいて、外側位置における単位面積当たりのサポート部材Ｓ４による接合面積は、中央位置における単位面積当たりのサポート部材Ｓ４による接合面積より大きく設定されている。これにより、サポート部材Ｓ４を適用することにより、上記同様の効果を奏する。

【0061】

（８．第五例のサポート部材Ｓ５）
第五例のサポート部材Ｓ５について、図１０を参照して説明する。図１０に示すように、積層造形物Ｗ５とベース２３との対向範囲が、ほぼ正方形に近い形状を有する。この場合、サポート部材Ｓ５と積層造形物Ｗ５との接合範囲Ｑ５ａ、及び、サポート部材Ｓ５とベース２３との接合範囲Ｑ５ｂにおいて、正方形の中央位置の接合力を弱くし、且つ、正方形の外側位置のうち四隅の接合力を強くする。そして、サポート部材Ｓ５は、中央位置から外側位置に向かって徐々に接合力が強くなるようにする。この場合も、上記同様の効果を奏する。

【0062】

（９．第六例のサポート部材Ｓ６）
第六例のサポート部材Ｓ６について、図１１を参照して説明する。図１１に示すように、積層造形物Ｗ６とベース２３との対向範囲が、Ｌ字形状を有する。この場合、サポート部材Ｓ６と積層造形物Ｗ６との接合範囲Ｑ６ａ、及び、サポート部材Ｓ６とベース２３との接合範囲Ｑ６ｂにおいて、Ｌ字形状の屈曲部付近が中央位置となり、Ｌ字形状の両端付近が外側位置となる。つまり、サポート部材Ｓ６は、Ｌ字形状の屈曲部付近の接合力を弱くし、且つ、Ｌ字形状の両端付近の接合力を強くする。そして、サポート部材Ｓ６は、Ｌ字形状の屈曲部付近（中央位置）からＬ字形状の両端付近（外側位置）に向かって徐々に接合力が強くなるようにする。この場合も、上記同様の効果を奏する。

【0063】

（１０．その他）
上記においては、サポート部材Ｓ，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６は、部位に関わりなく同種の材料を用いることとした。従って、サポート部材Ｓ，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６による単位面積当たりの接合力は、部位に関わりなく、同一となる。

【0064】

この他に、サポート部材Ｓ，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６は、部位によって異なる材料を用いるようにしてもよい。例えば、サポート部材Ｓ，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６は、中央位置を接合力の弱い材料とし、外側位置を接合力の強い材料とする。この場合、サポート部材Ｓ，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６による単位面積当たりの接合面積は、部位に関わりなく同一としてもよい。この場合も、サポート部材Ｓ，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６は、外側位置の接合力を中央位置の接合力より強くすることができる。従って、上記同様の効果を奏する。

【0065】

また、サポート部材Ｓ，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６は、光ビーム照射装置４０によって、部位に関わりなく同じ照射強度の光ビームが照射されることとした。この他に、照射強度を、部位によって異なるようにしてもよい。一般に、照射強度が強いほど、接合力が強くなる。

【0066】

そこで、サポート部材Ｓ，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６による単位面積当たりの接合面積を部位に関わりなく同一とし、且つ、中央位置において照射強度を弱くし、外側位置において照射強度を強くする。この場合も、サポート部材Ｓ，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６は、外側位置の接合力を中央位置の接合力より強くすることができる。従って、上記同様の効果を奏する。

【0067】

また、サポート部材Ｓ，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６は、上記のように、部位によって、接合面積を異ならせること、材料を異ならせること、照射強度を異ならせることを、複合的に適用してもよい。この場合も、同様の効果を奏する。

【符号の説明】

【0068】

１：製造装置、 ２３：ベース、 ３３：リコータ、 ４０：光ビーム照射装置、 Ｐ：金属粉末、 Ｑａ，Ｑｂ，Ｑ４ａ，Ｑ４ｂ，Ｑ５ａ，Ｑ５ｂ，Ｑ６ａ，Ｑ６ｂ：接合範囲、 Ｓ，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６：サポート部材、 Ｗ，Ｗ５，Ｗ６：積層造形物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】