CN103302858B - 三维造型方法及造型物复合体以及三维造型装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种三维造型方法，其具有以下工序：在具有未固化的粉末材料的多个粉末材料层中分别基于与各粉末材料层对应的分层形状数据形成三维造型物的各分层的结合体，同时形成造型物支持部件的各分层的结合体。

Description

三维造型方法及造型物复合体以及三维造型装置

本申请基于2012年3月8日提出的日本专利申请第2012-52141号公报并主张其优先权，这里通过参照而引用其全部内容。

技术领域

本发明涉及三维造型方法及造型物复合体以及三维造型装置，特别是涉及采用粉末积层法形成三维造型物（立体物）的三维造型方法及该三维造型方法中所用的造型物复合体、以及用于实行该三维造型方法的三维造型装置。

背景技术

作为形成（造型）三维造型物的方法，已知有三维积层造型法。三维积层造型法，概略地讲，是基于成为对象的造型物的三维数据，生成表示将该造型物在特定方向以层状切片时的各分层形状的分层数据，通过将图形加工成与各分层数据相对应的形状的材料层依次堆叠而形成造型物的造型法。这里，作为三维积层造型方法，例如已知有采用粉末的粉末积层法。如此的积层造型法由于能够从三维的CAD（computer aided design：计算机辅助设计）数据直接制造三维造型物，因此是伴随着设计或制造现场中的三维CAD的普及及应用而急速普及的技术。

上述的粉末积层法是在台面上薄薄地展开粉末材料，通过粘合剂（粘结剂）或热、光固化物质等使与上述分层数据对应的区域的粉末材料固化（结合），形成由1层份的材料层构成的结合体，一边重复此工序一边在上方积层，从而形成三维造型物。这里，在该粉末积层法中，在积层的粉末材料中，一边积层一边形成造型物。具有通过在造型物形成后将未固化的粉末材料除去而能够简易且良好地形成三维造型物的特长。特别是，作为形成各层的结合体、在各层间使该结合体相互接合（粘接）的方法，通过应用从喷墨打印机中所用的打印头喷出上述粘合剂的喷墨方式，采用已经确立的喷墨打印机技术，能够简易且良好地形成三维造型物。关于采用了如此的粉末积层法的三维造型技术，例如在日本特开2008-302701号公报中有详细记载。

但是，由于一边在积层的粉末材料中埋设造型物一边制造，因此以被粉末材料埋没的状态完成的造型物的视觉辨认性低。特别是如果同时制造多个造型物，则在从被埋设的粉末材料中取出时容易相互碰撞。通过采用了上述粉末积层法的三维造型方法而形成的三维造型物，与通过采用了其它材料的造型方法或成形法形成的造型物相比较，一般柔软性低，因此在造型物的形成时或取出时等有碰撞时容易破损的问题。因此，存在不适合大批量生产的问题。

所以，本发明鉴于上述问题，提供一种能够抑制造型物的破损的三维造型方法及造型物复合体以及三维造型装置。

发明内容

在本发明的三维造型方法中，

在具有未固化的粉末材料的多个粉末材料层中分别基于与各粉末材料层对应的分层形状数据形成成为三维造型物的各分层的结合体，同时形成成为造型物支持部件的各分层的结合体。

本发明的造型物复合体含有：

包含多个分层的结合体的一段的三维造型物；

包含所述三维造型物的不同分层的结合体的其它段的三维造型物；

含有与所述一段的三维造型物相同的分层的结合体、并支持所述其它段的三维造型物的造型物支持部件。

本发明的三维造型装置具有结合剂喷出部，

所述结合剂喷出部在具有未固化的粉末材料的多个粉末材料层中分别基于与各粉末材料层对应的分层形状数据滴下结合剂，在所述多个粉末材料层中形成成为三维造型物的各分层的结合体，同时形成成为造型物支持部件的各分层的结合体。

发明效果

根据本发明，能够抑制造型物的破损。

附图说明

以下的附图作为说明书的一部分解释了本发明的优选实施方式，结合以上记载的一般性描述和以下记载的优选实施方式的具体描述，来阐述本发明的宗旨。

图1是表示本发明的三维造型方法的第1实施方式的流程图。

图2是表示第1实施方式的三维造型方法中的造型物及支持部件积层造型工序的一个例子的流程图。

图3是表示第1实施方式的造型物及支持部件积层造型工序中的造型物及托架的形成状态的概略工序图（1）。

图4是表示第1实施方式的造型物及支持部件积层造型工序中的造型物及托架的形成状态的概略工序图（2）。

图5是表示第1实施方式的造型物及支持部件积层造型工序中的造型物及托架的形成状态的概略工序图（3）。

图6是表示第1实施方式的造型物及支持部件积层造型工序中的造型物及托架的形成状态的概略工序图（4）。

图7是表示通过第1实施方式的造型物及支持部件积层造型工序而形成的造型物及托架的一个例子的概略构成图。

图8是表示第1实施方式的粉末除去工序及造型物取出工序中的造型物的支持状态的概略工序图。

图9是用于说明比较例的三维造型方法的概略工序图。

图10是表示本发明的三维造型方法的第2实施方式中所形成的造型物及托架的一个构成例的概略图。

图11是表示第2实施方式的造型物取出工序中的造型物的取出状态的概略工序图。

图12是表示本发明的三维造型方法的第3实施方式中的造型物及支持部件积层造型工序的一个例子的流程图。

图13是表示第3实施方式的造型物及支持部件积层造型工序及粉末材料除去工序中的造型物及托架的形成状态的概略工序图（1）。

图14是表示第3实施方式的造型物及支持部件积层造型工序及粉末材料除去工序中的造型物及托架的形成状态的概略工序图（2）。

图15是表示第3实施方式的造型物及支持部件积层造型工序及粉末材料除去工序中的造型物及托架的形成状态的概略工序图（3）。

图16是表示通过第3实施方式的造型物及支持部件积层造型工序形成的造型物及流道的一个例子的概略构成图。

图17是表示在本发明的三维造型方法的第4实施方式中形成的造型物及流道的一个构成例的概略图。

图18是表示第4实施方式的造型物取出工序中的造型物的取出状态的概略工序图。

图19是表示在本发明的三维造型方法的第5实施方式中形成的造型物及造型物支持部件（托架、流道）的形成状态的概略图。

图20是表示可实现本发明的三维造型方法的三维造型装置的一个例子的概略构成图。

具体实施方式

以下，通过示出实施方式，对本发明的三维造型方法及造型物支持部件以及三维造型装置进行详细说明。

（三维造型方法）

首先，对本发明的三维造型方法及造型物支持部件进行说明。

＜第1实施方式＞

图1是表示本发明的三维造型方法的第1实施方式的流程图。图2是表示本实施方式的三维造型方法中的造型物及支持部件积层造型工序的一个例子的流程图。图3～图6是表示本实施方式的造型物及支持部件积层造型工序中的造型物及托架（造型物支持部件）的形成状态的概略工序图。图7是表示通过本实施方式的造型物及支持部件积层造型工序而形成的造型物及托架的一个例子的概略构成图。这里，在图7中，为了简化说明，透视粉末材料层，只示出造型物及托架。图8是表示本实施方式的粉末除去工序及造型物取出工序中的造型物的支持状态的概略工序图。

本发明的三维造型方法的第1实施方式如图1所示，概略地说，具有三维数据准备工序（S101）、造型物及支持部件分层数据生成工序（S102）、造型物及支持部件积层造型工序（S103）、粉末除去工序（S104）和造型物取出工序（S105）。在本实施方式中，在造型物及支持部件积层造型工序中，在积层于造型台上的粉末材料层中，多个三维造型物（以下简称为“造型物”）以被载置在造型物支持部件即托架上、多个分层堆叠的状态形成（参照图7）。

首先，在三维数据准备工序（S101）中，准备在造型物及支持部件积层造型工序（S103）中成为造型对象的造型物的三维CAD数据。此外，在该三维数据准备工序（S101）中，准备构成造型物的粉末材料及用于使该粉末材料结合、固化的粘合剂（结合剂）。在本实施方式的采用了粉末积层法的三维造型方法中，作为粉末材料，例如能够使用α石膏等石膏或淀粉、聚丙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙等树脂的粉末，粘合剂也可以含有用于使粉末材料本体发生固化反应的催化剂，在此种情况下，如果粉末材料为石膏，则硫酸盐比较适合。此外，粘合剂也可以使用树脂系的粘接剂。这里所谓结合，包含化学键合或物理粘接中的至少任一种。

接着，在造型物及支持部件分层数据生成工序（S102）中，基于准备的三维CAD数据，以形成造型物时的造型台的上表面作为基准面，生成在与该基准面平行的平面将造型物切片（分割）时的、切片而成的各分层的分层形状数据（以下为了方便称为“造型物分层数据”）。

此外，在该造型物及支持部件分层数据生成工序（S102）中，相对于在造型台上方以堆叠为多个分层的状态而形成的多个造型物，生成将载置并支持各段的造型物的托架在与上述造型物的情况相同的、与上述基准面平行的平面切片（分割）为多层时的、各分层的分层形状数据（以下为了方便称为“托架分层数据”）。再有，托架形状的详细情况后述，但在本实施方式中，例如图7所示，具备分别配置在各段的多个造型物22、32、42的下方侧的托架主体13、23、33、和分别设在该托架主体13、23、33的下表面侧且规定托架主体13、23、33相互间的配置间隔的支柱部14、24、34，它们具有由多个分层份一体形成的构成。这里，第1段的造型物以配置在造型台的上表面的方式形成，因此通过第1段的托架主体13及支柱部14覆盖其上方侧。托架主体由位于下方的多个支柱部支持，可以与支柱部结合，为了容易从槽中取出制造的造型物，也可以不与支柱部结合而只载置在支柱部上。

接着，造型物及支持部件积层造型工序（S103）如图2所示，具有粉末材料层形成步骤（S111）、结合体形成步骤（S112）、结合体积层步骤（S113）、造型物及托架积层步骤（S114）和造型物积层步骤（S115）。

首先，在粉末材料层形成步骤（S111）中，如图3（a）所示，在被三维造型装置的槽109包围的造型台110的上表面平坦地堆积未固化的粉末材料以达到规定的厚度，形成1分层份（即第1段的第1分层）的粉末材料层11－1。该粉末材料层11－1中的规定的厚度例如设定在0.1mm左右或在其以上。

接着，在结合体形成步骤（S112）中，基于从三维CAD数据生成的造型物分层数据及托架分层数据，选择性地使粉末材料层11－1固化，在该层中同时形成与造型物的分层形状对应的结合体及与托架的支柱部的分层形状对应的结合体。具体地讲，如图3（b）所示，在造型物分层数据及托架分层数据中，基于以造型台110上表面作为基准面、从该基准面侧成为第1层的第1分层的造型物分层数据及托架分层数据，使粘合剂喷出部（粘结剂喷出部）120扫描，同时从该粘合剂喷出部120向第1分层的粉末材料层11－1的与该分层数据对应的区域喷出粘合剂121。也就是说，在粉末材料层11－1上，用滴下的粘合剂121描绘造型物及托架的第1分层的分层形状。通过该粘合剂121发生固化，如图3（c）所示，使浸渗有粘合剂121的区域的粉末材料层11－1的粉末材料结合并固化，形成与造型物的第1分层的分层形状对应的结合体12－1及与托架的支柱部的第1分层的分层形状对应的结合体14－1。这里，粘合剂喷出部120如后所述，具备喷墨打印机中所用的打印头或与喷墨打印机中所用的打印头同等的喷出机构。

接着，在结合体积层步骤（S113）中，通过重复上述的粉末材料层形成步骤（S111）及结合体形成步骤（S112），将形成于各层的粉末材料层中的结合体依次积层，分别形成各1分层份的造型物及托架。具体地讲，如图3（d）所示，在造型台110上的第1分层的粉末材料层11－1的上表面，通过平坦地堆积粉末材料以达到规定的厚度，形成第2分层的粉末材料层11－2。这里，造型台110与第1分层的粉末材料层11－1一同在槽109内只下降第2分层的粉末材料层11－2的层厚的程度，接着，在第1分层的粉末材料层11－1上堆积第2分层的粉末材料层11－2。

接着，如图3（e）所示，在造型物分层数据及托架分层数据中，基于从上述基准面侧成为第2层的第2分层的造型物分层数据及托架分层数据，一边使粘合剂喷出部120扫描，一边向第2分层的粉末材料层11－2的与该分层数据对应的区域喷出粘合剂（结合剂）121。通过该粘合剂121发生固化，如图4（a）所示，使浸渗有粘合剂121的区域的粉末材料层11－2的粉末材料结合并固化，形成与造型物的第2分层的分层形状对应的结合体12－2及与托架的支柱部的第2分层的分层形状对应的结合体14－2。

此时，从图面上方俯视造型台110，在形成于第1分层的粉末材料层11－1中的结合体12－1、14－1上，形成在平面重叠的区域中形成的第2分层的粉末材料层11－2的结合体12－2、14－2。此时，滴下的粘合剂121也到达第1分层的结合体12－1、14－1，因此第1分层的结合体12－1与第2分层的结合体12－2以结合的方式固化，第1分层的结合体14－1与第2分层的结合体14－2以结合的方式固化。也就是说，在下层的结合体与其上层的结合体平面重叠地形成的区域，上层及下层的结合体结果是作为一体的结合体形成。

通过重复如此的结合体积层步骤（S113），如图4（b）所示，造型台110与粉末材料层11－1、11－2一同在槽109内只下降第3分层的粉末材料层11－3的层厚的程度，接着在第2分层的粉末材料层11－2上堆积第3分层的粉末材料层11－3。基于从造型物的第1分层到最上层（图中为第3分层）的造型物分层数据，在粉末材料层11－1～11－3中，一体地积层形成具有结合体12－1～12－3的第1段的造型物12。第3分层的粉末材料层11－3为用于形成粉末材料层11－4的层，同时也是用于在结合体12－1～12－3与其后形成的托架主体13之间形成隙间的层。而且，如图4（c）所示，造型台110与粉末材料层11－1～11－3一同在槽109内只下降第4分层的粉末材料层11－4的层厚的程度，接着在第3分层的粉末材料层11－3上堆积第4分层的粉末材料层11－4。此外，与此同时，如图4（b）、（c）所示，基于从托架的支柱部的第1分层到最上层（图中为第4分层）的托架分层数据，在粉末材料层11－1～11－4中，一体地积层形成具有结合体14－1～14－4的第1段的托架的支柱部14。进而，如图4（d）所示，造型台110与粉末材料层11－1～11－34一同，在槽109内只下降第5分层的粉末材料层11－5的层厚的程度，然后在第4分层的粉末材料层11－4上堆积第5分层的粉末材料层11－5。基于托架主体（图中为第5分层）的托架分层数据，在粉末材料层11－5中，积层形成具有由支柱部14支持的结合体的第1段的托架主体13。托架主体13由位于下方的多个支柱部14支持，可以与支柱部14结合，为了容易从槽109中取出制造的造型物12，也可以不结合在支柱部14上而只载置在支柱部14上。此外托架主体13及支柱部14都以在同一段的各造型物12之间夹着未固化的粉末材料的方式配置。这里，为了在后述的粉末除去工序中容易排出覆盖造型物或托架的周围的未固化的粉末材料，例如如图7所示，托架主体13具有通过细的网格或网眼、格子等开口部连通托架主体13的上表面侧与下表面侧的平板状的结构。托架主体13的开口部具有粉末材料的各粉末能够有富余地从开口部通过的程度、且配置在该托架主体13的上部的结合体或造型物不能通过开口部的程度的开口面积及开口形状。

接着，在造型物及托架积层步骤（S114）中，重复上述的结合体积层步骤（S113），堆叠具有各层的结合体的1段的造型物及托架，形成多段的造型物及托架。具体地讲，如图5（a）～（c）所示，在造型台110上的形成有第1段的造型物12及托架主体13、支柱部14的粉末材料层11－1～11－5的上表面，基于从上述第1分层至第3分层的造型物分层数据，在粉末材料层21－1～21－3中，一体地积层形成具有结合体22－1～22－3的第2段的造型物22。此外，与此同时，基于从上述第1分层至第4分层的托架分层数据，在粉末材料层21－1～21－4中，一体地积层形成具有结合体24－1～24－4的第2段的托架的支柱部24。进而，基于上述第5分层的托架分层数据，在粉末材料层21－5中，积层形成具有接合在支柱部24上的结合体的第2段的托架主体23。

通过重复如此的造型物及托架积层步骤（S114），如图6（a）所示，基于造型物分层数据及托架分层数据，在粉末材料层11－1～11－5、21－1～21－5、31－1～31－5中，以堆叠的状态形成从第1段到最上段的下1段（图中为第3段）的各段的造型物12、22、32及托架主体13、23、33、支柱部14、24、34。这里，依次堆叠的支柱部14、托架主体13、支柱部24、托架主体23、支柱部34、托架主体33一体地积层形成，构成托架10A。

接着，在造型物积层步骤（S115）中，只基于上述的造型物及托架积层步骤（S114）中的造型物分层数据，形成最上段的造型物。具体地讲，如图6（b）所示，在造型台110上的形成有托架10A的最上段的托架主体33的粉末材料层31－5的上表面，基于从上述第1分层至第3分层的造型物分层数据，在粉末材料层41－1～41－3中一体地积层形成具有结合体42－1～42－3的最上段（图中为第4段）的造型物42。

如此，通过造型物及托架积层造型工序（S103）的各步骤，如图6（b）、图7所示，在积层于造型台110上的粉末材料101中，通过固化的粉末材料101，一体地积层形成具有托架主体13、23、33及支柱部14、24、34的托架10A，同时在该托架10A的各段的托架主体13、23、33上以载置状态形成从第2段至最上段的各造型物22、32、42。此外，第1段的造型物12以载置状态形成在造型台110的上表面，同时其上方侧被第1段的托架主体13及支柱部14覆盖。此时，各段中形成的造型物12、22、32、42及托架10A，以在制造过程及制造刚结束后埋入具有积层于造型台110上的未固化（未结合）的粉末材料层11－1～11－5、21－1～21－5、31－1～31－5、41－1～41－3的粉末材料101中的状态形成，在周围填充有未固化的粉末材料101而被支撑。因此，例如即使是重心偏移的造型物、或是存在由相对于固化的下侧的粉末材料层而横向突出的固化的上侧的材料层构成的突出部分的造型物，也可防止倾倒或损伤。

接着，在粉末除去工序（S104）中，将积层于造型台110上的未固化的粉末材料101除去，使造型物12、22、32、42露出。具体地讲，如图8（a）所示，设在造型台110上的粉末排出口110h开口，粉末材料101因自重而被从粉末排出口110h排出。再有，也可以通过未图示的吸引机构将粉末材料101吸引排出。这里，载置有造型物22、32、42的托架主体13、23、33如上所述（参照图7），具有设有网格状或网眼、格子状等的开口部的平板状的结构，因此，堆积在托架主体13、23、33上的未固化的粉末材料101通过这些开口部向下方落下，被从造型台110的粉末排出口110h排出。此时，从第2段至最上段（第4段）的造型物22、32、42以被载置、被支持在托架10A的各段的托架主体13、23、33的上表面的状态露出。此外，第1段的造型物12以被载置、被支持在造型台110的上表面的状态露出。再有，通过摇晃槽109及造型台110，也能使没有向下方落下而停留在造型物12、22、32、42上或托架10A上的未固化的粉末材料101下落。

再有，在本实施方式中，对通过设在造型台110上的粉末排出口110h排出造型台110上的粉末材料101的情况进行了说明，但本发明并不限定于此。本发明的三维造型方法例如也可以是将积层于造型台110上的粉末材料101用风压吹掉或通过声波振动除去的方法。

接着，在造型物取出工序（S105）中，依次取出通过上述粉末除去工序（S104）而从粉末材料101露出的造型物12、22、32、42。具体地讲，如图8（b）所示，在从造型台110上将粉末材料101全部除去后，或者一边从造型台110上除去粉末材料101一边依次从托架10A及造型台110上取出露出的造型物12、22、32、42。

接着，对上述的三维造型方法的作用效果，通过例示比较例进行验证。这里，首先，示出成为比较例的三维造型方法，在验证了其问题点后，对本实施方式的三维造型方法的特征和作用效果进行说明。

图9是用于说明比较例的三维造型方法的概略工序图。这里，为了使说明简便，对于与上述的本发明的实施方式同等的构成，附加同一符号进行说明。

在成为本发明的比较例的三维造型方法中，例如如图9（a）所示，首先，在造型台110的上表面形成1层份（第1段的第1分层）的粉末材料层11－1后，根据基于三维CAD数据生成的造型物的分层形状数据（造型物分层数据）使粉末材料层11－1有选择性地固化，形成与该造型物分层数据对应的结合体。

通过重复如此的在1分层份的粉末材料层中形成结合体的步骤，基于从造型物的第1分层到最上层（图中为第3分层）的造型物分层数据，在粉末材料层11－1～11－3中，一体地积层形成具有固化的粉末材料101的第1段的造型物12。然后，为了防止与第2段的造型物22结合，在粉末材料层11－3的上表面，形成粉末材料层（或防结合层）11－6。

进而，通过重复如此的形成具有各层的结合的1段份的造型物的步骤，如图9（a）所示，在积层于造型台110上的粉末材料层11－1～11－3、21－1～21－3、31－1～31－3、41－1～41－3中，形成从第1段到最上段（图中为第4段）的各段的造型物12、22、32、42，同时这些各段的造型物12、22、32、42以经由粉末材料层11－6、21－6、31－6而堆叠的状态形成。

在如此的成为比较例的三维造型方法中，例如如图9（a）所示，如果将堆叠形成在造型台110上的各段的造型物12、22、32、42以埋设在粉末材料层中的原状取出，则造型物12、22、32、42彼此碰撞，或不经意地对造型物12、22、32、42施加机械应力，容易破损。此外，即使通过从设在造型台110上的粉末排出口110h吸引排出粉末材料101，从造型物12、22、32、42的周围除去，如图9（b）所示，上段的造型物22、32、42也有时下落在造型台110上，或造型物12、22、32、42相互接触。因此，造型物12、22、32、42有因弄伤或破损、制造成品率下降的问题。此外，有不规则地落在造型台110上的造型物12、22、32、42堵塞粉末排出口110h，粉末材料101因不能充分排出而残留，难以取出造型物12、22、32、42，使生产性下降的问题。

另外，如图9（a）所示，在从图面上方俯视造型台110时，如果各段的造型物12、22、32、42平面重叠地配置形成，则只在形成造型物12、22、32、42的各粉末材料层11－1～11－3、21－1～21－3、31－1～31－3、41－1～41－3的大致同等的区域中滴下粘合剂并固化。滴下了粘合剂的粉末材料层与没有滴下粘合剂的粉末材料层相比，比重增高，容易沉入未固化的粉末材料层内，因此在该固化的区域与未固化的区域之间，粉末材料层的平坦性产生差异，产生弯曲或变形。因此，越是积层有粉末材料层的上段的造型物，越大地承受粉末材料层的弯曲或变形的影响，有不能得到基于三维CAD数据的本来的立体形状的问题。

因而，在本发明的三维造型方法中，如上所述，与各段的造型物12、22、32同时地形成载置该造型物22、32、42的托架10A。此外，通过规定支柱部14、24、34的长度（具体地讲，粉末材料层的积层数），该托架主体13、23、33以比造型物12、22、32的高度更高的方式形成相互的配置间隔。另外，为了容易排出粉末材料101，该托架主体13、23、33具有设有网格状或网眼、格子状等开口部的平板状的构造。

根据如此的三维造型方法，在除去造型台110上的粉末材料101而取出造型物12、22、32、42时，如图8（a）、（b）所示，造型物22、32、42被载置地支持在托架10A的各段的托架主体13、23、33上，因此，即使中间不夹着粉末材料层，也能够防止因落在造型台110上、或造型物12、22、32、42相互接触而弄伤或破损。此外，由于造型物12、22、32、42以被载置在造型台110及各段的托架主体13、23、33上被支持的状态良好地露出，所以能够容易从托架10A的各段中取出造型物12、22、32、42。

进而，由于托架10A对造型物12、22、32、42以堆叠的状态支撑，所以造型物12、22、32、42不会沉入粉末材料层内。而且，造型台110的上表面及托架10A的各段的托架主体13、23、33的上表面成为形成各段的造型物12、22、32、42时的基准面，能够抑制粉末材料层11－1～11－3、21－1～21－3、31－1～31－3、41－1～41－3的弯曲或变形，因此能够良好地形成具有基于三维CAD数据的本来的立体形状的造型物12、22、32、42。

所以，根据本实施方式，在采用粉末积层法大量形成三维造型物时，能够抑制造型物的破损，而且简易地取出，能够提高制造成品率或生产性。

再有，在上述实施方式中，对在造型台110的上表面或托架10A的各段的托架主体13、23、33的上表面以造型物12、22、32、42的底面直接接触的状态形成构成造型物12、22、32、42的结合体的情况进行了说明。这里，造型台110的上表面与造型物12的底面、或者托架主体13、23、33的上表面与造型物22、32、42的底面容易结合，在不能良好地取出造型物12、22、32、42的情况下，也可以在形成各段的第1分层的粉末材料层11－1、21－1、31－1、41－1之前，只在造型台110的上表面或形成托架主体13、23、33的粉末材料层11－5、21－5、31－5的上表面形成具有与粉末材料层相同的未固化的粉末材料的防结合层。该防结合层的厚度为以滴在防结合层上的第1分层的粉末材料层中的粘合剂不能到达防结合层下的托架主体的方式设定的厚度，例如与上述的粉末材料层11－1～11－5、21－1～21－5、31－1～31－5、41－1～41－3同样，设定在0.1mm左右或其以上。具体而言，防结合层的厚度，优选以1分层份的粉末材料层11－1～11－5、21－1～21－5、31－1～31－5、41－1～41－3的厚度为基准，设定为其整数倍。如此，通过将防结合层的厚度设定为与用于形成造型物12、22、32、42的粉末材料层11－1～11－5、21－1～21－5、31－1～31－5、41－1～41－3相同的厚度或其整数倍，不需要变更三维造型装置中的造型条件（数值设定等），能够使操作控制或输入操作简略化。此外，也可以使造型物稍微结合在位于其正下的托架主体上，使得通过施加小的机械应力就可以从该托架主体容易地分离造型物。在此种情况下，能够防止在粉末材料101一边碰到造型物一边从粉末排出口110h排出时，造型物翻倒。

＜第2实施方式＞

接着，对本发明的三维造型方法的第2实施方式进行说明。

在上述第1实施方式中，对与造型物12、22、32、42同时形成的托架10A，如图7所示，具有各段的托架主体13、23、33和支柱部14、24、34交替堆叠而成的一体的构成的情况进行了说明。在第2实施方式中，托架10A具有每段可分离的构成。

图10是表示本发明的三维造型方法的第2实施方式中形成的造型物及托架的一个构成例的概略图。图10（a）是表示本实施方式中的造型物及托架的形成状态的概略工序图，图10（b）是表示通过本实施方式形成的各段（1段份）的托架的一个例子的概略构成图。图11是表示本实施方式的造型物取出工序中的造型物的取出状态的概略工序图。再有，对于与上述第1实施方式同等的工序、处理步骤、构成，采用同一符号等，适宜参照图1～图8进行说明。

本发明的三维造型方法的第2实施方式在上述第1实施方式（参照图1、图2）所示的造型物及支持部件积层造型工序（S103）中，如图10（a）所示，在具有积层于造型台110上的粉末材料层11－1～11－5、21－1～21－5、31－1～31－5、41－1～41－3的粉末材料101中，以将造型物12、22、32、42载置在托架10A的各段上并多段堆叠的状态形成，同时该托架10A以可每段分离的状态形成。

具体而言，在造型物及支持部件积层造型工序（S103）中，首先，为了防止第1段的造型物12及托架10A－1的支柱部14与造型台110的结合，在造型台110的上表面整个区域上薄薄地且均匀地展开粉末材料，形成具有未固化的粉末材料的防结合层11－0。防结合层与粉末材料层为相同的材料，但也可以用与粉末材料层不同的材料且在粉末材料层发生固化的条件下难固化或不固化的材料。接着，通过实行图2所示的粉末材料层形成步骤（S111）、结合体形成步骤（S112）及结合体积层步骤（S113），在粉末材料层11－1～11－3中，一体地积层形成第1段的造型物12。此外，与此同时，在粉末材料层11－1～11－4中，一体地积层形成第1段的支柱部14，在粉末材料层11－5中，积层形成接合在支柱部14上的第1段的托架主体13。也就是说，如图10（b）所示，一体地积层形成具有支柱部14及托架主体13的第1段的托架10A－1。

接着，为了防止第2段的造型物22及托架10A－2的支柱部24与上述第1段的托架10A－1的结合，在形成有托架主体13的粉末材料层11－5的上表面整个区域上、即在托架主体13上表面及未固化的粉末材料层11－5的上表面，形成具有未固化的粉末材料的防结合层21－0。接着，与第1段同样地，在粉末材料层21－1～21－3中，一体地积层形成第2段的造型物22，此外，在粉末材料层21－1～21－4中，一体地积层形成第2段的支柱部24，进而，在粉末材料层21－5中，积层形成接合在支柱部24上的第2段的托架主体23。也就是说，与第1段同样地，一体地积层形成具有支柱部24及托架主体23的第2段的托架10A－2。

如此，通过重复进行在形成具有未固化的粉末材料的防结合层后实行图2所示的造型物及托架积层步骤（S114）的一连串的处理，如图10（a）所示，在粉末材料层11－1～11－5、21－1～21－5、31－1～31－5中，从第1段到第3段的各段的造型物12、22、32及各段的托架10A－1～10A－3以堆叠的状态形成。这里，依次堆叠的托架10A－1～10A－3通过在各段中遍及粉末材料层整个区域地夹着具有未固化的粉末材料的防结合层11－0～31－0，形成每段可分离的构成。

接着，为了防止最上段（图中为第4段）的造型物42与上述第3段的托架10A－3的结合，在形成有托架主体33的粉末材料层31－5的上表面形成具有未固化的粉末材料的防结合层41－0。接着，通过实行图2所示的造型物积层步骤（S115），在粉末材料层41－1～41－3中，形成第4段的造型物42。

如此，在本实施方式中，如图10（a）所示，在积层于造型台110上的粉末材料101中，通过固化的粉末材料101在各段中以堆叠的状态形成具有托架主体13及支柱部14的托架10A－1、具有托架主体23及支柱部24的托架10A－2、具有托架主体33及支柱部34的托架10A－3，同时在造型台110上及各段的托架10A－1～10A－3上以载置的状态形成各段的造型物12、22、32、42。此外，通过防结合层11－0防止了造型台110与托架10A－1的结合，同时防止了与造型物12的结合，通过防结合层21－0防止了托架10A－1与托架10A－2的结合，同时防止了与造型物22的结合，通过防结合层31－0防止了托架10A－2与托架10A－3的结合，同时防止了与造型物32的结合，通过防结合层41－0防止了托架10A－3与造型物42的结合。所以，各段的托架10A－1～10A－3通过在各段的最下层（即各段之间）形成防结合层11－0～41－0，可防止造型台110及各段的托架10A－1～10A－3相互间的结合、以及与各段的造型物12、22、32、42的结合，可分离地进行堆叠。

接着，在图1所示的粉末除去工序（S104）中，通过将积层于造型台110上的未固化的粉末材料101除去，使各段的造型物12、22、32、42露出。此时，造型物12、22、32、42以被载置、支持在造型台110及各段的托架10A－1～10A－3上的状态露出。

在图1所示的造型物取出工序（S105）中，在从造型台110上将粉末材料101全部除去、同时将除了造型物12、22、32、42正下的防结合层11－0、21－0、31－0、41－0以及支柱部14、24、34正下的防结合层11－0、21－0、31－0以外的防结合层11－0、21－0、31－0、41－0除去后，或者在除去之中，依次从托架10A－1～10A－3及造型台110上取出露出的造型物12、22、32、42。此时，造型物22、32、42可以从各段的托架10A－1～10A－3上单个地取出，也可以连同可分离的各段的托架10A－1～10A－3成批地取出多个造型物22、32、42。也就是说，如图11所示，最上段（第4段）的造型物42也可以在被载置、被支持在第3段的托架10A－3上的状态下从造型台110（三维造型装置）中成批地取出，此外，第3段的造型物32也可以在被载置、被支持在第2段的托架10A－2上的状态下成批地取出，此外，第2段的造型物22也可以在被载置、被支持在第1段的托架10A－1上的状态下成批地取出。

再有，在本实施方式中，形成于各段的最下层的防结合层11－0～41－0，在与粉末材料层材料相同时，为以滴在防结合层上的第1分层的粉末材料层中的粘合剂不到达该防结合层下的托架主体的方式设定的厚度，与上述第1实施方式同样，例如可设定在0.1mm左右或其以上。也就是说，优选防结合层11－0～41－0的厚度以1分层份的粉末材料层11－1～11－5、21－1～21－5、31－1～31－5、41－1～41－3的厚度为基准，设定为相同的厚度或其整数倍。此外，防结合层11－0～41－0在与粉末材料层材料不同、且材料在粉末材料层发生固化的条件下难固化或不固化时，其厚度没有特别的限定，但为了以粘合剂通过防结合层的粉末粒子间、但不能到达该防结合层下的托架主体的方式致密地堆积粉末粒子，优选粉末粒径小。此外，各防结合层11－0～41－0也可以不是粉末状，而是具有对应于设在托架主体13、23、33上的开口部使得粉末材料的各粉末能够通过的程度的开口部的一片薄板。在此种情况下，优选对表面进行氟加工。

如此，在本实施方式的三维造型方法中，也与上述第1实施方式同样，在将造型台110上的粉末材料101除去后取出造型物12、22、32、42时，由于造型物22、32、42被载置地支持在各段的托架10A－1、10A－2、10A－3上，因此能够防止因落在造型台110上、或造型物12、22、32、42相互间接触而弄伤或破损。此外，由于单个地取出各段的托架10A－1、10A－2、10A－3，所以通过取出上段侧的托架，载置在下段侧的托架上的造型物露出，容易取出。或者通过分离各段的托架10A－1、10A－2、10A－3，能够简易地连同托架10A－1、10A－2、10A－3成批地取出造型物12、22、32、42。

另外，在以堆叠的状态形成造型物12、22、32、42时，造型台110的上表面及各段的托架10A－1、10A－2、10A－3的上表面成为形成各段的造型物12、22、32、42时的基准面，能够抑制粉末材料层11－1～11－3、21－1～21－3、31－1～31－3、41－1～41－3的弯曲或变形，因此能够良好地形成具有基于三维CAD数据的本来的立体形状的造型物12、22、32、42。

所以，即使在本实施方式中，在采用粉末积层法大量形成三维造型物时，能够抑制造型物的破损而且简易地取出，能够提高制造成品率及生产性。

＜第3实施方式＞

接着，对本发明的三维造型方法的第3实施方式进行说明。

在上述第1及第2实施方式中，如图7、图10所示，对相对于多段堆叠形成的造型物在各段形成托架、在该托架（托架主体）上载置造型物的情况进行了说明。在第3实施方式中，各段的相邻的造型物通过流道（造型物支持部件）相互连结，以多段堆叠的状态形成。

图12是表示本发明的三维造型方法的第3实施方式中的造型物及支持部件积层造型工序的一个例子的流程图。图13～图15是表示本实施方式的造型物及支持部件积层造型工序及粉末材料除去工序中的造型物及托架的形成状态的概略工序图。图16是表示通过本实施方式的造型物及支持部件积层造型工序形成的造型物及流道的一个例子的概略构成图。这里，在图16中，为了简化说明，透视粉末材料层，只示出造型物及托架。再有，对于与上述第1及第2实施方式同等的工序、处理步骤、构成，采用同一符号等，适宜参照图1～图8、图10～图11进行说明。

本发明的三维造型方法的第3实施方式与图1所示的情况同样，概略地具有三维数据准备工序（S101）、造型物及支持部件分层数据生成工序（S102）、造型物及支持部件积层造型工序（S103）、粉末除去工序（S104）和造型物取出工序（S105）。在本实施方式中，在造型物及支持部件积层造型工序中，在积层于造型台上的粉末材料层中，多个造型物被连结在造型物支持部件即流道上，以多段堆叠的状态形成（参照图16）。

首先，在三维数据准备工序（S101）中，与第1实施方式同样，准备在造型物及支持部件积层造型工序（S103）中成为造型对象的造型物的三维CAD数据。

接着，在造型物及支持部件分层数据生成工序（S102）中，与第1实施方式同样，基于三维CAD数据生成造型物分层数据。此外，在本实施方式中，在该造型物及支持部件分层数据生成工序（S102）中，对于以多段堆叠的状态形成于造型台上的多个造型物，生成将相互连结并支持各段的造型物的流道在与上述造型物的情况相同的平面切片（分割）为多层时的各分层的分层形状数据（以下为了方便称为“流道分层数据”）。再有，流道形状的详细情况后述，在本实施方式中，例如如图16所示，具备相互连结各段的相邻的造型物12、22、32、42的连结部15、25、35、45和连接在该连结部15、25、35、45上且规定各段的造型物12、22、32、42相互间的配置间隔的支柱部14、24、34、44，它们具有多段份、一体形成的构成。

接着，在造型物及支持部件积层造型工序（S103）中，如图12所示，实行粉末材料层形成步骤（S211）、结合体形成步骤（S212）、结合体积层步骤（S213）和造型物及流道积层步骤（S214）。

首先，在粉末材料层形成步骤（S211）及结合体形成步骤（S212）中，与第1实施方式同样，如图13（a）所示，对于形成在造型台110的上表面的1分层份（即第1段的第1分层）的粉末材料层11－1，基于第1分层的造型物分层数据及流道分层数据，使粘合剂喷出部120扫描，同时从该粘合剂喷出部120喷出粘合剂121，由此使该粉末材料层11－1选择性地固化，形成与造型物的第1分层的分层形状对应的结合体12－1及与流道的支柱部的第1分层的分层形状对应的结合体14－1。

接着，在结合体积层步骤（S213）中，如图13（b）、（c）所示，在第1分层的粉末材料层11－1上形成第2分层的粉末材料层11－2，基于第2分层的造型物分层数据及流道分层数据，使粘合剂喷出部120扫描，同时喷出粘合剂121，使该粉末材料层11－2选择性地固化，形成与造型物的第2分层的分层形状对应的结合体12－2及与流道的支柱部的第2分层的分层形状对应的结合体14－2、以及与流道的连结部15的分层形状对应的结合体。

通过重复如此的粉末材料层形成步骤（S211）及结合体形成步骤（S212），如图13（d）、图14（a）所示，在粉末材料层11－1～11－3中，一体地积层形成第1段的造型物12。此外，与此同时，在粉末材料层11－1～11－4中，一体地积层形成第1段的支柱部14。进而，在粉末材料层11－2中，形成连结支柱部14及第1段的造型物12的连结部15以及连结第1段的造型物12彼此的连结部15。造型物12以被连结在连结部15上的状态被支持在支柱部14上。这里，为了能够在后述的造型物取出工序中简易地分离各造型物12，流道的连结部15优选具有能够将造型物12相互连结的最低限的厚度（薄度）及强度。再有，在图13～图16中，为了方便图示，作为连结部表述为具有方柱状，比较粗，但也不限定于此。

接着，在造型物及流道积层步骤（S214）中，通过重复上述的结合体积层步骤（S213），如图14（b）～图15（a）所示，堆叠各层的具有结合体的1段份的造型物及流道，形成多段的造型物及流道。也就是说，基于造型物分层数据及托架分层数据，在粉末材料层11－1～11－4、21－1～21－4、31－1～31－4、41－1～41－3中，以堆叠的状态一体地形成从第1段到最上段（图中为第4段）的各段的造型物12、22、32、42、及连结该各段的造型物12、22、32、42的连结部15、25、35、45、连接在该连结部15、25、35、45上的支柱部14、24、34、44。

如此，通过造型物及支持部件积层造型工序（S103）的各步骤，如图15（a）、图16所示，在积层于造型台110上的粉末材料101中，通过固化的粉末材料101，一体地积层形成具有支柱部14、24、34及连结部15、25、35、45的流道10B，而且通过该流道10B的各段的连结部15、25、35、45，各段的造型物12、22、32、42形成以相互连结的状态被支柱部14支持的形状。

接着，在粉末除去工序（S104）中，与第1实施方式同样，如图15（b）所示，通过从粉末排出口110h吸引排出而将积层于造型台110上的未固化的粉末材料101除去，使造型物12、22、32、42露出。这里，各段的造型物12、22、32、42如上所述（参照图16），只连结在流道10B的各段的连结部15、25、35、45上，该造型物12、22、32、42及连结部15、25、35、45以外的区域在上方侧及下方侧是连通的，所以粉末材料101可通过该区域从造型台110的粉末排出口110h排出。此时，各段的造型物12、22、32、42被连结在流道10B的各段的连结部15、25、35、45上，以被支柱部14支持的状态露出。除载置在造型台110上的造型物12以外，为了使各连结部25、35、45分别具有足够的强度，以使得不因各段的造型物22、32、42的重量而发生裂纹或断裂，也可以是通过分别积层多个粉末材料层而成的。此外，造型物12由于连结在连结部15上，因此不会因排出粉末材料101时施加的应力而发生位置偏移，被支持在规定的位置，但是如果造型物12具有不会因粉末材料101的应力而使位置偏移这种程度的足够的重量或形状，也不一定需要连结部15。

接着，在造型物取出工序（S105）中，依次取出通过上述的粉末除去工序（S104）而从粉末材料101中露出的造型物12、22、32、42。具体地讲，如图15（b）所示，在从造型台110上将粉末材料101全部除去后、或者在从造型台110上除去粉末材料101的同时，将露出的造型物12、22、32、42依次从流道10B的各段的连结部15、25、35、45上分离并取出。

根据如此的三维造型方法，在除去造型台110上的粉末材料101并取出造型物12、22、32、42时，如图15（b）所示，由于造型物12、22、32、42被连结地支持在流道10B的各段的连结部15、25、35、45上，所以能够防止因落在造型台110上或因造型物12、22、32、42相互接触而弄伤或破损。此外，造型物12、22、32、42以被连结地支持在各段的连结部15、25、35、45上的状态良好地露出，所以在槽109内，能够将造型物12、22、32、42从流道10B的各段上简易地分离并取出。再有，也可以使流道10B十分强固，以连结在流道10B上的原状从槽109内取出造型物12、22、32、42，然后从流道10B上分离造型物12、22、32、42。

另外，在以堆叠的状态形成造型物12、22、32、42时，通过将该造型物12、22、32、42连结在流道10B的各段的连结部15、25、35、45上，能够以造型台110的上表面及各段的最上层的粉末材料层11－4、21－4、31－4的上表面作为形成各段的造型物12、22、32、42时的基准面，抑制了粉末材料层11－1～11－4、21－1～21－4、31－1～31－4、41－1～41－3的弯曲或变形，所以能够良好地形成具有基于三维CAD数据的本来的立体形状的造型物12、22、32、42。

所以，即使在本实施方式中，在采用粉末积层法大量形成三维造型物时，也能够抑制造型物的破损，而且简易地取出，能够提高制造成品率及生产性。此外，在本实施方式中，各段的相邻的造型物12、22、32、42能够以通过流道10B的连结部15、25、35、45而相互连结的状态形成，因此通过削减形成多段造型物12、22、32、42时所需的粉末材料层的积层数，能够更加提高生产性，同时削减生产成本。

＜第4实施方式＞

接着，对本发明的三维造型方法的第4实施方式进行说明。

在上述第3实施方式中，对具有连结各段的造型物12、22、32、42的连结部15、25、35、45及连接该连结部15、25、35、45的支柱部14、24、34、44的流道10B如图16所示具有一体的构成的情况进行了说明。在第4实施方式中，与上述第2实施方式同样，流道10B具有每段可分离的构成。

图17是表示在本发明的三维造型方法的第4实施方式中形成的造型物及流道的一构成例的概略图。图17（a）是表示本实施方式中的造型物及流道的形成状态的概略工序图，图17（b）是表示通过本实施方式形成的流道的一个例子的概略构成图。图18是表示本实施方式的造型物取出工序中的造型物的取出状态的概略工序图。再有，对于与上述第3实施方式同等的工序、处理步骤、构成，采用同一符号等，适宜参照图12～图16进行说明。

本发明的三维造型方法的第4实施方式在上述第3实施方式（参照图1、图12）所示的造型物及支持部件积层造型工序（S103）中，如图17（a）所示，在具有积层于造型台110上的粉末材料层11－1～11－4、21－1～21－4、31－1～31－4、41－1～41－3的粉末材料101中，造型物12、22、32、42以连结在流道10B的各段的连结部15、25、35、45上多段堆叠的状态形成，同时以每段可分离的状态形成该流道10B。

具体而言，在造型物及支持部件积层造型工序（S103）中，首先，为了防止第1段的造型物12及流道10B－1的支柱部14与造型台110的结合，在造型台110的上表面整个区域上，形成具有未固化的粉末材料的防结合层11－0。接着，通过实行图12所示的粉末材料层形成步骤（S211）、结合体形成步骤（S212）及结合体积层步骤（S213），在粉末材料层11－1～11－3中，一体地积层形成第1段的造型物12。此外，与此同时，在粉末材料层11－1～11－4中，一体地积层形成第1段的支柱部14，在粉末材料层11－2中，积层形成与造型物12连结且与支柱部14连接的第1段的连结部15。也就是说，如图17（b）所示，一体地积层形成具有支柱部14及连结部15的第1段的流道10B－1和连结在连结部15上的第1段的造型物12。支柱部14及造型物12通过防结合层11－0不与造型台110结合地形成。

接着，为了防止第2段的造型物22及流道10B－2的支柱部24与上述第1段的流道10B－1的结合，在第1段的流道10B－1的最上层即粉末材料层11－4的上表面整个区域上，形成具有未固化的粉末材料的防结合层21－0。接着，与第1段同样，在粉末材料层21－1～21－3中，一体地积层形成第2段的造型物22，此外，在粉末材料层21－1～21－4中，一体地积层形成第2段的支柱部24，另外，在粉末材料层21－2中，积层形成与造型物22连结且与支柱部24连接的第2段的连结部25。也就是说，与第1段同样，一体地积层形成具有支柱部24及连结部25的第2段的流道10B－2和连结在连结部25上的第2段的造型物22。支柱部24通过防结合层21－0不与支柱部14结合地形成。

如此，通过重复进行在形成具有未固化的粉末材料的防结合层后实行图12所示的造型物及流道积层步骤（S214）的一连串的处理，如图17（a）所示，在粉末材料层11－1～11－4、21－1～21－4、31－1～31－4、41－1～41－3中，以堆叠的状态形成从第1段到最上段的各段的造型物12、22、32、42及连结在该造型物12、22、32、42上的各段的流道10B－1～10B－4。这里，依次堆叠的流道10B－1～10B－4通过在各段中夹着具有未固化的粉末材料的防结合层11－0～41－0，形成每段可分离的构成。

接着，在图1所示的粉末除去工序（S104）中，通过除去积层于造型台110上的未固化的粉末材料101，使各段的造型物12、22、32、42露出。此时，造型物12、22、32、42以被连结且被支持在各段的流道10B－1～10B－4的连结部15、25、35、45上的状态露出。

在图1所示的造型物取出工序（S105）中，在从造型台110上将粉末材料101全部除去、同时将除了造型物12正下的防结合层11－0以及支柱部14、24、34、44正下的防结合层11－0、21－0、31－0、41－0以外的防结合层11－0、21－0、31－0、41－0除去后、或者在除去之中，使露出的造型物12、22、32、42依次从流道10B－1～10B－4的连结部15、25、35、45上分离，并取出。此时，造型物12、22、32、42可以从各段的流道10B－1～10B－4上单个地取出，也可以连同可分离的各段的流道10B－1～10B－4成批地取出多个造型物12、22、32、42。也就是说，如图18所示，最上段（第4段）的造型物42，也可以以被连结地支持在第4段的流道10B－4的连结部45上的状态从造型台110（三维造型装置）上成批地取出，此外，第3段的造型物32也可以以被连结地支持在第3段的流道10B－3的连结部35上的状态成批地取出，此外，第2段的造型物22也可以以被连结地支持在第2段的流道10B－2的连结部25上的状态成批地取出，此外，第1段的造型物12也可以以被连结地支持在第1段的流道10B－1的连结部15上的状态成批地取出。此外，各防结合层11－0～41－0也可以不是粉末状，而是具有粉末材料的各粉末能够通过的程度的开口部的一片薄板。在此种情况下，优选对表面进行氟加工。

如此，在本实施方式的三维造型方法中，也与上述第3实施方式同样，在将造型台110上的粉末材料101除去而取出造型物12、22、32、42时，由于造型物12、22、32、42被连结地支持在各段的流道10B－1～10B－4的连结部15、25、35、45上，所以能够防止因落在造型台110上、或造型物12、22、32、42相互接触而弄伤或破损。此外，由于造型物12、22、32、42以被连结地支持在各段的流道10B－1～10B－4的连结部15、25、35、45上的状态良好地露出，所以能够从各段的连结部15、25、35、45上将造型物12、22、32、42单个地简易分离并取出。或者分离各段的流道10B－1～10B－4，能够简易地连同流道10B－1～10B－4成批地分离造型物12、22、32、42并取出。

另外，在以堆叠的状态形成造型物12、22、32、42时，通过将该造型物12、22、32、42连结在各段的流道10B－1～10B－4的连结部15、25、35、45上，能够以造型台110的上表面及各段的最上层的粉末材料层11－4、21－4、31－4的上表面作为形成各段的造型物12、22、32、42时的基准面，抑制粉末材料层11－1～11－4、21－1～21－4、31－1～31－4、41－1～41－3的弯曲或变形，因此能够良好地形成具有基于三维CAD数据的本来的立体形状的造型物12、22、32、42。

所以，在本实施方式中，在采用粉末积层法大量形成三维造型物时，也能够抑制造型物的破损，而且简易地取出，能够提高制造成品率及生产性。此外，在本实施方式中，还能够削减形成多段的造型物12、22、32、42时所需的粉末材料层的积层数，能够更加提高生产性，而且能够削减生产成本。

＜第5实施方式＞

接着，对本发明的三维造型方法的第5实施方式进行说明。

在上述第1～第4实施方式中，对载置各段的造型物12、22、32、42的托架10A或连结的流道10B通过积层形成于造型物12、22、32、42的周围的支柱部14、24、34、44来规定各段的造型物12、22、32、42相互间的配置间隔的情况进行了说明。在第5实施方式中，具有除了支柱部14、24、34、44以外，在各段的造型物12、12之间、造型物22、22之间、造型物32、32之间、造型物42、42之间中的至少任一处配置与所述支柱部平行地积层形成的辅助支柱部的构成。

图19是表示本发明的三维造型方法的第5实施方式中形成的造型物及造型物支持部件（托架、流道）的形成状态的概略图。图19（a）是表示本实施方式中的造型物及造型物支持部件的第1形成状态的概略工序图，图19（b）是表示本实施方式中的造型物及造型物支持部件的第2形成状态的概略工序图。再有，在图19（a）、（b）中，示出在上述第1及第3实施方式所示的造型物支持部件（托架10A、流道10B）上形成辅助支柱部的构成，但本发明并不局限于此，也可以在第2及第4实施方式所示的造型物支持部件（托架、流道）上形成辅助支柱部。此外，对于与上述第1～第4实施方式同等的工序、处理步骤、构成，采用同一符号等进行说明。

本发明的三维造型方法的第5实施方式中的造型物及造型物支持部件（托架）的第1形成状态如图19（a）所示，在上述第1实施方式所示的托架10A（参照图6（b））中，形成有造型物12、12间的连结造型台110与托架主体13的辅助支柱部16，形成有造型物22、22间的连结托架主体13与托架主体23的辅助支柱部26，形成有造型物32、32间的连结托架主体23与托架主体33的辅助支柱部36。

具体而言，在图1所示的造型物及支持部件积层造型工序（S103）中，通过实行图2所示的粉末材料层形成步骤（S111）、结合体形成步骤（S112）及结合体积层步骤（S113），在粉末材料层11－1～11－3中，一体地积层形成第1段的造型物12，与此同时，在粉末材料层11－1～11－4中，分别一体地积层形成第1段的支柱部14及辅助支柱部16，在粉末材料层11－5中，积层形成与支柱部14及辅助支柱部16连接的第1段的托架主体13。这里，例如如图19（a）所示，支柱部14形成在包围积层形成于造型台110上的多个造型物12的周边区域上，辅助支柱部16与支柱部14平行地形成在多个造型物12、12间的区域上。

接着，在造型物及托架积层步骤（S114）中，通过重复如此的结合体积层步骤（S113），如图19（a）所示，在粉末材料层11－1～11－5、21－1～21－5、31－1～31－5中，形成从第1段到第3段的各段的造型物12、22、32，同时形成托架主体13、23、33、支柱部14、24、34、辅助支柱部16、26、36一体地依次堆叠而成的托架10A。再有，优选辅助支柱部16与造型台110及托架主体13中的至少一方结合，优选辅助支柱部26与托架主体13及托架主体23中的至少一方结合，优选辅助支柱部36与托架主体23及托架主体33中的至少一方结合。

根据采用了具有如此构成的托架10A的三维造型方法，在图1所示的粉末除去工序（S104）及造型物取出工序（S105）中，由于将造型物22、32、42载置地支持在由托架10A的各段的支柱部14、24、34及辅助支柱部16、26、36支持的托架主体13、23、33上，所以能够良好地防止托架主体13、23、33因造型物22、32、42的重量等而破碎、落在造型台110上，或防止造型物12、22、32、42破损。此外，造型物12、22、32、42以被可靠地载置并支持在各段的托架主体13、23、33上的状态露出，因此能够简易地从托架10A的各段上取出造型物12、22、32、42。

另外，通过在托架10A的各段的托架主体13、23、33的下表面设置各段的支柱部14、24、34及辅助支柱部16、26、36，支持托架主体13、23、33以及各段的造型物22、32、42的部位增加，可减轻施加给各部位的托架主体13、23、33以及各段的造型物22、32、42的负荷，可良好地抑制形成该造型物12、22、32、42时的基准面的弯曲或变形，所以能够更好地形成具有基于三维CAD数据的本来的立体形状的造型物12、22、32、42。

此外，本实施方式中的造型物及造型物支持部件（流道）的第2形成状态如图19（b）所示，在上述第3实施方式所示的托架10A（参照图15（a））中，在造型物12、12间的造型台110与造型物12、12间的连结部15之间形成有辅助支柱部16，在造型物12、12间的连结部15与造型物22、22间的连结部25之间形成有辅助支柱部26，在造型物22、22间的连结部25与造型物32、32间的连结部35之间形成有辅助支柱部36，在造型物32、32间的连结部35与造型物42、42间的连结部45之间形成有辅助支柱部46。

具体而言，在图1所示的造型物及支持部件积层造型工序（S103）中，通过实行图12所示的粉末材料层形成步骤（S211）、结合体形成步骤（S212）及结合体积层步骤（S213），在粉末材料层11－1～11－3中，一体地积层形成第1段的造型物12，与此同时，在粉末材料层11－1～11－4中，一体地积层形成第1段的支柱部14，在粉末材料层11－2中，形成连接在支柱部14上、而且将第1段的造型物12相互连结的连结部15，在粉末材料层11－1、11－3、11－4中，积层形成连接在连结部15上的辅助支柱部16。这里，例如如图19（b）所示，支柱部14形成在包围积层形成于造型台110上的多个造型物12的周边区域上，辅助支柱部16与支柱部14平行地形成在多个造型物12间的形成有连结部15的区域上。

接着，在造型物及流道积层步骤（S214）中，通过重复如此的结合体积层步骤（S213），如图19（b）所示，在粉末材料层11－1～11－4、21－1～21－4、31－1～31－4、41－1～41－3中，形成从第1段到最上段的各段的造型物12、22、32、42，同时形成连结部15、25、35、45、支柱部14、24、34、44、辅助支柱部16、26、36、46一体地依次堆叠而成的流道10B。再有，优选将辅助支柱部16结合在造型台110及连结部15中的至少一方上，优选将辅助支柱部26结合在连结部15及连结部25中的至少一方上，优选将辅助支柱部36结合在连结部25及连结部35中的至少一方。优选将辅助支柱部46结合在连结部35及连结部45中的至少一方上。

根据采用了具有如此的构成的流道10B的三维造型方法，在图1所示的粉末除去工序（S104）及造型物取出工序（S105）中，由于造型物12、22、32、42被连结地支持在由流道10B的各段的支柱部14、24、34、44及辅助支柱部16、26、36、46支持的连结部15、25、35、45上，所以能够良好地防止连结部15、25、35、45因造型物22、32、42的重量等而破碎，落在造型台110上，或防止造型物12、22、32、42破损。此外，造型物12、22、32、42以被可靠地连结并支持在各段的连结部15、25、35、45上的状态露出，因此能够简易地从流道10B的各段上分离造型物12、22、32、42并取出。

另外，通过设置辅助支柱部16、26、36、46，支持各段的造型物12、22、32、42的部位增加，可减轻施加给各部位的造型物12、22、32、42的负荷，良好地抑制形成该造型物12、22、32、42时的基准面的弯曲或变形，所以能够更良好地形成具有基于三维CAD数据的本来的立体形状的造型物12、22、32、42。

所以，即使在本实施方式中，在采用粉末积层法大量形成三维造型物时，也能够抑制造型物的破损，而且简易地取出，能够提高制造成品率及生产性。

（三维造型装置）

接着，对可实现上述的三维造型方法的三维造型装置进行说明。

图20是表示可实现本发明的三维造型方法的三维造型装置的一个例子的概略构成图。这里，对于与上述各实施方式同等的构成，附加同一符号进行说明。

能够通过图20所示的三维造型装置100实行上述三维造型方法（参照图1）中的至少造型物及支持部件分层数据生成工序（S102）、造型物及支持部件积层造型工序（S103）和粉末除去工序（S104）。

本实施方式中所用的三维造型装置100例如如图20所示，概略地讲，具有造型台110、粘合剂喷出部120、扫描机构部130、粉末材料供给部140、粉末材料排出部150、控制部（造型控制部）160和数据处理部170（分层形状数据生成部）。

造型台110具有在上述一系列的三维造型方法中、在形成基于三维CAD数据的造型物12、22、32、42时成为基准面的上表面，通过实行造型物及支持部件积层造型工序（S103），在该上表面依次积层粉末材料层，同时在该粉末材料层中，形成基于三维CAD数据的造型物12、22、32、42及支持该造型物12、22、32、42的造型物支持部件（托架10A、流道10B）。此外，造型台110例如具备省略了图示的升降机构，以使积层形成在造型台110上表面的各粉末材料层的上表面的高度始终恒定的方式控制造型台110的上下方向（Ｚ方向）的位置。此外，造型台110例如具有从上表面侧至下表面侧连通的粉末排出口110h，通过实行粉末除去工序（S104），积层于造型台110上表面的粉末材料101经由该粉末排出口110h被排出。

粘合剂喷出部120具备喷出机构，其与喷墨打印机所用的打印头同等地作为微小的液滴喷出粘合剂，在造型物及支持部件积层造型工序（S103）的结合体形成步骤（S112、S212）中，通过扫描机构部130使该粘合剂喷出部120在与造型台110上表面平行的平面（X-Y平面）内，基于造型物12、22、32、42及造型物支持部件（托架10A、流道10B）的分层数据移动，向形成在造型台110的上表面的各层的粉末材料层中的应形成造型物12、22、32、42的区域及应形成造型物支持部件（托架10A、流道10B）的区域喷出粘合剂，使其固化。

扫描机构部130具备导轨131，其在与造型台110上表面平行的平面内的正交的两个方向（X-Y方向）延伸，在造型物及支持部件积层造型工序（S103）的结合体形成步骤（S112、S212）中，通过使粘合剂喷出部120基于造型物12、22、32、42及造型物支持部件（托架10A、流道10B）的分层数据沿着该导轨131移动，使粘合剂喷出部120向形成在造型台110上表面的各层的粉末材料层中的应形成造型物12、22、32、42的区域及应形成造型物支持部件（托架10A、流道10B）的区域的正上方移动。

粉末材料供给部140储存粉末材料，在造型物及支持部件积层造型工序（S103）的粉末材料层形成步骤（S111、S211）中，向造型台110的上表面薄薄地且均匀地展开粉末材料，形成规定厚度的1分层份的粉末材料层。

粉末材料排出部150与设在造型台110上的粉末排出口110h连接，在粉末除去工序（S104）中，将积层于造型台110上表面的未固化的粉末材料101通过从粉末排出口110h吸引，从造型台110上表面排出。

控制部160至少控制上述造型台110、粘合剂喷出部120、扫描机构部130、粉末材料供给部140及粉末材料排出部150中的各动作。具体而言，在造型物及支持部件积层造型工序（S103）中，基于从数据处理部170供给的造型物及造型物支持部件的分层数据，控制造型台110、粘合剂喷出部120、扫描机构部130及粉末材料供给部140的各动作，在积层于造型台110上的粉末材料101中，以多段堆叠的状态形成基于三维CAD数据的造型物12、22、32、42及造型物支持部件（托架10A、流道10B）。此外，在粉末除去工序（S104）中，通过控制造型台110及粉末材料排出部150的各动作，将积层于造型台110上的未固化的粉末材料101排出并除去，使各段的造型物12、22、32、42以被支持在造型物支持部件（托架10A、流道10B）上的状态露出。

数据处理部170例如具有计算机等运算装置，在造型物及支持部件分层数据生成工序（S102）中，基于造型物12、22、32、42的三维CAD数据，生成将该造型物12、22、32、42及载置或连结地支持该造型物12、22、32、42的造型物支持部件（托架10A、流道10B）在与造型台110上表面（基准面）平行的平面切片（分割）为多层时的分层数据（造型物分层数据、托架分层数据、流道分层数据）。

在具有如此的构成的三维造型装置100中，通过实行上述第1～第5实施方式所示的三维造型方法，在积层于造型台110上的粉末材料101中，以堆叠的状态形成造型物12、22、32、42及载置或连结地支持该造型物12、22、32、42的造型物支持部件（托架10A、流道10B）。

由此，在粉末除去工序（S104）及造型物取出工序（S105）中，由于造型物22、32、42以被载置或连结地支持在造型物支持部件（托架10A、流道10B）的各段上的状态从粉末材料101中露出，因此可防止因落在造型台110上或造型物12、22、32、42相互接触而导致的破损等，而且能够简易地取出造型物12、22、32、42。在造型物及支持部件积层造型工序中，造型物22、32、42以被载置或连结在造型物支持部件（托架10A、流道10B）上的状态依次堆叠，所以能够抑制形成造型物12、22、32、42时的基准面的弯曲或变形，能够多段地形成具有良好的立体形状的造型物12、22、32、42。所以，即使是采用粉末积层法大量形成三维造型物时，也能够提高制造成品率及生产性。

再有，在上述实施方式中，对通过重复进行基于造型物及造型物支持部件的分层数据对各层的粉末材料喷出粘合剂并使其固化的工序来积层形成造型物及造型物支持部件的情况进行了说明。但本发明并不限定于此，例如作为粉末材料，也可以采用光固化性树脂粉末，对与造型物及造型物支持部件的分层数据对应的区域照射规定波长的激光，使光固化性树脂粉末有选择性地固化，通过重复如此的工序，也可积层形成造型物及造型物支持部件。

此外，在上述实施方式中，为了方便说明，对在粉末材料层中的各段中形成具有相同的立体形状的造型物的情况进行了说明。但本发明并不限定于此，例如也可以在粉末材料层中的各段中混杂地积层形成不同的立体形状的造型物，也可以积层形成按每段不同的立体形状的造型物。

以上，对本发明的几个实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述的实施方式，包含权利要求范围中记载的发明和与其均等的范围。

Claims (13)

1.一种三维造型方法，其具有以下工序：

在具有未固化的粉末材料的多个粉末材料层中分别基于与各粉末材料层对应的分层形状数据形成成为三维造型物的各分层的结合体，同时形成成为包含支柱部以及托架主体的造型物支持部件的所述支柱部的各分层的结合体，

在形成于所述粉末材料层中的所述三维造型物的所述结合体及所述支柱部的所述结合体上积层其它分层的具有未固化的粉末材料的粉末材料层，在所述其它分层的未固化的粉末材料层中形成所述支柱部的其它分层的结合体，在所述其它分层的粉末材料层上积层第2其它分层的具有未固化的粉末材料的粉末材料层，在所述第2其它分层的粉末材料层中，形成不与所述其它分层的所述支柱部的其它分层的结合体结合、且经由所述其它分层的粉末材料层的未固化的部位与所述三维造型物的所述结合体对置的所述托架主体。

2.根据权利要求1所述的三维造型方法，其中，

在所述多个粉末材料层中的下分层的粉末材料层中，形成所述三维造型物的所述结合体，同时形成所述造型物支持部件的所述结合体，然后，在所述下分层的粉末材料层上积层所述多个粉末材料层中的上分层的粉末材料层，在所述上分层的粉末材料层中形成所述三维造型物的所述结合体，同时形成所述造型物支持部件的所述结合体。

3.根据权利要求1所述的三维造型方法，其中，

在所述粉末材料层中的应成为所述三维造型物的所述结合体的区域滴下结合剂，形成所述三维造型物的所述结合体；

在所述粉末材料层中的应成为所述造型物支持部件的所述结合体的区域滴下结合剂，形成所述造型物支持部件的所述结合体。

4.根据权利要求1所述的三维造型方法，其中，

在所述造型物支持部件上积层其它分层的粉末材料层，在所述其它分层的粉末材料层中形成其它所述三维造型物的所述结合体。

5.根据权利要求1所述的三维造型方法，其中，

在一段中形成的所述三维造型物及所述造型物支持部件上积层防结合层，在所述防结合层上积层其它段的粉末材料层，在所述其它段的粉末材料层中，以不与所述一段中形成的所述三维造型物及所述造型物支持部件结合的方式形成所述三维造型物及所述造型物支持部件。

6.根据权利要求1所述的三维造型方法，其中，

在各段中形成所述三维造型物及所述造型物支持部件，所述造型物支持部件不与其它段的造型物支持部件结合地载置在其它段的造型物支持部件上。

7.根据权利要求1所述的三维造型方法，其中，

通过将形成有多个所述三维造型物的段多个堆叠，从而用所述托架主体覆盖所述三维造型物，并在每个所述段的所述三维造型物之间的区域中形成具有与所述支柱部平行地形成的辅助支柱部的所述造型物支持部件。

8.一种三维造型方法，其具有以下工序：

在具有未固化的粉末材料的多个粉末材料层中分别基于与各粉末材料层对应的分层形状数据形成成为三维造型物的各分层的结合体，同时形成成为包含支柱部以及托架主体的造型物支持部件的所述支柱部的各分层的结合体，

在形成于所述粉末材料层中的所述三维造型物的所述结合体及所述支柱部的所述结合体上积层其它分层的具有未固化的粉末材料的粉末材料层，在所述其它分层的未固化的粉末材料层中形成所述支柱部的其它分层的结合体，在所述其它分层的粉末材料层上积层第2其它分层的具有未固化的粉末材料的粉末材料层，在所述第2其它分层的粉末材料层中，形成与所述其它分层的所述支柱部的其它分层的结合体结合、同时经由所述其它分层的粉末材料层的未固化的部位与所述三维造型物的所述结合体对置的所述托架主体，

其中，以所述托架主体的上表面侧与下表面侧通过开口部连通的方式形成所述托架主体。

9.一种三维造型方法，其具有以下工序：

在具有未固化的粉末材料的多个粉末材料层中分别基于与各粉末材料层对应的分层形状数据形成成为三维造型物的各分层的结合体，同时形成成为包含支柱部以及托架主体的造型物支持部件的所述支柱部的各分层的结合体，

在形成于所述粉末材料层中的所述三维造型物的所述结合体及所述支柱部的所述结合体上积层其它分层的具有未固化的粉末材料的粉末材料层，在所述其它分层的未固化的粉末材料层中形成所述支柱部的其它分层的结合体，在所述其它分层的粉末材料层上积层第2其它分层的具有未固化的粉末材料的粉末材料层，在所述第2其它分层的粉末材料层中，形成与所述其它分层的所述支柱部的其它分层的结合体结合、同时经由所述其它分层的粉末材料层的未固化的部位与所述三维造型物的所述结合体对置的所述托架主体，

其中，所述三维造型物以及所述造型物支持部件形成在具有粉末排出口的造型台上，

未固化的所述粉末材料从所述造型台的所述粉末排出口排出。

10.一种造型物复合体，其含有：

包含多个分层的结合体的一段的三维造型物；

包含与所述三维造型物不同分层的结合体的其它段的三维造型物；

包含与所述一段的三维造型物相同的分层的结合体、并支持所述其它段的三维造型物、且包含支柱部以及不与该支柱部结合的托架主体的造型物支持部件。

11.一种造型物复合体，其含有：

包含多个分层的结合体的一段的三维造型物；

包含与所述三维造型物不同分层的结合体的其它段的三维造型物；

包含与所述一段的三维造型物相同的分层的结合体、并支持所述其它段的三维造型物、且包含支柱部以及托架主体的造型物支持部件，

其中，以所述托架主体的上表面侧与下表面侧通过开口部连通的方式形成所述托架主体。

12.一种三维造型装置，其具有结合剂喷出部，

所述结合剂喷出部在具有未固化的粉末材料的多个粉末材料层中分别基于与各粉末材料层对应的分层形状数据滴下结合剂，在所述多个粉末材料层中形成成为三维造型物的各分层的结合体，同时形成成为包含支柱部以及不与该支柱部结合的托架主体的造型物支持部件的各分层的结合体。

13.一种三维造型装置，其具有结合剂喷出部，

所述结合剂喷出部在具有未固化的粉末材料的多个粉末材料层中分别基于与各粉末材料层对应的分层形状数据滴下结合剂，在所述多个粉末材料层中形成成为三维造型物的各分层的结合体，同时形成成为包含支柱部以及托架主体的造型物支持部件的各分层的结合体，

其中，所述结合剂喷出部以所述托架主体的上表面侧与下表面侧通过开口部连通的方式形成所述托架主体。