CN104550900A - 激光烧结用粉末、结构物的制造方法及结构物的制造装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供在向金属粉末照射激光而形成的结构物的制造中能够制造表面具有光泽的结构物的激光烧结用粉末、结构物的制造方法及结构物的制造装置。一种通过照射激光(4)而被烧结的激光烧结用粉末(1)，其具有多个金属粒子(2)和连结多个金属粒子(2)的粘合剂(3)，粘合剂(3)被激光(4)照射而升华。金属粒子(2)的平均粒径为5μm以上10μm以下，激光烧结用粉末(1)的平均粒径为30μm以上50μm以下。此外，在使用激光烧结用粉末(1)形成了粉末层之后，在照射激光(4)之前或照射之后，可以在厚度方向上对该粉末层加压。

Description

激光烧结用粉末、结构物的制造方法及结构物的制造装置

技术领域

本发明涉及激光烧结用粉末、结构物的制造方法及结构物的制造装置。

背景技术

现有制造结构物的方法是向金属粉末照射激光而形成结构物。由于使用计算机控制激光来形成结构物，因此，该方法适于多品种少量生产。并且，该制造方法在专利文献1中被公开。根据该方法，首先将金属粉末铺在平板上。然后，沿金属粉末层的表面移动均平板而将金属粉末均平并整理为给定的厚度。接着，使保护气体在金属粉末层上流动而形成保护气体的气氛。然后，使激光以束状扫描并描绘给定的图像。在激光照射处，金属粉末烧结并结合。

重复进行铺金属粉末的工序、均平金属粉末的工序、向金属粉末照射激光进行描绘的工序。由此，在各层烧结的金属粉末结合而形成三维形状的结构物。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2001-504897号公报

发明内容

(发明所要解决的技术问题)

如果是细的金属粉末则容易在空气中飞扬。因此，能够用于激光烧结的金属粉末的平均粒径为30μm以上。并且，当金属粉末多重重叠时，表面的金属粉末被激光照射而易于被加热，被遮挡的金属粉末则难以被加热。因此，结构物成为完全烧结的层和不完全烧结的层在层叠方向上相层叠的状态。当完全烧结的层和不完全烧结的层交替配置时，表面的外观成为没有光泽的外观。因此，需要进行表面的研磨。虽然通过激光烧结形成的结构物能够形成为细微的形状，但细微的形状存在研磨工具或研磨布不能到达的面，难以使其成为光泽面。因此，在向金属粉末照射激光而形成结构物的制造中能够制造表面具有光泽的结构物的激光烧结用粉末、结构物的制造方法及结构物的制造装置是被期待的。

(解决技术问题的方案)

本发明为了解决上述技术问题而作出，可以作为以下的方式或者应用例而实现。

[应用例1]

本应用例涉及的激光烧结用粉末其特征在于，通过照射激光而被烧结，所述激光烧结用粉末具有：多个金属粒子；以及将所述多个金属粒子彼此结合的粘合剂，所述粘合剂包含通过所述激光而分解并气化的材料。

根据本应用例，在激光烧结用粉末中，多个金属粒子通过粘合剂而结合。金属粒子的大小比激光烧结用粉末小。激光烧结用粉末被配置为给定的厚度。并且，当激光照射至激光烧结用粉末时，粘合剂被分解而气化，在激光烧结用粉末中多个金属粒子分离。被激光照射的金属粒子被加热。此时，激光烧结用粉末的浅的部位被施加大的能量，深的部位被施加小的能量。与金属粒子大时相比，在金属粒子小时，更能减小金属粒子的热容量，因此，能够容易地提高金属粒子的温度。从而，能够提高位于深的部位的金属粒子的温度，因此，金属粉末在深的部位也能够可靠地被烧结。

在激光烧结中重复进行将激光烧结用粉末配置为给定的厚度的工序和通过激光的描绘。现有技术中，当金属粒子的直径大、激光对金属粒子的加热在深度方向存在差异时，形成完全烧结的层和不完全烧结的层相层叠的层。通过本应用例的激光烧结用粉末，抑制了激光对金属粒子的加热在深度方向存在差异。因此，能够将通过向激光烧结用粉末照射激光而形成的结构物形成为在金属粒子层叠的面上凹凸少的结构物。其结果是，能够将激光烧结的结构物形成为表面具有光泽的结构物。

[应用例2]

在上述应用例涉及的激光烧结用粉末中，其特征在于，所述金属粒子的平均粒径为5μm以上10μm以下，所述激光烧结用粉末的平均粒径为30μm以上50μm以下。

根据本应用例，激光烧结用粉末的平均粒径为30μm以上50μm以下。当将激光烧结用粉末配置为给定的厚度并通过激光描绘时，平均粒径为30μm以上50μm以下的激光烧结用粉末为不易飞扬的粉末。因此，能够在激光烧结用粉末静态稳定的状态下向激光烧结用粉末照射激光。并且，由于金属粒子的平均粒径为5μm以上10μm以下，从而能够减小金属粒子的热容量，使加热时的温度易于上升。其结果是，由于能够将金属高品质地烧结为精确的厚度，因此，能够高品质地形成结构物。

[应用例3]

在上述应用例涉及的激光烧结用粉末中，其特征在于，所述激光烧结用粉末的平均粒径为所述金属粒子的平均粒径的3倍以上10倍以下。

根据本应用例，由于实现了激光烧结用粉末与金属粒子的粒径平衡的最优化，因此，能够兼顾激光烧结用粉末的流动性和金属粒子的烧结性。并且，在厚度方向加压使用激光烧结用粉末而形成的粉末层时，由于激光烧结用粉末易于适度崩塌、且金属粒子易于更高密度地再配置，因此，能够更为减轻金属粒子烧结时的体积收缩。

[应用例4]

在上述应用例涉及的激光烧结用粉末中，其特征在于，所述金属粒子以铁、镍及钴中的任一种为主成分并通过雾化法而制造。

根据本应用例，由于金属粒子的主成分主要为铁、镍及钴中的任一种，因此，能够使烧结激光烧结用粉末而成的金属为铁、铁合金、镍、镍合金、钴及钴合金中的任一种。

[应用例5]

在上述应用例涉及的激光烧结用粉末中，其特征在于，所述金属粒子以铁为主成分并含有镍、铬、钼及碳中的至少一种。

根据本应用例，由于金属粒子的主成分为铁，并进一步包含镍、铬、钼及碳中的至少一种，因此，能够使烧结激光烧结用粉末而成的金属成为具有耐腐蚀性和机械刚性的金属。

[应用例6]

在上述应用例涉及的激光烧结用粉末中，其特征在于，所述粘合剂为PVA。

根据本应用例，粘合剂为PVA。由于PVA能够连结金属粒子，因此，能够连结金属粒子而形成激光烧结用粉末。由于PVA能够随激光的照射而升华，因此，能够使烧结激光烧结用粉末而成的金属不含有粘合剂。

[应用例7]

本应用例涉及的激光烧结用粉末其特征在于，通过照射激光而被烧结，所述激光烧结用粉末具有通过喷雾干燥法对通过雾化法制造的多个金属粒子进行造粒而得的造粒粒子，所述造粒粒子在内部具有空孔。

根据本应用例，激光烧结用粉末包括内部具有空孔的造粒粒子。这种造粒粒子与内部不具有空孔的粒子相比，外壳部分的致密化相对地更进一步，机械强度相对更大。因此，这种造粒粒子的流动性优异。并且，在厚度方向加压使用激光烧结用粉末形成的粉末层时易于崩塌，因此，粉末层易于压缩。因此，使激光烧结用粉末兼顾流动性和易压缩性。

[应用例8]

本应用例涉及的结构物的制造方法其特征在于，具有：粉末层形成工序，形成由激光烧结用粉末构成的粉末层，在所述激光烧结用粉末中，多个金属粒子通过粘合剂而结合；以及激光烧结工序，向所述粉末层射出激光而描绘给定的图案并使所述粘合剂气化，从而使所述金属粒子烧结，通过重复进行在描绘后的所述粉末层上重叠形成所述粉末层的所述粉末层形成工序和所述激光烧结工序，从而形成所述金属粒子被烧结的结构物。

根据本应用例，形成由激光烧结用粉末构成的粉末层。并且，向粉末层射出激光，描绘给定的图案。在激光照射处，粘合剂气化，金属粒子被烧结。在本应用例的激光烧结用粉末中，金属粒子的平均粒径比激光烧结用粉末的平均粒径更细。由于金属粒子越细则热容量越小，因此，金属粒子易于烧结。从而，能够提高位于粉末层深处的金属粒子的温度，因此，金属粉末在深的部位也能够可靠地被烧结。其结果是，通过本应用例的方法形成的结构物能够形成为在金属粒子层叠的面上凹凸少的结构物。其结果是，能够将激光烧结的结构物形成为表面具有光泽的结构物。

[应用例9]

在上述应用例涉及的结构物的制造方法中，其特征在于，被所述激光照射的所述金属粒子被加热至不熔融的温度而烧结。

根据本应用例，金属粒子被加热至烧结温度。当加热至金属熔融时，熔融的金属向重力、表面张力作用的方向流动。因此，与金属被加热至熔融时相比，被加热至烧结温度时，能够将金属高精度地形成为描绘的形状。

[应用例10]

在上述应用例涉及的结构物的制造方法中，其特征在于，还具有在厚度方向对所述粉末层进行加压的粉末层加压工序。

根据本应用例，粉末层在厚度方向被压塌而能够实现压密化，即使烧结金属粒子，也能够充分缩小烧结层与粉末层之间的厚度差，在其上形成新的粉末层时，能够形成均匀厚度的粉末层而不依赖于基底状况。因此，即使在粉末层的体积伴随金属粒子的烧结而大幅收缩的情况下，也能够抑制制造的结构物的形状大幅偏离设计值，能够更加提高结构物的尺寸精度。

[应用例11]

本应用例涉及的结构物的制造装置其特征在于，具有：粉末层形成单元，使用激光烧结用粉末形成粉末层，在所述激光烧结用粉末中，多个金属粒子通过粘合剂而结合；以及激光光源，朝向所述粉末层射出激光。

根据本应用例，形成由激光烧结用粉末构成的粉末层。并且，向粉末层射出激光，描绘给定的图案。在激光照射处，粘合剂气化，金属粒子被烧结。在本应用例的激光烧结用粉末中，金属粒子的平均粒径比激光烧结用粉末的平均粒径更细。由于金属粒子越细则热容量越小，因此，金属粒子易于烧结。从而，能够提高位于粉末层深处的金属粒子的温度，因此，金属粉末在深的部位也能够可靠地被烧结。其结果是，通过本应用例的装置形成的结构物能够形成为在金属粒子层叠的面上凹凸少的结构物。其结果是，能够将激光烧结的结构物形成为表面具有光泽的结构物。

[应用例12]

在上述应用例涉及的结构物的制造装置中，其特征在于，还具有在厚度方向对所述粉末层进行加压的加压单元。

根据本应用例，粉末层在厚度方向被压塌而能够实现压密化，即使烧结金属粒子，也能够充分缩小烧结层与粉末层之间的厚度差，在其上形成新的粉末层时，能够形成均匀厚度的粉末层而不依赖于基底状况。因此，即使在粉末层的体积伴随金属粒子的烧结而大幅收缩的情况下，也能够抑制制造的结构物的形状大幅偏离设计值，能够更加提高结构物的尺寸精度。

[应用例13]

在上述应用例涉及的结构物的制造装置中，所述加压单元包括能与所述粉末层接触的辊。

根据本应用例，由于辊很少会不慎刮削粉末层，因此，易于使粉末层崩解为目标厚度。并且，由于结构简单且小型，因此，不易阻碍结构物的制造装置的动作。

附图说明

图1为示出激光烧结用粉末的结构的概略立体图。

图2的(a)～(e)为用于说明激光烧结用粉末的烧结的示意图。

图3为示出制造激光烧结用粉末的喷雾干燥装置的结构的示意图。

图4为示出应用了本发明的结构物的制造装置的第一实施方式的激光烧结装置的结构的示意图。

图5的(a)～(f)为用于说明使用激光烧结用粉末形成结构物的方法(本发明的结构物的制造方法的第一实施方式)的示意图。

图6的(a)～(d)为用于说明使用激光烧结用粉末形成结构物的方法(本发明的结构物的制造方法的第一实施方式)的示意图。

图7为示出应用了本发明的结构物的制造装置的第二实施方式及第三实施方式的激光烧结装置的结构的示意图。

图8的(a)～(f)为用于说明使用激光烧结用粉末形成结构物的方法(本发明的结构物的制造方法的第二实施方式)的示意图。

图9的(a)～(e)为用于说明使用激光烧结用粉末形成结构物的方法(本发明的结构物的制造方法的第二实施方式)的示意图。

图10的(a)～(f)为用于说明使用激光烧结用粉末形成结构物的方法(本发明的结构物的制造方法的第三实施方式)的示意图。

图11的(a)～(e)为用于说明使用激光烧结用粉末形成结构物的方法(本发明的结构物的制造方法的第三实施方式)的示意图。

图12为示出烧结包含铁、镍及铬的金属粒子的实施例的图。

图13为示出烧结包含铁、镍及铬的金属粒子的实施例的图。

图14为示出烧结以铁为主体的各种类的金属粒子的实施例的图。

图15为示出烧结以铁为主体的各种类的金属粒子的实施例的图。

图16为示出烧结以铁为主体的各种类的金属粒子的实施例的图。

图17为示出烧结以钴为主体的各种类的金属粒子的实施例的图。

图18为示出烧结以钴为主体的各种类的金属粒子的实施例的图。

图19为示出烧结以镍为主体的各种类的金属粒子的实施例的图。

图20为示出烧结以镍为主体的金属粒子的实施例的图。

图21为示出烧结SUS316L的金属粒子的实施例的图。

图22为示出使用SUS316L的金属粒子并附加在激光烧结工序(曝光)之前进行的粉末层加压工序进行烧结的实施例的图。

图23为示出使用SUS316L的金属粒子并附加在激光烧结工序(曝光)之后进行的粉末层加压工序进行烧结的实施例的图。

图24为示出使用SUS316L的金属粒子并使用喷雾干燥法或者旋转造粒法作为造粒方法且附加粉末层加压工序进行烧结的实施例的图。

附图标记说明

1激光烧结用粉末；1a粉末层；1b烧结层；2金属粒子；3粘合剂；4激光；5喷雾干燥装置；6第一容器；6a顶部；7圆板旋转部；8原料滴落部；9热风鼓风部(熱風送風部)；10电动机；10a旋转轴；11旋转板；12第二容器；13溶剂；14电动机；14a旋转轴；15叶轮；16吐出口；16a电磁阀；17液滴；18电动机；18a旋转轴；21叶轮；22加热器；23热风；24微小液滴；25激光烧结装置；26XYZ台；27工作台；28XY台；29升降装置；30容器；30a底；31粉末供给装置；32轨道；33移动台；34料斗；34a排出口；35电磁阀；36均平板(均し板)；37激光照射部；38激光光源；39加压机构；391旋转轴；392辊；393升降装置；41扫描器；41a反射镜；42聚光透镜；43热风鼓风部；44鼓风管；44a喷出口；45控制部；46腔室；47不活泼气体；48不活泼气体供给部；49结构物。

具体实施方式

以下，基于附图所示的优选实施方式，对本发明的激光烧结用粉末、结构物的制造方法及结构物的制造装置进行详细说明。也就是说，在本实施方式中，基于图1～6，说明特征性的激光烧结用粉末、激光烧结用粉末的制造、使用激光烧结用粉末制造结构物的例子、以及使用激光烧结用粉末制造结构物的装置的例子。此外，对于各附图中的各部件，为了使其在各附图中为能够辨认的大小，改变了各部件的比例尺进行了图示。

[激光烧结用粉末]

首先，根据图1对本发明的激光烧结用粉末的实施方式进行说明。图1为示出激光烧结用粉末的结构的概略立体图。如图1所示，激光烧结用粉末1通过多个金属粒子2连结而构成。

金属粒子2的平均粒径(质量基准的累积粒度分布中的50％累积时的粒径)没有特别的限定，优选为5μm以上10μm以下。粒径越细，所被制造的结构物的表面粗糙度越小。此外，当平均粒径低于所述下限值时，根据金属粒子2的构成材料，存在金属粒子2易于飘浮在空中而难以处理金属粒子2的可能性。此外，当平均粒径高于所述上限值时，根据金属粒子2的构成材料，存在金属粒子2的烧结性下降而使结构物的制造需要长时间的可能性。此外，金属粒子的平均粒径及造粒粉末的平均粒径例如可以通过动态光散射法、激光衍射法、离心沉降法、FFF(场流分级(Field FlowFractionation))法、电敏感区测定法(電気的検知帯法)等各种粒径测定方法来测定。

金属粒子2的构成材料是金属材料即可，没有特别的限定，优选包含以铁、镍及钴中的任一种为主成分并通过雾化法制造的粉末。从而，能够使烧结激光烧结用粉末1而成的金属为铁、铁合金、镍、镍合金、钴及钴合金中的任一种。并且，当金属粒子2为以铁为主成分的粒子时，金属粒子2优选含有镍、铬、钼及碳中的任一种元素或多种的组合。此外，当金属粒子2为以镍为主成分的粒子时，金属粒子2优选含有铬、钼及碳中的任一种元素或多种的组合。由此，能够使烧结激光烧结用粉末1而成的金属成为具有耐腐蚀性和机械刚性的金属。

此外，雾化法中有水雾化法、气体雾化法、高速旋转水流雾化法(高速回転水流アトマイズ法)等，金属粒子2可以通过其中任一方法制造。

此外，金属粒子2的形状没有特别的限定，可以为真球、椭圆球等球状，也可以为立方体、长方体等多面体，还可以为圆柱、角柱等柱状体，还可以为圆锥、角锥等椎体，还可以为其它不同形状。

不过，如后所述，当进行在厚度方向上对使用激光烧结用粉末1而形成的粉末层进行加压的工序时，优选金属粒子2的纵横比在规定的范围内。具体而言，当将金属粒子2的短径设为S[μm]、将长径设为L[μm]时，通过S/L定义的纵横比(アスペクト比)的平均值优选为0.3以上0.9以下，更优选为0.4以上0.8以下。这种纵横比的金属粒子2其形状具有一定的各向异性。因此，当金属粒子2彼此通过粘合剂3而粘着(固着)时，金属粒子2之间易于彼此卡挂，易于呈现保持粘着状态的性质。并且，当经历了在厚度方向上对使用激光烧结用粉末1而制造的粉末层进行加压的工序时，由于在金属粒子2彼此间能够确保一定的摩擦阻力，因此，能够抑制被加压的粉末层突然崩塌。从而，有利于确保加压后的粉末层的保形性。

此外，所述长径是指在金属粒子2的投影像中可取得的最大长度，所述短径是指在与上述最大长度正交的方向上可取得的最大长度。此外，纵横比的平均值作为对100个以上的金属粒子2测定的纵横比的值的平均值而求得。

此外，从金属粒子2彼此之间的摩擦阻力的观点出发，作为制造金属粒子2时的雾化法，优选采用将液体用作使熔融金属微粉化的介质的水雾化法或者高速旋转水流雾化法。这些雾化法都是将水用作使熔融金属微粉化的介质，因此，使熔融金属微粉化时的冲击能量大，并且，微粉化的熔融金属冷却的冷却速度也快。因此，与气体雾化法这样地将气体用作使熔融金属微粉化的介质的方法相比，在被制造的金属粒子2的表面易于形成微小的凹凸，就该点而言，能够相对地提高金属粒子2彼此的摩擦阻力。

金属粒子2的表面被粘合剂3所覆盖。金属粒子2通过粘合剂3而粘着。粘合剂3的材质是加热升华或分解而易于气化的材料即可，可以使用各种树脂材料。例如，可以使用PVA(聚乙烯醇)、PVP(聚乙烯吡咯烷酮)等作为粘合剂3的材质。在本实施方式中，例如使用PVA作为粘合剂3的材料。粘合剂的量根据金属粒子的种类等而适当调节，例如相对于100质量份的金属粒子为0.1质量份以上5.0质量份以下的比例。

此外，在粘合剂3中，除了含有加热升华或分解而易于气化的材料之外，还可以含有少量的不气化的材料，但其量为不会阻碍金属粒子2的烧结的程度。这种情况下，不气化的材料优选为粘合剂3的10质量％以下，更优选为5质量％以下。

此外，粘合剂3中也可以含有多种材料，该多种材料为加热升华或分解而易于气化的材料，并且升华温度或分解温度互不相同。通过含有这样的多种材料，当加热粘合剂3时，多种材料伴随着一定的时间差而依次地升华或分解。因此，在加热粘合剂3的过程中，能够较长地确保粘合剂3不气化的存在时间，相应地，能够较长地确保粘着金属粒子2彼此的时间。其结果是，当如后述这样使用激光烧结用粉末1形成粉末层时，能够进一步提高其保形性，更为提高最终制造的结构物的尺寸精度。

例如，当在粘合剂3中含有升华温度或分解温度彼此不同的两种材料时，升华温度或分解温度的温度差优选为3度以上100度以下，更优选为5度以上70度以下。通过将升华温度或分解温度的温度差设定在所述范围内，从而能够充分地提高粉末层的保形性。

激光烧结用粉末1的平均粒径(质量基准的累积粒度分布中的50％累积时的粒径)没有特别的限定，但优选为30μm以上50μm以下。进一步优选为30μm以上40μm以下。当激光烧结用粉末1的平均粒径低于所述下限值时，激光烧结用粉末1在照射激光时飞扬而难以形成结构物。当激光烧结用粉末1的平均粒径高于所述上限值时，激光烧结用粉末1间的空洞变大，因此，在结构物中出现气泡的可能性变高。

另一方面，激光烧结用粉末1的平均粒径优选为金属粒子2的平均粒径的3倍以上10倍以下。通过将激光烧结用粉末1的平均粒径设定在所述范围内，实现了激光烧结用粉末1和金属粒子2的粒径的平衡的最优化，因此，能够兼顾激光烧结用粉末1的流动性和金属粒子2的烧结性。并且，如后详述，在厚度方向加压使用激光烧结用粉末1而形成的粉末层时，激光烧结用粉末1易于适度崩解，并且，金属粒子2易于更高密度地重配。因此，能够更为减轻金属粒子2烧结时的体积收缩。

在图中为了易于理解，对于激光烧结用粉末1，分离记载了3个激光烧结用粉末1。使用激光烧结用粉末1时，将许多的激光烧结用粉末1重叠铺展开。

图2为用于说明激光烧结用粉末的烧结的示意图。如图2的(a)所示，许多的激光烧结用粉末1重叠铺展开。在图中，重叠配置三层激光烧结用粉末1，但层叠的激光烧结用粉末1的层数没有特别的限定。为了高品质地控制烧结后的金属粒子2的排列，优选将激光烧结用粉末1配置为一层。

然后，如图2的(b)所示，对激光烧结用粉末1照射激光4。粘合剂3被激光4加热而升华。因粘合剂3而产生的金属粒子2的结合力减少，因此，金属粒子2变得易于移动。如图2的(c)所示，金属粒子2被加热而流动性进一步提高。并且，金属粒子2以填补激光烧结用粉末1之间的间隙的方式而移动。其结果是，金属粒子2如图2的(d)所示整齐排列。金属粒子2分别与相邻的金属粒子2接近并被加热而金属结合。当停止激光4的照射时，金属粒子2的排列被冷却。此时，金属粒子2由于金属结合而成为金属块。并且，由于金属粒子2如图2的(e)所示地致密地排列，因此，所形成的结构物在图中左右侧的侧面也能够形成具有光泽的表面。

图3为示出制造激光烧结用粉末的喷雾干燥装置的结构的示意图。如图3所示，喷雾干燥装置5具备第一容器6。在第一容器6的顶部6a设有圆板旋转部7、原料滴落部8、热风鼓风部9。圆板旋转部7具备电动机10，圆锥状的旋转板11设置于电动机10的旋转轴10a。旋转板11通过电动机10而旋转。

原料滴落部8具备第二容器12。向第二容器12中投入金属粒子2、粘合剂3、溶解粘合剂3的溶剂13。溶剂13为溶解粘合剂3且粘性低并易于干燥的媒介即可，没有特别的限定。例如可以使用水、甲醇、乙醇、MEK(甲基乙基酮)等作为溶剂13。在本实施方式中，例如使用水作为溶剂13。金属粒子2的材料根据结构物的组成而调整。例如，结构物的材质为不锈钢SUS301时，金属粒子2为包含铁、铬及镍的合金。

原料滴落部8在顶部6a侧具备电动机14，在电动机14的旋转轴14a上设置有叶轮15。叶轮15通过电动机14而旋转。并且，叶轮15具有搅拌金属粒子2、粘合剂3及溶剂13的功能。通过叶轮15，金属粒子2在溶剂13中均匀分散，粘合剂3均匀溶解。

在第二容器12的图中下侧配置有吐出口16。从吐出口16滴落由金属粒子2、粘合剂3及溶剂13构成的液滴17。电磁阀16a设置于吐出口16，电磁阀16a可以调整液滴17的大小、吐出频度。

热风鼓风部9在顶部6a侧具备电动机18，在电动机18的旋转轴18a设置有叶轮21。叶轮21通过电动机18而旋转。在电动机18与叶轮21之间设置有加热器22。加热器22加热在加热器22的周边流动的气流。因此，热风鼓风部9使热风23向图中下侧流动。

重力作用于从吐出口16吐出的液滴17。并且，旋转的旋转板11位于吐出口16的重力加速度方向。液滴17碰到旋转板11即分裂成微小液滴24。微小液滴24在空中行进。热风23在旋转板11的周围流动。微小液滴24的溶剂13被热风23加热而释放到空中。因此，微小液滴24被干燥而成为激光烧结用粉末1。干燥的激光烧结用粉末1由于重力而向图中下侧移动并蓄积。通过以上的步骤制造激光烧结用粉末1。

在这样制造的激光烧结用粉末1中包括许多内部具有空孔的粒子(造粒粒子)。这种内部具有空孔的粒子与内部不具有空孔的粒子相比，外壳部分的致密化相对地更进一步，机械强度相对较大。因此，包括这种内部具有空孔的粒子的激光烧结用粉末1的流动性优异。并且，由于内部具有空孔，所以如后所详述地，在厚度方向加压使用激光烧结用粉末1而形成的粉末层时，粒子易于崩解，粉末层易于压缩。因此，能够在加压工序中更为均匀地加压粉末层。因此，由于包含这种内部具有空孔的粒子，所以激光烧结用粉末1兼顾了流动性和易压缩性。

此外，如前所述，纵横比在前述范围内的金属粒子2在金属粒子2彼此间确保了一定的摩擦阻力，因此在造粒时能够迅速地形成外壳部分，并且，所形成的外壳部分的致密化易于更进一步。因此，纵横比在前述范围内的金属粒子2在形成内部具有空孔的粒子时是有用的。

包含在内部的空孔的尺寸等没有特别的限定，但优选为激光烧结用粉末1的1体积％以上50体积％以下左右，更优选为5体积％以上30体积％以下左右。通过将空孔的尺寸设定在该范围内，从而激光烧结用粉末1能够特别地兼顾流动性和易压缩性。也就是说，如果空孔的尺寸低于所述下限值，则易压缩性有可能下降，如果空孔的尺寸高于所述上限值，则外壳部分的机械强度有可能下降，流动性有可能下降。

此外，制造激光烧结用粉末1的方法不限于上述的喷雾干燥法，例如还可以是旋转造粒法、流动层造粒法、转动流化床造粒法(転動流動造粒法)等各种造粒方法。不过，通过喷雾干燥法的话，可得到包括许多(优选个数比为30％以上)上述的内部具有空孔的粒子的激光烧结用粉末1。

此外，激光烧结用粉末1也可以为在按上述这样制造的造粒粉末中混合有任意粉末的混合粉末。只要不阻碍金属粒子2的烧结，任意粉末的构成材料和混合量没有特别的限定。

[结构物的制造装置]

下面，对应用了本发明的结构物的制造装置的第一实施方式的激光烧结装置进行说明。

图4为示出应用了本发明的结构物的制造装置的第一实施方式的激光烧结装置的结构的示意图。激光烧结装置25具备XYZ台26。XYZ台26为使工作台27在正交的三轴方向上移动的装置。具体而言，XYZ台26具备XY台28和升降装置29。XY台28使工作台27在水平方向上移动。并且，升降装置29设置于XY台28上，使工作台27升降。XY台28具备两轴的直线运动机构，升降装置29具备单轴的直线运动机构。因此，XYZ台26能够使工作台27在正交的三轴方向上移动。

在工作台27上设置有有底的矩形筒状(角筒状)的容器30，在容器30内将激光烧结用粉末1铺展开。在容器30的图中上侧设置有粉末供给装置31，用于将激光烧结用粉末1供给至容器30的内部。粉末供给装置31具备沿图中左右延伸的轨道32。并且，设有沿轨道32移动的移动台33。收纳激光烧结用粉末1的料斗34设置于移动台33。料斗34的外观呈三角柱状，在面向容器30的底30a的一侧设置有排出口34a。

电磁阀35设置于排出口34a，电磁阀35开关排出口34a。当电磁阀35打开排出口34a时，激光烧结用粉末1从排出口34a朝着容器30的底30a流动。均平板36设置于排出口34a。均平板36也称作刮板(スキージ)。电磁阀35打开排出口34a，移动台33移动料斗34及均平板36。从而，激光烧结用粉末1被供给至底30a，均平板36能够平坦地均平激光烧结用粉末1的表面。此外，也可以代替均平板36而设置圆柱状的辊边旋转边移动的机构。于是，也可以通过使辊旋转而将激光烧结用粉末1的表面平坦地均平。通过如上的移动台33、料斗34及均平板36等，构成激光烧结装置25的粉末层形成单元。

激光照射部37设置于粉末供给装置31的图中上侧。激光照射部37具备激光光源38。激光光源38能够射出可烧结金属粒子2的光强度的激光4即可，可以使用二氧化碳激光、氩激光、YAG(钇铝石榴石(YttriumAluminium Garnet))激光等激光光源。在本实施方式中，例如使用二氧化碳激光作为激光光源38。

激光光源38射出的激光4入射至扫描器41。扫描器41具备反射镜41a，扫描器41使反射镜41a摇摆。入射至扫描器41的激光4被反射镜41a反射。并且，由于反射镜41a摇摆，从而激光4通过扫描器41而进行扫描。

被反射镜41a反射的激光4射入聚光透镜42。聚光透镜42为柱面透镜。使扫描的激光4聚光至激光烧结用粉末1的表面。聚光透镜42既可以为单个透镜，也可以为组合透镜。

在激光照射部37的图中右侧设置有热风鼓风部43。热风鼓风部43具备加热器，加热气体。并且，热风鼓风部43具备电动机及叶轮，电动机使叶轮旋转而鼓风。热风鼓风部43在容器30侧具备鼓风管44。喷出口44a等间隔地设置于鼓风管44。热风鼓风部43将热风23送至鼓风管44。于是，热风23从鼓风管44的喷出口44a朝向激光烧结用粉末1输送。

激光烧结装置25具备控制部45。控制部45与XYZ台26、移动台33、电磁阀35、激光光源38及热风鼓风部43电连接或光学连接。并且，控制部45控制各装置，从激光烧结用粉末1形成结构物。

激光烧结装置25具备腔室46，腔室46内配置有XYZ台26、容器30、粉末供给装置31、激光照射部37及热风鼓风部43。在腔室46之上设置有供给不活泼气体47的不活泼气体供给部48。腔室46的内部被不活泼气体47填充。不活泼气体47的种类没有特别的限定，在本实施方式中，例如使用氩气作为不活泼气体47。也就是说，从热风鼓风部43输送的热风23由加热后的氩气构成。此外，也可以使用氮气作为不活泼气体47。由此，能够防止金属粒子2氧化。

[结构物的制造方法]

《第一实施方式》

下面，对本发明的结构物的制造方法的第一实施方式进行说明。

图5及图6分别为用于说明使用激光烧结用粉末形成结构物的方法(本发明的结构物的制造方法的第一实施方式)的示意图。以下，基于图5及图6说明形成结构物的方法。在该方法中使用上述的激光烧结装置25。

如图5的(a)所示，在激光烧结装置25的料斗34中设置激光烧结用粉末1。此时，电磁阀35关闭而封闭排出口34a。从而，激光烧结用粉末1被保持于料斗34内。并且，使容器30的底30a与均平板36的间隔为激光烧结用粉末1的平均粒径。然后，如图5的(b)所示，电磁阀35打开而开放排出口34a。从而，激光烧结用粉末1从排出口34a被供给至容器30的底30a。在保持排出口34a开放的状态下，移动台33移动料斗34及均平板36。从而，激光烧结用粉末1被供给至底30a。并且，激光烧结用粉末1依次在容器30的底30a铺展开，且激光烧结用粉末1的表面被均平。由此，形成激光烧结用粉末1的第一层的粉末层1a。也就是说，通过由移动台33、料斗34及均平板36等构成的粉末层形成单元形成第一层的粉末层1a。第一层的粉末层1a的厚度可以与激光烧结用粉末1的平均粒径不同，但优选设定为与平均粒径相同长度。由此，在第一层的粉末层1a中，激光烧结用粉末1以在厚度方向不重叠的方式铺展开。然后，关闭电磁阀35而封闭排出口34a，使激光烧结用粉末1不从排出口34a流出。

然后，如图5的(c)所示，热风23朝着第一层的粉末层1a流动。从而，第一层的粉末层1a被加热。被加热的第一层的粉末层1a的温度是比金属粒子2被烧结的温度低的温度。接着，以聚光至第一层的粉末层1a的方式照射激光4。激光通过扫描器41进行扫描，并且第一层的粉末层1a通过XY台28而在水平方向上移动。由此，在第一层的粉末层1a上描绘给定的图案。

被激光照射的激光烧结用粉末1以不熔融的温度烧结。如果金属被加热至熔融时，熔融的金属会向重力、表面张力作用的方向流动。因此，由于不加热至金属熔融而是停留于烧结的温度进行加热，从而能够将金属的结构物高精度地形成为描绘的形状。

其结果是，如图5的(d)所示，在激光4照射处的第一层的粉末层1a形成金属粒子2被烧结的烧结层1b。随后，通过升降装置29使容器30下降。并且，使烧结层1b和均平板36的间隔成为激光烧结用粉末1的平均粒径。

然后，如图5的(e)所示，通过移动台33使料斗34及均平板36向图中左侧移动。当料斗34内的激光烧结用粉末1变少时，在此时补充。然后，如图5的(f)所示，电磁阀35打开而开放排出口34a。由此，以重叠在第一层的粉末层1a及烧结层1b之上的方式从排出口34a供给激光烧结用粉末1。在保持排出口34a开放的状态下，通过移动台33移动料斗34及均平板36。从而，激光烧结用粉末1被供给至底30a，激光烧结用粉末1依次在容器30的底30a铺展开，且激光烧结用粉末1的表面被均平。从而，以重叠在第一层的粉末层1a及烧结层1b之上的方式形成激光烧结用粉末1的第二层的粉末层1a。此时，第二层的粉末层1a的厚度也可以与激光烧结用粉末1的平均粒径不同，但优选设定为与平均粒径相同长度。由此，在第二层的粉末层1a中，激光烧结用粉末1以在厚度方向不重叠的方式铺展开。然后，关闭电磁阀35而封闭排出口34a，使激光烧结用粉末1不从排出口34a流出。

接着，如图6的(a)所示，热风23朝向第二层的粉末层1a流动。由此，第二层的粉末层1a被加热。然后，以聚光至最上段(第二层)的粉末层1a的方式照射激光4。激光4通过扫描器41进行扫描，第二层的粉末层1a通过XY台28而在水平方向上移动。由此，在第二层的粉末层1a上描绘给定的图案。其结果是，如图6的(b)所示，在激光4照射处的第二层的粉末层1a形成金属粒子2被烧结的烧结层1b。烧结层1b与位于其下的烧结层1b连接形成。于是，通过升降装置29使容器30下降。并且，将烧结层1b和均平板36的间隔设定为与激光烧结用粉末1的平均粒径相同长度。此外，此时，烧结层1b和均平板36的间隔也可以与激光烧结用粉末1的平均粒径不同。

然后，重复进行在描绘形成的烧结层1b上重叠形成粉末层1a的工序和向粉末层1a射出激光4的工序。其结果是，如图6的(c)所示，在容器30中形成重叠有多层被烧结成给定图案的烧结层1b的结构物49。并且，如图6的(d)所示，将结构物49从容器30取出，除去附着于结构物49的激光烧结用粉末1，从而完成结构物49的制造。

使用上述制造方法制造的结构物49可以用于各种用途。例如，可以用作人体牙科矫正用的附设于牙齿的金属片。该金属片结合所设置的牙齿的形状而设计，因此其为种类繁多的部件。此时也可以根据所要求的形状制造结构物49。

除此之外，结构物49也可以应用于汽车用零部件、铁道车辆用零部件、船舶用零部件、飞机用零部件这样的交通设备用零部件、计算机用零部件、手机终端用零部件这样的电子设备用零部件、工作机械、半导体制造装置这样的机械用零部件等各种结构件。

《第二实施方式》

下面，对本发明的结构物的制造方法的第二实施方式进行说明。

以下，对第二实施方式进行说明，但在以下的说明中，以与第一实施方式不同的点为中心进行说明，对于同样的事项省略其说明。此外，在图中，对与前述的实施方式同样的事项标注相同的符号。

图8及图9分别为用于说明使用激光烧结用粉末形成结构物的方法(本发明的结构物的制造方法的第二实施方式)的示意图。以下，基于图8及图9说明形成结构物的方法。在该方法中使用图7所示的激光烧结装置25(本发明的结构物的制造装置的第二实施方式)。

因此，首先对图7所示的激光烧结装置25进行说明。此外，在图7中，仅挑出激光烧结装置25中的轨道32附近的部位加以图示。

图7所示的激光烧结装置25与图4所示的激光烧结装置25相比，除了追加了在厚度方向上对粉末层1a进行加压的加压单元之外，其余均相同。

也就是说，图7所示的激光烧结装置25还具备设置于沿轨道32移动的移动台33、与粉末层1a接触而能够在厚度方向上加压的加压机构(加压单元)39。当移动台33沿轨道32移动时，加压机构39也可以随其移动。

加压机构39具备：与粉末层1a的表面平行的旋转轴391、设置成能够绕该旋转轴391旋转的辊392、以及能够使旋转轴391及辊392在图7的上下方向上移动的升降装置393。由于辊392很少会不慎刮削粉末层1a，因此，易于将粉末层1a压至目标厚度。并且，由于结构简单且小型，因此，即使设置于移动台33，也难以阻碍移动台33的驱动。

此外，辊392中的与粉末层1a接触的部分也可以根据需要而由防止与粉末层1a的附着的材料构成。进一步地，与粉末层1a接触的部分可以根据需要实施防止粉末层1a附着的材料表面处理，或者使防附着层成膜于其上。

此外，加压机构39通过未图示的配线而与控制部45电连接或光学连接。由此，能够通过控制部45控制加压机构39的动作。

此外，加压机构39的构成不限于上述的构成，例如可以取代辊392而使用在厚度方向上压缩粉末层1a的平板等可在厚度方向上对粉末层1a进行加压的任意单元。

下面，对图8及图9所示的结构物的形成方法进行说明。

首先，如图8的(a)所示，在激光烧结装置25的料斗34中设置激光烧结用粉末1。然后，激光烧结用粉末1从排出口34a被供给至容器30的底30a。与移动台33的移动一道地使被供给的激光烧结用粉末1的表面均平，因此，如图8的(b)所示，形成厚度基本一定的第一层的粉末层1a(粉末层形成工序)。

然后，通过加压机构39在厚度方向上对表面被均平的第一层的粉末层1a的表面进行加压(粉末层加压工序)。因此，第一层的粉末层1a如图8的(c)所示，在厚度方向上被压溃而体积收缩，实现了压密化(紧实)。也就是说，通过使辊392边旋转边沿第一层的粉末层1a的表面移动，从而通过辊392在厚度方向压溃第一层的粉末层1a。此时，通过升降装置393适当调整容器30的底30a与辊392的距离，从而能够控制压密化的程度。此外，作为压密化程度的目标，可以例举如下：例如在烧结金属粒子2形成烧结层1b时，将第一层的粉末层1a压密化至与其烧结层1b的厚度同程度。

然后，如图8的(d)所示，热风23朝向第一层的粉末层1a流动。从而，第一层的粉末层1a被加热。然后，以聚光至第一层的粉末层1a的方式照射激光4(激光烧结工序)。由此，在第一层的粉末层1a上描绘给定的图案。其结果是，如图8的(e)所示，在激光4照射处的第一层的粉末层1a形成金属粒子2被烧结的烧结层1b。

然后，如图8的(f)所示，以重叠于第一层的粉末层1a及烧结层1b之上的方式形成激光烧结用粉末1的第二层的粉末层1a(粉末层形成工序)。

然后，通过加压机构39在厚度方向上对表面被均平的第二层的粉末层1a的表面进行加压(粉末层加压工序)。由此，第二层的粉末层1a如图9的(a)所示，在厚度方向上被压溃而体积收缩，实现了压密化(紧实)。在这种情况下，作为压密化程度的目标，也可以例举如下：在烧结金属粒子2形成烧结层1b时，将第二层的粉末层1a压密化至与其烧结层1b的厚度同程度。

然后，如图9的(b)所示，热风23朝向第二层的粉末层1a流动。从而，第二层的粉末层1a被加热。然后，以聚光至第二层的粉末层1a的方式照射激光4(激光烧结工序)。由此，在第二层的粉末层1a上描绘给定的图案。其结果是，如图9的(c)所示，在激光4照射处的第二层的粉末层1a形成金属粒子2被烧结的烧结层1b。

然后，依次重复进行在描绘形成的烧结层1b上重叠形成粉末层1a的工序、在厚度方向对粉末层1a进行加压的工序、和向粉末层1a射出激光4的工序。其结果是，如图9的(d)所示，在容器30中形成重叠有多层被烧结成给定图案的烧结层1b的结构物49。并且，如图9的(e)所示，将结构物49从容器30取出，除去附着于结构物49的激光烧结用粉末1，从而完成结构物49的制造。

通过以上的形成方法得到的结构物49的各粉末层1a分别被加压，因此，当激光4照射至粉末层1a而烧结金属粒子2时，伴随该烧结的体积收缩被控制在最小限度。

具体而言，如果在粉末层1a未被加压的状态下烧结金属粒子2时，根据激光烧结用粉末1的粒径、金属粒子2的粒径，存在该部分的粉末层1a的体积伴随着金属粒子2的烧结而相对地大幅收缩的情况。当产生这种大幅收缩时，在伴随金属粒子2的烧结而形成的烧结层1b和与其相邻的粉末层1a之间产生大的体积差，烧结层1b和粉末层1a的厚度出现不同。这样的话，当重复进行形成粉末层1a的工序和射出激光4的工序时，该厚度的差会累积，在形成新的粉末层1a时，根据其基底的状况、即根据基底为粉末层1a还是为烧结层1b，所形成的新的粉末层1a的厚度有可能不同。其结果是，新的粉末层1a的厚度变得不均匀，难以制造目标形状的结构物49。并且，当该部分的粉末层1a的体积伴随着金属粒子2的烧结而大幅收缩时，在隐蔽于未因此收缩的粉末层1a之后的部分，激光4有可能难以照射至此。

针对于此，如本实施方式一样，通过附加在厚度方向上加压粉末层1a的工序，能够事先制约伴随着金属粒子2的烧结的体积收缩的余地。由此，即使金属粒子2烧结，也能够将伴随于此的体积收缩控制在最小限度。其结果是，能够充分地缩小烧结层1b和粉末层1a之间的厚度差，在形成新的粉末层1a时，能够形成均匀厚度的粉末层1a而不依赖于基底状况。并且，由于能够充分地缩小伴随金属粒子2烧结的收缩，因此，能够防止激光4的照射被粉末层1a所阻碍。

因此，根据本实施方式，即使在粉末层1a的体积伴随着金属粒子2的烧结而大幅收缩的情况下，也能够抑制所制造的结构物49的形状大幅偏离设计值，能够更加提高结构物49的尺寸精度。

此外，在上述的第二实施方式中也能够获得与第一实施方式同样的作用、效果。

《第三实施方式》

下面，对本发明的结构物的制造方法的第三实施方式进行说明。

以下，对第三实施方式进行说明，在以下的说明中，以与第二实施方式的不同点为中心进行说明，对于同样的事项省略其说明。此外，在图中，对于与前述实施方式同样的事项，标注相同符号。

图10及图11分别为用于说明使用激光烧结用粉末形成结构物的方法(本发明的结构物的制造方法的第三实施方式)的示意图。以下，基于图10及图11说明形成结构物的方法。在该方法中也使用图7所示的激光烧结装置25。

第三实施方式除了在厚度方向上对粉末层1a进行加压的工序的时机不同以外，均与第二实施方式相同。

具体而言，首先，如图10的(a)所示，在激光烧结装置25的料斗34中设置激光烧结用粉末1。然后，激光烧结用粉末1从排出口34a被供给至容器30的底30a。与移动台33的移动一道地使被供给的激光烧结用粉末1的表面被均平，因此，如图10的(b)所示，形成厚度基本一定的第一层的粉末层1a(粉末层形成工序)。

然后，如图10的(c)所示，热风23朝向第一层的粉末层1a流动。从而，第一层的粉末层1a被加热。然后，以聚光至第一层的粉末层1a的方式照射激光4(激光烧结工序)。由此，在第一层的粉末层1a上描绘给定的图案。其结果是，如图10的(d)所示，在激光4照射处的第一层的粉末层1a形成金属粒子2被烧结的烧结层1b。

然后，通过加压机构39，在厚度方向上对第一层的粉末层1a的表面进行加压(粉末层加压工序)。因此，第一层的粉末层1a如图10的(e)所示，在厚度方向上被压溃而体积收缩，实现了压密化。也就是说，通过使辊392边旋转边沿第一层的粉末层1a的表面移动，从而第一层的粉末层1a在厚度方向被辊392压溃。此时，在烧结层1b存在于辊392的移动路径上的情况下，容器30的底30a与辊392的距离依赖于烧结层1b，不能进一步缩窄。因此，第一层的粉末层1a的厚度被压密化至变为与烧结层1b的厚度同程度。此外，即使在烧结层1b不存在于辊392的移动路径上的情况下，使第一层的粉末层1a压密化时，也优选使其成为与烧结层1b同程度的厚度。从而，在以与第一层的粉末层1a及烧结层1b重叠的方式形成第二层的粉末层1a时，易于形成厚度均匀的粉末层1a。

然后，如图10的(f)所示，以重叠于第一层的粉末层1a及烧结层1b之上的方式形成激光烧结用粉末1的第二层的粉末层1a(粉末层形成工序)。

然后，如图11的(a)所示，热风23朝向第二层的粉末层1a流动。从而，第二层的粉末层1a被加热。然后，以聚光至第二层的粉末层1a的方式照射激光4(激光烧结工序)。由此，在第二层的粉末层1a上描绘给定的图案。其结果是，如图11的(b)所示，在激光4照射处的第二层的粉末层1a形成金属粒子2被烧结的烧结层1b。

然后，通过加压机构39在厚度方向上对第二层的粉末层1a的表面进行加压(粉末层加压工序)。因此，第二层的粉末层1a如图11的(c)所示，在厚度方向上被压溃而体积收缩，实现了压密化。这种情况下，在烧结层1b存在于辊392的移动路径上的情况下，第二层的粉末层1a的厚度也被压密化至变为与烧结层1b的厚度同程度。

此后，依次重复进行在描绘形成的烧结层1b上重叠形成粉末层1a的工序、向粉末层1a射出激光4的工序、和在厚度方向对粉末层1a进行加压的工序。其结果是，如图11的(d)所示，在容器30中形成重叠有多层被烧结成给定图案的烧结层1b的结构物49。并且，如图11的(e)所示，将结构物49从容器30取出，除去附着于结构物49的激光烧结用粉末1，从而完成结构物49的制造。

关于通过上述的形成方法得到的结构物49，由于在向粉末层1a照射激光4而形成烧结层1b之后再分别对各粉末层1a进行加压，因此，易于使粉末层1a及烧结层1b的表面的高度一致。因此，当在粉末层1a及烧结层1b的表面形成新的粉末层1a时，能够形成均匀厚度的粉末层1a。其结果是，能够制造目标形状的结构物49。

此外，在上述的第三实施方式中也能够获得与第一、第二实施方式同样的作用、效果。

[实施例]

下面，对本发明的具体实施例进行说明。

图12及图13为示出烧结SUS301的金属粒子的实施例的图。在图12中，形成包含铁、镍及铬的合金的粒子来用作金属粒子2。金属粒子2通过水雾化法而制造。并且，通过变更制造条件，得到平均粒径不同的金属粒子2。使用PVA作为粘合剂，使用离子交换水作为溶剂。

将金属粒子2、粘合剂及溶剂的混合物投入图3所示的喷雾干燥装置的第二容器内。并且，使由金属粒子2、粘合剂及溶剂构成的液滴从吐出口16滴落，通过旋转板使液滴分裂而成为微小液滴，通过热风使微小液滴干燥而得到激光烧结用粉末1(造粒粉末)。此外，通过变更液滴的大小、旋转板的速度而得到各种类的平均粒径的激光烧结用粉末1。

对于金属粒子2的平均粒径及激光烧结用粉末1的平均粒径，通过激光衍射方式的粒度分布测定装置(Microtrack、日机装株式会社制造、HRA9320-X100)取得质量基准的累积粒度分布中的50％累积时的粒径。

在图13中，如例1～例36所示，使用平均粒径约为3μm～13μm的金属粒子2进行造粒，形成平均粒径为25μm～55μm的激光烧结用粉末1。在例1中，使用平均粒径为5.1μm的金属粒子2进行造粒，形成平均粒径为30μm的激光烧结用粉末1。并且，烧结激光烧结用粉末1而形成结构物49。

如例1～例15所示，当金属粒子2的平均粒径为5μm～10μm、激光烧结用粉末1的平均粒径为30μm～50μm时所形成的结构物的表面有光泽，得到良好的结果。

如例16～例20所示，当金属粒子2的平均粒径为5μm～10μm、且激光烧结用粉末1的平均粒径超过50μm时，所形成的结构物的表面没有光泽，得到不良结果。如例21～例25所示，当金属粒子2的平均粒径为5μm～10μm、且激光烧结用粉末1的平均粒径不足30μm时，在照射激光4时，金属粒子2发生移动，结构物的形状不良。因此，在例21～例25的条件下，产生坏的结果。

如例26～例34所示，当金属粒子2的平均粒径超过10μm、且激光烧结用粉末1的平均粒径为30μm～50μm时，所形成的结构物的表面没有光泽，得到不良结果。如例35及例36所示，当金属粒子2的平均粒径不足5μm时，激光烧结用粉末1的粒径差异大，不能造粒正常的激光烧结用粉末1。

图14～图16为示出烧结以铁为主体的各种类的金属粒子的实施例的图。在图14～图16中，如例37～例48所示，当金属粒子2的平均粒径为5μm～10μm、且激光烧结用粉末1的平均粒径为30μm～50μm时，所形成的结构物的表面有光泽，得到良好结果。如例49所示，当金属粒子2的平均粒径超过10μm、且激光烧结用粉末1的平均粒径超过50μm时，所形成的结构物的表面没有光泽，得到不良结果。同样地，如例50所示，即使金属粒子2的平均粒径为5μm～10μm，当激光烧结用粉末1的平均粒径超过50μm时，所形成的结构物的表面没有光泽，得到不良结果。

图17及图18为示出烧结以钴为主体的各种类的金属粒子的实施例的图。在图17和图18中，如例51～例58所示，当金属粒子2的平均粒径为5μm～10μm、且激光烧结用粉末1的平均粒径为30μm～50μm时，所形成的结构物的表面有光泽，得到良好结果。

图19及图20为示出烧结以镍为主体的各种类的金属粒子的实施例的图。在图19和图20中，如例59～例64所示，当金属粒子2的平均粒径为5μm～10μm、且激光烧结用粉末1的平均粒径为30μm～50μm时，所形成的结构物的表面有光泽，得到良好结果。

图21为示出烧结SUS316L的金属粒子的实施例的图。在图21中，形成包含铁、镍及铬的合金的粒子来用作金属粒子2。金属粒子2通过水雾化法或者气体雾化法而制造。并且，通过变更制造条件，得到水雾化法和气体雾化法各自下的平均粒径不同的金属粒子2。使用PVP作为粘合剂，使用离子交换水作为溶剂。

在图21中，如例65～例70所示，当激光烧结用粉末1的平均粒径为金属粒子2的平均粒径的3倍以上10倍以下时，所形成的结构物的表面有光泽，得到良好结果。

并且，确认了：使用通过水雾化法制造的金属粒子2时，与使用通过气体雾化法制造的金属粒子的情况相比，所形成的结构物的尺寸精度更高(与设计值的偏差更小)。该尺寸精度通过比较结构物49的高度(厚度)的实测值和设计值的偏差的大小而评价。

此外，在例65～例70中，比较金属粒子2的纵横比时发现：通过水雾化法制造的金属粒子2的纵横比(短轴S/长轴L)的平均值为0.54～0.75左右，相对于此，通过气体雾化法制造的金属粒子2的纵横比的平均值为0.86～0.94，稍高。

图22为示出使用SUS316L的金属粒子并附加在激光烧结工序(曝光)之前进行的粉末层加压工序来进行烧结的实施例的图。在图22中，金属粒子2也通过水雾化法或者气体雾化法而制造。并且，通过变更制造条件，得到水雾化法和气体雾化法各自下的平均粒径不同的金属粒子2。使用PVP作为粘合剂，使用离子交换水作为溶剂。

在图22中，如例71～例76所示，确认了：使用通过水雾化法制造的金属粒子2时，与使用通过气体雾化法制造的金属粒子的情况相比，所形成的结构物的尺寸精度更高(与设计值的偏差更小)。

进一步比较图21和图22确认：通过在激光烧结工序(曝光)之前设置粉末层加压工序，从而与不设置粉末层加压工序的情况相比，提高了所制造的结构物49的尺寸精度。

图23为示出使用SUS316L的金属粒子并附加在激光烧结工序(曝光)之后进行的粉末层加压工序来进行烧结的实施例的图。在图23中，金属粒子2也通过水雾化法或者气体雾化法而制造。并且，通过变更制造条件，得到水雾化法和气体雾化法各自下的平均粒径不同的金属粒子2。使用PVP作为粘合剂，使用离子交换水作为溶剂。

在图23中，如例77～例82所示，确认了：使用通过水雾化法制造的金属粒子2时，与使用通过气体雾化法制造的金属粒子的情况相比，所形成的结构物的尺寸精度更高(与设计值的偏差更小)。

进一步比较图21和图23确认：通过在激光烧结工序(曝光)之后设置粉末层加压工序，从而与不设置粉末层加压工序的情况相比，提高了所制造的结构物49的尺寸精度。

图24为示出使用SUS316L的金属粒子并采用喷雾干燥法或者旋转造粒法作为造粒方法且附加粉末层加压工序来进行烧结的实施例的图。在图24中，金属粒子2通过水雾化法而制造。并且，通过变更制造条件，得到平均粒径不同的金属粒子2。使用PVA作为粘合剂，使用离子交换水作为溶剂。

在图24中，如例83～例88所示，确认了：使用通过喷雾干燥法制造的激光烧结用粉末1时，与使用通过旋转造粒法制造的激光烧结用粉末1的情况相比，所形成的结构物的尺寸精度更高。

此外，在电子显微镜下观察在例83～例85中制造的激光烧结用粉末1的截面，确认了个数比50％以上的粒子的内部存在空孔。其中，针对100个计算空孔的体积比，为5体积％～50体积％左右。

另一方面，在电子显微镜下观察在例86～例88中制造的激光烧结用粉末1的截面，发现几乎没有可确认内部有空孔存在的粒子(个数比20％以下)。

如上所述，根据本实施方式，具有如下的效果。

(1)根据本实施方式，激光烧结用粉末1是通过粘合剂3将多个金属粒子2结合而成的。激光烧结用粉末1被配置为给定的厚度。并且，当激光4照射至激光烧结用粉末1时，被激光4照射的金属粒子2被加热，粘合剂3分解气化。此时，激光烧结用粉末1的浅的部位被施加大的能量，深的部位被施加小的能量。在金属粒子2小时，能够减小金属粒子2的热容量，因此，能够容易地提高金属粒子2的温度。从而，由于能够提高位于深的部位的金属粒子2的温度，因此，金属粉末在深的部位也能够可靠地被烧结。

(2)根据本实施方式，对激光烧结用粉末1反复进行将粉末层1a配置为给定的厚度的工序和通过激光4描绘给定的图案的工序。当激光4对金属粒子2的加热在深度方向上存在差异时，形成完全烧结的层和不完全烧结的层相层叠的层。在本实施方式的激光烧结用粉末1中，由于金属粒子2的粒径小，从而抑制激光4对金属粒子2的加热在深度方向上产生差异。其结果是，在激光烧结的结构物49中，图中的左右侧的侧面也能够成为具有光泽的表面。进而，对激光烧结用粉末1照射激光4而形成的结构物49在强度上成为深度方向的各方异性小的结构物。进一步地，能够使激光烧结的结构物49成为难以产生层间剥离的结构物49。

(3)根据本实施方式，激光烧结用粉末1的平均粒径为30μm以上50μm以下。当配置为给定的厚度并通过激光4描绘时，平均粒径在30μm以上50μm以下的激光烧结用粉末1为不易飞扬的粉末。因此，由于能够将金属烧结为高精度的厚度，从而能够高精度地形成结构物49。

(4)根据本实施方式，由于金属粒子2的平均粒径为5μm以上10μm以下，因此，能够减小金属粒子2的热容量，使加热时的温度易于上升。其结果是，由于能够高品质地烧结金属粒子2，因此，能够高品质地形成结构物49。

(5)根据本实施方式，不使金属粒子2熔融地将其加热至烧结温度。假如加热至金属熔融时，熔融的金属会向重力的作用方向流动。通过不加热至金属熔融，而是限于烧结的温度进行加热，从而能够高精度地将金属形成为描绘的形状。因此，能够高精度地形成结构物49的形状。

(6)根据本实施方式，金属粒子2在厚度方向整齐地排列配置。因此，能够使结构物49的侧面成为表面粗糙度小的面。

此外，本实施方式不限于上述的实施方式，本领域技术人员还可以在本发明的技术思想内进行各种变更、改良。变形例如下所述。

(变形例1)

在上述实施方式中，向粉末层1a照射激光4而使粉末层1a烧结。进一步地，也可以加热烧结层1b。由此，能够形成剥离强度强的结构物49。

(变形例2)

在上述实施方式中，层叠烧结层1b而形成结构物49。进一步地，也可以对结构物49施加热处理。能够改善结构物49的性能。此外，也可以实施表面处理作为后加工。

(变形例3)

在上述实施方式中，扫描器41扫描激光4。也可以通过XY台28扫描容器30。于是，也可以排除扫描器41而将反射镜41a固定。由此，能够容易地制造激光烧结装置25。

(变形例4)

在上述实施方式中，热风鼓风部43设置于激光烧结装置25。在不向激光烧结用粉末1吹热风23也能够通过激光4烧结金属粒子2时，热风鼓风部43可以为不具有加热单元的鼓风部。或者，也可以不设置热风鼓风部43及鼓风管44。从而，能够减少激光烧结装置25的构成部分，易于制造。

(变形例5)

在上述实施方式中，在激光烧结工序之前或者之后进行粉末层加压工序，但也可以在激光烧结工序之前和之后均进行粉末层加压工序。由此，能够更进一步提高所制造的结构物49的尺寸精度。

Claims (13)

1.一种激光烧结用粉末，其特征在于，通过照射激光而被烧结，

所述激光烧结用粉末具有：

多个金属粒子；以及

将所述多个金属粒子彼此结合的粘合剂，

所述粘合剂包含通过所述激光而分解并气化的材料。

2.根据权利要求1所述的激光烧结用粉末，其特征在于，所述金属粒子的平均粒径为5μm以上10μm以下，所述激光烧结用粉末的平均粒径为30μm以上50μm以下。

3.根据权利要求1或2所述的激光烧结用粉末，其特征在于，所述激光烧结用粉末的平均粒径为所述金属粒子的平均粒径的3倍以上10倍以下。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的激光烧结用粉末，其特征在于，所述金属粒子以铁、镍及钴中的任一种为主成分并通过雾化法而制造。

5.根据权利要求4所述的激光烧结用粉末，其特征在于，所述金属粒子以铁为主成分并含有镍、铬、钼及碳中的至少一种。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的激光烧结用粉末，其特征在于，所述粘合剂为PVA。

7.一种激光烧结用粉末，其特征在于，通过照射激光而被烧结，

所述激光烧结用粉末具有通过喷雾干燥法对通过雾化法制造的多个金属粒子进行造粒而得的造粒粒子，

所述造粒粒子在内部具有空孔。

8.一种结构物的制造方法，其特征在于，具有：

粉末层形成工序，形成由激光烧结用粉末构成的粉末层，在所述激光烧结用粉末中，多个金属粒子通过粘合剂而结合；以及

激光烧结工序，向所述粉末层射出激光而描绘给定的图案并使所述粘合剂气化，从而使所述金属粒子烧结，

通过重复进行在描绘后的所述粉末层上重叠形成所述粉末层的所述粉末层形成工序和所述激光烧结工序，从而形成所述金属粒子被烧结的结构物。

9.根据权利要求8所述的结构物的制造方法，其特征在于，被所述激光照射的所述金属粒子被加热至不熔融的温度而烧结。

10.根据权利要求8或9所述的结构物的制造方法，其特征在于，还具有在厚度方向对所述粉末层进行加压的粉末层加压工序。

11.一种结构物的制造装置，其特征在于，具有：

粉末层形成单元，使用激光烧结用粉末形成粉末层，在所述激光烧结用粉末中，多个金属粒子通过粘合剂而结合；以及

激光光源，朝向所述粉末层射出激光。

12.根据权利要求11所述的结构物的制造装置，其特征在于，还具有在厚度方向对所述粉末层进行加压的加压单元。

13.根据权利要求12所述的结构物的制造装置，其特征在于，所述加压单元包括能与所述粉末层接触的辊。