CN111516094A - 三维结构物的制造方法及其制造装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供三维结构物的制造方法及其制造装置，抑制三维结构物的内部或表面因有机物残留而导致的三维结构物的特性或物性的降低。本发明三维结构物的制造方法具有：层形成工序(P1)，供给包含粉末(A)和有机物(41)的流动性组合物(L)来形成单位层(D)；有机物除去工序(P2)，对所述单位层(D)进行除去有机物(41)的处理；以及能量施加工序(P3)，对经过有机物除去工序(P2)后的单位层(D)施加能量(E)而形成熔融层(45)或烧结层(47)，针对所述熔融层(45)或烧结层(47)，通过根据所需在层叠方向(Z)上重复层形成工序(P1)、有机物除去工序(P2)及能量施加工序(P3)而构成。

Description

三维结构物的制造方法及其制造装置

本申请是优先权日为2015年11月6日、申请日为2016年10月31日、申请号为201610981861.1、发明名称为“三维结构物的制造方法及其制造装置”的发明专利申请的分案申请，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及制造三维结构物的三维结构物的制造方法及其制造装置。

背景技术

下述的专利文献1公开了三维结构物的制造方法及其制造装置的一个例子。

该专利文献1公开了利用了使粘合剂附着在金属粒子的表面的材料，由加热装置加热该粘合剂而使其熔融、玻璃化，从而形成固体粉体层。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-81380号公报

在上述专利文献1中，有关制造出的三维结构物的内部存在包含有机物的挥发成分的粘合剂残留的问题，即、因该粘合剂的残留而作为杂质进入三维结构物的内部导致三维结构物的特性或物性降低的问题还未记载或给出启示。

发明内容

本发明的目的在于抑制在三维结构物的内部因残留有机物导致纯度降低，从而三维结构物的特性或物性降低。

为了解决上述技术问题，本发明的第一方面的三维结构物的制造方法，其特征在于，具有：层形成工序，供给包含粉末和有机物的流动性组合物来形成单位层；有机物除去工序，对所述单位层进行除去所述有机物的处理；以及能量施加工序，对经过所述有机物除去工序后的所述单位层施加能量而形成熔融层或烧结层，在所述三维结构物的制造方法中，针对所述熔融层或所述烧结层，根据所需在层叠方向上重复所述层形成工序、所述有机物除去工序及所述能量施加工序。

在此，“粉末”即可以是金属粉末、陶瓷粉末中的任一个，还可以为这些的混合物。另外，还包含粒径大的粒状物与粒径小的粉状物的混合物。

另外，所谓“三维结构物”不限于在层叠方向层叠有多个具有预定的厚度的单位层的立体的结构物，还包括仅设有一个具有预定的厚度的单位层的平面的结构物。因此，“根据所需，在层叠方向上重复…”是指在制作上述立体的结构物的情况下重复，在制造上述平面的结构物的情况下不重复。

另外，所谓“除去有机物的处理”是指能够从单位层除去单位层中的有机物的处理即可，并不限定于特定的处理。即，从表面侧或从背面侧中的至少一方向单位层加热而除去的处理之外，还包括如下处理：施加气流，成为减压环境，或者组合这两种以上的处理来除去有机物。

根据本方面，由于具有：有机物除去工序，对所述单位层进行除去所述有机物的处理、以及能量施加工序，对经过所述有机物除去工序后的所述单位层施加能量形成熔融层或烧结层，因此能够抑制在三维结构物的内部或表面因残留有机物而导致三维结构物的特性的降低。

本发明的第二方面的三维结构物的制造方法，其特征在于，在第一方面中，所述流动性组合物中的有机物为溶剂，所述有机物除去工序具有使所述溶剂气化而除去的工序。

在此，“气化溶剂”中的“气化”并不限于施加热量的气化，还包括通过减压的气化、在减压环境下施加热量的气化。

另外，作为溶剂的种类，优选由沸点从70℃到300℃左右的溶剂中选择。在70℃以下的溶剂中，流动性组合物因过于易干燥而难以进行层形成，另外，在高于300℃的高温溶剂中，气化需要的能量过大。

根据本方面，所述有机物除去工序使所述溶剂气化而除去。因此，能够比较容易地除去流动性组合物中所包含的有机物。本方面对挥发性高的有机物尤其有效。

本发明的第三方面的三维结构物的制造方法，其特征在于，在第一方面中，所述流动性组合物中的有机物包括溶剂和粘合剂，所述有机物除去工序具有施加能够除去所述粘合剂的能量而进行除去的工序。

在此，施加于粘合剂的“能量”除了通过激光或红外线而热量之外还包括包含紫外线的电磁波能量。作为红外线的施加单元，列举出了卤素加热器或石墨加热器等。

另外，“能够除去粘合剂的能量”是指根据粘合剂的种类而确定，但从避免施加过大的能量的观点出发优选使用在500℃以下的温度分解的粘合剂。另外，由此一来，“能够除去粘合剂的能量”还易于具体地确定。

根据本方面，所述有机物除去工序施加能够除去所述粘合剂的能量而进行除去。因此，即使在流动性组合物中包含溶剂之外的比溶剂沸点高的粘合剂，也能够有效地除去该粘合剂。

此外，本方面可以是作为前一工序进行单位层中的溶剂的除去之后，作为后一工序进行粘合剂的除去的方法，也可以是同时进行溶剂的除去和粘合剂的除去的方法。

本发明的第四方面的三维结构物的制造方法，其特征在于，在第三方面中，分多个阶段施加能够除去所述粘合剂的能量，并且，先施加的能量的级别低于之后施加的能量的级别。

根据本方面，多个阶段施加能够除去所述粘合剂的能量，先施加的能量低于之后施加的能量级别，因此，能够逐渐且阶段性地除去粘合剂，降低粘合剂残留的风险。

本发明的第五方面的三维结构物的构造方法，其特征在于，在第三方面中，对所述单位层的同一区域照射至少两次激光，通过从所述有机物的除去处理阶段性地转移至所述熔融层或所述烧结层的形成处理来执行所述有机物除去工序和所述能量施加工序。

根据本方面，对所述单位层的同一区域照射至少两次激光，通过从所述有机物的除去处理阶段性地转移至所述熔融层或烧结层的形成处理，因此能够通过先施加的低级别至中级别的能量而进行流动性组合物中所包含的溶剂和粘合剂(有机物)的除去，通过之后施加的高级别的能量，进行流动性组合物中所包含的粉末的烧成或熔融。因此，通过改变激光的输出，能够连续性进行有机物除去工序和能量施加工序。

另外，所谓“照射至少两次激光”是指施加中级别的能量之后为施加高级别的能量的处理即可，并不限定特定的能量施加条件。即，还包括中级别的能量施加后，不关闭激光而瞬间地变更为高级别的能量，或者阶段性地向高级别增高等的处理。

本发明的第六方面的三维结构物的制造方法，其特征在于，从第一方面到第五方面中的任一方面中，所述有机物除去工序与所述能量施加工序中的至少一方在加压环境下进行。

根据本方面，由于所述有机物除去工序和能量施加工序中的至少一方在减压环境下进行，因此，能够以更低的加热温度对有机物进行干燥、气化而除去，从而使有机物的除去更加容易。

本发明的第七方面的三维结构物的制造方法，从第一方面到第六方面中的任一方面中，所述有机物除去工序与所述能量施加工序中的至少一方在不活泼气体环境下进行。

根据本方面，由于所述有机物除去工序与能量施加工序中的至少一方在不活泼气体环境下进行，因此，能够降低粉体氧化而氧等成分进入三维结构物的内部的风险。

本发明的第八方面的三维结构物的制造方法，其特征在于，从第一方面到第七方面中的任一方面中，吸引由所述能量施加工序所产生的烟尘。

根据本方面，由于能够吸引而除去在所述能量施加工序所产生的烟尘，因此，能够降低烟尘中所包含的碳等的有机物附着于三维结构物的表面，或者降低进入三维结构物的内部的风险。

本发明的第九方面的三维结构物的制造方法，其特征在于，从第一方面到第八方面中的任一方面中，所述层形成工序在减压环境下进行。

根据本方面，由于所述层形成工序在减压气氛下进行，因此，在所述单位层的形成中还能够以更低的温度使有机物干燥、气化而除去。

本发明的第十方面的三维结构物的制造方法，其特征在于，从第一方面到第九方面中的任一方面中，所述层形成工序与有机物除去工序在不同区域进行。

根据本方面，由于在不同区域进行所述单位层的形成和有机物的除去，因此，能够降低曾除去的有机物再次附着于单位层的表面的风险。

本发明的第十一方面的三维结构物的制造方法，其特征在于，从第一方面的到第十方面中的任一方面中，所述层形成工序具有：第一材料层形成工序，形成对应于三维结构物的第一材料层，以及支撑层形成工序，形成支撑所述第一材料层的支撑层。

根据本方面，所述层形成工序由于具有形成对应于三维结构物的第一材料层的第一材料层形成工序、以及支撑所述第一材料层的支撑层的支撑层形成工序，因此，通过由所述支撑层保持所述第一材料层而能够对应于三维结构物的各种形状。

本发明的第十二方面的三维结构物的制造方法，其特征在于，第十一方面中，所述第一材料层包含镁、铁、铜、钴、钛、铬、镍、马氏体时效钢、不锈钢、钴铬钼、钛合金、镍合金、铝合金、钴合金、钴铬合金中的至少一种作为所述粉末。

根据本方面，能够减少所制造的三维结构物中残留的有机物的量，提高上述金属粉末的三维结构物的纯度。

本发明的第十三方面的三维结构物的制造方法，其特征在于，第十一方面或第十二方面中，所述支撑层包含氧化铝、陶瓷中的至少一种作为所述粉末。

根据本方面，向第一材料层施加能量形成熔融层或烧结层后，分解而除去支撑层的工作变得容易，能够有效地制造有机物残留量少而纯度高的三维结构物。

本发明的第十四方面的三维结构物的制造装置，其特征在于，具备：层形成部，使用包含粉末和有机物的流动性组合物形成单位层；有机物除去部，对所述单位层进行除去所述有机物的处理；以及能量施加部，对进行了除去所述有机物的处理后的所述单位层施加能量，形成熔融层或烧结层。

根据本方面，能够得到与第一方面相同的效果。

本发明的第十五方面的三维结构物的制造装置，其特征在于，第十四方面中，还具备容纳所述层形成部的第一室，以及容纳所述有机物除去部的第二室。

根据本方面，能够得到与第十方面同样的效果。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式一的三维结构物的制造装置的整体构成的概要的主视图。

图2是表示本发明的实施方式一的三维结构物的制造装置的第一室内的主视图。

图3是表示本发明的实施方式一的三维结构物的制造装置的第一室内的主要部分的主视图。

图4是表示本发明的实施方式一的三维结构物的制造装置的第二室内的主视图。

图5是表示本发明的实施方式一的三维结构物的制造装置的第二室内的主要部分的主视图。

图6是示意性表示本发明的实施方式二的三维结构物的制造方法的说明图。

图7是示意性表示本发明的实施方式二的三维结构物的制造方法的层形成工序的其它方式的说明图。

图8是示意性表示本发明的实施方式三的三维结构物的制造方法的说明图。

图9是示意性表示本发明的实施方式四的三维结构物的制造方法的说明图。

图10是示意性表示本发明的实施方式五的三维结构物的制造方法的说明图。

图11是示意性表示本发明的实施方式六的三维结构物的制造方法的说明图。

图12是示意性表示本发明的实施方式七的三维结构物的制造方法的说明图。

图13是示意性表示本发明的实施方式八的三维结构物的制造方法的说明图。

图14是示意性表示本发明的实施方式九的三维结构物的制造方法的说明图。

图15是表示本发明的实施方式十的三维结构物的制造装置的第一室内的主视图。

图16是表示本发明的其它实施方式的三维结构物的制造装置的整体构成的概要的主视图。

符号说明

1三维结构物的制造装置、3工作台、5喷吐头、7加热部、

8紫外线照射部、9光束照射部、10驱动部、11控制部、

13底板(层形成区域)、15升降驱动部、17原料供给单元、

19供给管、21第一驱动装置、23支撑架、

25第二导轨、27移动架、29第一导轨、

31第一滑动块、32滑架、33第一致动器、

35第二驱动装置、37第二滑动块、39第二致动器、

41有机物、43激光振荡器、45熔融层、47烧结层、49层形成部、

50有机物除去部、51能量施加部、53安装基底、

55工业用机械装置、57机械臂、59机械臂、

61第一室、61a开口、62第二室、62a开口、

63第三室、65往复移动部、67闸门、

70空隙部、71往复移动基板、

72设置面、73导轨、74第三致动器、

75第四致动器、77第一材料层、79支撑层、81减压装置、

83不活泼气体填充装置、85吸引装置、87熔融炉、89烧结炉、

P1层形成工序、P11第一材料层形成工序、P12支撑层形成工序、

P2有机物除去工序、P3能量施加工序、

L流动性组合物、A粉末(金属等)、B粉末(陶瓷等)、U溶剂、

V粘合剂、D单位层、E激光(能量)、M三维结构物、

X宽度方向、Y纵深方向、Z层叠方向、H烟尘

具体实施方式

以下，参照附图详细地说明本发明的实施方式的三维结构物的制造方法及其制造装置。

此外，在以下的说明中，首先以实施方式一的三维结构物的制造装置为例，说明本发明的三维结构物的制造装置的整体构成的概要。然后，说明实施方式一的三维结构物的制造装置的具体构成，接着，将通过使用实施方式一的三维结构物的制造装置来执行本发明的三维结构物的制造方法来作为实施方式二进行具体地说明。

接下来，以与实施方式二之间的差异为中心，依次说明从与实施方式二局部构成不同的实施方式三到实施方式九的七个实施方式，。

而且，在此之后，以与实施方式一之间的差异为中心对与实施方式一局部构成不同的实施方式十的三维结构物的制造装置的构成进行说明。

并且，最后对与从实施方式一到实施方式九的各实施方式局部构成不同的本发明的三维结构物的制造方法及其制造装置的其它实施方式进行说明。

实施方式一(参照图1～图5、图6)

(1)三维结构物的制造装置的整体构成的概要(参照图1)

如图所示本实施方式的三维结构物的制造装置1A是如下装置，通过喷吐到工作台3上的流动性组合物L而形成单位层D，将该单位层D中所包含的有机物41(图6)除去之后，通过对该单位层D施加能量E来形成熔融层45或烧结层47(图6)，从而制造三维结构物M。此外，在通常情况下根据所需通过在层叠方向Z上以预定次数重复所述操作，从而制造层叠多个层D的层叠构造的三维结构物M。

如图1所示，基本上通过具备：层形成部49，使用包含粉末A和有机物41(图6)的流动性组合物L来形成单位层D；有机物除去部50，对形成的单位层D进行除去有机物41的处理；以及能量施加部51，对在进行了除去有机物41的处理后的单位层D施加能量E，形成熔融层45或烧结层47，从而构成本实施方式的三维结构物的制造装置1A。

并且，在本实施方式中，设置有容纳层形成部49的第一室61、以及容纳有机物除去部50的第二室62。并且，设置有往复移动部65和闸门67，往复移动部65以使所述工作台3与支撑该工作台3的各个支撑架23在第一室61和第二室62之间能够往复，闸门67设置在所述第一室61和第二室62之间。

(2)三维结构物的制造装置的具体构成(参照图1～图5)

工作台3作为一个例子是喷吐流动性组合物L而形成单位层D的部件，在其上表面设置作为层形成区域的一个例子的平板状的底板13。另外，工作台3构成为如上所述由支撑架23支撑，通过设置在该支撑架23的下部的往复移动基板71而能够以可来回于在第一室61和第二室62之间的预定冲程来往复移动。

往复移动基板71由敷设于第一室61和第二室62的设置面72的导轨73引导，接受由第三致动器74产生的驱动力，从而沿所述导轨73往复移动所述预定冲程(stroke)。然后，由往复移动基板71、导轨73、以及第三致动器74构成上述的往复移动部65。

另外，闸门67构成为通过第四致动器75，使与工作台3为一体的支撑架23和往复移动基板71在第一室61和第二室62之间能够移动的预定冲程，在层叠方向Z的上下方向上移动，从而能够开闭两室61、62间的开口61a、62a。

而且，工作台3构成为通过作为驱动部10的构成部件之一的升降驱动部15，能够在层叠方向Z的上下方向上移动三维结构物M的形成所需的预定冲程。

层形成部49作为一个例子具备向底板13上喷吐流动性组合物L的喷吐头5。然后，从原料供给单元17经由供给管19，向该喷吐头5供给流动性组合物L，从喷吐头5所具备的喷嘴向底板13上的预定的位置喷吐流动性组合物L。

另外，在本实施方式中，作为驱动部10的其它构成部件，作为一个例子采用了具备两根机械臂57、59的双腕多关节式的机械装置55，喷吐头5支撑后述的光束照射部9(9A、9B)并被机械臂57、59的前端部所支撑，构成为能够在由附图中作为左右方向的宽度方向X、附图中作为纸面表里方向的纵深方向Y和附图中作为上下方向的层叠方向Z构成的三维方向X、Y、Z上移动。

有机物除去部50作为一个例子构成为在第二室62内具备作为一个例子而设置为固定状态的加热部7、以及构成为固定状态或作为一个例子而能够向纵深方向Y移动的紫外线照射部8。

此外，作为加热部7，构成为作为一个例子，能够采用照射红外线而加热作为加热对象的单位层D的卤素加热器或碳素加热器等，从紫外线照射部8能够照射包含紫外线的各种波长的电磁波中的一个或多个。

另外，作为能够通过有机物除去部50除去的有机物41是流动性组合物L中所包含的溶剂U或粘合剂V。

在此，作为本实施方式的三维结构物的制造装置1A中能够使用的作为原料的、包含粉末A和有机物41的流动性组合物L，作为一个例子能够应用金属粉末A、溶剂U和粘合剂V的组合物。

作为金属粉末，能够使用各种金属或金属化合物等的粒状或粉末状的粒子。具体而言。能够使用铝、钛、铁、铜、镁、不锈钢、马氏体时效钢等各种金属，硅、氧化铝、氧化钛、氧化锌、氧化硅、氧化锡、氧化镁、钛酸钾等各种金属氧化物，氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化钙等的各种金属氢氧化物，氮化硅、氮化钛、氮化铝等各种金属氮化物，碳化硅、碳化钛、氮化铝等各种金属氮化物、碳化硅、碳化钛等各种金属碳化物、硫化锌等各种金属硫化物、碳酸钙、碳酸镁等各种金属碳酸盐，硫酸钙、硫酸镁等各种金属硫酸盐，硅酸钙、硅酸镁等各种金属硅酸盐，磷酸钙等各种金属磷酸盐，硼酸铝、硼酸镁等各种金属硼酸盐、或它们的复合化合物等、石膏(硫酸钙的各水合物、硫酸钙的无水物)等粉末。

作为有机物的溶剂或分散剂，可以举出例如：甲醇、乙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、辛醇、乙二醇、二甘醇、甘油等酒精类、乙二醇单甲基醚(甲基纤维素)等醚类(溶纤剂类)、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲酸乙酯等酯类、丙酮、甲基乙基酮、二乙基酮、甲基异丁基酮、甲基异丙基酮、环己酮等酮类、戊烷、己烷、辛烷等脂肪族碳化氢类、环己烷、甲基环己烷等环式碳化氢类、苯、甲苯、二甲苯、乙基苯、庚苯、辛基苯、壬基苯、癸苯、十一苯、十二烷基苯、十三烷基苯、十四烷基苯等具有长链烷基和苯环的芳香族碳化氢类、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、1，2-二氯乙烷等卤化碳化氢类、包含吡啶、吡嗪、呋喃、吡咯、噻吩、甲基吡咯烷酮中的任一个的芳香族杂环类、乙腈、丙腈、丙烯腈等腈类、N，N-二甲基酰胺，N，N-二甲基乙酰胺等酰胺类、羧酸盐或者其它各种油类等。

作为粘合剂，可溶于上述溶剂或分散剂即可，但并未限定于此。例如，能够使用丙烯酸树脂、环氧树脂、纤维素系树脂、合成树脂等。另外，例如也能够使用PLA(聚乳酸)、PA(聚酰胺)、PPS(聚苯硫醚)等热可塑性树脂。

另外，也可以不是以可溶状态而以上述丙烯酸树脂等树脂的微小的粒子的状态分散到上述溶剂或分散介质中。

作为能量施加部51，能够作为一个例子应用对于除去有机物41的单位层D照射能量E的一个例子的激光的光束照射部9，根据由后述的控制部11发送的控制信号，接受由激光振荡器43振荡的预定输出的激光的供给，照射作为能量束的激光E。

此外，作为本实施方式中使用的激光，并未特别的限定，光纤激光、或二氧化碳激光由于具有波长较长、金属的吸收效率高的优点而能够作为优选的激光使用。

并且，在图示的实施方式中，该光束照射部9与喷吐头5设置为两组，其中一组光束照射部9A与喷吐头5A用于使用包含金属等的粉末A的流动性组合物L1形成第一材料层77，作为一个例子，附图中由设置于朝向左侧的机械臂57的可反转的安装基底53L而保持。

另外，另一组光束照射部9B与喷吐头5B用于使用包含陶瓷等的粉末B的流动性组合物L2形成支撑层79，作为一个例子，附图中由设置于朝向右侧的机械臂59的可反转的安装基底53R而保持。

另外，作为一个例子，第一室61和第二室62通过兼备密封性和耐压性的壳体而构成，使得还能够对应于减压环境中的使用，构成为能够经由闸门67切换将各个室61、62内的空间连通或划分的状态。

此外，本实施方式的三维结构物的制造装置1A具备：驱动部10，作为一个例子而由使所述两组的喷吐头5A及光束照射部9A、喷吐头5B及光束照射部9B、工作台3的相对位置沿三维方向X、Y、Z上移动的升降驱动部15和机械装置55构成；控制部11，控制所述两组的喷吐头5A及光束照射部9A、喷吐头5B及光束照射部9B、驱动部10、往复移动部65、以及闸门67的各种动作。

实施方式二(参照图6及图7)

实施方式二的三维结构物的制造方法是通过使用上述实施方式一的三维结构物的制造装置1A而执行的制造方法。

具体而言，通过具有层形成工序P1、有机物除去工序P2、能量施加工序P3，基本上构成本发明的三维结构物的制造方法。而且，在本实施方式中，通过根据所需在层叠方向Z上重复层形成工序P1、有机物除去工序P2及能量施加工序P3，构成为能够制造仅通过一块单位层D而构成的平面三维结构物M与层叠多块单位层D构成的立体三维结构物M两种。以下，与三维结构物M的制造过程同时，具体说明这些工序的内容。

(1)层形成工序

层形成工序P1是供给包含粉末A和有机物41的流动性组合物L来形成单位层D的工序。

即，根据所需驱动往复移动部65的第三致动器74，使往复移动基板71移动来使工作台3位于第一室61内，驱动第四致动器75来使闸门67转移至下方来使第一室61的开口61a为闭塞状态。

接着，驱动升降驱动部15，使工作台3在层叠方向Z移动，以使工作台3的高度为最初形成的单位层D的形成高度。接下来，驱动机械臂57，使喷吐头5A转移至开始三维结构物M的制造的原点位置。

接着，根据所需使安装基底53L反转，配置为喷吐头5A位于安装基底53L从所述原点位置移动的方向的前方，从喷吐头5A以预定的喷吐量和喷吐定时喷吐流动性组合物L，例如沿宽度方向X形成第一条喷吐物线。

另外，优选在该喷吐物线的形成之前，预先使底板13升温。顺便说一下，在预先使底板13升温的情况下，能够降低从喷吐头5A喷吐的流动性组合物L因接触于低温度的底板13而产生流动性的降低或成为半固化状态等特性的变化。

顺便说一下，为了实现流动性组合物L的良好地喷吐，优选作为有机物41的溶剂U和粘合剂V含有15wt％以上，为了实现更稳定的流动性组合物L的喷吐，优选含有20wt％以上。

然后，在这样形成第一条喷吐物线后，使喷吐头5A以预定间距，例如向纵深方向Y移动。另外，根据所需，使安装基底53L反转后，驱动机械臂57，边使该安装基底53L向形成第一条喷吐物线L时的相同方向或相反方向移动，边从喷吐头5A喷吐流动性组合物L，从而形成第二条喷吐物线。

然后，根据所需，以预定次数重复同样的操作，在层叠方向Z依次形成单位层D。

另外，层形成工序P1能够构成为具有第一材料层形成工序P11以及支撑层形成工序P12两个工序，第一材料层形成工序P11形成图7所示的最终成为三维结构物M的一部分的第一材料层77，支撑层形成工序P12形成支撑所述第一材料层77的支撑层79。

在这种情况下，例如，驱动最初朝向右侧的机械臂59，从安装在其前端的安装基底53R的喷吐头5B喷吐包含粉末B的流动性组合物L2，在底板13上形成支撑层79。接着，驱动最初朝向左侧的机械臂57，从安装在其前端的安装基底53L的喷吐头5A喷吐包含粉末A的流动性组合物L1，填充所述形成的支撑层79的空隙部70，在底板13上形成第一材料层77。

此外，作为形成第一材料层77的流动性组合物L1中所包含的粉末A，作为一个例子能够应用金属粉末，能够应用包含镁、铁、铜、钴、钛、铬、镍、马氏体时效钢、不锈钢、钴铬钼、钛合金、镍合金、铝合金、钴合金、钴铬合金中的至少一种的金属粉末。

另外，作为形成支撑层79的流动性组合物L2中所包含的粉末B，作为一个例子能够应用包含氧化铝或陶瓷中的至少一种的粉末。

(2)有机物除去工序

有机物除去工序P2是对所述形成的单位层D进行除去该单位层D中所包含的有机物41的处理的工序。

在这种情况下，驱动第四致动器75，使闸门67向上方移动，使第一室61的开口61a和第二室62的开口62a为开放的状态。接着，驱动往复移动部65的第三致动器74，使往复移动基板71移动来使工作台3位于第二室62内。而且，再次驱动第四致动器75，使闸门67向下方移动，闭塞第一室61的开口61a和第二室62的开口62a，从而第二室62为密闭状态。

在该状态下，启动加热部7和紫外线照射部8，将底板13上具有的单位层D加热到预定的温度。然后，在此加热的加热对象是流动性组合物L中所包含的有机物41的溶剂U的情况下，以根据溶剂的种类确定的70℃以上、300℃以下的温度加热，使其气化。

作为溶剂U的种类，优选从沸点从70℃到300℃左右的溶剂中选择。沸点为70℃以下的溶剂，流动性组合物L过于容易干燥而难以形成层，因在喷吐头5A的喷嘴附近产生流动性组合物L的固化，从而引起喷嘴阻塞，因此并不优选。并且，沸点高于300℃的高温溶剂，气化所需的能量过大。

而且，加热的对象是流动性组合物L中所包含的有机物41的粘合剂V的情况下，以根据粘合剂V的种类确定的500℃以下的温度加热，使粘合剂V分解。

能够除去粘合剂V的能量如上所述通过粘合剂V的种类而确定，但从避免施加过大的能量的观点出发优选使用在500℃以下的温度分解的粘合剂。并且，由此，能够除去粘合剂的能量也能具体地确定。

(3)能量施加工序

能量施加工序P3是对经过有机物除去工序P2的单位层D施加能量E来形成熔融层45或烧结层47的工序。

顺便一提，在本实施方式中，对除去了有机物41的粉体A，从光束照射部9A照射高输出的激光E，熔融或烧结该粉体A，形成熔融层45或烧结层47。然后，根据所需在作为熔融层45或烧结层47的第一层的该单位层D上通过所述三个工序P1、P2、P3形成同样的单位层D，进行层叠，从而制造三维结构物M。

然后，这样构成的实施方式一的三维结构物的制造装置1A和通过使用该三维结构物的制造装置1A执行的本实施方式的三维结构物的制造方法，能够防止因所制造的三维结构物M的内部或表面残留有机物41而导致的三维结构物M的纯度降低导致机械性、物理性、化学性的特性或物性的降低，有效地发现所制造的三维结构物M本来具有的特性和物性。

实施方式三(参照图8)

实施方式三的三维结构物的制造方法是在流动性组合物L中所包含的有机物41中，作为除去粘合剂V的有机物除去部50，是兼用在能量施加工序P3中使用的光束照射部9的实施方式。

因此，关于层形成工序P1和能量施加工序P3的内容，与实施方式2相同，因此省略此处的说明，关于与实施方式2不同的有机物除去工序P2的内容进行说明。

即，在本实施方式中，有机物除去工序P2中，与实施方式二同样地使用加热部7和紫外线照射部8进行流动性组合物L中所包含的有机物41中溶剂U的除去，通过调整在下一工序的能量施加工序P3使用的光束照射部9A的输出，兼作流动性组合物L中所包含的有机物41中粘合剂V的除去而使用。

而且，通过这样构成的本实施方式的三维结构物的制造方法，也发挥和上述的实施方式2的三维结构物的制造方法相同的作用、效果。并且，本实施方式能够有效地除去沸点低的溶剂U和沸点高的粘合剂V两者。

实施方式四(参照图9)

实施方式四的三维结构物的制造方法是在实施方式三的有机物除去工序P2中将除去有机物41的粘合剂V的工序而且划分为两个工序的实施方式。

因此，关于层形成工序P1和能量施加工序P3的内容，与实施方式2相同，有机物除去工序P2的基本内容与实施方式三相同，因此省略此处的说明，关于与所述实施方式3不同的有机物除去工序P2的内容进行说明。

即，在本实施方式中，分多个阶段施加改变用于除去作为有机物41的粘合剂V的激光E输出，先施加的激光E1的输出设定为输出的级别低于之后施加激光E2的输出的较小的输出。

然后，通过这样构成的本实施方式的三维结构物的制造方法，也发挥和实施方式二、实施方式三的各个三维结构物的制造方法相同的作用、效果。并且，根据本实施方式，先供给的能量E比之后供给的能量E级别低，因此，能够逐渐地且阶段性地除去粘合剂V，降低粘合剂V残留的风险。

实施方式五(参照图10)

实施方式五的三维结构物的制造方法是在实施方式三的有机物除去工序P2中，与粘合剂V相同使用光束照射部9A进行使用加热部7和紫外线照射部8的、除去作为有机物41的溶剂U的实施方式。

因此，关于层形成工序P1和能量施加工序P3的内容，与实施方式二相同，有机物除去工序P2的基本内容与实施方式三相同，因此省略此处的说明，关于与所述实施方式三不同的有机物除去工序P2的内容进行说明。

即，在本实施方式中，构成为对在层形成工序P1中形成的单位层D的相同区域照射至少两次激光E，通过由有机物41的除去处理阶段性地转移到熔融层45或烧结层47的形成处理，执行有机物除去工序P2和能量施加工序P3。

具体而言，将激光E的输出级别划分为低级别、中级别、高级别三个阶段，通过向单位层D的预定区域照射低级别的激光E1，用于该预定区域具有的溶剂U的除去，通过向单位层D的同一区域照射中级别的激光E2，用于除去该同一区域具有的粘合剂V。并且，通过向单位层D的同一区域照射高级别的激光E3，能够用于熔融或烧结该同一区域具有的粉体A而形成熔融层45或烧结层47。

然后，通过这样构成的本实施方式的三维结构物的制造方法，也发挥和实施方式二、实施方式三的各个三维结构物的制造方法相同的作用、效果。另外，本实施方式中，通过使用相同的光束照射部9改变激光E的输出而能够连续地进行有机物除去工序P2和能量施加工序P3，能够更有效地制造三维结构物M。

实施方式六(参照图11)

实施方式六的三维结构物的制造方法是在减压环境下进行有机物除去工序P2和能量施加工序P3中的至少一方的工序的实施方式。

因此，关于层形成工序P1的内容、有机物除去工序P2和能量施加工序P3的基本内容，与实施方式二相同，因此省略此处的说明，关于与实施方式二不同的有机物除去工序P2和能量施加工序P3的不同点进行说明。

在本实施方式中，在减压环境下进行有机物除去工序P2和能量施加工序P3两者。具体而言，在本实施方式中，对第二室62连接减压装置81，驱动该减压装置81，在第二室62内的环境为减压环境的状态下执行有机物除去工序P2和能量施加工序P3。

然后，通过这样构成的本实施方式的三维结构物的制造方法，也发挥和实施方式二的三维结构物的制造方法相同的作用、效果。并且，在本实施方式中，能够以更低的加热温度使有机物41干燥、气化而除去，更加容易地除去单位层D中的有机物41。

实施方式七(参照图12)

实施方式七的三维结构物的制造方法是在不活泼气体环境下进行有机物除去工序P2和能量施加工序P3中的至少一方的工序的实施方式。

因此，关于层形成工序P1的内容、有机物除去工序P2和能量施加工序P3的基本内容，与实施方式2相同，因此省略此处的说明，关于与实施方式二不同的有机物除去工序P2和能量施加工序P3的不同点进行说明。

在本实施方式中，在不活泼气体环境下进行有机物除去工序P2和能量施加工序P3两者。具体而言，在本实施方式中，对第二室62连接不活泼气体填充装置83，驱动该不活泼气体填充装置83，在第二室62内填充不活泼气体，使第二室62内的环境为不活泼气体环境的状态下执行有机物除去工序P2和能量施加工序P3。

然后，通过这样构成的本实施方式的三维结构物的制造方法，也发挥和实施方式二的三维结构物的制造方法相同的作用、效果。并且，本实施方式能够降低粉体A氧化而氧等的有机物成分进入三维结构物M的内部的风险。

实施方式八(参照图13)

实施方式八的三维结构物的制造方法是吸引而除去能量施加工序P3中产生的烟尘H的实施方式。

因此，关于层形成工序P1和有机物除去工序P2的内容、以及能量施加工序P3的基本内容与实施方式2相同，因此省略此处的说明，关于与实施方式二不同的能量施加工序P3的不同点进行说明。

在本实施方式中，因对除去有机物41的单位层D照射高级别的输出的激光E而产生的烟尘H随着通过相对于第二室62设置的吸引装置85产生的吸引风排出至外部的状态下，执行能量施加工序P3。

然后，通过这样构成的本实施方式的三维结构物的制造方法，也发挥和实施方式二的三维结构物的制造方法相同的作用、效果。并且，本实施方式能够降低烟尘H中所包含的碳等有机物41附着在三维结构物M的表面、或进入三维结构物M的内部的风险。

实施方式九(参照图14)

实施方式九的三维结构物的制造方法是在减压环境下进行层形成工序P1的实施方式。

因此，关于有机物除去工序P2的内容、能量施加工序P3的内容以及层形成工序P1的基本内容，与实施方式二相同，因此省略此处的说明，关于与实施方式二不同的层形成工序P1的不同点进行说明。

在本实施方式中，在减压环境下进行层形成工序P1。因此，本实施方式中使用的三维结构物的制造装置1的第一室61要求兼具能承受在减压环境下使用的密封性和耐压性。另外，对第一室61连接减压装置81，驱动该减压装置81，在第一室61内的环境为减压气氛的状态下执行层形成工序P1。

然后，通过这样构成的本实施方式的三维结构物的制造方法，也发挥和实施方式二的三维结构物的制造方法相同的作用、效果。并且，本实施方式中，在单位层D的形成中也能够以更低的温度使有机物41干燥、气化并去除。

实施方式十(参照图15)

实施方式十的三维结构物的制造装置1J是代替实施方式一的三维结构物的制造装置1A的驱动部10的构成部件的机械臂55，设置承担在宽度方向X移动的第一驱动装置21和承担在纵深方向Y移动的第二驱动装置35的实施方式。

因此，关于第一驱动装置21和第二驱动装置35之外的构成，与第一实施方式同样，因此省略此处的说明，关于与实施方式一不同的第一驱动装置21和第二驱动装置35的构成和其动作方式的概要进行说明。

即，在本实施方式中，两组喷吐头5A、5B和一组光束照射部9安装在旋转角度能够变更的滑架32，该滑架32构成为通过第一驱动装置21，在宽度方向X能够移动三维结构物M的形成需要的预定冲程。

此外，在图示的实施方式中，作为第一驱动装置21，采用了具备：移动架27，在配置在支撑架23上的向纵深方向Y延伸的两根第二导轨25上移动；第一导轨29，设置为对该移动架27，在宽度方向X上延伸；第一滑动块31，沿该第一导轨29，在宽度方向X往复移动；以及第一致动器33，供给该第一滑动块31驱动力的构成作为一个例子。

并且，移动架27构成为通过作为驱动部10的构成部件的第二驱动装置35，作为一个例子在作为前后方向的纵深方向Y能够移动三维结构物M的形成需要的预定冲程。

此外，在图示的实施方式中，作为第二驱动装置35，采用了具备：两条第二导轨25，配置在上述的支撑架23上；第二滑动块37，对于沿该第二导轨25在纵深方向Y往复移动的移动架27设置；第二致动器39，供给该第二滑动块37驱动力的构成作为一个例子。

然后，通过这样构成的本实施方式的三维结构物的制造装置1J，也发挥和实施方式一的三维结构物的制造装置1A相同的作用、效果。并且，本实施方式相比于实施方式一的使用机械臂57、59的构成，滑架32能够在通常更广的范围移动，能够制造形状较大的三维结构物M。

其它实施方式

本发明的三维结构物的制造方法及其制造装置1以具有上述那种构成为基础，但在不脱离本发明的主旨的范围内当然能够进行部分的构成的变更或省略等。

例如，也可以为除去如图16所示进行单位层D的形成的第一室61，以及进行有机物41的除去的第二室62之外，具备将除去有机物41的单位层D中的粉体A熔融或烧结的第三室63的构成的三维结构物的制造装置1K。

然后，在这种情况下，也能够构成为将第三室63自身作为熔融炉87或烧结炉89发挥功能。另外，在图示的实施方式中，也可以构成为在第二室62和第三室63之间设置闸门67，第二室62和第三室63之间的移动仅设置在工作台上的底板13和三维结构物M能够移动。

并且，包含粉末A或粉末B和有机物41的流动性组合物L1、L2不限于使用上述各实施方式中叙述的一种或两种，能够使用三种以上。并且，也能够采用这种构成的三维制造物的制造方法，组合实施方式六及实施方式七中分别所设置的构成，在减压气氛下向第二室62内填充不活泼气体的状态下执行有机物除去工序P2。

Claims (11)

1.一种三维结构物的制造方法，其特征在于，具有：

层形成工序，供给包含粉末和有机物的流动性组合物来形成层；

有机物除去工序，除去所述层中的所述有机物；以及

能量施加工序，在所述有机物除去工序后，施加能量而形成熔融层或烧结层，

所述有机物包括粘合剂，

所述有机物除去工序具有施加能够除去所述粘合剂的第一能量以及比所述第一能量高级别的第二能量来除去所述粘合剂的工序，

在施加所述第一能量后施加所述第二能量，

所述层形成工序与所述有机物除去工序在不同的区域进行。

2.根据权利要求1所述的三维结构物的制造方法，其特征在于，

所述有机物包括溶剂，

所述有机物除去工序具有使所述溶剂气化而除去的工序。

3.根据权利要求1或2所述的三维结构物的制造方法，其特征在于，

对所述层的同一区域照射至少两次激光，通过从所述有机物的除去处理阶段性地转移至所述熔融层或所述烧结层的形成处理来执行所述有机物除去工序和所述能量施加工序。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的三维结构物的制造方法，其特征在于，

所述有机物除去工序与所述能量施加工序中的至少一方在减压环境下进行。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的三维结构物的制造方法，其特征在于，

所述有机物除去工序与所述能量施加工序中的至少一方在不活泼气体环境下进行。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的三维结构物的制造方法，其特征在于，

所述三维结构物的制造方法具有吸引由所述能量施加工序所产生的烟尘的工序。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的三维结构物的制造方法，其特征在于，

所述层形成工序在减压环境下进行。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的三维结构物的制造方法，其特征在于，

所述层形成工序具有：

第一材料层形成工序，形成对应于三维结构物的第一材料层；以及

支撑层形成工序，形成支撑所述第一材料层的支撑层。

9.根据权利要求8所述的三维结构物的制造方法，其特征在于，

所述第一材料层包含镁、铁、铜、钴、钛、铬、镍、马氏体时效钢、不锈钢、钴铬钼、钛合金、镍合金、铝合金、钴合金、钴铬合金中的至少一种作为所述粉末。

10.根据权利要求8或9所述的三维结构物的制造方法，其特征在于，

所述支撑层包含氧化铝、陶瓷中的至少一种作为所述粉末。

11.一种三维结构物的制造装置，其特征在于，具备：

层形成部，使用包含粉末和有机物的流动性组合物形成层；

有机物除去部，除去所述层中的所述有机物；

能量施加部，对通过所述有机物除去部除去了所述有机物后的所述层施加能量，形成熔融层或烧结层；

第一室，容纳所述层形成部；以及

第二室，容纳所述有机物除去部，

所述有机物包括粘合剂，

所述有机物除去部施加能够除去所述粘合剂的第一能量以及比所述第一能量高级别的第二能量，在施加所述第一能量后，施加所述第二能量。

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