CN112743100B - 三维结构物的制造方法及其制造装置 - Google Patents

三维结构物的制造方法及其制造装置 Download PDF

Info

Publication number
CN112743100B
CN112743100B CN202011553680.1A CN202011553680A CN112743100B CN 112743100 B CN112743100 B CN 112743100B CN 202011553680 A CN202011553680 A CN 202011553680A CN 112743100 B CN112743100 B CN 112743100B
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
dimensional structure
composition
manufacturing
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011553680.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112743100A (zh
Inventor
石田方哉
平井利充
冈本英司
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Publication of CN112743100A publication Critical patent/CN112743100A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112743100B publication Critical patent/CN112743100B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/02—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/10—Formation of a green body
    • B22F10/16—Formation of a green body by embedding the binder within the powder bed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/30—Process control
    • B22F10/38—Process control to achieve specific product aspects, e.g. surface smoothness, density, porosity or hollow structures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/50—Means for feeding of material, e.g. heads
    • B22F12/55—Two or more means for feeding material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/008—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression characterised by the composition
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/06—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B1/00—Producing shaped prefabricated articles from the material
    • B28B1/001—Rapid manufacturing of 3D objects by additive depositing, agglomerating or laminating of material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/141—Processes of additive manufacturing using only solid materials
    • B29C64/153—Processes of additive manufacturing using only solid materials using layers of powder being selectively joined, e.g. by selective laser sintering or melting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/62222—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products obtaining ceramic coatings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B22F10/25—Direct deposition of metal particles, e.g. direct metal deposition [DMD] or laser engineered net shaping [LENS]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
    • B22F12/50—Means for feeding of material, e.g. heads
    • B22F12/53—Nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2301/00—Metallic composition of the powder or its coating
    • B22F2301/35—Iron
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2302/00—Metal Compound, non-Metallic compound or non-metal composition of the powder or its coating
    • B22F2302/25—Oxide
    • B22F2302/253—Aluminum oxide (Al2O3)
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2302/00—Metal Compound, non-Metallic compound or non-metal composition of the powder or its coating
    • B22F2302/40—Carbon, graphite
    • B22F2302/406—Diamond
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/20—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B29C64/205—Means for applying layers
    • B29C64/209—Heads; Nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/307—Handling of material to be used in additive manufacturing
    • B29C64/321—Feeding
    • B29C64/336—Feeding of two or more materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/25—Solid
    • B29K2105/251—Particles, powder or granules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2009/00—Layered products
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/602—Making the green bodies or pre-forms by moulding
    • C04B2235/6026—Computer aided shaping, e.g. rapid prototyping
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/66—Specific sintering techniques, e.g. centrifugal sintering
    • C04B2235/665—Local sintering, e.g. laser sintering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C26/00—Alloys containing diamond or cubic or wurtzitic boron nitride, fullerenes or carbon nanotubes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C22C29/02—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
    • C22C29/06—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C22C29/12—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C22C29/16—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on nitrides
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Producing Shaped Articles From Materials (AREA)

Abstract

本发明提供三维结构物的制造方法及其制造装置，能够容易地提供具备根据三维结构物的内部中的各部位而要求的特性的三维结构物。本发明的三维结构物的制造方法具有：层形成工序(P1)，使用包含第一粉末(F1)的第一流动性组合物(L1)与包含第二粉末(F2)的第二流动性组合物(L2)中的至少一方流动性组合物(L)来形成单位层(D)；以及固化工序(P2)，将单位层(D)中的包含第一粉末(F1)的第一流动性组合物(L1)与包含第二粉末(F2)的第二流动性组合物(L2)中的至少一方固化，在所述层形成工序(P1)中，使第一流动性组合物(L1)和第二流动性组合物(L2)在与单位层(D)的厚度方向(Z)交叉的平面方向(X、Y)上同时存在。

Description

三维结构物的制造方法及其制造装置
本申请是申请日为2016年10月28日、申请号为201610973114.3、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。
技术领域
本发明涉及三维结构物的制造方法、三维结构物的制造装置、三维结构物的制造装置用的控制程序。
背景技术
在后述的专利文献1中公开了三维结构物的制造装置的一个例子。
在该专利文献1中记载了将一种金属粉末或者多种混合粉末作为原料形成层并将层叠该层而对三维造型物进行造型。
上述专利文献1所记载的现有的三维造型物的制造装置将一种金属粉末或者多种混合金属粉末作为原料而形成层，并层叠该层而对三维造型物进行造型，因此作为造型物，其各部分的特性(机械特性、热特性、电特性等)是一样的。
因此，无法制作具备根据三维结构物的各部位而要求的特性(机械特性、热特性、电特性等)的三维结构物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008－81840号公报
发明内容
本发明的目的在于能够容易地提供具备根据三维结构物的各部位而要求的特性(机械特性、热特性、电特性等)的三维结构物。
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的特征在于，具有：层形成工序，使用包含第一粉末的第一流动性组合物与包含第二粉末的第二流动性组合物中的至少一方流动性组合物来形成单位层；以及固化工序，将所述单位层中的所述第一粉末与所述第二粉末中的至少一方固化，在所述层形成工序中，使所述第一流动性组合物和所述第二流动性组合物在与所述单位层的厚度方向交叉的平面方向上同时存在。
在此，“粉末”既可以是金属粉末、陶瓷粉末、树脂粉末等中的任一种，另外，也可以是上述两种以上的混合物。
另外，所谓“三维结构物”是指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。
根据本方面，在制造三维结构物时，所述层形成工序以在与所述单位层的厚度方向交叉的平面方向上使所述第一流动性组合物和第二流动性组合物同时存在的方式形成单位层。由此，能够通过改变第一流动性组合物与第二流动性组合物的存在比例而改变三维结构物的各部位的第一粒子与第二粒子的存在比例，由此能够容易地得到具备根据三维结构物的各部位而要求的特性(机械特性、热特性、电特性等)的结构物。
在此，作为“特性”包含物理特性和化学特性，具体地作为一个例子可举出耐热性、高散热性、高强度、高刚性、高韧性、高硬度性、高耐久性、耐压性、高导电性、耐磨损性、耐化学性、耐腐蚀性等。
另外，作为判断机械特性的具体的因素，可举出硬度、拉伸强度、耐力、伸长、弯曲强度、扭转强度、剪切强度、杨氏模量、泊松比、压缩强度等，作为判断热特性的具体的因素，可举出熔点、线膨胀系数、导热率、比热、耐热冲击性等。另外，作为判断电特性的具体的因素，可举出导电率、体积电阻率、介电常数、绝缘强度等，另外作为判断磁特性的具体的因素，可举出磁导率、磁化率等。
本发明的第二方面的三维结构物的制造方法的特征在于，在第一方面的基础上，还具有在层叠方向上重复所述层形成工序的层叠工序。
根据本方面，通过进行在层叠方向上重复所述层形成工序的层叠工序，由此相对于层叠方向也能够改变第一流动性组合物与第二流动性组合物的存在比例，能够容易地得到具备根据三维结构物的各部位而要求的所述特性的三维结构物。
本发明的第三方面的三维结构物的制造方法的特征在于，在第一方面或第二方面的基础上，按该三维结构物在层叠方向上的各部位(层)设定所述单位层内的第一粉末和第二粉末的存在比例和存在位置来进行所述层形成工序。
在此，所谓“设定所述单位层内的第一粉末和第二粉末的存在比例和存在位置”是指还包含通过设定所述单位层内的包含第一粉末的第一流动性组合物和包含第二粉末的第二流动性组合物的存在比例和存在位置来进行所述层形成工序的情况的含义。
根据本方面，能够高精度地发挥根据三维结构物的各部位(层)而要求的上述特性地制造三维结构物。
本发明的第四方面的三维结构物的制造方法的特征在于，在第一方面至第三方面中任一方面的基础上，使包含所述第一粉末的第一流动性组合物与包含所述第二粉末的第二流动性组合物在相邻的单位层之间从层叠方向观察至少一部分重叠地存在。
根据本方面，所述包含第一粉末的第一流动性组合物和包含第二粉末的第二流动性组合物在相邻的单位层之间从层叠方向观察时至少一部分重叠地存在，因此对该部位施加的特性的变化在层叠方向上的连续性变好。
本发明的第五方面的三维结构物的制造方法的特征在于，在第一方面至第四方面中任一方面的基础上，在所述层形成工序中，通过喷吐单元喷吐所述第一流动性组合物与所述第二流动性组合物中的至少一方来进行形成。
根据本方面，将糊状的第一流动性组合物和第二流动性组合物中的至少一方向层形成区域喷吐而形成单位层，因此能够通过喷吐单元调整流动性组合物的喷吐量、喷吐位置和喷吐定时等，由此能够容易地改变第一流动性组合物与第二流动性组合物的存在比例，从而容易地得到该三维结构物所要求的特性。
本发明的第六方面的三维结构物的制造方法的特征在于，在第一方面至第五方面中任一方面的基础上，在所述层形成工序中，由多个副层形成所述单位层的沿着该层的方向中的至少一部分，并由包含不同粉末的流动性组合物形成各所述副层。
根据本方面，由包含不同粉末的流动性组合物形成各副层，由此能够符合对各单位层进一步细致地要求的特性。
本发明的第七方面的三维结构物的制造方法的特征在于，在第一方面至第六方面中任一方面的基础上，在层叠方向的一端侧由包含所述第一粉末的第一流动性组合物形成第一层，在层叠方向的另一端侧由包含所述第二粉末的第二流动性组合物形成第二层，在所述第一层和所述第二层之间形成具有包含所述第一粉末的第一流动性组合物和包含所述第二粉末的第二流动性组合物的复合材料层。
根据本方面，在层叠方向的一端侧由包含第一粉末的第一流动性组合物形成的第一层和在另一端侧由包含第二粉末的第二流动性组合物形成的第二层之间，形成具有单独包含两粉末的两个流动性组合物的复合材料层，因此能够通过调整形成该复合材料层的流动性组合物的组成(包含存在比例和存在位置)而将三维结构物的内部在所述层叠方向上调整为适当的特性。
本发明的第八方面的三维结构物的制造方法的特征在于，在第七方面的基础上，在所述复合材料层中，在从所述第一层向所述第二层的方向上，包含所述第一粉末的第一流动性组合物的存在比例逐渐减少，而包含所述第二粉末的第二流动性组合物的存在比例逐渐增加。
根据本方面，能够使对三维结构物施加的特性从层叠方向的一方侧向另一方侧连续地变化，能够理所当然且顺畅地从第一层所具有的特性向第二层所具有的特性转移。因此，能够减小在层叠方向上层间或副层间的剥离或龟裂的发生的可能性。
本发明的第九方面的三维结构物的制造方法的特征在于，在第一方面至第八方面中任一方面的基础上，在所述平面方向的一侧端侧由包含所述第一粉末的第一流动性组合物形成第一侧端层，在所述平面方向的另一侧端侧由包含所述第二粉末的第二流动性组合物形成第二侧端层，在所述第一侧端层与所述第二侧端层之间形成具有包含所述第一粉末的第一流动性组合物和包含所述第二粉末的第二流动性组合物的复合材料层。
根据本方面，在与层叠方向交叉的平面方向的一侧端侧的第一粉末的层和另一侧端侧的第二粉末的层之间形成包含两粉末的复合材料层，因此能够通过形成该复合材料层的流动性组合物的组成(包含存在比例和存在位置)的调整而将三维结构物的内部在所述平面方向上调整为适当的特性。
本发明的第十方面的三维结构物的制造方法的特征在于，在第九方面的基础上，在所述复合材料层中，在从所述第一侧端层向所述第二侧端层的方向上，包含所述第一粉末的第一流动性组合物的存在比例逐渐减少，而包含所述第二粉末的第二流动性组合物的存在比例逐渐增加。
根据本方面，能够使对三维结构物施加的特性从平面方向的一方侧向另一方侧连续地变化，能够理所当然且顺畅地从第一侧端层所具有的特性向第二侧端层所具有的特性转移。因此，能够减小在平面方向上流动性组合物间的剥离或龟裂的发生的可能性。
本发明的第十一方面的三维结构物的制造方法的特征在于，在第一方面至第十方面中任一方面的基础上，在所述层形成工序中，在所述单位层内的一部分形成空白部。
在此，“空白部”是指不存在流动性组合物的空白的区域。
根据本方面，能够基于三维结构物的部位(层)容易地设置贯通孔及凹部或者空洞等，从而可以有助于三维结构物的轻量化和材料的节约。
本发明的第十二方面的三维结构物的制造方法的特征在于，在第一方面至第十一方面中任一方面的基础上，所述第一流动性组合物所包含的第一粉末和所述第二流动性组合物所包含的第二粉末中的至少一方是包含多种粉末的混合粉末。
根据本方面，所述第一粉末和第二粉末中的至少一方是混合粉末，因此能够通过该混合粉末的包含混合比例的组成的调整而使三维结构物容易地具备各种特性。
本发明的第十三方面的三维结构物的制造方法的特征在于，在第十二方面的基础上，所述第一粉末和所述第二粉末至少包含一种相同的粉末。
在此，所谓“至少包含一种相同的粉末”是指，如果具体例说明的话，如第一粉末是粉末A、第二粉末是粉末A与粉末C的混合粉末的情况、或者第一粉末是粉末A与粉末B的混合粉末、第二粉末是粉末A与粉末C的混合粉末的情况所示，相同的粉末A包含于两者的组合。
根据本方面，第一粉末和第二粉末包含相同的成分，因此能够使种类不同的流动性组合物间的特性的变化变得稳定，能够减小流动性组合物间或单位层间的剥离或龟裂的发生的可能性。
本发明的第十四方面的三维结构物的制造方法的特征在于，在第一方面至第十三方面中任一方面的基础上，按各个所述单位层进行所述固化工序。
根据本方面，按各个所述单位层进行所述固化工序，因此能够使该单位层内的特性的变化均匀。
本发明的第一五方面的三维结构物的制造方法的特征在于，在第一方面至第十三方面中任一方面的基础上，按所述第一流动性组合物与所述第二流动性组合物的共存状态相同的多个单位层来进行所述固化工序。
根据本方面，按所述第一流动性组合物与第二流动性组合物的存在比例相同的多个单位层进行所述固化工序，因此，即、按两粉末的共存状态相同的多个单位层进行固化工序，因此能够使所述共存状态相同的多个单位层部分的特性的变化均匀，能够高效地执行流动性组合物的固化。
本发明的第一六方面的三维结构物的制造方法的特征在于，在第一方面至第十三方面中任一方面的基础上，按至少包含具有所述第一流动性组合物与所述第二流动性组合物的共存状态不同的界面的相邻的两单位层的多个单位层来进行所述固化工序。
根据本方面，按包含夹着所述存在比例不同的界面的两单位层的多个单位层来进行所述固化工序，因此能够缓和所述界面的特性的急剧的变化。
本发明的第一七方面的三维结构物的制造方法的特征在于，在第一方面至第十三方面中任一方面的基础上，在所述固化工序在所述层形成工序全部结束后进行。
根据本方面，在所述层形成工序全部结束后进行所述固化工序，因此作为整体能够缓和三维结构物的特性的变化。尤其适合通过烧结而固化的情况。
本发明的第一八方面的三维结构物的制造方法的特征在于，在第一方面至第一七方面中任一方面的基础上，通过照射激光而进行所述固化工序。
根据本方面，能够使用激光来容易地进行固化工序。
本发明的第一九方面的三维结构物的制造装置的特征在于，具备：多个喷吐部，分别喷吐包含不同粉末的流动性组合物；驱动部，使多个所述喷吐部相对于喷吐区域相对地在三维方向移动；以及控制部，控制所述喷吐部和所述驱动部，在所述三维结构物的制造装置中，所述控制部控制多个所述喷吐部与所述驱动部，以对应各个所述三维结构物来改变所述流动性组合物的存在比例。
根据本方面，能够得到与所述第一方面相同的作用、效果，能够高效地制造具备根据三维结构物的各部位而要求的特性的三维结构物。
本发明的第二十方面的三维结构物的制造装置用的控制程序用于使计算机执行分别喷吐包含不同粉末的流动性组合物并改变它们的存在比例和存在位置而将其排列配置的多个喷吐功能。
根据本方面，能够得到与所述第一方面相同的作用、效果，能够控制三维结构物的制造装置的各部分的动作以能够具备根据三维结构物的各部位而要求的特性。
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简要的主视图。
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主要部分的主视图。
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用的控制程序的内容与本发明的三维结构物的制造方法的各工序的关系的框图。
图4是示意性地表示通过本发明的实施方式二的三维结构物的制造方法制造的三维结构物的一个例子的纵截面主视图。
图5是示意性地表示通过本发明的实施方式二的三维结构物的制造方法制造的三维结构物的另一个例子的纵截面主视图。
图6是示意性地表示通过本发明的实施方式三的三维结构物的制造方法制造的三维结构物的一个例子的纵截面主视图。
图7是示意性地表示通过本发明的实施方式三的三维结构物的制造方法制造的三维结构物的另一个例子的纵截面主视图。
图8是示意性地表示通过本发明的实施方式四的三维结构物的制造方法制造的三维结构物的一个例子的平面图。
图9是通过本发明的实施方式四的三维结构物的制造方法制造的三维结构物的图8中的A－A线的纵截面主视图。
图10是示意性地表示通过本发明的实施方式五的三维结构物的制造方法制造的三维结构物的一个例子的纵截面主视图。
图11是示意性地表示通过本发明的实施方式六的三维结构物的制造方法制造的三维结构物的一个例子的纵截面主视图。
图12是示意性地表示通过本发明的实施方式七的三维结构物的制造方法制造的三维结构物的一个例子的纵截面主视图。
图13是示意性地表示通过本发明的实施方式八的三维结构物的制造方法制造的三维结构物的一个例子的纵截面主视图。
图14是示意性地表示通过本发明的实施方式九的三维结构物的制造方法制造的三维结构物的一个例子的纵截面主视图。
图15是示意性地表示通过本发明的实施方式九的三维结构物的制造方法制造的三维结构物的另一个例子的纵截面主视图。
图16是示意性地表示通过本发明的实施方式十的三维结构物的制造方法制造的三维结构物的一个例子的纵截面主视图。
图17的(A)至(D)是阶段性地表示本发明的实施方式十一的三维结构物的制造装置的构成和三维结构物的制造过程的纵截面主视图。
图18是表示本发明的实施方式十二的三维结构物的制造装置的构成和三维结构物的制造过程的纵截面主视图。
图19是示意性地表示通过本发明的实施方式二至实施方式十的三维结构物的制造方法制造的三维结构物的层叠模型的一个例子的纵截面主视图。
图20是示意性地表示通过本发明的实施方式二至实施方式十的三维结构物的制造方法制造的三维结构物的层叠模型的另一个例子的纵截面主视图。
图21是表示本发明的实施方式十三的三维结构物的制造装置的整体构成的主视图。
附图标记说明
1三维结构物的制造装置、3工作台、5喷吐头(喷吐部)、
7照射部(能量施加部)、9驱动部、11控制部、
13喷吐区域(层形成区域)、15升降驱动装置、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第一滑块、32滑架、33第一致动器、
35第二驱动装置、37第二滑块、39第二致动器、
41控制程序、43激光振荡器、
47喷吐功能、49能量施加功能、51位置控制功能、
55工业用机器人、57机械臂、59机械臂、
61第一气缸室、63第二气缸室、65第一活塞、
67第二活塞、69涂覆辊、71掩模、72孔部、
75回收滑槽、77回收口、81供给喷嘴、83喷嘴开口、
85供给通路、87激光发生装置、89透镜、91光路、
P1层形成工序、P2固化工序、P3层叠工序、
F粉末、F1第一粉末、F2第二粉末、L流动性组合物、
L1第一流动性组合物、L2第二流动性组合物、M三维结构物、
D单位层(层)、D1第一层、D2第二层、D3复合材料层、
E激光(能量束)、X第一方向(宽度方向)、
Y第二方向(前后方向)、Z层叠方向(厚度方向、沿着层的方向)、
A粉末、B粉末、C粉末、H范围、G副层、
S1第一侧端层、S2第二侧端层、S3复合材料层、
O空白部、O1贯通孔、O2凹部、O3空洞、K界面。
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、其制造装置及其控制程序。
此外，在以下的说明中，最初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简要的整体构成。接着，说明该实施方式一的三维结构物的制造装置的成为本发明的特征性构成的主要部分的具体构成和该三维结构物的制造装置用的控制程序的内容。
接下来，以实施方式二至实施方式十的九个实施方式为例具体地说明通过使用上述实施方式一的三维结构物的制造装置而执行的本发明的三维结构物的制造方法。
而且，以与上述实施方式一的差异为中心，依次说明一部分构成与上述实施方式一不同的实施方式十一和实施方式十二的三维结构物的制造装置的构成及其制造流程。另外，使用接下来利用上述实施方式二至实施方式十的三维结构物的制造方法制造的三维结构物的两种层叠模型来说明使流动性组合物的组成不同的三个方式中的两者的差异。
另外，以与上述实施方式一的差异为中心，具体地说明一部分构成与上述实施方式一不同的实施方式十三的三维结构物的制造装置的构成和三维结构物的制造流程，最后谈及使局部构成不同的本发明的三维结构物的制造方法、其制造装置及其控制程序的其它实施方式。
实施方式一(参照图1～图3)
(1)三维结构物的制造装置的整体构成的简要(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：对被喷吐到工作台3上的流动性组合物L1、L2照射作为能量束的一个例子的激光E而使其固化，从而形成一个单位层D，然后在层叠方向Z上将同一操作重复预定次数从而制造三维结构物M。
具体地，通过具备如下构件而基本上构成本实施方式的三维结构物的制造装置1：工作台3，分别喷吐包含不同粉末F1、F2的流动性组合物L1、L2；喷吐头5A、5B，分别喷吐包含上述粉末F1、F2的流动性组合物L1、L2的多个喷吐部；照射部7，作为能量施加部来施加使上述被喷吐的位于喷吐区域13上的粉末F1、F2固化的能量；驱动部9，使上述工作台3、喷吐头5和照射部7相对于成为层形成区域的喷吐区域13相对地在三维方向X、Y、Z移动；以及控制部11，控制上述喷吐头5、驱动部9和照射部7。
并且，本实施方式的特征性构成为在制造三维结构物M时，使用上述多个喷吐头5A、5B来基于上述三维结构物M的部位分别改变流动性组合物L1、L2的存在比例和存在位置。
工作台3作为一个例子是具有供流动性组合物L喷吐的喷吐区域13的平板状的构件，构成为能够通过作为驱动部9的构成部件的升降驱动装置15在层叠方向Z移动三维结构物M的形成所需的预定冲程(stroke)。
喷吐头5是具备将从原料供给单元17A、17B经由供给管19A、19B供给的流动性组合物L朝向上述喷吐区域13喷吐的喷嘴的构件，构成为能够通过作为驱动部9的构成部件的第一驱动装置21，作为一个例子在成为宽度方向的第一方向X上移动三维结构物M的形成所需的预定冲程。并且，在本实施方式中，设有与包含不同粉末F1、F2的各个流动性组合物L1、L2对应的两组喷吐头5A、5B、原料供给单元17A、17B以及供给管19A、19B。
照射部7是向如上所述被喷吐到喷吐区域13的流动性组合物L1、L2照射激光E的装置，与上述喷吐头5同样，构成为能够通过第一驱动装置21在第一方向X上移动预定冲程。
此外，在图示的实施方式中，作为第一驱动装置21，作为一个例子应用具备如下构件的构成的驱动装置：移动架27，在配置在支撑架23上的在成为前后方向的第二方向Y延伸的两个第二导轨25上移动；第一导轨29，以相对于该移动架27在第一方向X延伸的方式设置；第一滑块31，沿着该第一导轨29在第一方向X往复移动；以及第一致动器33，对该第一滑块31施加驱动力。并且，喷吐头5和照射部7作为一个例子安装于一体地具备第一滑块31的能够反转的滑架32。
另外，移动架27构成为能够通过作为驱动部9的构成部件的第二驱动装置35作为一个例子在成为前后方向的第二方向Y移动三维造型物M的形成所需的预定冲程。
此外，在图示的实施方式中，作为第二驱动装置35，作为一个例子应用具备如下构件的构成的驱动装置：两个第二导轨25，配置于上述支撑架23上；第二滑块37，设于沿着该第二导轨25在第二方向Y往复移动的上述移动架27；以及第二致动器39，对该第二滑块37施加驱动力。
(2)三维结构物的制造装置的主要部分的具体的构成(参照图2)
在本实施方式的三维结构物的制造装置1A中，作为包含成为原料的粉末F1、F2的流动性组合物L1、L2，作为一个例子能够应用金属等粉末与粘合剂与溶剂或分散介质的组合物。
在此，作为粉末，既可以是各种金属粉末、陶瓷粉末、树脂粉末等中的任一种，另外，也可以是上述两种以上的混合物。
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、二氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化锌、氧化锆、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、碳酸镁等各种金属的碳酸盐、硫酸钙、硫酸镁等各种金属的硫酸盐、硅酸钙、硅酸镁等各种金属的硅酸盐、磷酸钙等各种金属的磷酸盐、硼酸铝、硼酸镁等各种金属的硼酸盐、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)等的粉末。
作为溶剂或分散介质，例如除了蒸馏水、纯净水、RO水(反渗水)等各种水以外，还可举出甲醇、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。
该溶剂或分散介质在基于激光等的加热固化工序前通常被干燥而除去。
作为粘合剂，只要可溶于上述溶剂或分散介质即可，未进行限定。能够使用例如丙烯酸树脂、环氧树脂、硅树脂、纤维素类树脂、合成树脂等。另外，还能够使用例如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。
该粘合剂在进行基于激光等的加热固化工序时通常被分解而消失。
另外，作为上述照射部7，作为一个例子能够应用激光照射装置，基于从上述控制部11发送的控制信号而从激光振荡器43振荡预定输出的激光，成为作为能量束的激光E从照射部7向工作台3上的喷吐区域13照射。
此外，作为本实施方式所使用的激光虽未特别限定，但由于光纤激光或者二氧化碳激光等具有金属的吸收效率高的优点，所以能够作为优选的激光使用。
(3)三维结构物的制造装置用的控制程序的内容(参照图3)
本发明的三维结构物的制造装置用的控制程序41是用于使计算机执行多个喷吐功能47和能量施加功能49的控制程序，多个喷吐功能47喷吐包含不同粉末F1、F2的各个流动性组合物L1、L2并改变它们的存在比例和存在位置而将其排列配置，能量施加功能49施加将上述粉末F1、F2固化的能量。
具体地，该控制程序41在上述三维结构物的制造装置1A的控制部11中执行，通过具备上述喷吐功能47和能量施加功能49以及位置控制功能51而构成，位置控制功能51控制喷吐头5和照射部7相对于工作台3的相对位置等。
并且，作为喷吐功能47，可控制分别从多个喷吐头5A、5B喷吐的流动性组合物L1、L2的喷吐量、喷吐位置(包含喷吐方向)以及喷吐定时等，作为能量施加功能49，可控制上述激光E的照射量、照射位置(包含照射方向)以及照射定时等。
另外，作为位置控制功能51，能够通过控制多个喷吐头5A、5B、照射部7和工作台3的三维方向X、Y、Z的相对位置从而分别将包含不同粉末F1、F2的流动性组合物L1、L2以在单位层D中成为预定的存在比例和存在位置的方式配置，或者将该单位层D以分别按层叠方向Z的各部位(层)成为预定的存在比例和存在位置的方式配置。
接着，以实施方式二至实施方式十的九个实施方式为例，具体地说明通过使用上述实施方式一的三维结构物的制造装置1A及其控制程序41而执行的本发明的三维结构物的制造方法。
实施方式二(参照图4和图5)
实施方式二的三维结构物的制造方法通过具有层形成工序P1和固化工序P2而基本上构成，特别是在层形成工序P1的内容上具有特征。以下具体地说明层形成工序P1和固化工序P2的内容。
(1)层形成工序
层形成工序P1是使用包含第一粉末F1的第一流动性组合物L1和包含第二粉末F2的第二流动性组合物L2中的至少一方流动性组合物L1或者L2来形成单位层D的工序。
并且，在本实施方式中，示出仅由通过使用上述第一流动性组合物L1和第二流动性组合物L2两者形成有单位层D的一个单位层D构成的三维结构物M。另外，在该层形成工序P1中，使第一流动性组合物L1和第二流动性组合物L2在与上述单位层D的厚度方向Z(使用与层叠方向Z相同的符号)交叉的平面方向(图示的实施方式中为成为宽度方向的第一方向X)上同时存在。
(2)固化工序
另外，固化工序P2是将上述单位层D中的上述第一粉末F1和第二粉末F2中的至少一方固化的工序。
并且，在本实施方式中，示出已将上述第一粉末F1和第二粉末F2两者固化后的状态的三维结构物M。顺便说一下，在图4中示出在单位层D的左侧的区域配置有粉末A作为第一粉末F1、并在单位层D的右侧的区域配置有粉末B作为第二粉末F2的构成的三维结构物M。
另外，在图5中，如将配置于图4的左侧的区域的第一流动性组合物L1的一部分图示的那样，作为一个例子示出向两处不喷吐、并向该不喷吐的部分喷吐第二流动性组合物L2之后使其固化的构成的三维结构物M。
并且，根据这样构成的本实施方式的三维结构物的制造方法，通过改变第一流动性组合物L1和第二流动性组合物L2的存在比例，从而能够容易地得到具备根据三维结构物M的内部的各部位而要求的特性(机械特性、热特性、电特性等)的三维结构物M。
实施方式三(参照图6和图7)
实施方式三的三维结构物的制造方法通过在层形成工序P1和固化工序P2的基础上具备层叠工序P3而构成。因此，层形成工序P1和固化工序P2与上述实施方式二相同，因此省略在此的详细的说明，集中于与上述实施方式二不同的层叠工序P3的内容进行说明。
即，层叠工序P3是在层叠方向Z上重复上述层形成工序P1的工序。具体地，通过控制程序41的位置控制功能51使升降驱动装置15驱动从而使其向下方下降形成工作台3的高度的单位层D的厚度的量来执行上述层形成工序P1。以下，通过将工作台3向下方的移动和上述层形成工序P1重复预定次数来制造预定高度的三维结构物M。
并且，在图6中图示有将图4所示的一个单位层D在层叠方向Z重叠有两个的构成的三维结构物M，在图7中图示有将图5所示的一个单位层D在层叠方向Z重叠有两个的构成的三维结构物M。
另外，通过这样构成的本实施方式的三维结构物的制造方法也可发挥与上述实施方式二相同的作用、效果。
另外，在本实施方式中，能够容易地得到相对于层叠方向Z也能够改变第一流动性组合物L1和第二流动性组合物L2的存在比例和存在位置、具备根据三维结构物M的内部的各部位而要求的特性(包含物理特性和化学特性)的三维结构物M。
实施方式四(参照图8和图9)
实施方式四的三维结构物的制造方法的层形成工序P1的构成与上述实施方式二的一部分不同，固化工序P2与上述实施方式二相同，层叠工序P3与上述实施方式三相同。因此，在此省略固化工序P2和层叠工序P3的说明，集中说明与上述实施方式二和实施方式三不同的层形成工序P1的内容。
即，在本实施方式中构成为：按该三维结构物M在层叠方向Z上的各部位(层)设定上述单位层D内的包含第一粉末F1的第一流动性组合物L1和包含第二粉末F2的第二流动性组合物L2的存在比例和存在位置来进行层形成工序P1。
并且，在本实施方式中构成为，使包含第一粉末F1的第一流动性组合物L1和包含第二粉末F2的第二流动性组合物L2在图中位于上下的相邻的单位层D之间从层叠方向Z观察至少一部分重叠地存在。
具体地，在图8和图9中，在下方的单位层D2中采用与包含第一粉末F1的第一流动性组合物L1相比包含第二粉末F2的第二流动性组合物L2的存在比例更多的如图示配置的流动性组合物L1、L2的存在位置。
与此相对地在上方的单位层D1中，采用与包含第二粉末F2的第二流动性组合物L2相比包含第一粉末F1的第一流动性组合物L1的存在比例更多的如图示配置的流动性组合物L1、L2的存在位置。并且，在图示的实施方式的情况下，在范围H1中，第一流动性组合物L1彼此重叠，在范围H2和H3中，第一流动性组合物L1与第二流动性组合物L2局部地重叠，在其它范围中，第一流动性组合物L1与第二流动性组合物L2整体地重叠而存在。
并且，通过这样构成的本实施方式的三维结构物的制造方法也可发挥与上述实施方式二和实施方式三相同的作用、效果。
另外，在本实施方式中，能够高精度地发挥根据三维结构物M的内部的各部位(层)而要求的上述特性地制造三维结构物M，在流动性组合物L1、L2局部地重叠而存在的范围H2、H3中，特性的变化在层叠方向Z的连续性提高。
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的层形成工序P1的构成与上述实施方式二的一部分不同，固化工序P2与上述实施方式二相同。因此，在此省略固化工序P2的说明，集中说明与上述实施方式二不同的层形成工序P1的内容。
即，在本实施方式中构成为，在层形成工序P1中，由多个副层G1、G2形成上述单位层D的沿着该层D的方向Z(使用与层叠方向Z相同的符号)的至少一部分，并由包含不同粉末F1、F2的流动性组合物L1、L2形成各副层G1、G2。
具体地，在图示的实施方式中，作为一个例子将单位层D分为七个范围H4、H5、H6、H7、H8、H9、H10，对范围H4、H5和范围H8、H10不设置副层G1、G2，分别是由包含第一粉末F1的第一流动性组合物L1形成整个范围H4、H5，由包含第二粉末F的第二流动性组合物L2形成整个范围H8、H10。
而对剩下的三个范围H6、H7、H9设置副层G1、G2，关于范围H6、H7，分别是由包含第一粉末F1的第一流动性组合物L1形成下方的副层G1，由包含第二粉末F2的第二流动性组合物L2形成上方的副层G2，分别将副层G1与G2的存在比例在范围H6中设定为第一流动性组合物L1多的75：25，在范围H7中设定为两个流动性组合物L1、L2相等的50：50。
另一方面，关于范围H9，分别由包含第二粉末F2的第二流动性组合物L2形成下方的副层G1，由包含第一粉末F1的第一流动性组合物L1形成上方的副层G2，分别将副层G1与G2的存在比例设定为第二流动性组合物L2多的25：75。
并且，通过这样构成的本实施方式的三维结构物的制造方法也可发挥与上述实施方式二相同的作用、效果。
另外，在本实施方式中，能够制造响应对各单位层D进一步细致地要求的特性的三维结构物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制造具有三层以上的单位层D的三维结构物M的情况下能够应用的制造方法，层形成工序P1的基本内容、固化工序P2以及层叠工序P3的内容与上述实施方式二和实施方式三的内容相同。
因此，在此针对与上述实施方式二和实施方式三相同的内容省略说明，集中说明与上述实施方式不同的层形成工序P1的内容。
即，在本实施方式中，在形成各单位层D1、D2、D3时，在层叠方向Z的一端侧(图示的实施方式中的上端侧)由包含第一粉末F1的第一流动性组合物L1形成成为上层的第一层D1，在层叠方向Z的另一端侧(图示的本实施方式中的下端侧)由包含第二粉末F2的第二流动性组合物L2形成成为下层的第二层D2，上述第一层D1和第二层D2之间形成具有包含第一粉末F1的第一流动性组合物L1和包含第二粉末F2的第二流动性组合物L2的成为中间层的复合材料层D3。
另外，在本实施方式中，是层叠有三个单位层D1、D2、D3的结构，因此复合材料层D3虽是一层，但优选构成为将该复合材料层D3设为多层，在从第一层D1向第二层D2的方向上，包含第一粉末F1的第一流动性组合物L1的存在比例逐渐减少，而包含第二粉末F2的第二流动性组合物L2的存在比例逐渐增加的、采用基于所谓“倾斜组成”的流动性组合物L1、L2的配置的结构。
并且，通过这样构成的本实施方式的三维结构物的制造方法也可发挥与上述实施方式二和实施方式三相同的作用、效果。
另外，在本实施方式中，通过复合材料层D3的流动性组合物L1、L2的组成(包含存在比例和存在位置)的调整而能够将三维结构物M的内部在层叠方向Z调整为适当的特性。
而且，通过上述层叠方向Z的“倾斜组成”的采用而能够使对三维结构物M施加的特性从层叠方向Z的一方侧向另一方侧连续地变化，能够减小层叠方向Z的单位层D间或副层G间的剥离或龟裂的发生的可能性。
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与上述实施方式六的不同点在于：在上述实施方式六中使第一流动性组合物L1和第二流动性组合物L2的配置在层叠方向Z变化，而在本实施方式中使上述配置在平面方向(图示的实施方式中的成为宽度方向的第一方向X)变化。
此外，层形成工序P1的基本内容、固化工序P2以及层叠工序P3的内容与上述实施方式六相同，与实施方式二和实施方式三的内容相同。
因此，在此针对与上述实施方式二和实施方式三相同的内容省略说明，集中于与上述实施方式不同的层形成工序P1的内容进行说明。
即，在本实施方式中，将各单位层D1、D2、D3划分为：在平面方向(图示的实施方式中的成为宽度方向的第一方向X)的一侧端(图中左侧端)侧的范围H11、在另一侧端(图中右侧端)侧的范围H12、以及它们的中间的范围H13。并且，在上述一侧端侧的范围H11中由包含第一粉末F1的第一流动性组合物L1形成第一侧端层S1，在上述另一侧端侧的范围H12中由包含第二粉末F2的第二流动性组合物L2形成第二侧端层S2，在上述中间的范围H13中形成有具有包含第一粉末F1的第一流动性组合物L1和包含第二粉末F2的第二流动性组合物L2的复合材料层S3。
另外，在本实施方式中，采用将上述复合材料层S3构成为在从第一侧端层S1向第二侧端层S2的方向上，包含第一粉末F1的第一流动性组合物L1的存在比例逐渐减少，包含第二粉末F2的第二流动性组合物L2的存在比例逐渐增加的、基于所谓“倾斜组成”的流动性组合物L1、L2的配置。
并且，通过这样构成的本实施方式的三维结构物的制造方法也可发挥与上述实施方式二和实施方式三相同的作用、效果。
另外，在本实施方式中，能够通过复合材料层S3的流动性组合物L1、L2的组成(包含存在比例和存在位置)的调整而将三维结构物M的内部在平面方向(图示的实施方式中的成为宽度方向的第一方向X)调整为适当的特性。
而且，能够通过上述平面方向(图示的实施方式中的成为宽度方向的第一方向X)的“倾斜组成”的采用而使对三维结构物M施加的特性从平面方向(第一方向X)的一侧端侧向另一侧端侧连续地变化，能够减小平面方向(第一方向X)的流动性组合物L1、L2间的剥离或龟裂的发生的可能性。
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的层形成工序P1的一部分内容与上述实施方式二和实施方式三不同，层形成工序P1的基本内容、固化工序P2以及层叠工序P3的内容与上述实施方式二和实施方式三的内容相同。
因此，在此针对与上述实施方式二和实施方式三相同的内容省略说明，集中说明与上述实施方式不同的层形成工序P1的内容。
即，在本实施方式中，在层形成工序P1中，构成为在单位层D内的一部分形成空白部O。
并且，作为上述空白部O的方式，能够采用在图13所示的层叠方向Z贯通的贯通孔O1、在层叠方向Z不贯通的底部被封闭的凹部O2等。
并且，通过这样构成的本实施方式也可发挥与上述实施方式二和实施方式三相同的作用、效果。
另外，在本实施方式中，能够基于三维结构物M的部位(层)容易地设置贯通孔O1或凹部O2等，可有助于三维结构物M的轻量化或材料的节约等。
实施方式九(参照图14和图15)
实施方式九的三维结构物的制造方法是由混合粉末构成了在层形成工序P1中使用的第一粉末F1和第二粉末F2中的至少一方的实施方式。因此，层形成工序P1的基本内容和固化工序P2的内容与上述实施方式二相同，因此省略此处的说明，集中于与实施方式二不同的层形成工序P1中使用的粉末F的构成进行说明。
即，在本实施方式中，在层形成工序P1中使用的第一流动性组合物L1所包含的第一粉末F1和第二流动性组合物L2所包含的第二粉末F2中的至少一方是包含多种粉末F的混合粉末构成。并且，上述第一粉末F1和第二粉末F2构成为至少包含一种相同的粉末F。
具体地，如用图14表示的，第一粉末F1由粉末A构成，第二粉末F2由粉末A与粉末C的混合粉末构成。另外，如在图15中表示的，也可以是，第一粉末F1由粉末A与粉末B的混合粉末构成，第二粉末F2由粉末A与粉末C的混合粉末构成。并且，在上述图14和图15所示的实施方式中，成为在第一粉末F1和第二粉末F2中包含相同的粉末A的构成。
通过这样构成的本实施方式也可发挥与上述实施方式二相同的作用、效果。
另外，在本实施方式中，通过混合粉末的包含混合比例的组成的调整而能够使三维结构物M容易地具备各种特性。另外，第一粉末F1和第二粉末F2包含相同的成分(图示的实施方式中的粉末A)，因此能够使种类不同的流动性组合物L1、L2间的特性的变化稳定，能够减小流动性组合物L1、L2间或单位层D间的剥离或龟裂的发生的可能性。
实施方式十(参照图16)
实施方式十的三维结构物的制造方法在通过固定工序P2进行的流动性组合物L的固化的对象范围和固化方式上具有特征。此外，固化工序P2的基本内容、层形成工序P1以及层叠工序P3的内容与上述实施方式二和实施方式三的内容相同。
因此，在此针对与上述实施方式二和实施方式三相同的内容省略说明，集中说明与上述实施方式不同的固化工序P2的内容。
即，在本实施方式中，在将流动性组合物L固化时，每当形成有单位层D时，能够按各个层进行流动性组合物L的固化，或者如图16中用范围H14、H15、H16表示的按第一流动性组合物L1与第二流动性组合物L2的共存状态相同的多个单位层(图示的实施方式中的单位层D1和D3、D4和D5、D6和D2)来进行流动性组合物L的固化。
另外，在本实施方式中，在将流动性组合物L固化时，能够如图16中用范围H17、H18表示的按至少包含具有第一流动性组合物L1与第二流动性组合物L2的共存状态不同的界面K1、K2的相邻的两单位层(图示的实施方式中的单位层D3和D4、D5和D6)的多个单位层(图示的实施方式中的单位层D1、D3以及D4、D5、D6以及D2)来进行流动性组合物L的固化，或者层形成工序P1在全层中全部结束后将上述全层的流动性组合物L整体作为固化对象进行流动性组合物L的固化。
另外，作为在该固化工序P2中使用的固化方式，作为一个例子能够采用照射激光E而进行的使用了照射部7的熔融所致的固化方式，而且，能够取代该固化方式而采用投入烧结炉等进行的烧结所致的固化方式，或者将基于熔融的固化方式和基于烧结的固化方式适当地组合后使用。
并且，通过这样构成的本实施方式也可发挥与上述实施方式二和实施方式三相同的作用、效果。
另外，在本实施方式中，在按各个单位层D进行了流动性组合物L的固化的情况下，能够使该单位层D的特性的变化均匀，能够有规律地实施流动性组合物L的固化。
另外，在分别按两粉末F1、F2的共存状态相同的多个单位层D进行了流动性组合物L的固化的情况下，能够使共存状态相同的多个单位层D部分的特性的变化均匀，能够高效地实施流动性组合物L的固化。
另外，在分别按包含夹着存在比例不同的界面K1、K2的两单位层D的多个单位层D进行了流动性组合物L的固化的情况下，可缓和上述界面K1、K2的特性的急剧的变化。
另外，在层形成工序P1全部结束后以全层的流动性组合物L整体作为固化对象进行了流动性组合物L的固化的情况下，作为整体能够缓和三维结构物M的特性的变化。特别是本方式适合采用了基于烧结的固化方式的情况。
另外，在使用激光E进行了流动性组合物L的固化的情况下，能够容易地进行集中于所需部位的流动性组合物L的固化。
实施方式十一(参照图17)
实施方式十一的三维结构物的制造装置1B在形成单位层D时使用的第一流动性组合物L1和第二流动性组合物L2的供给方式、单位层D的形成方式上具有特征。此外，其它构成具有与上述实施方式一的三维结构物的制造装置1A相同的构成。
因此，在此针对与上述实施方式一相同的构成省略说明，以与实施方式一不同的本实施方式特有的构成以及包括通过该特有的构成执行的流动性组合物L的供给、单位层D的形成、固化的三维结构物M的制造流程为中心具体地进行说明。
(1)三维结构物的制造装置的特有的构成
本实施方式的三维结构物的制造装置1B在工作台3侧附近并排设置收纳第一流动性组合物L1的第一气缸室61和收纳第二流动性组合物L2的第二气缸室63，在上述气缸室61、63中分别配置有能够在层叠方向Z独立地升降移动的第一活塞65和第二活塞67。
另外，在图17中的位于左方的第二气缸室63的上方配置有涂覆辊69，涂覆辊69用于向工作台3上的层形成区域13或者已形成的单位层D上供给流动性组合物L1、L2，形成预定厚度的涂膜。并且，该涂覆辊69构成为能够从比上述第二气缸室63的上方稍微靠外方(图示的实施方式中的左方)的位置经过工作台3上的层形成区域13，还能够在直至临近其稍微外方(图示的实施方式中的右方)的回收滑槽75的上方的回收口77的位置的范围内移动。
另外，在本实施方式中，分别按各单位层D准备有掩模71，掩模71在与形成的单位层D的第一流动性组合物L1的存在比例和存在位置对应的部位形成有孔部72。
此外，作为掩模71，作为一个例子可采用与使用的流动性组合物L的剥离性优良的合成树脂制或者金属制的平板状构件。
(2)三维结构物的制造流程
在使用上述构成的三维结构物的制造装置1B制造三维结构物M的情况下，按照(A)准备流动性组合物、(B)涂覆第一流动性组合物、(C)涂覆第二流动性组合物、(D)固化流动性组合物的顺序进行操作。以下，说明上述操作的内容。
(A)准备流动性组合物(参照图17的(A))
在第一气缸室61中填充需要量的第一流动性组合物L1，在第二气缸室63中填充需要量的第二流动性组合物L2。接着，使第一活塞65向上方移动该单位层D的形成所需的预定量。另外，工作台3预先设定为形成该单位层D的情况下的预定的高度，使上述涂覆辊69预先位于第一气缸室61的外方的第二气缸室63的上方位置。
(B)涂覆第一流动性组合物(参照图17的(B)和(C))
接着，在工作台3上按预定的方向设置掩模71。
接下来，使涂覆辊69向工作台3侧移动。此时，涂覆辊69以将从第一气缸室61的上表面突出的部位的第一流动性组合物L1刮取的方式到达工作台3上，对上述设置的掩模71的孔部72填充第一流动性组合物L1。此外，涂覆辊69移动到临近工作台3上的层形成区域13的外方的回收滑槽75的上方的回收口77的位置而用于将剩余的第一流动性组合物L1排出、回收到回收滑槽75。
(C)涂覆第二流动性组合物(参照图17的(D))
接着，使涂覆辊69移动到第二气缸室63的外方的第二流动性组合物L2的供给开始位置，使第二活塞67向上方移动该单位层D的形成所需的预定量。另外，预先取下上述设置的掩模71。
接下来，使涂覆辊69向工作台3侧移动。此时，涂覆辊69以将从第二气缸室63的上表面突出的部位的第二流动性组合物L2刮取的方式到达工作台3上，用该第二流动性组合物L2填充之前形成的第一流动性组合物L1不存在的部位。此外，涂覆辊69移动到临近工作台3上的层形成区域13的外方的回收滑槽75的上方的回收口77的位置而用于将剩余的第二流动性组合物L2排出、回收到回收滑槽75。
(D)固化流动性组合物
接着，使涂覆辊69从层形成区域13退避，利用使用了从未图示的照射部照射的激光的熔融所致的固化方式或使用烧结炉等进行的烧结所致的固化方式进行流动性组合物L1、L2的固化。
并且，通过这样构成的本实施方式的三维结构物的制造装置1B也可发挥与上述实施方式一的三维结构物的制造装置1A相同的作用、效果，通过调整流动性组合物L1、L2的存在比例和存在位置而能够对三维结构物M施加根据三维结构物M的内部的各部位而要求的特性。
实施方式十二(参照图18)
实施方式十二的三维结构物的制造装置1C是预先加热成为流动性组合物L1、L2的形成部位的预定的区域、按大致同时的定时执行流动性组合物L1、L2的喷吐和熔融所致的固化的构成的三维结构物的制造装置。此外，其它构成具有与上述实施方式一的制造装置1A相同的构成。
因此，在此针对与上述实施方式一相同的构成省略说明，以与实施方式一不同的本实施方式特有的构成和通过该特有的构成执行的三维结构物M的制造流程为中心具体地说明。
(1)三维结构物的制造装置的特有的构成
本发明的三维结构物的制造装置1C具备两个供给喷嘴81A、81B作为流动性组合物L1、L2的供给单元。另外，在上述供给喷嘴81A、81B的外周面侧形成有将流动性组合物L1、L2引导到喷嘴开口83的供给通路85，在该供给喷嘴81A、81B的内部形成有将由激光发生装置87产生的、使用透镜89等光学系构件集光的激光E引导到加工部位的流动性组合物L1、L2的光路91。
(2)三维结构物的制造流程
在使用上述构成的三维结构物的制造装置1C制造三维结构物M的情况下，第一流动性组合物L1被供给喷嘴81A的供给通路85引导，第二流动性组合物L2被供给喷嘴81B的供给通路85引导而从各个喷嘴开口83向喷吐区域13喷吐。
另一方面，由激光发生装置87产生的激光E被透镜89等光学系构件集光后，经过在供给喷嘴81A、81B的内部形成的各个光路91而向存在于加工部位的工作台3上的喷吐区域13照射。
流动性组合物L1、L2由输送气体输送而以与输送气体一起从上述喷嘴开口83喷射的状态被喷吐。
由此，工作台3上的喷吐区域13成为被上述激光E预先加热的状态，被喷吐到该被加热的喷吐区域13的流动性组合物L1、L2按与从供给喷嘴81A、81B向喷吐区域13喷吐大致同时的定时被激光E熔融、固化而形成为预定的单位层D乃至预定的三维结构物M。
并且，通过这样构成的本实施方式的三维结构物的制造装置1C也可发挥与上述实施方式一的三维结构物的制造装置1A相同的作用、效果，通过调整流动性组合物L1、L2的存在比例和存在位置而能够对三维结构物M施加根据三维结构物M的内部的各部位而要求的特性。
三维结构物的层叠模型(参照图19和图20)
接着，作为三维结构物M的层叠模型举出图19所示的在边界区域不具有“倾斜组成”的层叠模型M1和图20所示的在边界区域具有“倾斜组成”的层叠模型M2的两种层叠模型，针对将第一流动性组合物L1与第二流动性组合物L2的组合改变后的实施例一至实施例三的三个方式说明两者的差异。
实施例一
本实施例是设为如下构成的实施例：在图20所示的具有“倾斜组成”的层叠模型M2中，作为第二流动性组合物L2由氧化物糊(例如氧化铝)构成下方的五个层D，作为第一流动性组合物L1由金属糊(例如不锈钢)构成上方的五个层D，将中间的十个层D作为两者混合存在的复合材料层D3。
在该情况下，图19所示的不具有“倾斜组成”的层叠模型M1由于两者的热膨胀差而有可能够在边界区域发生剥离或龟裂，而图20所示的具有“倾斜组成”的层叠模型M2可抑制由两者的热膨胀差带来的影响，因此可理解为边界区域的剥离或龟裂的发生的可能性减小而能够得到良好的三维结构物M。
实施例二
本实施例是设为如下构成的实施例：在图20所示的具有“倾斜组成”的层叠模型M2中，作为第二流动性组合物L2由金属糊(例如不锈钢)构成下方的五个层D，作为第一流动性组合物L1由金属粉末(例如不锈钢)与金刚石粉末的混合糊构成上方的五个层D，将中间的十个层D作为两者混合存在的复合材料层D3。
在该情况下，也与上述实施例一同样，图20所示的具有“倾斜组成”的层叠模型M2能够减小边界区域的剥离或龟裂的发生的可能性，而且在本实施例的情况下，在将仅由包含上述金刚石粉末的混合糊构成的第一流动性组合物L1构成的上方的五个层D配置于三维结构物M的最外表面的情况下，能够提高三维结构物M的耐磨损性并改良三维结构物M的表面特性。
实施例三
本实施例是设为如下构成的实施例：在图20所示的具有“倾斜组成”的层叠模型M2中，作为第二流动性组合物L2由金属粉末(例如不锈钢)与氧化铝粉末的混合糊构成下方的五个层D，作为第一流动性组合物L1由金属粉末(例如不锈钢)与金刚石粉末的混合糊构成上方的五个层D，将中间的十个层D作为两者混合存在的复合材料层D3。
在该情况下，也与上述实施例一同样，图20所示的具有“倾斜组成”的层叠模型M2能够减小边界区域的剥离或龟裂的发生的可能性，而且在本实施例的情况下，在将仅由包含上述金刚石粉末的混合糊构成的第一流动性组合物L1构成的上方的五个层D配置于三维结构物M的最外表面的情况下，与上述实施例二同样，三维结构物M的耐磨损性提高，还降低三维结构物M的表面的剥离或龟裂等的发生。
实施方式十三(参照图21)
实施方式十三的三维结构物的制造装置1D使工业用机器人55具备上述实施方式一的三维结构物的制造装置1A的第一驱动装置21和第二驱动装置35的功能。因此，工业用机器人55以外的构成与实施方式一相同，因此省略在此的详细的说明，以使用工业用机器人55进行的喷吐头5和照射部7向第一方向X和第二方向Y的移动动作为中心进行说明。
在本实施方式中，作为一个例子使用双臂多关节式工业用机器人55，设为喷吐头5A和照射部7A、喷吐头5B和照射部7B分别由独立的机械臂57、59支撑，能够使喷吐头5A和照射部7A、喷吐头5B和照射部7B分别独立地在三维方向X、Y、Z移动。
因此，不同于上述实施方式一的第一驱动装置21和第二驱动装置35分别使喷吐头5和照射部7仅向第一方向X和第二方向Y移动的构成，成为还能够应对在一个层D内层叠方向Z的存在起伏那样的复杂形状的层D的形成的构成。
并且，通过这样构成的本实施方式的三维结构物的制造装置1D也可发挥与上述实施方式一的三维结构物的制造装置1A相同的作用、效果。另外，在本实施方式中，可形成的三维结构物M的大小由机械臂57、59的臂长限制，因此与上述实施方式一相比一般较小，但利用能够在三维方向X、Y、Z移动的机械臂57、59的特性能够形成比上述实施方式一复杂的形状的三维结构物M。
其它实施方式
本发明的三维结构物的制造方法、其制造装置1及其控制程序41以具有如上所述的构成为是基本的，当然也能够在不脱离本申请发明的主旨的范围内进行局部构成的变更或省略等。
例如成为原料的流动性组合物L1、L2不限于必须包含粉末F1、F2的糊状，能够将金属粉末等直接向层形成区域13喷吐或使其落下而形成单位层D。但在该情况下，需要考虑粉末F不滑出的极限的角度即休止角。
另外，在上述各实施方式中，以使用了两种流动性组合物L1、L2的情况为例进行了说明，但也可以是不限于两种而使用三种以上的流动性组合物L的情况。因此，除了在本说明书中使用的第一流动性组合物L1和第二流动性组合物L2分别各设有一种以外，还能够是任一方或者双方分别设有多种。
此外，本发明的三维结构物的制造装置1不仅能够设为独立地具备在上述各实施方式中描述的构成，还能够设为将上述构成适当地替换或者组合而得到的构成的三维结构物的制造装置M。

Claims (13)

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，使用包含金属以及热可塑性树脂的第一组合物与包含陶瓷以及热可塑性树脂的第二组合物中的至少一方组合物来形成单位层；
层叠工序，在层叠方向上重复所述层形成工序；以及
固化工序，通过将所述单位层中的所述金属烧结且所述陶瓷未烧结而进行固化，
在所述层形成工序中，使所述第一组合物和所述第二组合物在多个所述单位层中的至少一个所述单位层中，在与所述单位层的厚度方向交叉的平面方向上同时存在，
所述固化工序在所述层形成工序全部结束后在烧结炉中进行。
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，
按所述三维结构物在层叠方向上的各部位设定所述单位层内的所述第一组合物和所述第二组合物的存在比例和存在位置来进行所述层形成工序。
3.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，
使所述第一组合物与所述第二组合物在相邻的单位层之间从层叠方向观察时至少一部分重叠地存在。
4.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，
在所述层形成工序中，通过喷吐单元喷吐所述第一组合物与所述第二组合物中的至少一方来进行形成。
5.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，
在所述层形成工序中，由多个副层形成所述单位层的所述平面方向中的至少一部分，并由不同的组合物形成各所述副层。
6.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，
在所述层形成工序中，
在层叠方向的一端侧由所述第一组合物形成第一层，
在层叠方向的另一端侧由所述第二组合物形成第二层，
在所述第一层和所述第二层之间形成具有所述第一组合物以及所述第二组合物的复合材料层。
7.根据权利要求6所述的三维结构物的制造方法，其特征在于，
在所述复合材料层中，在从所述第一层向所述第二层的方向上，所述第一组合物的存在比例逐渐减少，而所述第二组合物的存在比例逐渐增加。
8.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，
在所述层形成工序中，
在所述平面方向的一侧端侧由所述第一组合物形成第一侧端层，在所述平面方向的另一侧端侧由所述第二组合物形成第二侧端层，
在所述第一侧端层与所述第二侧端层之间形成具有所述第一组合物和所述第二组合物的复合材料层。
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，
在所述复合材料层中，在从所述第一侧端层向所述第二侧端层的方向上，所述第一组合物的存在比例逐渐减少，而所述第二组合物的存在比例逐渐增加。
10.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，
在所述层形成工序中，在所述单位层内的一部分形成空白部。
11.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，
所述第一组合物所包含的所述金属是包含多种金属的混合金属。
12.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，
所述第二组合物所包含的所述陶瓷是包含多种陶瓷的混合陶瓷。
13.一种三维结构物的制造装置，其特征在于，具备：
第一喷吐部，朝工作台喷吐包括金属以及热可塑性树脂的第一组合物；
第二喷吐部，朝所述工作台喷吐包括陶瓷以及热可塑性树脂的第二组合物；
驱动部，使所述第一喷吐部以及所述第二喷吐部相对于所述工作台相对地移动；
固化部，将所述金属和所述陶瓷中的至少任一者烧结；以及
控制部，控制所述第一喷吐部、所述第二喷吐部、所述驱动部以及固化部，
所述控制部执行：
层形成工序，喷吐所述第一组合物以及所述第二组合物中的至少一方组合物来形成单位层；
层叠工序，在层叠方向上重复所述层形成工序来成型层叠体；以及
固化工序，在结束所有的所述层形成工序之后，将包含在所述层叠体中的所述金属烧结且所述陶瓷未烧结而进行固化，
所述层形成工序在多个所述单位层中的至少一个所述单位层中，在与厚度方向交叉的平面方向上使所述第一组合物和所述第二组合物同时存在。
CN202011553680.1A 2015-10-29 2016-10-28 三维结构物的制造方法及其制造装置 Active CN112743100B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015212632A JP6801173B2 (ja) 2015-10-29 2015-10-29 三次元構造物の製造方法、その製造装置及びその制御プログラム
JP2015-212632 2015-10-29
CN201610973114.3A CN106903972B (zh) 2015-10-29 2016-10-28 三维结构物的制造方法及其制造装置

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610973114.3A Division CN106903972B (zh) 2015-10-29 2016-10-28 三维结构物的制造方法及其制造装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112743100A CN112743100A (zh) 2021-05-04
CN112743100B true CN112743100B (zh) 2022-11-08

Family

ID=57240867

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610973114.3A Active CN106903972B (zh) 2015-10-29 2016-10-28 三维结构物的制造方法及其制造装置
CN202011553680.1A Active CN112743100B (zh) 2015-10-29 2016-10-28 三维结构物的制造方法及其制造装置

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610973114.3A Active CN106903972B (zh) 2015-10-29 2016-10-28 三维结构物的制造方法及其制造装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11185922B2 (zh)
EP (2) EP3162473B1 (zh)
JP (1) JP6801173B2 (zh)
CN (2) CN106903972B (zh)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6751252B2 (ja) 2015-10-15 2020-09-02 セイコーエプソン株式会社 三次元造形物の製造方法及び三次元造形物の製造装置
JP6801173B2 (ja) 2015-10-29 2020-12-16 セイコーエプソン株式会社 三次元構造物の製造方法、その製造装置及びその制御プログラム
JP6718132B2 (ja) * 2015-11-06 2020-07-08 セイコーエプソン株式会社 三次元構造物の製造方法及びその製造装置
JP6895445B2 (ja) * 2016-02-12 2021-06-30 インポッシブル オブジェクツ，エルエルシー 自動化された複合系付加製造のための方法および装置
US10736761B2 (en) * 2017-04-19 2020-08-11 Medtronic Vascular, Inc. Method of making a medical device using additive manufacturing with a masking plate
JP6924382B2 (ja) * 2017-09-27 2021-08-25 セイコーエプソン株式会社 三次元造形物の製造方法及び三次元造形物の製造装置
US10654259B2 (en) * 2017-10-24 2020-05-19 Global Circuit Innovations Incorporated Conductive diamond application method
DE102017126698B4 (de) * 2017-11-14 2023-06-22 B.I.G. Technology Services GmbH Verfahren und Vorrichtung zur additiven Fertigung
WO2019108199A1 (en) 2017-11-30 2019-06-06 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Varying the composition of build materials used for a three dimensional part
WO2019129372A1 (en) * 2017-12-29 2019-07-04 Eos Gmbh Electro Optical Systems Building material and radiation source module and additive manufacturing device comprising the module
CN107989378B (zh) * 2018-01-22 2023-07-25 上海言诺建筑材料有限公司 3d打印机喷嘴及3d打印设备
EP3533773A1 (en) * 2018-03-02 2019-09-04 ImerTech 3d ceramic structures
WO2019171689A1 (ja) * 2018-03-05 2019-09-12 三菱電機株式会社 三次元形状造形物の製造方法及びその製造装置
DE102018207248A1 (de) 2018-05-09 2019-11-14 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur additiven Herstellung eines Bauteils mit oxidischer Dispersionsverstärkung und entsprechendes Bauteil
EP3812133A4 (en) * 2018-06-25 2022-03-02 KJ Chemicals Corporation DEVICE AND METHOD FOR THREE-DIMENSIONAL SHAPING USING HETEROGENOUS MATERIALS
JP7159777B2 (ja) * 2018-10-15 2022-10-25 セイコーエプソン株式会社 三次元造形物の製造方法
JP7159814B2 (ja) * 2018-11-28 2022-10-25 セイコーエプソン株式会社 三次元造形装置、および、三次元造形物の製造方法
JP2022514020A (ja) * 2018-12-20 2022-02-09 コベストロ・インテレクチュアル・プロパティ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング・アンド・コー・カーゲー 改善した機械的特性を有する３ｄプリント部品を製造するための粉末コーティング方法
EP3856520A4 (en) * 2019-01-15 2022-05-04 Hewlett-Packard Development Company, L.P. ADDITIONAL MANUFACTURING OF A CHANGING THREE-DIMENSIONAL OBJECT
EP3708938A1 (de) * 2019-03-14 2020-09-16 Siemens Aktiengesellschaft Herstellen eines elektroblechs
JP2022072750A (ja) * 2020-10-30 2022-05-17 セイコーエプソン株式会社 三次元造形装置
KR102452559B1 (ko) * 2021-04-23 2022-10-14 주식회사 이엠엘 3ｄ 프린팅을 이용한 다이아몬드 적층 방법
CN113333774A (zh) * 2021-06-08 2021-09-03 华中科技大学鄂州工业技术研究院 一种高精度非均质金属零件的增材制造方法
DE102021122603A1 (de) 2021-09-01 2023-03-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Additive fertigungsvorrichtung zur additiven herstellung eines formkörpers

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5387380A (en) 1989-12-08 1995-02-07 Massachusetts Institute Of Technology Three-dimensional printing techniques
US5204055A (en) 1989-12-08 1993-04-20 Massachusetts Institute Of Technology Three-dimensional printing techniques
DE4314694C1 (de) * 1993-05-04 1994-05-11 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von Sinterformteilen
WO1996031306A1 (en) 1995-04-03 1996-10-10 Mitsubishi Materials Corporation Porous metallic body with large specific surface area, process for producing the same, porous metallic platy material, and electrode of alkaline secondary battery
CN1213826C (zh) 1995-11-20 2005-08-10 三菱麻铁里亚尔株式会社 制造烧结多孔金属板的方法和设备
US6363606B1 (en) 1998-10-16 2002-04-02 Agere Systems Guardian Corp. Process for forming integrated structures using three dimensional printing techniques
US6811744B2 (en) * 1999-07-07 2004-11-02 Optomec Design Company Forming structures from CAD solid models
FR2818015B1 (fr) * 2000-12-08 2003-09-26 Centre Nat Rech Scient Procede de fabrication de films minces en composite metal/ceramique
WO2008026500A1 (en) 2006-08-28 2008-03-06 Panasonic Electric Works Co., Ltd. Metal powder for metal photofabrication and method of metal photofabrication using the same
JP4661842B2 (ja) 2006-08-28 2011-03-30 パナソニック電工株式会社 金属光造形用金属粉末の製造方法および金属光造形法
JP5112029B2 (ja) * 2007-01-26 2013-01-09 イビデン株式会社 シート材およびその製造方法、排気ガス処理装置およびその製造方法、ならびに消音装置
DE102007029052A1 (de) 2007-06-21 2009-01-02 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Bauteils basierend auf dreidimensionalen Daten des Bauteils
WO2010092374A1 (en) * 2009-02-10 2010-08-19 Bae Systems Plc Method of fabricating an object
EP2292357B1 (en) * 2009-08-10 2016-04-06 BEGO Bremer Goldschlägerei Wilh.-Herbst GmbH & Co KG Ceramic article and methods for producing such article
JP5616769B2 (ja) * 2010-12-13 2014-10-29 株式会社日立製作所 レーザ加工ヘッド及び肉盛溶接方法
EP2502729A1 (en) 2011-03-25 2012-09-26 BAE Systems Plc Additive layer manufacturing
US9101979B2 (en) * 2011-10-31 2015-08-11 California Institute Of Technology Methods for fabricating gradient alloy articles with multi-functional properties
CN102643096B (zh) * 2011-12-20 2014-03-19 中国科学院合肥物质科学研究院 一种制备组分连续变化的梯度材料的方法及装置
US20140099476A1 (en) 2012-10-08 2014-04-10 Ramesh Subramanian Additive manufacture of turbine component with multiple materials
US20140183792A1 (en) 2012-12-28 2014-07-03 Ming C. Leu Method and apparatus for freeze-form extrusion fabrication of functionally gradient composite parts
JP6379850B2 (ja) 2013-10-11 2018-08-29 セイコーエプソン株式会社 レーザー焼結用粉末および構造物の製造方法
JP6478212B2 (ja) 2013-10-24 2019-03-06 株式会社リコー 三次元構造物の造形方法及び三次元構造物の造形装置
US10532556B2 (en) * 2013-12-16 2020-01-14 General Electric Company Control of solidification in laser powder bed fusion additive manufacturing using a diode laser fiber array
US10328685B2 (en) * 2013-12-16 2019-06-25 General Electric Company Diode laser fiber array for powder bed fabrication or repair
US10913129B2 (en) * 2014-01-24 2021-02-09 Raytheon Technologies Corporation Additive manufacturing an object from material with a selective diffusion barrier
JP2015174338A (ja) 2014-03-14 2015-10-05 セイコーエプソン株式会社 三次元造形物製造装置、三次元造形物の製造方法および三次元造形物
JP6458346B2 (ja) 2014-03-18 2019-01-30 セイコーエプソン株式会社 三次元造形物製造装置および三次元造形物の製造方法
JP6448004B2 (ja) * 2014-03-19 2019-01-09 シーメット株式会社 三次元積層造形装置および三次元積層造形方法
JP2017529239A (ja) * 2014-07-18 2017-10-05 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ レーザ及びガス流を用いた付加製造
JP5969562B2 (ja) * 2014-09-16 2016-08-17 株式会社東芝 ノズル装置および積層造形装置
JP6151436B2 (ja) * 2015-02-25 2017-06-21 技術研究組合次世代３Ｄ積層造形技術総合開発機構 三次元積層造形用ノズル、光加工ヘッド及び三次元積層造形装置
US20160271732A1 (en) * 2015-03-19 2016-09-22 Dm3D Technology, Llc Method of high rate direct material deposition
EP3095592A4 (en) * 2015-03-20 2017-11-01 Technology Research Association For Future Additive Manufacturing Working nozzle, working head, working device, method for controlling working nozzle, and control program
US20170050268A1 (en) * 2015-03-24 2017-02-23 Technology Research Association For Future Additive Manufacturing Processing nozzle, processing head, and machining apparatus
JP6801173B2 (ja) * 2015-10-29 2020-12-16 セイコーエプソン株式会社 三次元構造物の製造方法、その製造装置及びその制御プログラム
WO2018193306A2 (en) 2017-04-20 2018-10-25 SILBER, Amir System and method of making printed articles
JP7277163B2 (ja) 2018-02-14 2023-05-18 キヤノン株式会社 材料層の製造方法、立体物の製造方法、材料層、積層体、材料層形成装置、および、積層造形システム

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017082293A (ja) 2017-05-18
US20170120331A1 (en) 2017-05-04
EP3903969A1 (en) 2021-11-03
CN106903972B (zh) 2020-12-11
CN112743100A (zh) 2021-05-04
EP3162473B1 (en) 2021-06-30
JP6801173B2 (ja) 2020-12-16
EP3162473A1 (en) 2017-05-03
US11185922B2 (en) 2021-11-30
CN106903972A (zh) 2017-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112743100B (zh) 三维结构物的制造方法及其制造装置
CN111516094B (zh) 三维结构物的制造方法及其制造装置
US11090724B2 (en) Additive manufacturing with powder dispensing
CN106827527B (zh) 三维造型物的制造方法
CN106965422B (zh) 三维造型物的制造方法及三维造型物的制造装置
US7736578B2 (en) Method for the construction of a laminated compound
CN106827508B (zh) 三维造型物的制造方法以及三维造型物的制造装置
JP6994295B2 (ja) 三次元造形物の製造方法および三次元造形物製造装置
CN111745960B (zh) 三维造型物的制造方法
US20190351576A1 (en) Ceramic component and three-dimensional manufacturing method of ceramic component
CN107825698B (zh) 三维造型装置、三维造型方法及存储介质
CN108943705A (zh) 一种应用平板打印机的砂型3d快速成型设备
JP6641909B2 (ja) 三次元造形物の製造方法及び三次元造形装置
CN103341977A (zh) 含能材料喷墨打印快速成型装置
CN203391319U (zh) 含能材料喷墨打印快速成型装置
EP3238864A1 (en) Apparatus and method for fabricating three-dimensional objects
JP2017075369A (ja) 三次元造形物の製造方法及び三次元造形物の製造装置
TWI619602B (zh) 複合式三維成型機
JP2017075365A (ja) 層形成用材料、三次元造形物の製造装置及び三次元造形物の製造方法
Mishra et al. Evolution of ceramic additive manufacturing: A comprehensive survey for high-performance and dental applications
WO2020091774A1 (en) 3d powder sinterable setters

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant