CN112846226A - 三维造形装置及三维造形方法 - Google Patents

三维造形装置及三维造形方法 Download PDF

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Abstract

本公开的至少一个实施方式的三维造形装置具备：造形喷嘴，用于在供给金属材料的同时利用能量束使该金属材料熔融从而形成焊道；冷却介质喷嘴，用于以使工件中包括焊道的区域局部性地冷却的方式，对上述区域吹送冷却介质；温度检测部，至少检测上述区域的温度；以及控制装置，用于基于温度检测部的检测结果，控制冷却介质喷嘴的扫描速度或冷却介质的每单位时间的吹送量中的至少任一方。提高三维层叠造形中的生产效率。

Description

三维造形装置及三维造形方法
技术领域
本公开涉及三维造形装置及三维造形方法。
背景技术
三维层叠造形方法作为各种金属制品的制造方法被利用。在由三维层叠造形方法实现的金属制品的制造中，在通过激光等能量束使作为材料的金属粉末熔融后，使其凝固，由此形成立体的制品。近年来，要求通过三维层叠造形方法来制造更大的金属制品(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献
专利文献1：日本专利6405028号公报
发明内容
发明要解决的问题
在由三维层叠造形方法实现的金属制品的造形中，如上所述，通过能量束来加热作为材料的金属粉末，因此在工件中容易蓄积热量。此外，当随着造形的进行而使工件变大时，工件的热容量变大。特别是，在造形的工件为大型的情况下，为了缩短造形时间，要求在较高的熔敷速度下的造形，因此，存在向工件的热输入量随着材料的供给速度的增大而增加的倾向。因此，随着造形的进行，工件的温度不易下降，在造形中产生等待工件的温度下降的时间，由此使造形时间增加，结果有可能降低生产效率。
鉴于上述情况，本公开的至少一个实施方式的目的在于提高三维层叠造形中的生产效率。
技术方案
(1)本公开的至少一个实施方式的三维造形装置具备：
造形喷嘴，用于在供给金属材料的同时利用能量束使该金属材料熔融从而形成焊道；
冷却介质喷嘴，用于以使工件中包括所述焊道的区域局部性地冷却的方式，对所述区域吹送冷却介质；
温度检测部，至少检测所述区域的温度；以及
控制装置，用于基于所述温度检测部的检测结果，控制所述冷却介质喷嘴的扫描速度或所述冷却介质的每单位时间的吹送量中的至少任一方。
(2)本公开的至少一个实施方式的三维造形方法包括：
在供给金属材料的同时利用能量束使该金属材料熔融来形成焊道的工序；以及
以使工件中包括所述焊道的区域局部性地冷却的方式对所述区域吹送冷却介质的工序。
有益效果
根据本公开的至少一个实施方式，能提高三维层叠造形中的生产效率。
附图说明
图1是表示能够应用几种实施方式的三维造形方法的三维造形装置的整体构成的概略的图。
图2是用于对由LMD方式实现的造形方法的概略进行说明的图。
图3是用于对使用多台三维造形装置对一个造形物进行造形的情况进行说明的图。
图4A是表示造形喷嘴的实施方式的图。
图4B是表示造形喷嘴的实施方式的图。
图4C是表示造形喷嘴的实施方式的图。
图4D是表示造形喷嘴的实施方式的图。
图4E是表示造形喷嘴的实施方式的图。
图4F是表示造形喷嘴的实施方式的图。
图4G是表示造形喷嘴的实施方式的图。
图5A是表示喷嘴装置的另一实施方式的例子的图。
图5B是表示喷嘴装置的另一实施方式的例子的图。
图5C是表示喷嘴装置的另一实施方式的例子的图。
图6是用于对图5C所示的喷嘴装置中的用于对造形喷嘴和冷却介质喷嘴进行扫描的装置构成进行说明的示意性的图。
图7A是表示喷嘴装置的又一实施方式的示意性的图。
图7B是表示喷嘴装置的又一实施方式的示意性的图。
图8A是表示与图7A所示的喷嘴装置中的冷却介质的供给的控制有关的整体构成的框图。
图8B是表示与图7B所示的喷嘴装置中的冷却介质的供给的控制有关的整体构成的框图。
图9是表示使用了几种实施方式的三维造形装置的三维造形方法的处理的顺序的流程图。
图10是表示钢的连续冷却相变曲线(CCT(Continuous Cooling Transformation)曲线)的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本公开的几种实施方式进行说明。但是，对于作为实施方式记载和附图所示的构成部品的尺寸、材质、形状以及其相对的配置等，其主旨并不在于限定本公开的范围，不过是单纯的说明例。
例如，表示“向某方向”、“沿某方向”、“平行”、“正交”“中心”、“同心”或“同轴”等相对的或绝对的配置的表现不仅表示严格地像这样的配置，也表示具有公差或者能得到相同的功能的程度的角度、距离而相对位移的状态。
例如，“相同”、“相等”以及“均质”等表示事物相等的状态的表现不仅表示严格相等的状态，也表示存在公差或能得到相同的功能的程度的差值的状态。
例如，表示四边形、圆柱形等形状的表现不仅表示几何学中严格意义上的四边形、圆柱形等形状，也表示在能得到相同的效果的范围内包括凹凸部、倒角部等的形状。
另一方面，“具备”、“包含”、“拥有”、“包括”或“具有”一个构成要素这样的表现并非排除其他构成要素的存在的排他性的表现。(三维造形装置1的整体构成)
图1是表示能够应用几种实施方式的三维造形方法的三维造形装置的整体构成的概略的图。
几种实施方式的三维造形装置1是能进行由DED(Direct Energy Deposition：定向能量沉积法)实现的层叠造形的装置。在由DED实现的层叠造形中，可以使用金属粉末、金属线作为材料，通过电弧、能量束来熔融材料从而形成焊道，将该焊道依次层叠，由此能形成立体的造形物。
几种实施方式的三维造形装置1具备：喷嘴装置10，用于形成焊道；以及喷嘴扫描装置30，用于对喷嘴装置10进行扫描。几种实施方式的三维造形装置1包括工业机器人3来作为喷嘴扫描装置30。即，几种实施方式的三维造形装置1包括作为工业机器人3的操纵器(manipulator)的机器人臂5和作为末端执行器(end effector)的喷嘴装置10。
在以下的说明中，作为DED方式的一个例子，将几种实施方式的三维造形装置1设为例如由LMD(Laser Metal Deposition：激光金属沉积)方式实现的造形装置。即，几种实施方式的三维造形装置1是对作为立体的层叠造形物(三维层叠造形物)的材料的金属粉末等照射激光束等能量束并使其熔融，吹送熔融的金属粉末并使其固化并层叠，由此对三维层叠造形物20进行造形的装置。
图2是用于对由LMD方式实现的造形方法的概略进行说明的图。如图2所示，几种实施方式的三维造形装置1具备上述的喷嘴装置10和照射部7。喷嘴装置10包括用于供给作为三维层叠造形物20的原料的金属粉末13的造形喷嘴11。在以下的说明中，也可以将三维层叠造形物20仅称为造形物20或工件20。
照射部7是激光束等能量束15的照射源。能量束15从照射部7朝向造形台9、造形中途的工件20照射。需要说明的是，例如在能量束15为激光束的情况下，在照射部7固定有光纤电缆19，照射部7经由该光纤电缆19连接有激光振荡器18。在照射部7中，从光纤电缆19朝向造形台9、造形中途的工件20射出激光束。需要说明的是，在造形喷嘴11的壳体11c内收纳有激光束的聚光用的透镜等(未图示)。
造形喷嘴11从造形喷嘴11的顶端供给作为三维层叠造形物20的原料的金属粉末13。从沿由箭头17表示的扫描方向17扫描的造形喷嘴11的顶端供给的金属粉末13被能量束15加热而熔融，在工件20上沉积为焊道21。如此，几种实施方式的三维造形装置1能在造形台9、工件20上形成沿造形喷嘴11的扫描方向延伸的线状的焊道21。几种实施方式的三维造形装置1通过反复进行造形喷嘴11的扫描，能将三维层叠造形物20造形为线状的焊道21的集合。
像这样，在几种实施方式的三维造形装置1中，喷嘴扫描装置30包括机器人臂5。
例如，在使用了像NC装置的这样具有能沿X轴、Y轴、Z轴的各个方向移动的滑动轴的扫描装置来扫描造形喷嘴11的情况下，工件20的大小受到该扫描装置的大小的制约。此外，在该扫描装置中，造形喷嘴11的姿势的自由度受到驱动系统的构成的制约。
根据几种实施方式的三维造形装置1，能通过机器人臂5来扫描造形喷嘴11，因此，即使是相对紧凑的机器人臂5，也易于在与上述扫描装置相比较广的范围内扫描造形喷嘴11。因此，根据几种实施方式的三维造形装置1，能造形出与使用上述扫描装置的情况相比较大的造形物20。
此外，根据几种实施方式的三维造形装置1，造形喷嘴11的姿势的自由度得到提高，因此，即使是复杂的形状的造形物20，也易于进行造形。
图3是用于对使用多台三维造形装置1对一个造形物20进行造形的情况进行说明的图。在图3所示的例子中，示出了对一个造形物使用例如2台三维造形装置1进行造形的情况的例子。如图3所示，通过使用多台三维造形装置1对一个造形物20进行造形，与使用一台三维造形装置1对一个造形物20进行造型的情况相比，能在短时间内制造出造形物20。此外，如图3所示，通过使用多台三维造形装置1，与使用一台三维造形装置1对一个造形物20进行造形的情况相比，能对更大的造形物20进行造形。
(关于造形喷嘴11)
图4A至图4G是分别表示在几种实施方式的三维造形装置1中使用的喷嘴装置10中的造形喷嘴11的几种实施方式的图。需要说明的是，在图4A至图4G所示的造形喷嘴11、后述的其他图所示的造形喷嘴11中，在轴线AX上配置有照射部7，但照射部7也可以配置为从造形喷嘴11的轴线AX偏移的位置照射能量束15。
图4A至图4G所示的造形喷嘴11构成为从造形喷嘴11的顶端不仅可以喷射金属粉末13，还可以喷射惰性气体等保护气体SG。即，在图4A至图4G所示的造形喷嘴11的顶端部11a设有保护气体SG的喷出部110。将设于造形喷嘴11的顶端部11a的喷出部110也称为第一喷出部111。将从第一喷出部111喷射的保护气体SG也称为第一保护气体SG1。
在图4A至图4G所示的造形喷嘴11中，能从第一喷出部111吹出第一保护气体SG1，因此如图4A所示，能将包括焊道21的熔池23的焊道21的形成区域25设为保护气体气氛。由此，即使是在高温下容易氧化的金属，也能抑制焊道21形成时的氧化。
需要说明的是，在图4A中，在焊道21中相当于熔池23的区域标注有阴影。
如上所述，在使用工业机器人3作为喷嘴扫描装置30的情况下，考虑例如由保护箱包围三维造形装置1和工件20，通过在保护箱内充满惰性气体来防止焊道21形成时的氧化。但是，如果设置保护箱，则工件20的大小会因保护箱的大小而受到制约。此外，保护箱内的体积变大，因此在保护箱内充满惰性气体所需要的时间、必要的惰性气体的量会增加。
在未设置保护箱的情况下，如果保护气体SG扩散至周围，则在焊道21的形成区域25的周围的区域中焊道21变得容易氧化。
于是，例如像图4A所示的造形喷嘴11这样，除了设有第一喷出部111之外，还设有作为能够喷射保护气体SG的喷出部110的第二喷出部121，能抑制能设为保护气体气氛的区域放大而使焊道21氧化。
例如，在图4A所示的例子中，在具有柱形状的造形喷嘴11的侧方设有第二喷出部121。在图4A所示的例子中，第二喷出部121构成为能沿具有柱形状的造形喷嘴11的轴线AX朝向工件20喷出保护气体SG。第二喷出部121构成为以包围轴线AX的方式呈环状地喷出保护气体SG为好。例如，在第二喷出部121中，保护气体SG的未图示的喷出口也可以以包围轴线AX的方式形成为环状。此外，例如，在第二喷出部121中，保护气体SG的未图示的喷出口也可以沿将轴线AX设为中心的周向隔开间隔地形成多个。将从第二喷出部121喷射的保护气体SG也称为第二保护气体SG2。
需要说明的是，在以下对喷嘴装置10的说明中，也将轴线AX设为中心的径向简称为径向，也将轴线AX设为中心的周向简称为周向。
例如，第二喷出部121也可以构成为像由虚线的箭头表示的那样，将第二保护气体SG2朝向熔池23吹出。
需要说明的是，例如，在以像由实线的箭头表示的那样包围轴线AX的方式呈环状地喷出第二保护气体SG2的情况下，第二保护气体SG2形成通过气体的流动来抑制第一保护气体SG1的扩散的空气幕。在该情况下，第二喷出部121设为构成空气幕形成部41。空气幕形成部41也是用于抑制第一保护气体SG1的扩散的保护机构40。
因此，根据图4A所示的造形喷嘴11，能通过空气幕来抑制保护气体SG的扩散，因此即使工件20的形状复杂，也易于将形成焊道21的区域的气氛保持在保护气体SG气氛中。
例如，在图4B所示的造形喷嘴11中，设有覆盖构件43作为保护机构40。需要说明的是，在图4B和后述的图4C至图4G中，对于后述的刷子45的部分，图示有沿轴线AX的剖面。
图4B所示的覆盖构件43例如具有以轴线AX为中心的筒形状，例如覆盖构件43构成为覆盖至少从造形喷嘴11的顶端部11a至工件20的表面的构件。覆盖构件43也可以是例如扎束沿轴线AX延伸且具有柔软性的纤维的刷子状的构件。即，图4B所示的覆盖构件43是扎束为圆柱形的纤维的集合体(刷子)45。
覆盖构件43所使用的纤维由不易受到焊道21的热的影响的材料构成为好，例如可以是玻璃纤维，也可以是金属制的细线。在使用金属制的细线作为覆盖构件43的情况下，该细线具有与作为造形物20的原料的金属粉末13的组分相同的组分为好。由此，假定即使该细线混入于焊道21，也能抑制对造形物20产生的影响。
需要说明的是，即使金属制的细线混入于焊道21，如果能无视对造形物20产生的影响，则也可以将组分与金属粉末13差异相对较大的金属的细线用于覆盖构件43。
根据图4B所示的造形喷嘴11，向由覆盖构件43形成的圆柱形的空间51内吹出从第一喷出部111喷射的第一保护气体SG1。然后，向该空间51内吹出的第一保护气体SG1被围绕空间51的覆盖构件43抑制向空间51外的扩散。此外，根据图4B所示的造形喷嘴11，覆盖构件43具有柔软性，因此即使工件20的形状复杂，刷子45的形状也变得易于追踪工件20的形状，变得易于将空间51的气氛保持在保护气体SG气氛中。由此，能在保护气体SG气氛下形成焊道21。
例如像图4C所示的造形喷嘴11这样，也可以设置有设于图4A所示的造形喷嘴11的第二喷出部121和设于图4B所示的造形喷嘴11的覆盖构件43。
图4D至图4G是表示覆盖构件43的变形的例子的图。
像图4D所示的造形喷嘴11这样，也可以将覆盖构件43形成为刷子45的顶端45b侧与刷子45的基端45a侧相比在以轴线AX为中心的径向上较宽，且覆盖构件43具有圆锥形状。由此，能放大能设为保护气体SG气氛的工件20的表面的面积。
需要说明的是，像图4E所示的造形喷嘴11这样，也可以将覆盖构件43形成为随着从刷子45的基端45a侧朝向顶端45b侧而直径逐渐增大，以使沿轴线AX方向的剖面具有向径向内侧凹陷的凹状的曲面。由此，能进一步放大能设为保护气体SG气氛的工件20的表面的面积。
像图4F所示的造形喷嘴11这样，也可以将覆盖构件43形成为随着从刷子45的基端45a侧朝向顶端45b侧而直径逐渐缩小，以使沿轴线AX方向的剖面具有向径向外侧突出的凸状的曲面。即，像图4F所示的造形喷嘴11那样，也可以将覆盖构件43形成为使刷子45的顶端45b朝向以轴线AX为中心的径向内侧。由此，例如即使是具有沿轴线AX方向朝向造形喷嘴11突出，图示左右方向的尺寸相对较小的部位的工件20，也可以将焊道21的形成区域25设为保护气体气氛。
例如，也可以设置用于像图4G所示的造形喷嘴11这样变更刷子45的形状的刷子形状变更部47。图4G所示的刷子形状变更部47构成为能够像由箭头a1表示的那样变更刷子45的长度为好。此外，图4G所示的刷子形状变更部47构成为能够像由箭头a2表示的那样变更刷子45的顶端45b向径向的扩展方式为好。
如图4B至图4G所示，在几种实施方式中，保护机构40包括：覆盖构件43，配置为从造形喷嘴11照射的能量束15的照射方向，即在沿轴线AX观察时从周围包围吹出部110。
由此，覆盖构件43抑制保护气体SG的扩散，因此变得容易将形成焊道21的区域(形成区域25)的气氛保持在保护气体气氛中。
需要说明的是，在图4B至图4G所示的造形喷嘴11中，第一喷出部111存在于由覆盖构件43覆盖的空间51内。
如图4A和图4C所示，在几种实施方式中，吹出部110包括：第一吹出部111，构成为从造形喷嘴11的顶端(顶端部11a)喷出保护气体SG；以及第二吹出部121，配置于造形喷嘴11的侧方，构成为喷出保护气体SG。
由此，通过从造形喷嘴11的顶端和造形喷嘴11的侧方吹出保护气体SG，变得容易将形成焊道21形成的区域(形成区域25)的气氛保持在保护气体气氛中。
像这样，在几种实施方式中，保护机构40形成保护气体SG的滞留区域。
(关于冷却介质喷嘴60)
图5A至图5C是分别表示在几种实施方式的三维造形装置1中使用的喷嘴装置10的另一实施方式的例子的图。
在几种实施方式的三维造形装置1中，如图5A至图5C所示，喷嘴装置10也可以包括冷却介质喷嘴60。几种实施方式的冷却介质喷嘴60是用于以使工件20中作为包括焊道21的区域的后述的冷却对象区域59局部性地冷却的方式对冷却对象区域59吹送冷却介质CM的喷嘴。以下对几种实施方式的冷却介质喷嘴60进行详细说明。
图5A至图5C所示的喷嘴装置10包括例如上述的图4A所示的造形喷嘴11和图4B至图4G所示的覆盖构件43的中的任一个为好。需要说明的是，图5A至图5C所示的喷嘴装置10包括图4E所示的覆盖构件43。
在图5A所示的喷嘴装置10中，造形喷嘴11和冷却介质喷嘴60被一体化。在图5B所示的喷嘴装置10中，造形喷嘴11和两个冷却介质喷嘴60被一体化。在图5C所示的喷嘴装置10中，造形喷嘴11和两个冷却介质喷嘴60分别独立设置。
在几种实施方式的冷却介质喷嘴60中，图5A所示的喷嘴装置10中的环状喷嘴61设于具有柱形形状的造形喷嘴11的侧方，构成为朝向在覆盖构件43的径向外侧的区域53中工件20的表面吹出冷却介质CM。在图5A所示的环状喷嘴61中，冷却介质CM的未图示的吹出口例如可以形成为包围轴线AX的环状。此外，在图5A所示的环状喷嘴61中，冷却介质CM的未图示的吹出口例如也可以沿以轴线AX为中心的周向隔开间隔地形成多个。
在几种实施方式的冷却介质喷嘴60中，图5B和图5C所示的喷嘴装置10中的冷却介质喷嘴63相对于造形喷嘴11，配置于扫描方向17的前方和后方这两处。将相对于造形喷嘴11配置于扫描方向17的前方的冷却介质喷嘴63也称为前方喷嘴63A，将相对于造形喷嘴11配置于扫描方向17的后方的冷却介质喷嘴63也称为后方喷嘴63B。前方喷嘴63A和后方喷嘴63B分别构成为在覆盖构件43的径向外侧的区域53中朝向工件20的表面吹出冷却介质CM。
在图5A和图5B所示的喷嘴装置10中，设有用于抑制冷却介质CM的扩散并且将冷却介质CM朝向工件20高效地吹送的覆盖构件73。
为了说明的方便，在以下的说明中，将作为上述的保护气体SG的保护机构40的覆盖构件43也称为第一覆盖构件43，将用于抑制冷却介质CM的扩散的覆盖构件73也称为第二覆盖构件73。
图5A和图5B所示的第二覆盖构件73构成为在第一覆盖构件43的径向外侧，相对于第一覆盖构件43沿径向隔开间隔地配置，构成为沿周向覆盖第一覆盖构件43。图5A和图5B所示的第二覆盖构件73是构成为从冷却介质喷嘴60覆盖至工件20的表面的构件。第二覆盖构件73也可以是与第一覆盖构件43相同的扎束具有柔软性的纤维的刷子状的构件。即，图5A和图5B所示的第二覆盖构件73也可以是以下摆扩展的形状扎束的纤维的集合体(刷子)75。第二覆盖构件73所使用的纤维为与第一覆盖构件43相同的材质为好。
在图5A和图5B所示的喷嘴装置10中，能对由第一覆盖构件43与第二覆盖构件73围成的同心圆状的区域53从环状喷嘴61或冷却介质喷嘴63吹出冷却介质CM。由此，能通过冷却介质CM局部性地冷却与由第一覆盖构件43与第二覆盖构件73围成的同心圆状的区域53接触的工件20的表面、该区域53中存在的焊道21。
由此，能缩短在造形中等待工件20的温度下降的时间，提高生产效率。
需要说明的是，在图5A和图5B所示的喷嘴装置10中，环状喷嘴61或冷却介质喷嘴63能隔着覆盖构件43向与空间51相反侧的区域53供给冷却介质CM。
在图5C所示的喷嘴装置10中，抑制冷却介质CM的扩散并将冷却介质CM朝向工件20高效地吹送，因此冷却介质喷嘴63包括与图4B至图4G所示的第一覆盖构件43中任一个具有相同的构成的覆盖构件83为好。需要说明的是，在图5C所示的例子中，冷却介质喷嘴63包括具有与图4E所示的第一覆盖构件43相同的构成的覆盖构件83。为了便于说明，在以下的说明中，将图5C所示的冷却介质喷嘴63所包括的覆盖构件83也称为第三覆盖构件83。第三覆盖构件83也可以是与第一覆盖构件43相同地扎束的纤维的集合体(刷子)85。
在图5C所示的喷嘴装置10中，能对由第三覆盖构件83围成的区域55从冷却介质喷嘴63吹出冷却介质CM。由此，能通过冷却介质CM局部性地冷却与由第三覆盖构件83围成的区域55接触的工件20的表面、该区域55中存在的焊道21。
由此，能缩短在造形中等待工件20的温度下降的时间，提高生产效率。
需要说明的是，在几种实施方式中，将理想地通过冷却介质CM进行局部性地冷却的区域称为冷却对象区域59。
需要说明的是，在几种实施方式中，通过从冷却介质喷嘴60将冷却介质CM朝向工件20的表面吹送，能去除、净化工件20、焊道21的表面的附着物等。
在冷却介质CM中，可以使用空气、惰性气体、水等液体、颗粒状或粉状的冰、液氮以及颗粒状或粉状的干冰等。
例如，如果在冷却介质CM中使用颗粒状或粉状的干冰，则向工件20吹送后的干冰在工件20的冷却和净化后迅速地升华，因此可以不担忧在工件20、工件20的周边残留干冰成为异物。此外，如果干冰为颗粒状或粉状，则容易从几种实施方式的冷却介质喷嘴60进行供给。
在图5A所示的喷嘴装置10中，喷射至相对于造形喷嘴11位于扫描方向17的前方的工件20的表面的冷却介质CM冷却工件20，并且净化焊道21形成的紧前的工件20的表面。在图5A所示的喷嘴装置10中，喷射至相对于造形喷嘴11位于扫描方向17的后方的工件20的表面的冷却介质CM冷却紧前形成的焊道21和工件20，并且净化焊道21和工件20的表面。
在图5B和图5C所示的喷嘴装置10中，从前方喷嘴63A喷射的冷却介质CM冷却工件20，净化工件20的表面。在图5B和图5C所示的喷嘴装置10中，从后方喷嘴63B喷射的冷却介质CM冷却焊道21和工件20，并且净化焊道21和工件20的表面。
如上所述，在图5A和图5B所示的喷嘴装置10中，造形喷嘴11与冷却介质喷嘴60被一体化。因此，在图5A和图5B所示的喷嘴装置10中，例如能通过如图1所示的一个工业机器人3(喷嘴扫描装置30)进行扫描。
即，对图5A和图5B所示的喷嘴装置10进行扫描的一个喷嘴扫描装置30能追随造形喷嘴11的扫描对冷却介质喷嘴60进行扫描。在该情况下，该喷嘴扫描装置30可以对造形喷嘴11和冷却介质喷嘴60一体化地进行扫描。
通过追随造形喷嘴11的扫描对冷却介质喷嘴60进行扫描，能对工件20中包括焊道21的冷却对象区域59高效地实施局部性的冷却，因此能抑制冷却介质CM的消耗量。
此外，对造形喷嘴11与冷却介质喷嘴60进行了一体化的扫描，因此能抑制喷嘴扫描装置30的装置构成和喷嘴扫描装置30的控制内容复杂化。
需要说明的是，在上述的说明中，在图5B和图5C所示的喷嘴装置10中，冷却介质喷嘴63相对于造形喷嘴11配置于扫描方向17的前方和后方的两处。但是，在图5B和图5C所示的喷嘴装置10中，冷却介质喷嘴63相对于造形喷嘴11仅配置于扫描方向17的前方或后方中的任一处。
此外，在图5A所示的环状喷嘴61中，冷却介质CM的未图示的吹出口例如可以形成为围绕轴线AX的圆环状，但也可以是缺少圆环形状的至少一部分的形状。
在图5A所示的环状喷嘴61中，冷却介质CM的未图示的吹出口例如可以沿以轴线AX为中心的周向隔开间隔形成多个，也可以不必遍及整周地形成。
图6是用于对图5C所示的喷嘴装置10中的用于对造形喷嘴11和冷却介质喷嘴60进行扫描的装置构成进行说明的示意性的图。
如上所述，图5C所示的喷嘴装置10分别独立地设有造形喷嘴11和冷却介质喷嘴60。因此，图5C所示的喷嘴装置10例如能如图6所示通过3三个工业机器人3(喷嘴扫描装置30)进行扫描。即，能通过图6所示的造形喷嘴扫描装置31对图5C所示的造形喷嘴11进行扫描，能通过前方喷嘴扫描装置32对图5C所示的前方喷嘴63A进行扫描，能通过后方喷嘴扫描装置33对图5C所示的后方喷嘴63B进行扫描。
造形喷嘴扫描装置31，通过对由前方喷嘴扫描装置32和后方喷嘴扫描装置33实现的各喷嘴的扫描进行适当控制，能追随造形喷嘴11的扫描对前方喷嘴63A和后方喷嘴63B进行扫描。
需要说明的是，通过适当控制由造形喷嘴扫描装置31、前方喷嘴扫描装置32以及后方喷嘴扫描装置33实现的各喷嘴的扫描，能单独地扫描造形喷嘴11、前方喷嘴63A以及后方喷嘴63B。
由此，即使在造形喷嘴11、前方喷嘴63A以及后方喷嘴63B要求的扫描速度不同的情况下，也能以适于各个喷嘴的扫描速度进行扫描。
(关于冷却介质CM的供给的控制)
图7A和图7B是表示在几种实施方式的三维造形装置1中使用的喷嘴装置10的又一实施方式的示意性的图。
在图7A和图7B所示的喷嘴装置10中，包括例如如图5C所示造形喷嘴11和保护机构40和例如如图5C所示的后方喷嘴63B。在图7A和图7B所示的喷嘴装置10中，后方喷嘴63B在比造形喷嘴11靠扫描方向17的后方沿扫描方向配置有多个。
需要说明的是，在以下的说明中，将扫描方向17的前方也简称为前方，将扫描方向17的后方也简称为后方。
在图7A和图7B所示的喷嘴装置10中，在各后方喷嘴63B的前方分别配置有用于检测焊道21的温度的温度传感器70。
为了便于说明，对于各后方喷嘴63B，从前方朝向后方依次也称为第一后方喷嘴N1、第二后方喷嘴N2……第n后方喷嘴Nn(未图示)。此外，将第一后方喷嘴N1的前方的温度传感器70也称为第一温度传感器TS1，将第二后方喷嘴N2的前方的温度传感器70也称为第二温度传感器TS2。即，将从前方起配置于第n个(n为自然数)的后方喷嘴的紧前的温度传感器70也称为第n温度传感器TSn。在以下的说明中，在为了表示任意的数字而使用字母的n的情况下，将n设为表示自然数。
在图7A所示的喷嘴装置10中，造形喷嘴11和各后方喷嘴63B分别独立设置。在图7A所示的喷嘴装置10中，造形喷嘴11和各后方喷嘴63B分别构成为可以通过不同的喷嘴扫描装置30独立地进行扫描。
对造形喷嘴11进行扫描的喷嘴扫描装置30像上述这样称为造形喷嘴扫描装置31。对第一后方喷嘴N1进行扫描的喷嘴扫描装置30也称为第一扫描装置SC1。对第二后方喷嘴N2进行扫描的喷嘴扫描装置30也称为第二扫描装置SC2。即，对第n后方喷嘴Nn进行扫描的喷嘴扫描装置30也称为第n扫描装置SCn。
在图7B所示的喷嘴装置10中，造形喷嘴11和各后方喷嘴63B被一体化。在图7B所示的喷嘴装置10中，一体化的造形喷嘴11和各后方喷嘴63B构成能够通过一个喷嘴扫描装置30进行扫描。
图8A是表示与图7A所示的喷嘴装置10中的冷却介质CM的供给的控制有关的整体构成的框图，图8B是表示与图7B所示的喷嘴装置10中的冷却介质CM的供给的控制有关的整体构成的框图。需要说明的是，在图8A和图8B所示的框图中，主要图示出了与冷却介质CM的供给的控制有关的构成，但省略图示与冷却介质CM的供给的控制无关的构成。
如图8A和图8B所示，几种实施方式的三维造形装置1具有用于控制三维造形装置1的各部的控制装置100。几种实施方式的控制装置100包括：造形控制部101和供给控制部103作为控制装置100的功能块。需要说明的是，造形控制部101和供给控制部103也可以不为功能块，而由专用的硬件分别构成。
图8A和图8B所示的造形控制部101控制与造形喷嘴11的位置、扫描速度、能量束15的输出、金属粉末13的供给速度等与焊道21的形成有关的各个项目。
图8A和图8B所示的供给控制部103控制冷却介质CM的每单位时间的吹送量，由此控制工件20的每单位表面积的冷却介质CM的供给量。具体而言，图8A和图8B所示的供给控制部103例如为了控制来自各后方喷嘴63B的冷却介质CM的吹送量，通过控制控制调节阀CV的开度来控制来自各后方喷嘴63B的冷却介质CM的吹送量。
将用于控制来自第一后方喷嘴N1的冷却介质CM的吹送量的调节阀CV也称为第一调节阀CV1。蒋用于控制来自第二后方喷嘴N2的冷却介质CM的吹送量的调节阀CV也称为第二调节阀CV2。即，将用于控制来自第n后方喷嘴Nn的冷却介质CM的吹送量的调节阀CV也称为第n调节阀CVn。
图8A所示的供给控制部103能控制从第一扫描装置SC1至第n扫描装置SCn的各喷嘴扫描装置30的扫描速度。
在图8A和图8B所示的供给控制部103中，输入由各温度传感器70检测的检测温度的信息。
在像这样构成的控制装置100中，供给控制部103例如像接下来这样控制来自各后方喷嘴63B的冷却介质CM的吹送量。
供给控制部103从造形控制部101获取进行层叠造形时的造形喷嘴11的扫描速度和由冷却介质CM冷却后的工件20或焊道21的温度的目标值(目标温度Tt)的信息。
当层叠造形开始时，供给控制部103获取由各温度传感器70检测的检测温度的信息。然后，供给控制部103基于由各温度传感器70检测的检测温度和上述的目标温度Tt，计算每个各后方喷嘴63B的冷却介质CM的吹送量。供给控制部103以成为计算出的冷却介质CM的吹送量的方式控制各调节阀CV的开度。
需要说明的是，冷却介质CM的冷却能力依赖于每工件20的单位表面积的冷却介质CM的供给量Q/S(g/cm2)。因此，通过变更来自后方喷嘴63B的冷却介质CM的每单位时间的吹送量Q/t(g/sec)，能变更工件20的每单位表面积的冷却介质CM的供给量Q/S(g/cm2)。此外，通过变更后方喷嘴63B的扫描速度Vs(m/sec)，能变更工件20的每单位表面积的冷却介质CM的供给量Q/S(g/cm2)。
在图8A所示的供给控制部103中，能以成为计算出的冷却介质CM的吹送量(更具体而言，工件20的每单位表面积的冷却介质CM的供给量Q/S(g/cm2))的方式变更各后方喷嘴63B的扫描速度Vs。
需要说明的是，供给控制部103例如在将m设为n以下的自然数时，判断为由第m温度传感器TSm检测的温度为目标温度Tt以下的情况下，将第m调节阀CVm至第n调节阀CVn的开度设定为0。由此，不会从第m后方喷嘴Nm和配置于比第m后方喷嘴Nm靠后方的后方喷嘴63B吹出冷却介质CM，因此能抑制冷却对象区域59的温度不必要的降低。
像这样，几种实施方式的三维造形装置1具备温度传感器70，该温度传感器70至少检测冷却对象区域59的温度。此外，几种实施方式的三维造形装置1具备控制装置100(供给控制部103)，该控制装置100基于温度传感器70的检测结果，控制冷却介质喷嘴60的扫描速度或冷却介质的每单位时间的吹送量中的至少任一方。
根据几种实施方式的三维造形装置1，能基于温度传感器70的检测结果，控制冷却介质喷嘴60的扫描速度或冷却介质的每单位时间的吹送量中的至少任一方，因此能不存在过度或不足地吹送冷却介质CM，能高效地使用冷却介质CM，能抑制冷却介质CM的成本。
(流程图)
图9是表示使用几种实施方式的三维造形装置1的三维造形方法的处理的顺序的流程图。
如图9所示，使用几种实施方式的三维造形装置1的三维造形方法包括：焊道形成工序S10、冷却介质供给工序S20以及净化工序S30。
焊道形成工序S10是在供给金属材料(金属粉末13)的同时利用能量束15使该金属材料熔融从而形成焊道21的工序。在焊道形成工序S10中，对造形喷嘴11进行扫描，并且使向造形台9、工件20上供给的金属粉末13熔融和固化，由此在造形台9、工件20上形成沿造形喷嘴11的扫描方向延伸的线状的焊道21。
冷却介质供给工序S20是以使工件20中包括焊道21的冷却对象区域59局部性地冷却的方式从冷却介质喷嘴60对冷却对象区域59吹送冷却介质CM的工序。在冷却介质供给工序S20中，如上所述，从沿工件20的表面扫描的冷却介质喷嘴60对工件20、焊道21吹送冷却介质CM，由此降低冷却对象区域59的温度。
需要说明的是，在冷却介质供给工序S20中，基于由温度传感器70获取的冷却对象区域59的温度的检测结果，如上所述，控制冷却介质喷嘴60的扫描速度或冷却介质CM的每单位时间的吹送量中的至少任一方为好。
净化工序S30是至少对冷却对象区域59吹送冷却介质CM，由此净化冷却对象区域59的表面的工序。在净化工序S30中，通过从冷却介质喷嘴60将冷却介质CM朝向工件20的表面吹送，能去除并净化工件20、焊道21的表面的附着物等。
根据使用几种实施方式的三维造形装置1的三维造形方法，能对冷却对象区域59吹送冷却介质CM，因此能缩短在造形中等待工件20的温度下降的时间，提高生产效率。此外，根据使用几种实施方式的三维造形装置1的三维造形方法，基于冷却对象区域59的温度的检测结果，控制冷却介质喷嘴60的扫描速度或冷却介质CM的每单位时间的吹送量中的至少任一方，因此能不存在过度或不足地吹送冷却介质CM，能高效地使用冷却介质CM，能抑制冷却介质CM的成本。
根据使用了几种实施方式的三维造形装置1的三维造形方法，通过净化冷却对象区域59的表面，能去除工件20的表面的附着物，抑制形成的焊道21的品质降低。
(关于冷却速度的控制)
图10是表示钢的连续冷却相变曲线(CCT曲线)的图。不限于钢，在各种金属中，冷却熔融的金属时的冷却速度会对强度、韧性等金属的机械性质产生影响。
在此，在几种实施方式的三维造形装置1中，通过控制冷却介质喷嘴60的扫描速度或冷却介质CM的每单位时间的吹送量中的至少任一方来控制焊道21、工件20的冷却速度从而控制造形物20的机械性质。
在几种实施方式的三维造形装置1中，控制装置100(供给控制部103)基于作为温度检测部的温度传感器70的检测结果，控制冷却介质喷嘴60的扫描速度或冷却介质CM的每单位时间的吹送量中的至少任一方，由此能控制冷却对象区域59的冷却速度。
由此，控制工件即造形物20的机械性质。
在几种实施方式的三维造形装置1中，冷却介质喷嘴60沿扫描方向17配置有多个。而且，在几种实施方式的三维造形装置1中，控制装置100(供给控制部103)能基于温度传感器70的检测结果，对每个冷却介质喷嘴60控制冷却介质喷嘴60的扫描速度或冷却介质CM的每单位时间的吹送量中的至少任一方。
因此，根据几种实施方式的三维造形装置1，冷却速度的控制精度提高，因此造形物20的机械性质的控制精度提高。
例如，在需要图10中的冷却速度曲线L1、冷却速度曲线L2这样的相对较高的冷却速度的情况下，使用图7A、图7B所示的喷嘴装置10，从全部后方喷嘴63B对冷却对象区域59吹送相对较多的冷却介质CM为好。
在几种实施方式的三维造形装置1中，控制装置100(供给控制部103)能以使配置于比造形喷嘴11靠后方的多个后方喷嘴63B中，与配置于前方的后方喷嘴63B相比配置于后方的后方喷嘴63B的冷却介质CM的每单位时间的吹送量变多的方式控制冷却介质CM的每单位时间的吹送量。
例如，像图10中的冷却速度曲线L3这样，在要求的冷却速度与上述的冷却速度曲线L1、L2相比较低的情况下，冷却对象区域59的温度相对较高的状态下，与气氛的温度差相对较大，因此存在冷却速度变高的倾向。反之，在冷却对象区域59的温度相对较低的情况下，与气氛的温度差相对较小，因此存在冷却速度变低的倾向。
因此，通过使配置于后方的后方喷嘴63B的冷却介质的每单位时间的吹送量与配置于前方的后方喷嘴63B相比较多，即使在冷却对象区域59的温度相对较低的情况下，也能确保要求的冷却速度。
本公开不限定于上述的实施方式，也包括对上述的实施方式施加了变形的实施方式、适当组合这些实施方式的实施方式。
例如像以下这样掌握上述各实施方式所记载的内容。(1)本公开的至少一个实施方式的三维造形装置1具备：造形喷嘴11，用于在供给金属材料(金属粉末13)的同时利用能量束15使该金属材料熔融从而形成焊道21。本公开的至少一个实施方式的三维造形装置1具备：冷却介质喷嘴60，用于以使工件20中包括焊道21的区域(冷却对象区域59)局部性地冷却的方式，对冷却对象区域59吹送冷却介质CM。本公开的至少一个实施方式的三维造形装置1具备：温度检测部(温度传感器70)，至少检测冷却对象区域59的温度。本公开的至少一个实施方式的三维造形装置1具备：控制装置100(供给控制部103)，用于基于温度传感器70的检测结果，控制冷却介质喷嘴60的扫描速度或冷却介质CM的每单位时间的吹送量中的至少任一方。
根据上述(1)的构成能对冷却对象区域59吹送冷却介质CM，因此能缩短在造形中等待工件20的温度下降的时间，提高生产效率。此外，根据上述(1)的构成，能基于温度传感器70的检测结果，控制冷却介质喷嘴60的扫描速度或冷却介质CM的每单位时间的吹送量中的至少任一方，因此能不存在过度或不足地吹送冷却介质CM，能高效地使用冷却介质CM，能抑制冷却介质CM的成本。
(2)在几种实施方式中，在上述(1)的构成中，控制装置100(供给控制部103)基于温度传感器70的检测结果，控制冷却介质喷嘴60的扫描速度或冷却介质CM的每单位时间的吹送量中的至少任一方，由此控制冷却对象区域59的冷却速度。
冷却熔融的金属时的冷却速度会对强度、韧性等金属的机械性质产生影响。根据上述(2)的构成，能控制工件20中包括焊道21的冷却对象区域59的冷却速度，因此能控制工件即造形物20的机械性质。
(3)在几种实施方式中，在上述(2)的构成中，冷却介质喷嘴60沿扫描方向17配置有多个。控制装置100(供给控制部103)基于温度传感器70的检测结果，对每个冷却介质喷嘴60控制冷却介质喷嘴60的扫描速度或冷却介质CM的每单位时间的吹送量中的至少任一方。
根据上述(3)的构成，能对每个沿扫描方向17配置的多个冷却介质喷嘴60控制冷却介质喷嘴60的扫描速度或冷却介质CM的每单位时间的吹送量中的至少任一方，因此冷却速度的控制精度提高。
(4)在几种实施方式中，在上述(3)的构成中，控制装置100(供给控制部103)以使配置于扫描方向上的后侧配置的冷却介质喷嘴60(后方喷嘴63B)与配置于扫描方向17上的前侧的冷却介质喷嘴60(后方喷嘴63B)相比冷却介质CM的每单位时间的吹送量变多的方式，控制冷却介质CM的每单位时间的吹送量。
在冷却对象区域59的温度相对较高的情况下，与气氛的温度差相对较大，因此存在冷却速度变高的倾向。反之，在冷却对象区域59的温度相对较低的情况下，与气氛的温度差相对较小，因此存在冷却速度变低的倾向。
根据上述(4)的构成，能使配置于扫描方向17上的后侧的后方喷嘴63B与配置于扫描方向17上的前侧的后方喷嘴63B相比冷却介质CM的每单位时间的吹送量较多，因此即使在冷却对象区域59的温度相对较低的情况下，也能确保要求的冷却速度。
(5)在几种实施方式中，在上述(1)至(4)中任一种构成中，冷却介质CM为颗粒状或粉状的干冰。
根据上述(5)的构成，向工件20吹送后的干冰在工件20的冷却后迅速地升华，因此可以不担忧使工件20润湿或在工件20、工件20的周边残留干冰成为异物。此外，根据上述(5)的构成由于干冰为颗粒状或粉状，因此易于从冷却介质喷嘴60进行供给。
(6)在几种实施方式中，在上述(1)至(5)中任一种构成中，还具备用于追随造形喷嘴11的扫描对冷却介质喷嘴60进行扫描的喷嘴扫描装置30。
根据上述(6)的构成，能对包括焊道21的冷却对象区域59高效地实施局部性的冷却，因此能抑制冷却介质CM的消耗量。
(7)在几种实施方式中，在上述(6)的构成中，喷嘴扫描装置30能够对造形喷嘴11和冷却介质喷嘴60一体地进行扫描。
根据上述(6)的构成，能抑制喷嘴扫描装置30的装置构成和喷嘴扫描装置30的控制内容复杂化。
(8)在几种实施方式中，在上述(6)的构成中，喷嘴扫描装置30能够对造形喷嘴11和冷却介质喷嘴60单独地进行扫描。
根据上述(7)的构成，即使在造形喷嘴11和冷却介质喷嘴60要求的扫描速度不同的情况下，也能以适于各个喷嘴的扫描速度进行扫描。
(9)在几种实施方式中，在上述(6)至(8)中任一种构成中，喷嘴扫描装置30包括机器人臂5。
例如，在使用像NC装置的这样具有能够沿X轴、Y轴、Z轴的各个方向移动的滑动轴的装置来扫描造形喷嘴11的情况下，工件20的大小受到装置的大小的制约。此外，在该装置中，造形喷嘴的姿势的自由度受到驱动系统的构成的制约。
根据上述(9)的构成，能通过机器人臂5来扫描造形喷嘴11，因此，即使是相对紧凑的机器人臂5，也易于在与上述装置相比较广的范围内扫描造形喷嘴11。此外，根据上述(9)的构成，造形喷嘴11的姿势的自由度得到提高，因此，即使是复杂的形状的造形物20，也易于进行造形。
(10)在几种实施方式中，在上述(1)至(9)中任一种构成中，造形喷嘴11具有保护气体SG的吹出部110。在几种实施方式中，还具备：保护机构40，用于抑制保护气体SG的扩散。
根据上述(10)的构成，能在保护气体SG气氛下形成焊道21。
(11)在几种实施方式中，在上述(10)的构成中，保护机构40包括：空气幕形成部41，用于形成通过气体的流动来抑制保护气体SG的扩散的空气幕。
根据上述(11)的构成，能通过空气幕来抑制保护气体SG的扩散，因此即使工件20的形状复杂，也易于将形成焊道21的区域(形成区域25)的气氛保持在保护气体SG气氛中。
(12)在几种实施方式中，在上述(10)或(11)的构成中，保护机构40包括：覆盖构件43，配置为在沿着从造形喷嘴11照射的能量束15的照射方向观察时从周围包围吹出部110。
根据上述(12)的构成，覆盖构件43抑制保护气体SG的扩散，因此易于将形成焊道21的区域(形成区域25)的气氛保持在保护气体气氛中。
(13)在几种实施方式中，在上述(10)至(12)的任意一种构成中，吹出部110包括：第一吹出部111，构成为从造形喷嘴11的顶端(顶端部11a)喷出保护气体SG；以及第二吹出部121，配置于造形喷嘴11的侧方，构成为喷出保护气体SG。
根据上述(13)的构成，从造形喷嘴11的顶端和造形喷嘴11的侧方吹出保护气体SG，易于将形成焊道21形成的区域(形成区域25)的气氛保持在保护气体气氛SG中。
在构成为从造形喷嘴11的顶端供给粉末状的金属材料的情况下，当使来自造形喷嘴11的顶端的保护气体SG的喷出量增加时，熔融前的金属材料(金属粉末13)有可能会乘着在工件20的表面向周围扩散的保护气体SG的流动扩散至周围。因此，理想的是，抑制来自造形喷嘴11的顶端的保护气体SG的喷出量，但当抑制来自造形喷嘴11的顶端的保护气体SG的喷出量时，有可能不易将形成焊道21的区域(形成区域25)的气氛保持在保护气体SG气氛中。根据上述(13)的构成，还能从造形喷嘴11的侧方吹出保护气体SG，因此，即使抑制来自造形喷嘴11的顶端的保护气体SG的喷出量，也易于将形成焊道21的区域(形成区域25)的气氛保持在保护气体SG气氛中。
(14)本公开的至少一个实施方式的三维造形方法包括：在供给金属材料(金属粉末13)的同时利用由能量束15使该金属材料熔融从而形成焊道21的工序(焊道形成工序S10)。本公开的至少一个实施方式的三维造形方法包括：以使工件20中包括焊道21的区域(冷却对象区域59)局部性地冷却的方式从冷却介质喷嘴60对冷却对象区域59吹送冷却介质CM的工序(冷却介质供给工序S20)。在吹送冷却介质的工序(冷却介质供给工序S20)中，基于温度传感器70的冷却对象区域59的温度的检测结果，控制冷却介质喷嘴60的扫描速度或冷却介质CM的每单位时间的吹送量中的至少任一方。
根据上述(14)的方法，能对冷却对象区域59吹送冷却介质CM，因此能缩短在造形中等待工件20的温度下降的时间，提高生产效率。此外，根据上述(14)的方法，基于冷却对象区域70的温度的检测结果，控制冷却介质喷嘴60的扫描速度或冷却介质CM的每单位时间的吹送量中的至少任一方，因此能不存在过度或不足地吹送冷却介质CM，能高效地使用冷却介质CM，能抑制冷却介质CM的成本。
(15)在几种实施方式中，在上述(14)的方法中，还包括：至少对冷却对象区域59吹送冷却介质CM，由此净化冷却对象区域59的表面的工序。
根据上述(15)的方法，通过净化冷却对象区域59的表面，能去除工件20的表面的附着物，抑制形成的焊道21的品质降低。
符号说明
1 三维造形装置
3 工业机器人
5 机器人臂
10 喷嘴装置
11 造形喷嘴
13 金属粉末
14 三维层叠造形物(造形物、工件)
21 焊道
25 形成区域
30 喷嘴扫描装置
40 保护机构
41 空气幕形成部
43 覆盖构件(第一覆盖构件)
59 冷却对象区域
60 冷却介质喷嘴
70 温度传感器
73 覆盖构件(第二覆盖构件)
83 覆盖构件(第三覆盖构件)
100 控制装置
101 造形控制部
103 供给控制部
110 喷出部
111 第一喷出部
121 第二喷出部

Claims (15)

1.一种三维造形装置，具备：
造形喷嘴，用于在供给金属材料的同时利用能量束使该金属材料熔融从而形成焊道；
冷却介质喷嘴，用于以使工件中包括所述焊道的区域局部性地冷却的方式，对所述区域吹送冷却介质；
温度检测部，至少检测所述区域的温度；以及
控制装置，用于基于所述温度检测部的检测结果，控制所述冷却介质喷嘴的扫描速度或所述冷却介质的每单位时间的吹送量中的至少任一方。
2.根据权利要求1所述的三维造形装置，其中，
所述控制装置基于所述温度检测部的检测结果，控制所述冷却介质喷嘴的扫描速度或所述冷却介质的每单位时间的吹送量中的至少任一方，由此控制所述区域的冷却速度。
3.根据权利要求2所述的三维造形装置，其中，
所述冷却介质喷嘴沿扫描方向配置有多个，
所述控制装置基于所述温度检测部的检测结果，对每个所述冷却介质喷嘴控制所述冷却介质喷嘴的扫描速度或所述冷却介质的每单位时间的吹送量中的至少任一方。
4.根据权利要求3所述的三维造形装置，其中，
所述控制装置以使配置于所述扫描方向上的后侧的所述冷却介质喷嘴与配置于所述扫描方向上的前侧的所述冷却介质喷嘴相比所述冷却介质的每单位时间的吹送量变多的方式，控制所述冷却介质的每单位时间的吹送量。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的三维造形装置，其中，
所述冷却介质为颗粒状或粉状的干冰。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的三维造形装置，还具备：
喷嘴扫描装置，用于追随所述造形喷嘴的扫描对所述冷却介质喷嘴进行扫描。
7.根据权利要求6所示的三维造形装置，其中，
所述喷嘴扫描装置能够对所述造形喷嘴和所述冷却介质喷嘴一体地进行扫描。
8.根据权利要求6所示的三维造形装置，其中，
所述喷嘴扫描装置能够对所述造形喷嘴和所述冷却介质喷嘴单独地进行扫描。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的三维造形装置，其中，
所述喷嘴扫描装置包括机器人臂。
10.根据权利要求1至9的中任一项所述的三维造形装置，其中，
所述造形喷嘴具有保护气体的吹出部，
所述三维造形装置还具备：
保护机构，用于抑制所述保护气体的扩散。
11.根据权利要求10所述的三维造形装置，其中，
所述保护机构包括：空气幕形成部，用于形成通过气体的流动来抑制所述保护气体的扩散的空气幕。
12.根据权利要求10或11所述的三维造形装置，其中，
所述保护机构包括：覆盖构件，配置为在沿着从所述造形喷嘴照射的所述能量束的照射方向观察时从周围包围所述吹出部。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的三维造形装置，其中，
所述吹出部包括：第一吹出部，构成为从所述造形喷嘴的顶端喷出所述保护气体；以及第二吹出部，配置于所述造形喷嘴的侧方，构成为喷出所述保护气体。
14.一种三维造形方法，包括：
在供给金属材料的同时利用能量束使该金属材料熔融从而形成焊道的工序；以及
以使工件中包括所述焊道的区域局部性地冷却的方式从冷却介质喷嘴对所述区域吹送冷却介质的工序，其中，在所述吹送冷却介质的工序中，基于所述区域的温度的检测结果，控制所述冷却介质喷嘴的扫描速度或所述冷却介质的每单位时间的吹送量中的至少任一方。
15.根据权利要求14所述的三维造形方法，还包括：
至少对所述区域吹送所述冷却介质，由此净化所述区域的表面的工序。
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