JP2016150463A - 三次元造形方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】狭小な焼結部分において盛り上がり焼結部が発生したとしても、粉末供給用ブレードの走行に支障が生じないような三次元造形方法の構成を提供すること。【解決手段】水平方向の断面積又は平均径、造形幅、端部におけるアンダーカット角度が何れも所定量以下となるような微細な焼結領域１１を、事前に制御システムによって記憶するか、又は焼結工程において、制御システムが判断することによって、当該焼結領域１１の上側に盛り上がり焼結部１２が形成された場合には、回転切削工具３によって当該盛り上がり焼結部１２の全部又は一部を切除することによって、粉末供給用ブレード２の走行に支障が発生していない三次元造形方法。【選択図】図１０

Description

本発明は、粉末材料の積層、及び当該積層された粉末材料に対する焼結層の形成を順次繰り返すことによって、被加工物を製造する三次元造形方法に関するものである。
上記三次元造形方法においては、粉末層の形成の後に、被加工物を形成することを予定している位置に対する光ビームの走査による焼結という工程が繰り返されている。
このような三次元造形方法は、様々な形状に適応し得ることを最大限の特徴及びメリットとしているが、被加工物においては、水平方向断面積又は平均径が所定量以下である場合、造形幅が所定量以下である場合、端部における上側の面と下側傾斜面とによって形成されるアンダーカット角度が所定量以下である場合が少なからず発生している。
上記各場合において、焼結領域に光ビームを照射した場合には、既に形成されている粉末層のみにおいて予め予定している焼結領域が形成されるだけでなく、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、粉末層の領域よりも上側に盛り上がり焼結部が形成される場合が少なからず発生している。
このような盛り上がり焼結部が形成された場合には、焼結が行われている各層の上側における次の層の粉末層の形成のために、粉末供給用ブレードが走行した場合には、図１１（a）に示すように、粉末供給用ブレードと衝突し、ひいては、既に実現した焼結領域に変形が生ずるというアクシデントを免れることができない。
更には、図１１（ｂ）に示すように、粉末供給用ブレードが衝突し停止してしまうことを免れることができない。
このような弊害を避けるためには、必然的に次のステップの粉末層形成のための粉末供給用ブレードの走行前段階において、回転工具によって当該盛り上がり焼結部の全部又は一部を切削することを必要不可欠とする。
前記各場合に対応して、盛り上がり焼結部の形成領域を予め峻別し、かつ次の粉末層形成工程の前に、盛り上がり焼結部の切削を実現するためには、多大な時間及び複雑なノウハウを必要とする。
然るに、多大な時間を費やしたところで、必ずしも盛り上がり焼結部を確実に把握し得る訳ではない。
しかも、前記ノウハウは、現場における主観的な経験の蓄積に立脚しており、このようなノウハウから客観的な基準を導出することができない。
このような状況を反映して、盛り上がり焼結部を形成する可能性のある場合、又は既に形成された場合に対応して、当該盛り上がり焼結部に対処することに関する従来技術は見当たらない。
因みに、特許文献１においては、三次元造形における焼結部の盛り上がりに関する問題点及びその対処方法を説明しているが（段落［０００６］、［０００９］、［００４５］）、粉末層に対し、光ビームを照射した段階における濡れ性の程度の問題として把握し、かつ濡れ性の大きい金属粉末によって対処しており、本発明のように、前記各場合における盛り上がり焼結部について考察し、かつ対処している訳ではない。
特許文献２においては、粉末層の表面を均一状態とするブレードにおける異常な駆動負荷又は光学的な手法によって、異常焼結部による盛り上がりを検出したうえで（請求項３、請求項４）、焼結層の繰り返しの間、又は全焼結層の作成完了後に、異常焼結部による盛り上がりの除去を実現している（［要約］の［解決手段］の項及び請求項１）。
しかしながら、ブレードにおける駆動負荷によって異常焼結部による盛り上がりを検出する場合には、ブレードの駆動を中止することが必要である一方、光学的に異常焼結部を完全に検出することは極めて困難である。
同様に、特許文献３においても、ブレードを駆動するモーターにおけるトルクの増加によって検出するか（Ｆｉｇ.６に関する段落［００５２］及びクレーム４）、又は受光の有無という光学的な手法によって上記異常突起物を検出しているが（Ｆｉｇ．１５に関する段落［００６１］〜［００６３］及びクレーム５）、上記特許文献２の場合と同様の技術上の欠陥を免れることはできない。
特開２００４−２７７８７７号公報 特開２００４−２７７８８１号公報 ＵＳ２００６／０２０８３９６号公報
本発明は、各層における焼結部分の水平方向の断面、又は平均直径、造形幅、端部における上側面に対して下側傾斜面によって形成されるアンダーカット角度の何れかが所定量以下である場合のような微細な焼結領域の典型例を原因として発生する盛り上がり焼結部を効率的かつ確実に検出することによって、当該層の上側に位置している次の層における粉末供給用ブレードの走行に支障が生じないような三次元造形方法の構成を提供することを課題としている。
前記課題を解決するため、本発明の基本構成は、
焼結部位の水平方向の断面積又は平均直径が所定量以下の場合については、
（１）の１ 所定厚みの粉末層を形成した後、当該粉末層を光ビームによって焼結する工程を所定回行った後、周囲の切削を行う三次元造形方法であって、予定している焼結部分の水平方向の断面積又は平均直径が所定量以下である水平方向及び高さ方向における座標位置の領域を予め制御システムが記憶したうえで、焼結の対象となる個別の層において、前記座標位置の領域が存在する場合には、制御システムが前記座標位置の領域を一時的にストックし、かつ当該層における焼結が終了した後に、当該焼結が終了した表面の位置と、当該層の上側における次の層の粉末層形成のために水平方向の移動を予定している粉末供給用ブレードの最も低い位置との間の高さ位置にて、回転切削工具が、制御システムの指令に基づいて、前記水平方向における座標位置の領域及びその外側周囲近傍を走行することによって、前記座標位置の領域の上側に位置している盛り上がり焼結部が形成された場合に当該焼結部の全部又は一部を切除している三次元造形方法、
（１）の２ 所定厚みの粉末層を形成した後、当該粉末層を光ビームによって焼結する工程を所定回行った後、周囲の切削を行う三次元造形方法であって、焼結の対象となる個別の層において、制御システムが当該層における光ビームの走査による１回毎に連続したラインによる造形パスの長さを判定し、当該長さが所定量以下と判定された場合には、当該所定量以下と判定された造形パスの領域の水平方向及び高さ方向における座標位置を、制御システムが一時的にストックし、かつ当該層の焼結が終了した後に、当該焼結が終了した表面の位置と、当該層の上側における次の層の粉末層形成のために水平方向における移動を予定している粉末供給用ブレードの最も低い位置との間の高さ位置にて、回転切削工具が、制御システムの指令に基づいて、前記水平方向における座標位置の領域及びその外側周囲近傍を走行することによって、前記座標位置の領域の上側に位置している盛り上がり焼結部が形成された場合に当該焼結部の全部又は一部を切除している三次元造形方法、
からなり、
焼結部位の造形幅が所定量以下の場合については、
（２）の１ 所定厚みの粉末層を形成した後、当該粉末層を光ビームによって焼結する工程を所定回行った後、周囲の切削を行う三次元造形方法であって、予定している焼結部分の水平方向の幅が所定量以下である水平方向及び高さ方向の座標位置の領域を予め制御システムが記憶したうえで、焼結の対象となる個別の層において、前記座標位置の領域が存在する場合には、制御システムが前記座標位置の領域を一時的にストックし、かつ当該層における焼結が終了した後に、当該焼結が終了した表面の位置と、当該層の上側における次の層の粉末層形成のために水平方向における移動を予定している粉末供給用ブレードの最も低い位置との間の高さ位置にて、回転切削工具が、制御システムの指令に基づいて、前記水平方向における座標位置の領域及びその外側周囲近傍を走行することによって、前記座標位置の領域の上側に位置している盛り上がり焼結部が形成された場合に当該焼結部の全部又は一部を切除している三次元造形方法、
（２）の２ 所定厚みの粉末層を形成した後、当該粉末層を光ビームによって焼結する工程を所定回行った後、周囲の切削を行う三次元造形方法であって、焼結の対象となる個別の層において、制御システムが当該層における光ビームの走査による１回毎に連続したラインにおける折り返しによって形成された平行なラインの数を判定し、当該数が所定数以下と判定された場合には、当該所定量以下と判定された造形パスの領域の水平方向及び高さ方向における座標位置を、制御システムが一時的にストックし、かつ当該層の焼結が終了した後に、当該焼結が終了した表面の位置と、当該層の上側における次の層の粉末層形成のために水平方向における移動を予定している粉末供給用ブレードの最も低い位置との間の高さ位置にて、回転切削工具が、制御システムの指令に基づいて、前記水平方向における座標位置の領域及びその外側周囲近傍を走行することによって、前記座標位置の領域の上側に位置している盛り上がり焼結部が形成された場合に当該焼結部の全部又は一部を切除している三次元造形方法、
からなり、
端部における上側面に対して下側傾斜面によって形成されるアンダーカット角度が所定量以下の場合については、
（３）の１ 所定厚みの粉末層を形成した後、当該粉末層を光ビームによって焼結する工程を所定回行った後、周囲の切削を行う三次元造形方法であって、予定している焼結部分の端部における上側面に対して下側傾斜面によって形成されるアンダーカット角度が所定量以下である水平方向及び高さ方向の座標位置の領域を予め制御システムが記憶したうえで、焼結の対象となる個別の層において、前記座標位置の領域が存在する場合には、制御システムが前記座標位置の領域を一時的にストックし、かつ当該層における焼結が終了した後に、当該焼結が終了した表面の位置と、当該層の上側における次の層の粉末層形成のために水平方向における移動を予定している粉末供給用ブレードの最も低い位置との間の高さ位置にて、回転切削工具が、制御システムの指令に基づいて、前記水平方向における座標位置の領域及びその外側周囲近傍を走行することによって、前記座標位置の領域の上側に位置している盛り上がり焼結部が形成された場合に当該焼結部の全部又は一部を切除している三次元造形方法、
（３）の２ 所定厚みの粉末層を形成した後、当該粉末層を光ビームによって焼結する工程を所定回行った後、周囲の切削を行う三次元造形方法であって、焼結の対象となる個別の層において、光ビームの走査部位のうちの端部の走査位置が、当該走査位置よりも低い位置における当該層の下側に隣接した状態にて位置している直前の焼結層における光ビームの端部の走査位置に比し、水平方向の領域を拡大することによって突出した状態であって、かつ双方の端部間における高さ幅を水平方向幅によって除したことによる比率を算定し、当該比率が所定数以下と判定された場合には、当該所定量以下と判定された場合の当該突出した端部及びその近傍領域の水平方向及び高さ方向における座標位置を、制御システムが一時的にストックし、かつ当該層の焼結が終了した後に、当該焼結が終了した表面の位置と、当該層の上側における次の層の粉末層形成のために水平方向における移動を予定している粉末供給用ブレードの最も低い位置との間の高さ位置にて、回転切削工具が、制御システムの指令に基づいて、前記水平方向における座標位置の領域及びその外側周囲近傍を走行することによって、前記座標位置の領域の上側に位置している盛り上がり焼結部の全部又は一部が形成された場合に当該焼結部を切除している三次元造形方法、
からなる。
前記基本構成（１）の１、２、（２）の１、２、（３）の１、２からなる本発明においては、各層において盛り上がり焼結部を形成する原因を予め効率的かつ確実に検出することによって、当該焼結部の全部又は一部を当該層の上側に位置している次の層の前段階にて切削工具の回転によって切除しているので、当該層の上側に位置している次の層における粉末層の形成に対する支障を事前に防止することができる。
実施例１の一般式の導出を説明する平面図である。 実施例２の一般式の導出を説明する平面図である。 実施例３の比率の数値を説明する垂直方向断面図である。 基本構成（１）の１を実現している各焼結層におけるフローチャートを示す。 基本構成（１）の２を実現している各焼結層におけるフローチャートを示す。 基本構成（２）の１を実現している各焼結層におけるフローチャートを示す。 基本構成（２）の２を実現している各焼結層におけるフローチャートを示す。 基本構成（３）の１を実現している各焼結層におけるフローチャートを示す。 基本構成（３）の２を実現している各焼結層におけるフローチャートを示す。 基本構成（１）の１及び（１）の２に即して、本発明の効果を示す側面図である。 従来技術において、盛り上がり焼結部の弊害を説明する側面図であって、（ａ）は、水平方向の断面積又は平均直径が所定量以下の場合を示しており、（ｂ）は、端部における上側面に対して下側傾斜面によって形成されるアンダーカット角度が所定量以下の場合を示す。
基本構成（１）の１及び（１）の２は、何れも焼結部分の水平方向の断面積又は平均直径が所定量以下であることを原因として、盛り上がり焼結部１２が形成された場合に対処する方法であり、基本構成（２）の１及び（２）の２は、焼結部分の造形幅が所定量以下であることを原因として盛り上がり焼結部１２が形成された場合に対処する方法であり、基本構成（３）の１及び（３）の２は、焼結部の端部における上側面に対して下側傾斜面によって形成されるアンダーカット角度が所定量以下であることを原因として盛り上がり焼結部１２が形成された場合に対処する方法である。
これらの各方法のうち基本構成（１）の１、（２）の１、（３）の１は、何れも予め制御システムが、前記各場合において所定量以下となるような水平方向及び高さ方向における座標位置の領域を記憶し、当該記憶に基づく制御によって、回転切削工具３が焼結領域１１の上側に盛り上がり焼結部１２が形成されている場合には、当該盛り上がり焼結部１２の全部又は一部を除去しているのに対し、基本構成（１）の２、（２）の２、（３）の２は、制御システムが前記各場合において所定量以下であるか否かを判定し、当該判定に基づく制御によって、回転切削工具３が焼結領域１１の上側に盛り上がり焼結部１２が形成されている場合には、当該盛り上がり焼結部１２の全部又は一部の除去をしている。
基本構成（１）の１の方法においては、予定している焼結部分の水平方向の断面積又は平均直径が所定量以下である水平方向及び高さ方向の座標位置の領域を予め制御システムが記憶している。
即ち、基本構成（１）の１は、上記記憶に基づき図４に示す各層におけるフローチャートに沿ったプロセスによって、焼結領域１１の上側に盛り上がり焼結部１２が形成されている場合には、当該焼結部の全部又は一部を切除している。
具体的に説明するに、各層の焼結に際し、当該層において制御システムによって記憶された前記水平方向及び高さ方向における座標位置の領域が存在する場合には、制御システムが前記座標位置の領域を一時的にストックし、かつ当該層における焼結が終了した後に、当該焼結が終了した表面の位置と、当該層の上側における次の層の粉末層４形成のために水平方向における移動を予定している粉末供給用ブレード２の最も低い位置との中間の高さ位置にて、回転切削工具３が、制御システムの指令に基づいて、前記水平方向における座標位置の領域及びその外側周囲近傍を走行することによって、前記座標位置の領域の上側に位置している盛り上がり焼結部１２が形成された場合に当該焼結部の全部又は一部を切除している。
但し、水平方向の断面積又は平均直径が所定量以下である座標位置の領域に該当するか否かの判定、及び当該判定に基づく回転切削工具３に対する指令は、何れも各焼結層における焼結区画を単位として実行されている。
前記所定量以下の基準となる断面積としては、通常πｍｍ２を設定し、上記所定量以下の基準となる平均直径としては、２ｍｍを設定する場合が多い。
基本構成（１）の２においては、各層における焼結に際し、制御システムが当該層における光ビームの走査による１回毎に連続したラインによる造形パスの長さが所定量以下であるか否かを判定している。
上記判定の根拠は、１回毎の光ビームの走査においては、光ビームの径、及び走査によるライン幅が確定していることから、造形パスの長さが水平方向の断面積又は平均直径が左右されるという経験則に立脚している。
このような根拠に立脚している基本構成（１）の２の方法は、図５に示す各層毎のフローチャートに沿ったプロセスによって、焼結領域１１の上側に盛り上がり焼結部１２が形成されている場合には、当該焼結部の全部又は一部を切除している。
具体的に説明するに、前記長さが所定量以下と判定された場合には、当該所定量以下と判定された造形パスの領域の水平方向及び高さ方向における座標位置を、制御システムが一時的にストックし、かつ当該層の焼結が終了した後に、当該焼結が終了した表面の位置と、当該層の上側に位置している次の層における粉末層４形成のために水平方向における移動を予定している粉末供給用ブレード２の最も低い位置との中間の高さ位置にて、回転切削工具３が、制御システムの指令に基づいて、前記水平方向における座標位置の領域及びその外側周囲近傍を走行することによって、前記座標位置の領域の上側に位置している盛り上がり焼結部１２が形成された場合に当該焼結部の全部又は一部を切除している。
但し、前記造形パスの長さが所定量以下であるか否かの判定、及び当該判定に基づく回転切削方法に対する指令は、何れも各焼結層における焼結区画を単位として実行されている。
尚、造形パスの長さの具体的な設定例については、実施例１において後述するとおりである。
基本構成（２）の１においては、予定している焼結部分の造形幅が所定量以下である水平方向及び高さ方向の座標位置の領域を予め制御システムに記憶させている。
即ち、基本構成（２）の１は、上記記憶に基づき図６に示す各層毎のフローチャートに沿ったプロセスによって、焼結領域１１の上側に盛り上がり焼結部１２が形成されている場合には、当該焼結部の全部又は一部を切除している。
具体的に説明するに、各層の焼結に際し、当該層において制御システムによって記憶された前記水平方向及び高さ方向における座標位置の領域が存在する場合には、制御システムが前記座標位置の領域を一時的にストックし、かつ当該層における焼結が終了した後に、当該焼結が終了した表面の位置と、当該層の上側における次の層の粉末層４形成のために水平方向における移動を予定している粉末供給用ブレード２の最も低い位置との中間の高さ位置にて、回転切削工具３が、制御システムの指令に基づいて、前記水平方向における座標位置の領域及びその外側周囲近傍を走行することによって、前記座標位置の領域の上側に位置している盛り上がり焼結部１２が形成された場合に当該焼結部の全部又は一部を切除している。
但し、切削幅が所定量以下の座標位置の領域に該当するか否かの判定、及び当該判定に基づく回転切削工具３に対する指令は、何れも各焼結層における焼結区画を単位として実行されている。
前記所定量以下の基準となる造形幅としては、通常２ｍｍを設定する場合が多い。
基本構成（２）の２においては、各層における焼結に際し、制御システムが当該層における光ビームの走査による１回毎に連続したラインにおける折り返しによって形成された平行なラインの数を判定し、当該数が所定数以下と判定しているが、その根拠は、各層における１回毎の光ビームの径及びライン幅が一定であることから、必然的に、ラインの本数によって、造形幅が左右されるという経験則に立脚している。
このような根拠に立脚している基本構成（２）の２は、図７に示す各層毎のフローチャートに沿ったプロセスによって、焼結領域１１の上側に盛り上がり焼結部１２が形成されている場合には、当該焼結部の全部又は一部を切除している。
具体的に説明するに、前記数が所定数以下と判定された場合には、当該所定量以下と判定された造形パスの領域の水平方向及び高さ方向における座標位置を、制御システムが一時的にストックし、かつ当該層の焼結が終了した後に、当該焼結が終了した表面の位置と、当該層の上側に位置している次の層における粉末層４形成のために水平方向における移動を予定している粉末供給用ブレード２の最も低い位置との中間の高さ位置にて、回転切削工具３が、制御システムの指令に基づいて、前記水平方向における座標位置の領域及びその外側周囲近傍を走行することによって、前記座標位置の領域の上側に位置している盛り上がり焼結部１２が形成された場合に当該焼結部の全部又は一部を切除している。
但し、前記数が所定数以下であるか否かの判定、及び当該判定に基づく回転切削工具３に対する指令は、何れも各焼結層における焼結区画を単位として実行されている。
尚、前記ラインの本数の具体的な設定例については、実施例２において後述するとおりである。
基本構成（３）の１においては、焼結部分の端部の上側面及びその下側傾斜面によって形成されるアンダーカット角度が所定量以下となる座標位置の領域を予め制御システムに記憶させている。
即ち、基本構成（３）の１は、上記記憶に基づき、図８に示す各層毎のフローチャートに沿ったプロセスによって、焼結領域１１の上側に盛り上がり焼結部１２が形成されている場合には、当該焼結部の全部又は一部を切除している。
具体的に説明するに、各層の焼結に際し、当該層において、前記水平方向及び高さ方向における座標位置の領域が存在する場合には、当該層における焼結が終了した後に、当該焼結が終了した表面の位置と、当該層の上側に位置している次の層における粉末層４形成のために水平方向における移動を予定している粉末供給用ブレード２の最も低い位置との中間の高さ位置にて、制御システムの指令に基づいて、回転切削工具３が、前記水平方向における座標位置の領域及びその外側周囲近傍を走行することによって、前記座標位置の領域の上側に位置している盛り上がり焼結部１２が形成された場合に当該焼結部の全部又は一部を切除している。
尚、アンダーカット角度が所定量以下の座標位置の領域に該当するか否かの判定、及び当該判定に基づく回転切削工具３に対する指令は、何れも各焼結層における焼結区画を単位として実行されている。
更には、前記所定量以下のアンダーカット角度の基準としては、４５度を設定する場合が多い。
基本構成（３）の２においては、焼結の対象となる個別の層において、光ビームの走査部位のうちの端部の走査位置が、当該走査位置よりも低い位置における当該層の下側に隣接した状態にて位置している直前の焼結層における光ビームの端部の走査位置に比し、水平方向の領域を拡大することによって突出した状態であって、かつ双方の端部間における高さ幅を水平方向幅によって除したことによる比率を算定し、当該比率が所定数以下であるか否かを判別基準としているが、その根拠は、上記比率が所定数以下である場合には、アンダーカット角度もまた所定量以下であるという経験則に立脚している。
但し、各層における光ビームの端部における走査方向と、当該層の上側に位置している次の層における光ビームの端部における走査方向とが、同一又は反対方向である場合と、相互に異なる場合との双方が存在している。
このような双方の場合を考慮し、基本構成（３）の２の方法は、図９に示す各層毎のフローチャートに沿ったプロセスによって、焼結領域１１の上側に盛り上がり焼結部１２が形成されている場合には、当該焼結部の全部又は一部を切除している。
具体的に説明するに、焼結の対象となる個別の層において、光ビームの走査部位のうちの端部の走査位置が、当該走査位置よりも低い位置における当該層の下側に隣接した状態にて位置している直前の焼結層における光ビームの端部の走査位置に比し、水平方向の領域を拡大することによって突出した状態であって、かつ双方の端部間における高さ幅を水平方向幅によって除したことによる比率を算定し、当該比率が所定数以下と判定された場合には、当該所定量以下と判定された場合の当該突出した端部及びその近傍領域の水平方向及び高さ方向における座標位置を、制御システムが一時的にストックし、かつ当該層の焼結が終了した後に、当該焼結が終了した表面の位置と、当該層の上側における次の層の粉末層４形成のために水平方向における移動を予定している粉末供給用ブレード２の最も低い位置との中間の高さ位置にて、回転切削工具３が、制御システムの指令に基づいて、前記水平方向における座標位置の領域及びその外側周囲近傍を走行することによって、前記水平方向における座標位置の領域の上側に位置している盛り上がり焼結部１２が形成された場合に当該焼結部の全部又は一部を切除している。
但し、光ビームの走査方向によって、前記高さ幅及び水平方向幅の設定方法の基準が相違している。
即ち、双方の端部間における高さ幅及び水平方向幅を設定するに際し、各端部及びその近傍における光ビームの走査方向が当該端部の方向に沿っている場合には、当該端部における走行の座標位置を基準とし、各端部及びその近傍における光ビームの走査方向が当該端部の方向に沿っていない場合には、光ビームの端部の折り返し領域における端部の座標位置を基準としている。
但し、上記比率が所定数以下であるか否かの判定、及び当該判定に基づく回転切削工具３に対する指令は、何れも各焼結層における焼結区画を単位として実行されている。
尚、上記比率の具体的な設定例については、実施例３において後述するとおりである。
前記各基本構成に立脚している本願発明においては、盛り上がり焼結部１２が形成されたとしても、図１０に示すように、当該層の上側に位置している次の層の前段階にて、切削工具３の回転によって、当該盛り上がり焼結部１２の全部又は一部を切除しており、当該層の上側に位置している次の層における粉末供給用ブレード２と盛り上がり焼結部１２との衝突を避けることが可能となり、極めて効率的な三次元造形を実現することができる。
尚、図１０は、基本構成（１）の１、及び基本構成（１）の２の場合を示すが、上記のような衝突の回避が可能であることは、基本構成（２）の１、基本構成（２）の２、基本構成（３）の１、及び基本構成（３）の２の場合においても変わりはない。
以下、実施例にしたがって説明する。
実施例１は、基本構成（１）の２において、前記座標領域の近傍における光ビームの径をｄｍｍとし、光ビームの折り返しを伴う走査ライン間の幅をｗｍｍとし、光ビームの折り返しを伴って形成される平行な走行ラインの本数をＮとした場合、前記光ビームの１回毎の造形パスの長さが、
Figure 2016150463
であることを特徴としている。
造形パスの長さの基準として、
Figure 2016150463
図１に示すように、平行に走行しているＮ本のラインの平均長さをＬｍｍとしたうえで説明するに、上記平行な方向と直交する方向に沿って、両側のラインによって囲まれている領域の幅は（Ｎ−１）ｗである。
したがって（Ｎ−１）個の折り返し部においては、図１に示すように、N本のラインの両端において、夫々光ビームの半径ｄ／２だけライン方向に突出していることから、Ｎ本のラインによって囲まれ、かつ上記突出領域をも含む領域の面積は、
Figure 2016150463
である。
Ｎのラインのうちの２本の外側にラインにおいても、光ビームの半径ｄ／２だけ上記の直交する方向に突出した領域が存在しており、当該突出領域の合計面積は、約Ｌｄｍｍである。
更には、２本の外側ラインの両端においては、図１に示すように、夫々４個の４分の１円弧によって囲まれた領域が存在し、これらの領域の合計面積はπｄ２／４ｍｍである。
したがって、基本構成（１）の１について説明したように、通常採用されている水平方向の断面積の所定量以下の基準として、πｍｍ２を設定した場合には、
Figure 2016150463
 が成立し、
Figure 2016150463
 が成立する。
したがって、N本の平均幅をＬｍｍとするラインの全長さをＬ´とした場合、
Figure 2016150463
Figure 2016150463
を得ることができる。
実施例２は、基本構成（２）の２において、光ビームの直径をｄｍｍとし、光ビームの折り返しを伴う走査ライン間の幅をｗｍｍとした場合に、焼結領域１１におけるラインの本数が１＋（２−ｄ）／ｗの数値における整数の最大値であることを特徴としている。
造形幅として、
Figure 2016150463
を設定した根拠を図２に即して説明するに、Ｎ本の平行な光ビームの走行ラインによって形成される焼結領域１１の幅は、図２からも明らかなように、（Ｎ−１）ｗ＋ｄである。
したがって、基本構成（２）の１について説明したように、通常採用されている造形幅の所定量以下の基準として、２ｍｍを設定した場合には、
Figure 2016150463
が成立し、
Figure 2016150463
を得ることができる。
実施例３は、基本構成（３）の２において、双方の端部同士の高さ幅を水平方向幅によって除した比率が１：１以下であることを特徴としている。
その根拠は、図３に示すように、上記比率が１：１の場合には、アンダーカット角度が４５度を形成することによって裏付けられる。
本発明による三次元造形方法は、水平方向の断面積又は平均径、造形幅、端部におけるアンダーカット角度が何れも所定量以下となるような微細な焼結領域を焼結することによって、盛り上がり焼結部が発生したとしても、粉末供給用ブレードの走行に支障を伴わずに、効率的な造形を実現することが可能となり、その利用価値は絶大である。
１ 被造形物
１１ 焼結領域
１２ 盛り上がり焼結部
２ 粉末供給用ブレード
３ 工具
４ 粉末層
上記判定の根拠は、１回毎の光ビームの走査においては、光ビームの径、及び走査によるライン幅が確定していることから、造形パスの長さによって水平方向の断面積又は平均直径が左右されるという経験則に立脚している。
Figure 2016150463
 を設定した根拠は、以下の通りである。
本発明は、粉末材料の積層、及び当該積層された粉末材料に対する焼結層の形成を順次繰り返すことによって、被加工物を製造する三次元造形方法に関するものである。
上記三次元造形方法においては、粉末層の形成の後に、被加工物を形成することを予定している位置に対する光ビームの走査による焼結という工程が繰り返されている。
このような三次元造形方法は、様々な形状に適応し得ることを最大限の特徴及びメリットとしているが、被加工物においては、水平方向断面積又は平均径が所定量以下である場合、造形幅が所定量以下である場合、端部における上側の面と下側傾斜面とによって形成されるアンダーカット角度が所定量以下である場合が少なからず発生している。
上記各場合において、焼結領域に光ビームを照射した場合には、既に形成されている粉末層のみにおいて予め予定している焼結領域が形成されるだけでなく、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、粉末層の領域よりも上側に盛り上がり焼結部が形成される場合が少なからず発生している。
このような盛り上がり焼結部が形成された場合には、焼結が行われている各層の上側における次の層の粉末層の形成のために、粉末供給用ブレードが走行した場合には、図１１（a）に示すように、粉末供給用ブレードと衝突し、ひいては、既に実現した焼結領域に変形が生ずるというアクシデントを免れることができない。
更には、図１１（ｂ）に示すように、粉末供給用ブレードが衝突し停止してしまうことを免れることができない。
このような弊害を避けるためには、必然的に次のステップの粉末層形成のための粉末供給用ブレードの走行前段階において、回転工具によって当該盛り上がり焼結部の全部又は一部を切削することを必要不可欠とする。
前記各場合に対応して、盛り上がり焼結部の形成領域を予め峻別し、かつ次の粉末層形成工程の前に、盛り上がり焼結部の切削を実現するためには、多大な時間及び複雑なノウハウを必要とする。
然るに、多大な時間を費やしたところで、必ずしも盛り上がり焼結部を確実に把握し得る訳ではない。
しかも、前記ノウハウは、現場における主観的な経験の蓄積に立脚しており、このようなノウハウから客観的な基準を導出することができない。
このような状況を反映して、盛り上がり焼結部を形成する可能性のある場合、又は既に形成された場合に対応して、当該盛り上がり焼結部に対処することに関する従来技術は見当たらない。
因みに、特許文献１においては、三次元造形における焼結部の盛り上がりに関する問題点及びその対処方法を説明しているが（段落［０００６］、［０００９］、［００４５］）、粉末層に対し、光ビームを照射した段階における濡れ性の程度の問題として把握し、かつ濡れ性の大きい金属粉末によって対処しており、本発明のように、前記各場合における盛り上がり焼結部について考察し、かつ対処している訳ではない。
特許文献２においては、粉末層の表面を均一状態とするブレードにおける異常な駆動負荷又は光学的な手法によって、異常焼結部による盛り上がりを検出したうえで（請求項３、請求項４）、焼結層の繰り返しの間、又は全焼結層の作成完了後に、異常焼結部による盛り上がりの除去を実現している（［要約］の［解決手段］の項及び請求項１）。
しかしながら、ブレードにおける駆動負荷によって異常焼結部による盛り上がりを検出する場合には、ブレードの駆動を中止することが必要である一方、光学的に異常焼結部を完全に検出することは極めて困難である。
同様に、特許文献３においても、ブレードを駆動するモーターにおけるトルクの増加によって検出するか（Ｆｉｇ.６に関する段落［００５２］及びクレーム４）、又は受光の有無という光学的な手法によって上記異常突起物を検出しているが（Ｆｉｇ．１５に関する段落［００６１］〜［００６３］及びクレーム５）、上記特許文献２の場合と同様の技術上の欠陥を免れることはできない。
特開２００４−２７７８７７号公報 特開２００４−２７７８８１号公報 ＵＳ２００６／０２０８３９６号公報
本発明は、各層における焼結部分の水平方向の断面、又は平均直径、造形幅、端部における上側面に対して下側傾斜面によって形成されるアンダーカット角度の何れかが所定量以下である場合のような微細な焼結領域の典型例を原因として発生する盛り上がり焼結部を効率的かつ確実に検出することによって、当該層の上側に位置している次の層における粉末供給用ブレードの走行に支障が生じないような三次元造形方法の構成を提供することを課題としている。
前記課題を解決するため、本発明の基本構成は、
焼結部位の水平方向の断面積又は平均直径が所定量以下の場合については、
（１）の１ 所定厚みの粉末層を形成した後、当該粉末層を光ビームによって焼結する工程を所定回行った後、周囲の切削を行う三次元造形方法であって、予定している焼結部分の水平方向の断面積又は平均直径が所定量以下である水平方向及び高さ方向における座標位置の領域を予め制御システムが記憶したうえで、焼結の対象となる個別の層において、前記座標位置の領域が存在する場合のみにつき、制御システムが前記座標位置の領域を一時的にストックし、かつ当該層における焼結が終了した後に、当該焼結が終了した表面の位置と、当該層の上側における次の層の粉末層形成のために水平方向の移動を予定している粉末供給用ブレードの最も低い位置との間の高さ位置にて、回転切削工具が、制御システムの指令に基づいて、前記水平方向における座標位置の領域及びその外側周囲近傍を走行することによって、前記座標位置の領域の上側に位置している盛り上がり焼結部が形成された場合には、当該焼結部の全部又は一部を切除している三次元造形方法、
（１）の２ 所定厚みの粉末層を形成した後、当該粉末層を光ビームによって焼結する工程を所定回行った後、周囲の切削を行う三次元造形方法であって、焼結の対象となる個別の層において、制御システムが当該層における光ビームの走査による１回毎に連続したラインによる造形パスの長さを判定し、当該長さが所定量以下と判定された場合のみにつき、当該所定量以下と判定された造形パスの領域の水平方向及び高さ方向における座標位置を、制御システムが一時的にストックし、かつ当該層の焼結が終了した後に、当該焼結が終了した表面の位置と、当該層の上側における次の層の粉末層形成のために水平方向における移動を予定している粉末供給用ブレードの最も低い位置との間の高さ位置にて、回転切削工具が、制御システムの指令に基づいて、前記水平方向における座標位置の領域及びその外側周囲近傍を走行することによって、前記座標位置の領域の上側に位置している盛り上がり焼結部が形成された場合には、当該焼結部の全部又は一部を切除している三次元造形方法、
からなり、
焼結部位の造形幅が所定量以下の場合については、
（２）の１ 所定厚みの粉末層を形成した後、当該粉末層を光ビームによって焼結する工程を所定回行った後、周囲の切削を行う三次元造形方法であって、予定している焼結部分の水平方向の幅が所定量以下である水平方向及び高さ方向の座標位置の領域を予め制御システムが記憶したうえで、焼結の対象となる個別の層において、前記座標位置の領域が存在する場合のみにつき、制御システムが前記座標位置の領域を一時的にストックし、かつ当該層における焼結が終了した後に、当該焼結が終了した表面の位置と、当該層の上側における次の層の粉末層形成のために水平方向における移動を予定している粉末供給用ブレードの最も低い位置との間の高さ位置にて、回転切削工具が、制御システムの指令に基づいて、前記水平方向における座標位置の領域及びその外側周囲近傍を走行することによって、前記座標位置の領域の上側に位置している盛り上がり焼結部が形成された場合には、当該焼結部の全部又は一部を切除している三次元造形方法、
（２）の２ 所定厚みの粉末層を形成した後、当該粉末層を光ビームによって焼結する工程を所定回行った後、周囲の切削を行う三次元造形方法であって、焼結の対象となる個別の層において、制御システムが当該層における光ビームの走査による１回毎に連続したラインにおける折り返しによって形成された平行なラインの数を判定し、当該数が所定数以下と判定された場合のみにつき、当該所定数以下と判定された造形パスの領域の水平方向及び高さ方向における座標位置を、制御システムが一時的にストックし、かつ当該層の焼結が終了した後に、当該焼結が終了した表面の位置と、当該層の上側における次の層の粉末層形成のために水平方向における移動を予定している粉末供給用ブレードの最も低い位置との間の高さ位置にて、回転切削工具が、制御システムの指令に基づいて、前記水平方向における座標位置の領域及びその外側周囲近傍を走行することによって、前記座標位置の領域の上側に位置している盛り上がり焼結部が形成された場合には、当該焼結部の全部又は一部を切除している三次元造形方法、
からなり、
端部における上側面に対して下側傾斜面によって形成されるアンダーカット角度が所定量以下の場合については、
（３）の１ 所定厚みの粉末層を形成した後、当該粉末層を光ビームによって焼結する工程を所定回行った後、周囲の切削を行う三次元造形方法であって、予定している焼結部分の端部における上側面に対して下側傾斜面によって形成されるアンダーカット角度が所定量以下である水平方向及び高さ方向の座標位置の領域を予め制御システムが記憶したうえで、焼結の対象となる個別の層において、前記座標位置の領域が存在する場合のみにつき、制御システムが前記座標位置の領域を一時的にストックし、かつ当該層における焼結が終了した後に、当該焼結が終了した表面の位置と、当該層の上側における次の層の粉末層形成のために水平方向における移動を予定している粉末供給用ブレードの最も低い位置との間の高さ位置にて、回転切削工具が、制御システムの指令に基づいて、前記水平方向における座標位置の領域及びその外側周囲近傍を走行することによって、前記座標位置の領域の上側に位置している盛り上がり焼結部が形成された場合には、当該焼結部の全部又は一部を切除している三次元造形方法、
（３）の２ 所定厚みの粉末層を形成した後、当該粉末層を光ビームによって焼結する工程を所定回行った後、周囲の切削を行う三次元造形方法であって、焼結の対象となる個別の層において、光ビームの走査部位のうちの端部の走査位置が、当該走査位置よりも低い位置における当該層の下側に隣接した状態にて位置している直前の焼結層における光ビームの端部の走査位置に比し、水平方向の領域を拡大することによって突出した状態であって、かつ双方の端部間における高さ幅を水平方向幅によって除したことによる比率を算定し、当該比率が所定数以下と判定された場合のみにつき、当該所定数以下と判定された場合の当該突出した端部及びその近傍領域の水平方向及び高さ方向における座標位置を、制御システムが一時的にストックし、かつ当該層の焼結が終了した後に、当該焼結が終了した表面の位置と、当該層の上側における次の層の粉末層形成のために水平方向における移動を予定している粉末供給用ブレードの最も低い位置との間の高さ位置にて、回転切削工具が、制御システムの指令に基づいて、前記水平方向における座標位置の領域及びその外側周囲近傍を走行することによって、前記座標位置の領域の上側に位置している盛り上がり焼結部の全部又は一部が形成された場合には、当該焼結部を切除している三次元造形方法、
からなる。
前記基本構成（１）の１、２、（２）の１、２、（３）の１、２からなる本発明においては、各層において盛り上がり焼結部を形成する原因を予め効率的かつ確実に検出することによって、当該焼結部の全部又は一部を当該層の上側に位置している次の層の前段階にて切削工具の回転によって切除しているので、当該層の上側に位置している次の層における粉末層の形成に対する支障を事前に防止することができる。
実施例１の一般式の導出を説明する平面図である。 実施例２の一般式の導出を説明する平面図である。 実施例３の比率の数値を説明する垂直方向断面図である。 基本構成（１）の１を実現している各焼結層におけるフローチャートを示す。 基本構成（１）の２を実現している各焼結層におけるフローチャートを示す。 基本構成（２）の１を実現している各焼結層におけるフローチャートを示す。 基本構成（２）の２を実現している各焼結層におけるフローチャートを示す。 基本構成（３）の１を実現している各焼結層におけるフローチャートを示す。 基本構成（３）の２を実現している各焼結層におけるフローチャートを示す。 基本構成（１）の１及び（１）の２に即して、本発明の効果を示す側面図である。 従来技術において、盛り上がり焼結部の弊害を説明する側面図であって、（ａ）は、水平方向の断面積又は平均直径が所定量以下の場合を示しており、（ｂ）は、端部における上側面に対して下側傾斜面によって形成されるアンダーカット角度が所定量以下の場合を示す。
基本構成（１）の１及び（１）の２は、何れも焼結部分の水平方向の断面積又は平均直径が所定量以下であることを原因として、盛り上がり焼結部１２が形成された場合のみにつき対処する方法であり、基本構成（２）の１及び（２）の２は、焼結部分の造形幅が所定量以下であることを原因として盛り上がり焼結部１２が形成された場合のみにつき対処する方法であり、基本構成（３）の１及び（３）の２は、焼結部の端部における上側面に対して下側傾斜面によって形成されるアンダーカット角度が所定量以下であることを原因として盛り上がり焼結部１２が形成された場合のみにつき対処する方法である。
これらの各方法のうち基本構成（１）の１、（２）の１、（３）の１は、何れも予め制御システムが、前記各場合において所定量以下となるような水平方向及び高さ方向における座標位置の領域を記憶し、当該記憶に基づく制御によって、回転切削工具３が焼結領域１１の上側に盛り上がり焼結部１２が形成されている場合には、当該盛り上がり焼結部１２の全部又は一部を除去しているのに対し、基本構成（１）の２、（２）の２、（３）の２は、制御システムが前記各場合において所定量以下であるか否かを判定し、当該判定に基づく制御によって、回転切削工具３が焼結領域１１の上側に盛り上がり焼結部１２が形成されている場合には、当該盛り上がり焼結部１２の全部又は一部の除去をしている。
基本構成（１）の１の方法においては、予定している焼結部分の水平方向の断面積又は平均直径が所定量以下である水平方向及び高さ方向の座標位置の領域を予め制御システムが記憶している。
即ち、基本構成（１）の１は、上記記憶に基づき図４に示す各層におけるフローチャートに沿ったプロセスによって、焼結領域１１の上側に盛り上がり焼結部１２が形成されている場合のみにつき、当該焼結部の全部又は一部を切除している。
具体的に説明するに、各層の焼結に際し、当該層において制御システムによって記憶された前記水平方向及び高さ方向における座標位置の領域が存在する場合には、制御システムが前記座標位置の領域を一時的にストックし、かつ当該層における焼結が終了した後に、当該焼結が終了した表面の位置と、当該層の上側における次の層の粉末層４形成のために水平方向における移動を予定している粉末供給用ブレード２の最も低い位置との中間の高さ位置にて、回転切削工具３が、制御システムの指令に基づいて、前記水平方向における座標位置の領域及びその外側周囲近傍を走行することによって、前記座標位置の領域の上側に位置している盛り上がり焼結部１２が形成された場合には、当該焼結部の全部又は一部を切除している。
但し、水平方向の断面積又は平均直径が所定量以下である座標位置の領域に該当するか否かの判定、及び当該判定に基づく回転切削工具３に対する指令は、何れも各焼結層における焼結区画を単位として実行されている。
前記所定量以下の基準となる断面積としては、通常πｍｍ２を設定し、上記所定量以下の基準となる平均直径としては、２ｍｍを設定する場合が多い。
基本構成（１）の２においては、各層における焼結に際し、制御システムが当該層における光ビームの走査による１回毎に連続したラインによる造形パスの長さが所定量以下であるか否かを判定している。
上記判定の根拠は、１回毎の光ビームの走査においては、光ビームの径、及び走査によるライン幅が確定していることから、造形パスの長さによって水平方向の断面積又は平均直径が左右されるという経験則に立脚している。
このような根拠に立脚している基本構成（１）の２の方法は、図５に示す各層毎のフローチャートに沿ったプロセスによって、焼結領域１１の上側に盛り上がり焼結部１２が形成されている場合のみにつき、当該焼結部の全部又は一部を切除している。
具体的に説明するに、前記長さが所定量以下と判定された場合には、当該所定量以下と判定された造形パスの領域の水平方向及び高さ方向における座標位置を、制御システムが一時的にストックし、かつ当該層の焼結が終了した後に、当該焼結が終了した表面の位置と、当該層の上側に位置している次の層における粉末層４形成のために水平方向における移動を予定している粉末供給用ブレード２の最も低い位置との中間の高さ位置にて、回転切削工具３が、制御システムの指令に基づいて、前記水平方向における座標位置の領域及びその外側周囲近傍を走行することによって、前記座標位置の領域の上側に位置している盛り上がり焼結部１２が形成された場合には、当該焼結部の全部又は一部を切除している。
但し、前記造形パスの長さが所定量以下であるか否かの判定、及び当該判定に基づく回転切削方法に対する指令は、何れも各焼結層における焼結区画を単位として実行されている。
尚、造形パスの長さの具体的な設定例については、実施例１において後述するとおりである。
基本構成（２）の１においては、予定している焼結部分の造形幅が所定量以下である水平方向及び高さ方向の座標位置の領域を予め制御システムに記憶させている。
即ち、基本構成（２）の１は、上記記憶に基づき図６に示す各層毎のフローチャートに沿ったプロセスによって、焼結領域１１の上側に盛り上がり焼結部１２が形成されている場合のみにつき、当該焼結部の全部又は一部を切除している。
具体的に説明するに、各層の焼結に際し、当該層において制御システムによって記憶された前記水平方向及び高さ方向における座標位置の領域が存在する場合には、制御システムが前記座標位置の領域を一時的にストックし、かつ当該層における焼結が終了した後に、当該焼結が終了した表面の位置と、当該層の上側における次の層の粉末層４形成のために水平方向における移動を予定している粉末供給用ブレード２の最も低い位置との中間の高さ位置にて、回転切削工具３が、制御システムの指令に基づいて、前記水平方向における座標位置の領域及びその外側周囲近傍を走行することによって、前記座標位置の領域の上側に位置している盛り上がり焼結部１２が形成された場合には、当該焼結部の全部又は一部を切除している。
但し、切削幅が所定量以下の座標位置の領域に該当するか否かの判定、及び当該判定に基づく回転切削工具３に対する指令は、何れも各焼結層における焼結区画を単位として実行されている。
前記所定量以下の基準となる造形幅としては、通常２ｍｍを設定する場合が多い。
基本構成（２）の２においては、各層における焼結に際し、制御システムが当該層における光ビームの走査による１回毎に連続したラインにおける折り返しによって形成された平行なラインの数を判定し、当該数が所定数以下と判定しているが、その根拠は、各層における１回毎の光ビームの径及びライン幅が一定であることから、必然的に、ラインの本数によって、造形幅が左右されるという経験則に立脚している。
このような根拠に立脚している基本構成（２）の２は、図７に示す各層毎のフローチャートに沿ったプロセスによって、焼結領域１１の上側に盛り上がり焼結部１２が形成されている場合のみにつき、当該焼結部の全部又は一部を切除している。
具体的に説明するに、前記数が所定数以下と判定された場合には、当該所定数以下と判定された造形パスの領域の水平方向及び高さ方向における座標位置を、制御システムが一時的にストックし、かつ当該層の焼結が終了した後に、当該焼結が終了した表面の位置と、当該層の上側に位置している次の層における粉末層４形成のために水平方向における移動を予定している粉末供給用ブレード２の最も低い位置との中間の高さ位置にて、回転切削工具３が、制御システムの指令に基づいて、前記水平方向における座標位置の領域及びその外側周囲近傍を走行することによって、前記座標位置の領域の上側に位置している盛り上がり焼結部１２が形成された場合には、当該焼結部の全部又は一部を切除している。
但し、前記数が所定数以下であるか否かの判定、及び当該判定に基づく回転切削工具３に対する指令は、何れも各焼結層における焼結区画を単位として実行されている。
尚、前記ラインの本数の具体的な設定例については、実施例２において後述するとおりである。
基本構成（３）の１においては、焼結部分の端部の上側面及びその下側傾斜面によって形成されるアンダーカット角度が所定量以下となる座標位置の領域を予め制御システムに記憶させている。
即ち、基本構成（３）の１は、上記記憶に基づき、図８に示す各層毎のフローチャートに沿ったプロセスによって、焼結領域１１の上側に盛り上がり焼結部１２が形成されている場合のみにつき、当該焼結部の全部又は一部を切除している。
具体的に説明するに、各層の焼結に際し、当該層において、前記水平方向及び高さ方向における座標位置の領域が存在する場合には、当該層における焼結が終了した後に、当該焼結が終了した表面の位置と、当該層の上側に位置している次の層における粉末層４形成のために水平方向における移動を予定している粉末供給用ブレード２の最も低い位置との中間の高さ位置にて、制御システムの指令に基づいて、回転切削工具３が、前記水平方向における座標位置の領域及びその外側周囲近傍を走行することによって、前記座標位置の領域の上側に位置している盛り上がり焼結部１２が形成された場合には、当該焼結部の全部又は一部を切除している。
尚、アンダーカット角度が所定量以下の座標位置の領域に該当するか否かの判定、及び当該判定に基づく回転切削工具３に対する指令は、何れも各焼結層における焼結区画を単位として実行されている。
更には、前記所定量以下のアンダーカット角度の基準としては、４５度を設定する場合が多い。
基本構成（３）の２においては、焼結の対象となる個別の層において、光ビームの走査部位のうちの端部の走査位置が、当該走査位置よりも低い位置における当該層の下側に隣接した状態にて位置している直前の焼結層における光ビームの端部の走査位置に比し、水平方向の領域を拡大することによって突出した状態であって、かつ双方の端部間における高さ幅を水平方向幅によって除したことによる比率を算定し、当該比率が所定数以下であるか否かを判別基準としているが、その根拠は、上記比率が所定数以下である場合には、アンダーカット角度もまた所定量以下であるという経験則に立脚している。
但し、各層における光ビームの端部における走査方向と、当該層の上側に位置している次の層における光ビームの端部における走査方向とが、同一又は反対方向である場合と、相互に異なる場合との双方が存在している。
このような双方の場合を考慮し、基本構成（３）の２の方法は、図９に示す各層毎のフローチャートに沿ったプロセスによって、焼結領域１１の上側に盛り上がり焼結部１２が形成されている場合のみにつき、当該焼結部の全部又は一部を切除している。
具体的に説明するに、焼結の対象となる個別の層において、光ビームの走査部位のうちの端部の走査位置が、当該走査位置よりも低い位置における当該層の下側に隣接した状態にて位置している直前の焼結層における光ビームの端部の走査位置に比し、水平方向の領域を拡大することによって突出した状態であって、かつ双方の端部間における高さ幅を水平方向幅によって除したことによる比率を算定し、当該比率が所定数以下と判定された場合には、当該所定量以下と判定された場合の当該突出した端部及びその近傍領域の水平方向及び高さ方向における座標位置を、制御システムが一時的にストックし、かつ当該層の焼結が終了した後に、当該焼結が終了した表面の位置と、当該層の上側における次の層の粉末層４形成のために水平方向における移動を予定している粉末供給用ブレード２の最も低い位置との中間の高さ位置にて、回転切削工具３が、制御システムの指令に基づいて、前記水平方向における座標位置の領域及びその外側周囲近傍を走行することによって、前記水平方向における座標位置の領域の上側に位置している盛り上がり焼結部１２が形成された場合には、当該焼結部の全部又は一部を切除している。
但し、光ビームの走査方向によって、前記高さ幅及び水平方向幅の設定方法の基準が相違している。
即ち、双方の端部間における高さ幅及び水平方向幅を設定するに際し、各端部及びその近傍における光ビームの走査方向が当該端部の方向に沿っている場合には、当該端部における走行の座標位置を基準とし、各端部及びその近傍における光ビームの走査方向が当該端部の方向に沿っていない場合には、光ビームの端部の折り返し領域における端部の座標位置を基準としている。
但し、上記比率が所定数以下であるか否かの判定、及び当該判定に基づく回転切削工具３に対する指令は、何れも各焼結層における焼結区画を単位として実行されている。
尚、上記比率の具体的な設定例については、実施例３において後述するとおりである。
前記各基本構成に立脚している本願発明においては、盛り上がり焼結部１２が形成されたとしても、図１０に示すように、当該層の上側に位置している次の層の前段階にて、切削工具３の回転によって、当該盛り上がり焼結部１２の全部又は一部を切除しており、当該層の上側に位置している次の層における粉末供給用ブレード２と盛り上がり焼結部１２との衝突を避けることが可能となり、極めて効率的な三次元造形を実現することができる。
尚、図１０は、基本構成（１）の１、及び基本構成（１）の２の場合を示すが、上記のような衝突の回避が可能であることは、基本構成（２）の１、基本構成（２）の２、基本構成（３）の１、及び基本構成（３）の２の場合においても変わりはない。
以下、実施例にしたがって説明する。
実施例１は、基本構成（１）の２において、前記座標位置の近傍における光ビームの径をｄｍｍとし、光ビームの折り返しを伴う走査ライン間の幅をｗｍｍとし、光ビームの折り返しを伴って形成される平行な走行ラインの本数をＮとした場合、前記光ビームの１回毎の造形パスの長さが、
Figure 2016150463
であることを特徴としている。
造形パスの長さの基準として、
Figure 2016150463
 を設定した根拠は、以下の通りである。
図１に示すように、平行に走行しているＮ本のラインの平均長さをＬｍｍとしたうえで説明するに、上記平行な方向と直交する方向に沿って、両側のラインによって囲まれている領域の幅は（Ｎ−１）ｗである。
したがって（Ｎ−１）個の折り返し部においては、図１に示すように、N本のラインの両端において、夫々光ビームの半径ｄ／２だけライン方向に突出していることから、Ｎ本のラインによって囲まれ、かつ上記突出領域をも含む領域の面積は、
Figure 2016150463
である。
Ｎのラインのうちの２本の外側にラインにおいても、光ビームの半径ｄ／２だけ上記の直交する方向に突出した領域が存在しており、当該突出領域の合計面積は、約Ｌｄｍｍである。
更には、２本の外側ラインの両端においては、図１に示すように、夫々４個の４分の１円弧によって囲まれた領域が存在し、これらの領域の合計面積はπｄ２／４ｍｍである。
したがって、基本構成（１）の１について説明したように、通常採用されている水平方向の断面積の所定量以下の基準として、πｍｍ２を設定した場合には、
Figure 2016150463
 が成立し、
Figure 2016150463
 が成立する。
したがって、N本の平均幅をＬｍｍとするラインの全長さをＬ´とした場合、
Figure 2016150463
Figure 2016150463
を得ることができる。
実施例２は、基本構成（２）の２において、光ビームの直径をｄｍｍとし、光ビームの折り返しを伴う走査ライン間の幅をｗｍｍとした場合に、焼結領域１１におけるラインの本数が１＋（２−ｄ）／ｗの数値における整数の最大値であることを特徴としている。
造形幅として、
Figure 2016150463
を設定した根拠を図２に即して説明するに、Ｎ本の平行な光ビームの走行ラインによって形成される焼結領域１１の幅は、図２からも明らかなように、（Ｎ−１）ｗ＋ｄである。
したがって、基本構成（２）の１について説明したように、通常採用されている造形幅の所定量以下の基準として、２ｍｍを設定した場合には、
Figure 2016150463
が成立し、
Figure 2016150463
を得ることができる。
実施例３は、基本構成（３）の２において、双方の端部同士の高さ幅を水平方向幅によって除した比率が１：１以下であることを特徴としている。
その根拠は、図３に示すように、上記比率が１：１の場合には、アンダーカット角度が４５度を形成することによって裏付けられる。
本発明による三次元造形方法は、水平方向の断面積又は平均径、造形幅、端部におけるアンダーカット角度が何れも所定量以下となるような微細な焼結領域を焼結することによって、盛り上がり焼結部が発生したとしても、粉末供給用ブレードの走行に支障を伴わずに、効率的な造形を実現することが可能となり、その利用価値は絶大である。
１ 被造形物
１１ 焼結領域
１２ 盛り上がり焼結部
２ 粉末供給用ブレード
３ 工具
４ 粉末層

Claims (13)

  1. 所定厚みの粉末層を形成した後、当該粉末層を光ビームによって焼結する工程を所定回行った後、周囲の切削を行う三次元造形方法であって、予定している焼結部分の水平方向の断面積又は平均直径が所定量以下である水平方向及び高さ方向における座標位置の領域を予め制御システムが記憶したうえで、焼結の対象となる個別の層において、前記座標位置の領域が存在する場合には、制御システムが前記座標位置の領域を一時的にストックし、かつ当該層における焼結が終了した後に、当該焼結が終了した表面の位置と、当該層の上側における次の層の粉末層形成のために水平方向の移動を予定している粉末供給用ブレードの最も低い位置との間の高さ位置にて、回転切削工具が、制御システムの指令に基づいて、前記水平方向における座標位置の領域及びその外側周囲近傍を走行することによって、前記座標位置の領域の上側に位置している盛り上がり焼結部が形成された場合に当該焼結部の全部又は一部を切除している三次元造形方法。
  2. 前記断面積がπｍｍ２であるか又は前記平均直径が２ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の三次元造形方法。
  3. 所定厚みの粉末層を形成した後、当該粉末層を光ビームによって焼結する工程を所定回行った後、周囲の切削を行う三次元造形方法であって、焼結の対象となる個別の層において、制御システムが当該層における光ビームの走査による１回毎に連続したラインによる造形パスの長さを判定し、当該長さが所定量以下と判定された場合には、当該所定量以下と判定された造形パスの領域の水平方向及び高さ方向における座標位置を、制御システムが一時的にストックし、かつ当該層の焼結が終了した後に、当該焼結が終了した表面の位置と、当該層の上側における次の層の粉末層形成のために水平方向における移動を予定している粉末供給用ブレードの最も低い位置との間の高さ位置にて、回転切削工具が、制御システムの指令に基づいて、前記水平方向における座標位置の領域及びその外側周囲近傍を走行することによって、前記座標位置の領域の上側に位置している盛り上がり焼結部が形成された場合に当該焼結部の全部又は一部を切除している三次元造形方法。
  4. 前記座標領域の近傍における光ビームの径をｄｍｍとし、光ビームの折り返しを伴う走査ライン間の幅をｗｍｍとし、光ビームの折り返しを伴って形成される平行な走行ラインの本数をＮとした場合、前記光ビームの１回毎の造形パスの長さが、
    Figure 2016150463
    であることを特徴とする請求項３記載の三次元造形方法。
  5. 所定厚みの粉末層を形成した後、当該粉末層を光ビームによって焼結する工程を所定回行った後、周囲の切削を行う三次元造形方法であって、予定している焼結部分の水平方向の幅が所定量以下である水平方向及び高さ方向の座標位置の領域を予め制御システムが記憶したうえで、焼結の対象となる個別の層において、前記座標位置の領域が存在する場合には、制御システムが前記座標位置の領域を一時的にストックし、かつ当該層における焼結が終了した後に、当該焼結が終了した表面の位置と、当該層の上側における次の層の粉末層形成のために水平方向における移動を予定している粉末供給用ブレードの最も低い位置との間の高さ位置にて、回転切削工具が、制御システムの指令に基づいて、前記水平方向における座標位置の領域及びその外側周囲近傍を走行することによって、前記座標位置の領域の上側に位置している盛り上がり焼結部が形成された場合に当該焼結部の全部又は一部を切除している三次元造形方法。
  6. 前記幅が２ｍｍであることを特徴とする請求項５記載の三次元造形方法。
  7. 所定厚みの粉末層を形成した後、当該粉末層を光ビームによって焼結する工程を所定回行った後、周囲の切削を行う三次元造形方法であって、焼結の対象となる個別の層において、制御システムが当該層における光ビームの走査による１回毎に連続したラインにおける折り返しによって形成された平行なラインの数を判定し、当該数が所定数以下と判定された場合には、当該所定量以下と判定された造形パスの領域の水平方向及び高さ方向における座標位置を、制御システムが一時的にストックし、かつ当該層の焼結が終了した後に、当該焼結が終了した表面の位置と、当該層の上側における次の層の粉末層形成のために水平方向における移動を予定している粉末供給用ブレードの最も低い位置との間の高さ位置にて、回転切削工具が、制御システムの指令に基づいて、前記水平方向における座標位置の領域及びその外側周囲近傍を走行することによって、前記座標位置の領域の上側に位置している盛り上がり焼結部が形成された場合に当該焼結部の全部又は一部を切除している三次元造形方法。
  8. 光ビームの直径をｄｍｍとし、光ビームの折り返しを伴う走査ライン間の幅をｗｍｍとした場合に、焼結領域におけるラインの本数が１＋（２−ｄ）／ｗの数値における整数の最大値であることを特徴とする請求項７記載の光ビーム造形方法。
  9. 所定厚みの粉末層を形成した後、当該粉末層を光ビームによって焼結する工程を所定回行った後、周囲の切削を行う三次元造形方法であって、予定している焼結部分の端部における上側面に対して下側傾斜面によって形成されるアンダーカット角度が所定量以下である水平方向及び高さ方向の座標位置の領域を予め制御システムが記憶したうえで、焼結の対象となる個別の層において、前記座標位置の領域が存在する場合には、制御システムが前記座標位置の領域を一時的にストックし、かつ当該層における焼結が終了した後に、当該焼結が終了した表面の位置と、当該層の上側における次の層の粉末層形成のために水平方向における移動を予定している粉末供給用ブレードの最も低い位置との間の高さ位置にて、回転切削工具が、制御システムの指令に基づいて、前記水平方向における座標位置の領域及びその外側周囲近傍を走行することによって、前記座標位置の領域の上側に位置している盛り上がり焼結部が形成された場合に当該焼結部の全部又は一部を切除している三次元造形方法。
  10. 前記角度が４５度であることを特徴とする請求項９記載の三次元造形方法。
  11. 所定厚みの粉末層を形成した後、当該粉末層を光ビームによって焼結する工程を所定回行った後、周囲の切削を行う三次元造形方法であって、焼結の対象となる個別の層において、光ビームの走査部位のうちの端部の走査位置が、当該走査位置よりも低い位置における当該層の下側に隣接した状態にて位置している直前の焼結層における光ビームの端部の走査位置に比し、水平方向の領域を拡大することによって突出した状態であって、かつ双方の端部間における高さ幅を水平方向幅によって除したことによる比率を算定し、当該比率が所定数以下と判定された場合には、当該所定量以下と判定された場合の当該突出した端部及びその近傍領域の水平方向及び高さ方向における座標位置を、制御システムが一時的にストックし、かつ当該層の焼結が終了した後に、当該焼結が終了した表面の位置と、当該層の上側における次の層の粉末層形成のために水平方向における移動を予定している粉末供給用ブレードの最も低い位置との間の高さ位置にて、回転切削工具が、制御システムの指令に基づいて、前記水平方向における座標位置の領域及びその外側周囲近傍を走行することによって、前記座標位置の領域の上側に位置している盛り上がり焼結部の全部又は一部が形成された場合に当該焼結部を切除している三次元造形方法。
  12. 双方の端部間における高さ幅及び水平方向幅を設定するに際し、各端部及びその近傍における光ビームの走査方向が当該端部の方向に沿っている場合には、当該端部における走行の座標位置を基準とし、各端部及びその近傍における光ビームの走査方向が当該端部の方向に沿っていない場合には、光ビームの端部の折り返し領域における端部の座標位置を基準とすることを特徴とする請求項１１記載の三次元造形方法。
  13. 前記比率が１：１であることを特徴とする請求項１１記載の三次元造形方法。
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