JP2019107825A - 三次元造形物の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高密度部分と低密度部分とを有する三次元造形物を一括焼結により構成する。【解決手段】層を積層することにより三次元造形物を製造する三次元造形物の製造方法であって、第１の粉末とバインダーとを含む第１組成物を用いて第１層３１０を形成する第１層形成工程（ステップＳ１３０）と、第２の粉末とバインダーとを含む第２組成物を用いて第２層３００を形成する第２層形成工程（ステップＳ１４０）と、第１の粉末及び第２の粉末を焼結させる焼結工程（ステップＳ１６０）と、を有し、第１の粉末と第２の粉末とが同じ材料である場合、第１組成物における第１の粉末の充填率を第２組成物における第２の粉末と第３の粉末との合計の充填率と合わせるとともに、第１の粉末の平均粒径を第２の粉末の平均粒径に合わせることで、焼結工程における第１層と第２層の収縮率の差を低減する。【選択図】図１３

Description

本発明は、三次元造形物の製造方法に関する。

従来から、様々な三次元造形物の製造方法が使用されている。このうち、三次元造形物の構成材料で複数の層を形成して三次元造形物を製造する方法がある。
例えば、特許文献１には、三次元造形物の構成材料である粉末を用いて複数の層を形成して三次元造形物を製造する方法であって、高密度造形部の層を形成するとともに該層を固化し、その後、低密度造形部の層を形成するとともに該層を固化することで、高密度部分と低密度部分とを有する三次元造形物を形成する三次元造形物の製造方法が開示されている。

特開２０１０−６５２５９号公報

特許文献１に開示される三次元造形物の製造方法においては、高密度部分と低密度部分とを有する三次元造形物を製造する場合に、高密度部分の固化と低密度部分の固化とを別々に行っていたため、製造効率が良くなかった。このため、高密度部分と低密度部分とを一括して固化することが好ましい。しかしながら、固化として焼結を行う場合、従来の三次元造形物の製造装置を用いて高密度部分と低密度部分とを有する三次元造形物を一括焼結すると、高密度部分と低密度部分との焼結に伴う収縮率の違いにより、一括焼結に伴って三次元造形物が変形などする場合があった。

そこで、本発明の目的は、高密度部分と低密度部分とを有する三次元造形物を一括焼結により効率よく製造することである。

上記課題を解決するための本発明の第１の態様の三次元造形物の製造方法は、層を積層することにより三次元造形物を製造する三次元造形物の製造方法であって、第１の粉末とバインダーとを含む第１組成物を用いて前記層のうちの第１層を形成する第１層形成工程と、第２の粉末と有機材料である第３の粉末とバインダーとを含む第２組成物を用いて前記層のうちの第２層を形成する第２層形成工程と、前記第１層と前記第２層とを含む積層体を加熱して前記第１の粉末及び前記第２の粉末を焼結させる焼結工程と、を有し、前記第１の粉末と前記第２の粉末とが同じ材料である場合、前記第１組成物における前記第１の粉末の充填率を前記第２組成物における前記第２の粉末と前記第３の粉末との合計の充填率と合わせるとともに、前記第１の粉末の平均粒径を前記第２の粉末の平均粒径に合わせることで、前記焼結工程における前記第１層と前記第２層の収縮率の差を低減することを特徴とする。

本態様によれば、第１の粉末と前記第２の粉末とが同じ材料である場合、第１組成物における第１の粉末の充填率を第２組成物における第２の粉末と第３の粉末との合計の充填率と合わせるとともに、第１の粉末の平均粒径を第２の粉末の平均粒径に合わせることで、焼結工程における第１層と第２層の収縮率の差を低減する。このことで、高密度部分（第１層）と低密度部分（第２層）とを有する三次元造形物を一括焼結することが可能になる。

本発明の第２の態様の三次元造形物の製造方法は、層を積層することにより三次元造形物を製造する三次元造形物の製造方法であって、第１の粉末とバインダーとを含む第１組成物を用いて前記層のうちの第１層を形成する第１層形成工程と、第２の粉末と有機材料である第３の粉末とバインダーとを含む第２組成物を用いて前記層のうちの第２層を形成する第２層形成工程と、前記第１層と前記第２層とを含む積層体を加熱して前記第１の粉末及び前記第２の粉末を焼結させる焼結工程と、を有し、前記第１の粉末と前記第２の粉末とが異なる材料である場合、前記第１組成物における前記第１の粉末の充填率を前記第２組成物における前記第２の粉末と前記第３の粉末との合計の充填率と合わせるとともに、前記第１の粉末及び前記第２の粉末を単独に焼結した場合に相対密度がおよそ同一となるように前記第１の粉末の平均粒径及び前記第２の粉末の平均粒径が決められていることで、前記焼結工程における前記第１層と前記第２層の収縮率の差を低減することを特徴とする。

本態様によれば、第１の粉末と前記第２の粉末とが異なる材料である場合、第１組成物における第１の粉末の充填率を第２組成物における第２の粉末と第３の粉末との合計の充填率と合わせるとともに、第１の粉末及び第２の粉末を単独に焼結した場合に相対密度がおよそ同一となるように第１の粉末の平均粒径及び第２の粉末の平均粒径が決められていることで、焼結工程における第１層と第２層の収縮率の差を低減する。このことで、高密度部分（第１層）と低密度部分（第２層）とを有する三次元造形物を一括焼結することが可能になる。
なお、「合わせる」及び「およそ同一」とは、完全に同じである場合だけでなく概ね同じであればよい意味である。例えば、充填率の違いが３ポイント以下（４２％と４５％など）である場合や、平均粒径の違いが２０％以下（２μｍと２．５μｍ、４μｍと５μｍなど）である場合や、相対密度の比の違いが２％以下である場合等が該当する。また、「平均粒径」としては、例えば、ｄ５０等を採用できる。

本発明の第３の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第１又は第２の態様において、前記積層体は、前記第２層で構成されるセル構造部が形成され、前記セル構造部の内部に前記第１層で構成されるパイプ部が形成されることを特徴とする。

本態様によれば、積層体は、第２層で構成されるセル構造部が形成され、セル構造部の内部に第１層で構成されるパイプ部が形成される。すなわち、セル構造部は低密度で形成されることで熱伝導率が低くなり、パイプ部が形成される第１層の対応部分は高密度で形成されることで熱伝導率が高くなる。したがって、例えば、熱源を第１層の対応部分に接触させてパイプ部に冷却水を流すなどして該パイプ部を冷やす構成とすることで、該積層体を、セル構造部（第２層の対応部分）から周囲への熱の移動を効果的に抑制できる、高性能なヒートシンクなどに使用できる。

本発明の第４の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第１又は第２の態様において、前記積層体は、基部と該基部から延びる柱状部とが前記第２層で形成され、前記基部の反対側から前記柱状部の内部に一部が挿入された形状が前記第１層で形成されることを特徴とする。

本態様によれば、積層体は、基部と該基部から延びる柱状部とが第２層で形成され、基部の反対側から柱状部の内部に一部が挿入された形状が第１層で形成される。すなわち、基部は低密度で形成されることで熱伝導率が低くなり、基部の反対側（第１層の対応部分）は高密度で形成されることで熱伝導率が高くなり、基部と該基部の反対側との間の領域の柱状部の周囲に空間部分が形成される。したがって、例えば、熱源を基部の反対側（第１層の対応部分）に接触させて基部を冷却水などで冷やす構成とすることで、該積層体を、基部側への熱の移動を効果的に抑制しつつ、第２層の対応部分である基部から柱状部側へ冷却水を浸透させ、柱状部の周囲の空間部分で冷却水を蒸発させて潜熱を吸収することにより、高性能なループ・ヒート・パイプ（ＬＨＰ）などに使用できる。

本発明の第５の態様の三次元造形物の製造方法は、前記第１から第４のいずれか１項の態様において、前記積層体は、前記層の積層方向及び該積層方向と交差する交差方向の少なくとも一方における前記第１層及び前記第２層の存在比率を変化させて形成されることを特徴とする。

本態様によれば、積層体は積層方向及び交差方向の少なくとも一方における第１層及び第２層の存在比率を変化させて形成されるので、三次元造形物の使用態様などに応じて、積層体に熱伝導率の勾配を形成することができる。

本発明の一の実施形態に係る三次元造形物の製造装置の構成を示す概略構成図。 図１に示すＣ部の拡大図。 本発明の一の実施形態に係る三次元造形物の製造装置の構成を示す概略構成図。 図２に示すＣ’部の拡大図。 本発明の一の実施形態に係るヘッドベースの概略透視図。 本発明の一の実施形態に係るヘッドユニットの配置と、三次元造形物の形成形態と、の関係を概念的に説明する平面図。 本発明の一の実施形態に係るヘッドユニットの配置と、三次元造形物の形成形態と、の関係を概念的に説明する平面図。 本発明の一の実施形態に係るヘッドユニットの配置と、三次元造形物の形成形態と、の関係を概念的に説明する平面図。 三次元造形物の形成形態を概念的に説明する概略図。 三次元造形物の形成形態を概念的に説明する概略図。 ヘッドベースに配置されるヘッドユニットの、その他の配置の例を示す模式図。 ヘッドベースに配置されるヘッドユニットの、その他の配置の例を示す模式図。 本発明の一実施例に係る三次元造形物の製造方法のフローチャート。 本発明の一実施例に係る三次元造形物の製造例を説明するための図。 本発明の一の実施形態に係る三次元造形物の製造装置を用いて形成されたヒートシンクを表す概略断面図。 本発明の一の実施形態に係る三次元造形物の製造装置を用いて形成されたループ・ヒート・パイプを表す概略断面図。

以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。
図１〜図４は本発明の一の実施形態に係る三次元造形物の製造装置の構成を示す概略構成図である。
ここで、本実施形態の三次元造形物の製造装置は、２種類の材料供給部（ヘッドベース）を備えている。このうち、図１及び図２は、一の材料供給部（第１の粉末とバインダーとを含む第１組成物を供給する材料供給部）のみを表した図である。また、図３及び図４は、別の一の材料供給部（第２の粉末と有機材料である第３の粉末とバインダーとを含む第２組成物を供給する材料供給部）のみを表した図である。
なお、本明細書における「三次元造形」とは、いわゆる立体造形物を形成することを示すものであって、例えば、平板状、いわゆる二次元形状の形状であっても厚さを有する形状を形成することも含まれる。また、「支持する」とは、下側から支持する場合の他、横側から支持する場合や、場合によっては上側から支持する場合も含む意味である。
また、本実施例の第１組成物及び第２組成物は、何れも、三次元造形物を構成する粉末粒子と溶媒と該溶媒に可溶なバインダーとを含む三次元造形用ペースト（流動性材料）である。そして、第１組成物は三次元造形物の積層体の高密度部分を形成する構成材料に対応し、第２組成物は三次元造形物の積層体の低密度部分を形成する構成材料に対応する。ただし、このような三次元造形物の構成材料に限定されず、第１組成物及び第２組成物として、常温ではフィラメント状やペレット状などの固体であって、加熱することで流動状態になるコンパウンドなどを使用してもよい。

図１及び図３に示す三次元造形物の製造装置２０００（以下、形成装置２０００という）は、基台１１０と、基台１１０に備える駆動手段としての駆動装置１１１によって、図示するＸ，Ｙ，Ｚ方向の移動、あるいはＺ軸を中心とする回転方向に駆動可能に備えられたステージ１２０を備えている。
そして、図１及び図２で表されるように、一方の端部が基台１１０に固定され、他方の端部に第１組成物を吐出する第１組成物吐出部１２３０を備えるヘッドユニット１４００を複数保持するヘッドベース１１００が保持固定される、ヘッドベース支持部１３０を備えている。
また、図３及び図４で表されるように、一方の端部が基台１１０に固定され、他方の端部に第２組成物を吐出する第２組成物吐出部１７３０を備えるヘッドユニット１９００を複数保持するヘッドベース１６００が保持固定される、ヘッドベース支持部７３０と、を備えている。
ここで、ヘッドベース１１００と、ヘッドベース１６００とは、ＸＹ平面において並列に設けられている。
なお、第１組成物吐出部１２３０と第２組成物吐出部１７３０とは同様の構成のものである。ただし、このような構成に限定されない。

ステージ１２０上には、三次元造形物５００（三次元造形物の積層体）が形成される過程での層５０１、５０２及び５０３が形成される。三次元造形物５００の形成には、電磁波照射部などによる熱エネルギーの照射がなされてもよい。このような構成である場合、ステージ１２０の熱からの保護のため、耐熱性を有する試料プレート１２１を用いて、試料プレート１２１の上に三次元造形物５００を形成してもよい。本実施形態の試料プレート１２１は頑丈で製造の容易な金属製のものである。しかしながら、試料プレート１２１としては、例えばセラミック板を用いることで、高い耐熱性を得ることができ、更に脱脂や焼結などがされる三次元造形物５００の構成材料（第１組成物及び第２組成物）との反応性も低く、三次元造形物５００の変質を防止することができる。なお、図１及び図３では、説明の便宜上、層５０１、５０２及び５０３の３層を例示したが、所望の三次元造形物５００の形状まで（図１及び図３中の層５０ｎまで）積層される。
ここで、層５０１、５０２、５０３、・・・５０ｎは、各々、第１組成物吐出部１２３０から吐出される第１組成物で形成される第１層３１０と、第２組成物吐出部１７３０から吐出される第２組成物で形成される第２層３００と、で構成される。

また、図２は、図１に示すヘッドベース１１００を示すＣ部拡大概念図である。図２に示すように、ヘッドベース１１００は、複数のヘッドユニット１４００が保持されている。詳細は後述するが、１つのヘッドユニット１４００は、第１組成物供給装置１２００に備える第１組成物吐出部１２３０が保持治具１４００ａに保持されることで構成される。第１組成物吐出部１２３０は、吐出ノズル１２３０ａと、材料供給コントローラー１５００によって吐出ノズル１２３０ａから第１組成物を吐出させる吐出駆動部１２３０ｂと、を備えている。

図４は、図３に示すヘッドベース１６００を示すＣ’部拡大概念図である。図４に示すように、ヘッドベース１６００は、複数のヘッドユニット１９００が保持されている。ヘッドユニット１９００は、第２組成物供給装置１７００に備える第２組成物吐出部１７３０が保持治具１９００ａに保持されることで構成される。第２組成物吐出部１７３０は、吐出ノズル１７３０ａと、材料供給コントローラー１５００によって吐出ノズル１７３０ａから第２組成物を吐出させる吐出駆動部１７３０ｂと、を備えている。

図１及び図２で表されるように、第１組成物吐出部１２３０は、ヘッドベース１１００に保持されるヘッドユニット１４００それぞれに対応させた第１組成物を収容した第１組成物供給ユニット１２１０と供給チューブ１２２０により接続されている。そして、所定の第１組成物が第１組成物供給ユニット１２１０から第１組成物吐出部１２３０に供給される。第１組成物供給ユニット１２１０には、本実施形態に係る形成装置２０００によって造形される三次元造形物５００の高密度部分の構成材料である第１組成物が第１組成物収容部１２１０ａに収容され、個々の第１組成物収容部１２１０ａは、供給チューブ１２２０によって、個々の第１組成物吐出部１２３０に接続されている。このように、個々の第１組成物収容部１２１０ａを備えることにより、ヘッドベース１１００から、複数の異なる種類の第１組成物を供給することができる。

図３及び図４で表されるように、第２組成物吐出部１７３０は、ヘッドベース１６００に保持されるヘッドユニット１９００それぞれに対応させた第２組成物を収容した第２組成物供給ユニット１７１０と供給チューブ１７２０により接続されている。そして、所定の第２組成物が第２組成物供給ユニット１７１０から第２組成物吐出部１７３０に供給される。第２組成物供給ユニット１７１０には、本実施形態に係る形成装置２０００によって造形される三次元造形物５００の低密度部分の構成材料である第２組成物が第２組成物収容部１７１０ａに収容され、個々の第２組成物収容部１７１０ａは、供給チューブ１７２０によって、個々の第２組成物吐出部１７３０に接続されている。このように、個々の第２組成物収容部１７１０ａを備えることにより、ヘッドベース１６００から、複数の異なる種類の第２組成物を供給することができる。
なお、本実施例の形成装置２０００で使用される構成材料（第１組成物及び第２組成物）としての三次元造形用ペーストについての詳細は後述する。

形成装置２０００には、図示しない、例えばパーソナルコンピューター等のデータ出力装置から出力される三次元造形物５００の造形用データに基づいて、上述したステージ１２０、第１組成物供給装置１２００に備える第１組成物吐出部１２３０、並びに、第２組成物供給装置１７００に備える第２組成物吐出部１７３０を制御する制御手段としての制御ユニット４００を備えている。そして、制御ユニット４００は、ステージ１２０及び第１組成物吐出部１２３０が連携して駆動及び動作するよう制御し、ステージ１２０及び第２組成物吐出部１７３０が連携して駆動及び動作するよう制御する制御部としての役割を兼ねている。

基台１１０に移動可能に備えられているステージ１２０は、制御ユニット４００からの制御信号に基づき、ステージコントローラー４１０においてステージ１２０の移動開始と停止、移動方向、移動量、移動速度などを制御する信号が生成され、基台１１０に備える駆動装置１１１に送られ、図示するＸ、Ｙ、Ｚ方向にステージ１２０が移動する。ヘッドユニット１４００に備える第１組成物吐出部１２３０では、制御ユニット４００からの制御信号に基づき、材料供給コントローラー１５００において第１組成物吐出部１２３０に備える吐出駆動部１２３０ｂにおける吐出ノズル１２３０ａからの材料吐出量などを制御する信号が生成され、生成された信号により吐出ノズル１２３０ａから所定量の第１組成物が吐出される。
同様に、ヘッドユニット１９００に備える第２組成物吐出部１７３０では、制御ユニット４００からの制御信号に基づき、材料供給コントローラー１５００において第２組成物吐出部１７３０に備える吐出駆動部１７３０ｂにおける吐出ノズル１７３０ａからの材料吐出量などを制御する信号が生成され、生成された信号により吐出ノズル１７３０ａから所定量の第２組成物が吐出される。

次に、ヘッドユニット１４００についてさらに詳細に説明する。なお、ヘッドユニット１９００は、ヘッドユニット１４００と同様の構成である。このため、ヘッドユニット１９００についての詳細な構成の説明は省略する。
図５、並びに、図６〜図８は、ヘッドベース１１００に複数保持されるヘッドユニット１４００及び第１組成物吐出部１２３０の保持形態の一例を示し、このうち図６〜図８は、図２に示す矢印Ｄ方向からのヘッドベース１１００の外観図である。

図５に示すように、ヘッドベース１１００に複数のヘッドユニット１４００が、図示しない固定手段によって保持されている。また、図６〜図８で表されるように、本実施形態に係る形成装置２０００のヘッドベース１１００では、図下方より第１列目のヘッドユニット１４０１、第２列目のヘッドユニット１４０２、第３列目のヘッドユニット１４０３、そして第４列目のヘッドユニット１４０４の、４ユニットが千鳥状（互い違い）に配置されたヘッドユニット１４００を備えている。そして、図６で表されるように、ステージ１２０をヘッドベース１１００に対してＸ方向に移動させながら各ヘッドユニット１４００から構成材料（第１組成物）を吐出させて構成層構成部５０（構成層構成部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ及び５０ｄ）が形成される。構成層構成部５０の形成手順については後述する。ここで、第１組成物吐出部１２３０から吐出されて形成された構成層構成部５０の層は第１層３１０（図１参照）に対応し、第２組成物吐出部１７３０から吐出されて形成された構成層構成部５０の層は第２層３００（図３参照）に対応する。
なお、図示しないが、それぞれのヘッドユニット１４０１〜１４０４に備える第１組成物吐出部１２３０は、吐出駆動部１２３０ｂを介して第１組成物供給ユニット１２１０に供給チューブ１２２０で繋がれる構成となっている。

図５に示すように、第１組成物吐出部１２３０は吐出ノズル１２３０ａから、ステージ１２０上に載置された試料プレート１２１上に向けて三次元造形物５００の構成材料（ペースト状の流動性材料）である材料Ｍが吐出される。ヘッドユニット１４０１では、材料Ｍが液滴状で吐出される吐出形態を例示し、ヘッドユニット１４０２では、材料Ｍが連続体状で供給される吐出形態を例示している。材料Ｍの吐出形態は、液滴状であっても連続体状であっても、どちらでもよいが、本実施形態では材料Ｍは液滴状で吐出される形態により説明する。

吐出ノズル１２３０ａから液滴状に吐出された材料Ｍは、略重力方向に飛翔し、試料プレート１２１上に着弾する。ステージ１２０は移動し、着弾した材料Ｍにより構成層構成部５０が形成される。この構成層構成部５０の集合体が、試料プレート１２１上に形成される三次元造形物５００の第１層３１０（図１参照）として形成される。

次に、構成層構成部５０の形成手順について、図６〜図８、並びに、図９及び図１０を用いて説明する。
図６〜図８は、本実施形態のヘッドユニット１４００の配置と、構成層構成部５０の形成形態と、の関係を概念的に説明する平面図である。そして、図９及び図１０は、構成層構成部５０の形成形態を概念的に表す側面図である。

まず、ステージ１２０が＋Ｘ方向に移動すると、複数の吐出ノズル１２３０ａから材料Ｍが液滴状に吐出され、試料プレート１２１の所定の位置に材料Ｍが配置され、構成層構成部５０が形成される。
より具体的には、まず、図９で表されるように、ステージ１２０を＋Ｘ方向に移動させながら、複数の吐出ノズル１２３０ａから試料プレート１２１の所定の位置に一定の間隔で材料Ｍを配置させる。

次に、図１０で表されるように、ステージ１２０を−Ｘ方向に移動させながら、一定の間隔で配置された材料Ｍの間を埋めるように新たに材料Ｍを配置させる。
ただし、ステージ１２０を＋Ｘ方向に移動させながら、複数の吐出ノズル１２３０ａから試料プレート１２１の所定の位置に材料Ｍが重なるように（間隔を空けないように）配置させる構成（ステージ１２０のＸ方向における往復移動で構成層構成部５０を形成する構成ではなく、ステージ１２０のＸ方向における片側の移動のみで構成層構成部５０を形成する構成）としても良い。

上記のように構成層構成部５０を形成することによって、図６で表されるような、各ヘッドユニット１４０１、１４０２、１４０３及び１４０４のＸ方向における１ライン分（Ｙ方向における１ライン目）の構成層構成部５０（構成層構成部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ及び５０ｄ）が形成される。

次に、各ヘッドユニット１４０１、１４０２、１４０３及び１４０４のＹ方向における２ライン目の構成層構成部５０’（構成層構成部５０ａ’、５０ｂ’、５０ｃ’及び５０ｄ’）を形成するため、−Ｙ方向にヘッドベース１１００を移動させる。移動量は、ノズル間のピッチをＰとすると、Ｐ／ｎ（ｎは自然数）ピッチ分だけ−Ｙ方向に移動させる。本実施例ではｎを３として説明する。
図９及び図１０で表されるような、上記と同様な動作を行うことで、図７で表されるような、Ｙ方向における２ライン目の構成層構成部５０’（構成層構成部５０ａ’、５０ｂ’、５０ｃ’及び５０ｄ’）が形成される。

次に、各ヘッドユニット１４０１、１４０２、１４０３及び１４０４のＹ方向における３ライン目の構成層構成部５０’’（構成層構成部５０ａ’’、５０ｂ’’、５０ｃ’’及び５０ｄ’’）を形成するため、−Ｙ方向にヘッドベース１１００を移動させる。移動量は、Ｐ／３ピッチ分だけ−Ｙ方向に移動させる。
そして、図９及び図１０で表されるような、上記と同様な動作を行うことで、図８で表されるような、Ｙ方向における３ライン目の構成層構成部５０’’（構成層構成部５０ａ’’、５０ｂ’’、５０ｃ’’及び５０ｄ’’）が形成され、第１層３１０を得ることができる。

また、第１組成物吐出部１２３０から吐出される材料Ｍを、ヘッドユニット１４０１、１４０２、１４０３、１４０４のいずれか１ユニット、あるいは２ユニット以上からその他ヘッドユニットと異なる第１組成物を吐出供給することもできる。従って、本実施形態に係る形成装置２０００を用いることによって、異種材料から形成される三次元造形物を得ることができる。

なお、第１層目の層５０１において、上述したように第１層３１０を形成する前或いは後に、第２組成物吐出部１７３０から第２組成物を吐出させて、同様の方法で、第２層３００を形成することができる。そして、層５０１に積層させて層５０２、５０３、・・・５０ｎを形成する際にも、同様に、第１層３１０及び第２層３００を形成することができる。ただし、層５０１、５０２、５０３、・・・５０ｎのいずれか少なくとも１つの層を第１層３１０又は第２層３００の一方のみで形成してもよい。

上述の本実施形態に係る形成装置２０００が備えるヘッドユニット１４００及び１９００の数及び配列は、上述した数及び配列に限定されない。図１１及び図１２に、その例として、ヘッドベース１１００に配置されるヘッドユニット１４００の、その他の配置の例を模式図的に示す。

図１１は、ヘッドベース１１００にヘッドユニット１４００をＸ軸方向に複数、並列させた形態を示す。図１２は、ヘッドベース１１００にヘッドユニット１４００を格子状に配列させた形態を示す。なお、いずれも配列されるヘッドユニットの数は、図示の例に限定されない。

次に、本実施例の第１組成物及び第２組成物としての各々の三次元造形用ペーストについて詳細に説明する。
第１組成物の第１の粉末及び第２組成物の第２の粉末として、例えばマグネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）やクロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）の単体粉末、もしくはこれらの金属を１つ以上含む合金（マルエージング鋼、ステンレス、コバルトクロムモリブデン、チタニウム合金、ニッケル合金、アルミニウム合金、コバルト合金、コバルトクロム合金）などの混合粉末を使用することができる。また、第２組成物の第３の粉末として、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートなどの汎用エンジニアリングプラスチックを用いることが可能である。その他、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトンなどのエンジニアリングプラスチック（樹脂）などの有機材料の単体粉末もしくは混合粉末を使用することができる。そして、第１組成物及び第２組成物として、これらの粉末と、溶剤と、バインダーとを含むペースト状の混合材料にして用いることが可能である。
このように、第１組成物及び第２組成物に特に限定はなく、第１の粉末及び第２の粉末として、上記金属以外の金属やセラミックスなども使用可能である。また、二酸化ケイ素、二酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムなどを好ましく使用可能である。

溶剤としては、例えば、水；エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の（ポリ）アルキレングリコールモノアルキルエーテル類；酢酸エチル、酢酸ｎ−プロピル、酢酸ｉｓｏ−プロピル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸ｉｓｏ−ブチル等の酢酸エステル類；ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類；メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、エチル−ｎ−ブチルケトン、ジイソプロピルケトン、アセチルアセトン等のケトン類；エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類；テトラアルキルアンモニウムアセテート類；ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド等のスルホキシド系溶剤；ピリジン、γ−ピコリン、２，６−ルチジン等のピリジン系溶剤；テトラアルキルアンモニウムアセテート（例えば、テトラブチルアンモニウムアセテート等）等のイオン液体等が挙げられ、これらから選択される１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
バインダーとしては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、セルロース系樹脂或いはその他の合成樹脂又はＰＬＡ（ポリ乳酸）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）或いはその他の熱可塑性樹脂を用いることができる。

次に、上記形成装置２０００を用いて行う三次元造形物の製造方法の一例についてフローチャートを用いて説明する。
ここで、図１３は、本実施例に係る三次元造形物の製造方法のフローチャートである。

図１３で表されるように、本実施例の三次元造形物の製造方法においては、最初にステップＳ１１０で、三次元造形物５００のデータを取得する。詳細には、例えばパーソナルコンピューターにおいて実行されているアプリケーションプログラム等から、三次元造形物５００の形状を表すデータを取得する。

次に、ステップＳ１２０で、制御ユニット４００の制御により、層毎のデータを作成（生成）する。詳細には、三次元造形物５００の形状を表すデータにおいて、Ｚ方向の造形解像度に従ってスライスし、断面毎にビットマップデータ（断面データ）を生成する。

次に、ステップＳ１３０の第１層形成工程で、制御ユニット４００の制御により、ステップＳ１２０で生成した断面データに基づき、第１組成物吐出部１２３０から第１組成物を吐出して、該断面データに基づく構成層構成部５０（第１層３１０）を形成する。

次に、ステップＳ１４０の第２層形成工程で、制御ユニット４００の制御により、ステップＳ１２０で生成した断面データに基づき、第２組成物吐出部１７３０から第２組成物を吐出して、該断面データに基づく構成層構成部５０（第２層３００）を形成する。
なお、ステップＳ１３０の第１層形成工程とステップＳ１４０の第２層形成工程との順番は、逆であってもよい。

そして、ステップＳ１５０により、制御ユニット４００の制御により、ステップＳ１２０において生成された各層に対応するビットマップデータに基づく三次元造形物５００の積層体の造形が終了するまで、ステップＳ１３０からステップＳ１５０までが繰り返される。

そして、ステップＳ１６０の焼結工程により、例えば不図示の恒温槽において、上記ステップで形成した三次元造形物５００の積層体を加熱して、第１組成物中の第１の粉末及び第２組成物中の第２の粉末の焼結を実行する。なお、本ステップの焼結工程の前に、上記ステップで形成した三次元造形物５００の積層体を脱脂する脱脂工程を設けてもよい。
そして、ステップＳ１６０の終了に伴い、本実施例の三次元造形物の製造方法を終了する。

上記のように、本実施例の三次元造形物の製造方法は、層５０１、５０２、５０３、・・・５０ｎを積層することにより三次元造形物５００を製造する三次元造形物の製造方法であって、第１の粉末とバインダーとを含む第１組成物を用いて層５０１、５０２、５０３、・・・５０ｎのうちの第１層３１０を形成する第１層形成工程（ステップＳ１３０）と、第２の粉末とバインダーとを含む第２組成物を用いて層５０１、５０２、５０３、・・・５０ｎのうちの第２層３００を形成する第２層形成工程（ステップＳ１４０）と、第１層３１０と第２層３００とを含む積層体を加熱して第１の粉末及び第２の粉末を焼結させる焼結工程（ステップＳ１６０）と、を有している。
そして、さらに、本実施例の三次元造形物の製造方法は、第１組成物における第１の粉末と第２組成物における第２の粉末とが同じ材料である場合、第１組成物における第１の粉末の充填率を第２組成物における第２の粉末と第３の粉末との合計の充填率と合わせるとともに、第１の粉末の平均粒径を第２の粉末の平均粒径に合わせることで、ステップＳ１５０の焼結工程における前記第１層と前記第２層の収縮率の差を低減するようにしている。具体的には、ユーザーが、第１の粉末の平均粒径と第２の粉末の平均粒径とが略同等なるように第１の粉末及び第２の粉末を選択し、第１組成物における第１の粉末の充填率が第２組成物における第２の粉末と第３の粉末との合計の充填率と略同等となるように第１組成物及び第２組成物の組成を調整している。
一方、第１組成物における第１の粉末と第２組成物における第２の粉末とが異なる材料である場合、第１組成物における第１の粉末の充填率を第２組成物における第２の粉末と第３の粉末との合計の充填率と合わせるとともに、第１の粉末及び第２の粉末を単独に焼結した場合に相対密度がおよそ同一となるように第１の粉末の平均粒径及び第２の粉末の平均粒径が決められていることで、ステップＳ１６０の焼結工程における第１層３１０と第２層３００の収縮率の差を低減するようにしている。なお、その具体的な方法については、後述する。

第１の粉末と第２の粉末とが同じ材料である場合、第１組成物における第１の粉末の充填率を第２組成物における第２の粉末と第３の粉末との合計の充填率と合わせるとともに、第１の粉末の平均粒径を第２の粉末の平均粒径に合わせることで、焼結工程における第１層３１０と第２層３００の収縮率の差を低減することができる。これは、三次元造形物５００の構成材料（第１の粉末及び第２の粉末）が同じである場合、それらの粒子の充填率が小さいほど、また、粒径が小さい粒子を使用するほど、焼結に伴って他の成分が無くなることにより大幅に収縮する傾向になるが、第１の粉末と第２の粉末とで同じ粒径の粒子を使用し、第３の粉末の存在領域をそのまま空孔にすることで、収縮度合いを揃えることができる（ただし、第２層３００のほうが第３の粉末に対応する空孔ができるため、空孔部分が多くなる）ためである。そして、焼結工程における第１層３１０と第２層３００の収縮率の差を低減することで、高密度部分（第１層３１０）と低密度部分（第２層３００）とを有する三次元造形物を一括焼結することを可能にしている。
なお、第３の粉末の平均粒径は、第１の粉末及び第２の粉末の平均粒径の３倍以上であることが好ましい。

また、第１の粉末と第２の粉末とが異なる材料である場合、第１組成物における第１の粉末の充填率を第２組成物における第２の粉末と第３の粉末との合計の充填率と合わせるとともに、第１の粉末及び第２の粉末を単独に焼結した場合に相対密度がおよそ同一となるように第１の粉末の平均粒径及び第２の粉末の平均粒径が決められていることで、焼結工程における第１層３１０と第２層３００の収縮率の差を低減することができる。これは、三次元造形物５００の構成材料（第１の粉末及び第２の粉末）が異なる場合であっても、第１の粉末及び第２の粉末を単独に焼結した場合に相対密度がおよそ同一となるように第１の粉末の平均粒径及び第２の粉末の平均粒径が決められていることで、収縮度合いを揃えることができるためである。そして、焼結工程における第１層３１０と第２層３００の収縮率の差を低減することで、高密度部分（第１層３１０）と低密度部分（第２層３００）とを有する三次元造形物を一括焼結することを可能にしている。
なお、「合わせる」及び「およそ同一」とは、完全に同じである場合だけでなく概ね同じであればよい意味である。例えば、充填率の違いが３ポイント以下（４２％と４５％など）である場合や、平均粒径の違いが２０％以下（２μｍと２．５μｍ、４μｍと５μｍなど）である場合や、相対密度の違いが２％以下である場合等が該当する。また、「平均粒径」としては、例えば、ｄ５０等を採用できる。

ここで、第１の粉末と第２の粉末とが異なる材料である場合に、第１の粉末の充填率を第２の粉末と第３の粉末との合計の充填率と合わせるとともに、第１の粉末及び第２の粉末を単独に焼結した場合に相対密度がおよそ同一となるように第１の粉末の平均粒径及び第２の粉末の平均粒径を決める方法について、具体的に説明する。

ここで、図１４は、本実施例の三次元造形物の製造方法により製造可能な三次元造形物５００の製造例を説明するための図であり、本発明者らが実験を重ねるなどして鋭意検討して求めた、第１の粉末及び第２の粉末を単独に焼結した場合に相対密度がおよそ同一となるように第１の粉末の平均粒径及び第２の粉末の平均粒径を決めるための概要図である。図１４は、第１の粉末が銅（Ｃｕ）で第２の粉末がコンスタンタン（Ｃｕ−Ｎｉ合金）である場合の相図（液相Ｌか固相Ｓかその両方を含む状態か）を表しているとともに、各平均粒径の焼結温度を表している。なお、図１４では、縦軸は温度、横軸はＣｕとＮｉの含有割合を表している。
本製造例においては、第１の粉末をＣｕとし、第２の粉末をＣｕ：Ｎｉ＝４５：５５となるＣｕ−Ｎｉ合金（Ｃｕ−Ｎｉ（４５−５５））とする際の、第１の粉末の平均粒径及び第２の粉末の平均粒径を決める例について説明する。

また、第１組成物及び第２組成物におけるバインダーの組成は、下記の表１のものを使用した。

第１の粉末として平均粒径が１．５μｍのＣｕ粉末を採用した場合（図１４におけるＣｕの割合が０ｗｔ％に相当）、その焼結温度は約８５０℃となる。そして、該８５０℃に対応する焼結温度となる第２の粉末としてのＣｕ−Ｎｉ（４５−５５）の平均粒径は、図１４（図１４のＡセット参照）から１μｍとなる。
また、第１の粉末として平均粒径が３μｍのＣｕ粉末を採用した場合（図１４におけるＣｕの割合が０ｗｔ％に相当）、その焼結温度は約９００℃となる。そして、該９００℃に対応する焼結温度となる第２の粉末としてのＣｕ−Ｎｉ（４５−５５）の平均粒径は、図１４（図１４のＡセット参照）から１．５μｍとなる。
これらをまとめると、下記の表２のようになる。

すなわち、第１の粉末及び第２の粉末を単独に焼結した場合に相対密度がおよそ同一となるように第１の粉末の平均粒径及び第２の粉末の平均粒径を決める方法とは、第１の粉末と第２の粉末とがともに１種類の粉末で構成されている場合、第１の粉末と第２の粉末の焼結温度が合うように平均粒径を選択する方法であると言い換えることができる。第１の粉末と第２の粉末の焼結温度が合うように平均粒径を選択することで、第１層３１０と第２層３００とで収縮率に差ができることを抑制できるためである。

なお、上記製造例は第１の粉末がＣｕで第２の粉末がコンスタンタンである場合の例であるが、第１の粉末及び第２の粉末として異なる粉末を使用する場合は、実験を重ねるなどして図１４に対応する両者の相関図を作成し、該相関図に沿って、上記と同様の方法で第１の粉末及び第２の粉末の粒径を決めることができる。

次に、上記形成装置２０００（上記三次元造形物の製造方法）により形成される三次元造形物５００の具体例について説明する。
ここで、図１５は、上記形成装置２０００（上記三次元造形物の製造方法）により形成されたヒートシンクを表す概略断面図である。また、図１６は、上記形成装置２０００（上記三次元造形物の製造方法）により形成されたループ・ヒート・パイプを表す概略断面図である。

［実施例１］（第１の粉末と第２の粉末とが同じ材料である場合に対応）
第１組成物として、第１の粉末であるＣｕの平均粒径（ｄ５０）が２．５μｍであって、第１の粉末の充填率が４５％のペーストを用意した。また、第２組成物として、第２の粉末であるＣｕの平均粒径（ｄ５０）が２．５μｍであり第３の粉末であるＰＡ１２（ポリアミド１２）の平均粒径（ｄ５０）が１０μｍであって、第２の粉末と第３の粉末とを１：１の質量比で含み、第２の粉末と第３の粉末との合計の充填率が４５％のペーストを用意した。そして、上記の第１組成物及び第２組成物を用いて、上記形成装置２０００（上記三次元造形物の製造方法）により、図１５で表される三次元造形物５００（ヒートシンク）を形成した。具体的には、上記の第１組成物及び第２組成物を用いて、第１層形成工程及び第２層形成工程を各々実行し、その後、９５０℃で焼結工程を実行した。すると、第１層３１０の対応領域である高密度部分１３１０と第２層３００の対応領域である低密度部分１３００との収縮率が同等となり、図１５で表されるように、変形などを生じていない三次元造形物５００（ヒートシンク）を形成できた。

ここで、焼結工程後の第１層３１０の対応領域（高密度部分１３１０）の相対密度は９８％となり、焼結工程後の第２層３００の対応領域（低密度部分１３００）の相対密度は７４％となった。

図１５で表されるヒートシンク（三次元造形物５００の積層体）は、第２層３００（低密度部分１３００）で構成されるセル構造部１３４０が形成され、セル構造部１３４０の内部に第１層３１０（高密度部分１３１０）で構成されるパイプ部１３２０が形成される構成である。そして、該ヒートシンクは、このような構成であって、半導体チップなどの熱源１３６０を高密度部分１３１０で構成される接触部１３５０に接触させ、パイプ部１３２０に冷却水１３７０を流すことが可能な構成になっている。上記のように、セル構造部１３４０は低密度で形成されることで熱伝導率が低くなり、パイプ部１３２０が形成される第１層３１０の対応部分（高密度部分１３１０）は高密度で形成されることで熱伝導率が高くなる。したがって、上記三次元造形物の製造方法を実行し、図１５で表されるヒートシンクのように、例えば、熱源１３６０を第１層３１０の対応部分に接触させてパイプ部１３２０に冷却水を流すなどして該パイプ部１３２０を冷やす構成とすることで、セル構造部１３４０（第２層３００の対応部分）から周囲への熱の移動を効果的に抑制できる、高性能なヒートシンクを製造することができる。

［実施例２］（第１の粉末と第２の粉末とが同じ材料である場合に対応）
上記の実施例１の第１組成物及び第２組成物を用いて、上記形成装置２０００（上記三次元造形物の製造方法）により、図１６で表される三次元造形物５００（ループ・ヒート・パイプ：ＬＨＰ）を形成した。具体的には、上記の第１組成物及び第２組成物を用いて、第１層形成工程及び第２層形成工程を各々実行し、その後、実施例１と同様、９５０℃で焼結工程を実行した。すると、第１層３１０の対応領域である高密度部分１３１０と第２層３００の対応領域である低密度部分１３００との収縮率が同等となり、図１６で表されるように、変形などを生じていない三次元造形物５００（ＬＨＰ）を形成できた。なお、焼結工程後の高密度部分１３１０及び低密度部分１３００の相対密度は、何れも実施例１と同様であった。

図１６で表されるＬＨＰ（三次元造形物５００の積層体）は、基部１３４１と該基部１３４１から延びる柱状部１３４２とが第２層３００（低密度部分１３００）で形成され、基部１３４１の反対側から柱状部１３４２の内部に一部が挿入された形状が第１層３１０（高密度部分１３１０）で形成される構成である。すなわち、基部１３４１は低密度で形成されることで熱伝導率が低くなり、基部１３４１の反対側（第１層３１０の対応部分）は高密度（高密度部分１３１０）で形成されることで熱伝導率が高くなり、基部１３４１と該基部１３４１の反対側との間の領域の柱状部１３４２の周囲に空間部分１３３０が形成されている。そして、該ＬＨＰは、このような構成であって、半導体チップなどの熱源１３６０を高密度部分１３１０で構成される接触部１３５１に接触させ、基部１３４１における空間部分１３３０とは反対側のパイプ１３９０（不図示の冷却部に接続されるなどしたループ状のパイプ）に冷却水１３７０を流すことが可能な構成になっている。本実施例の上記のように、基部１３４１及び柱状部１３４２は低密度で形成されることで熱伝導率が低くなり、基部１３４１の反対側から柱状部１３４２の内部に一部が挿入された第１層３１０の対応部分（高密度部分１３１０）は高密度で形成されることで熱伝導率が高くなる。したがって、上記三次元造形物の製造方法を実行し、図１６で表されるＬＨＰのように、例えば、熱源１３６０を基部１３４１の反対側の接触部１３５１（第１層３１０の対応部分）に接触させて基部１３４１を冷却水１３７０などで冷やす構成とすることで、該ＬＨＰを、基部１３４１側への熱の移動を効果的に抑制しつつ、第２層３００の対応部分である基部１３４１から柱状部１３４２側へ冷却水１３７０を浸透させ、柱状部１３４２の周囲の空間部分１３３０で冷却水を蒸気１３８０に蒸発させて潜熱を吸収する（熱源１３６０を気化熱により冷やす）構成とすることができ、高性能ＬＨＰを製造することができる。なお、図１６で表されるＬＨＰでは、空間部分１３３０は柱状部１３４２と熱源１３６０とが合わさることで蒸気１３８０を通すパイプ状となっている。そして、空間部分１３３０が延びる方向とパイプ１３９０が延びる方向とは、共に、図１６において紙面垂直方向である。

［実施例３］（第１の粉末と第２の粉末とが異なる材料である場合に対応）
上記の実施例１の第１組成物及び第２組成物を用いる代わりに、第１の粉末及び第２の粉末として、Ｃｕ以外の粉末を用いることができる。
例えば、第１組成物として上記の実施例１の第１組成物を用い、第２組成物として、第２の粉末であるＣｕ−Ｎｉ合金の平均粒径（ｄ５０）が１．５μｍであり第３の粉末であるＰＡ１２（ポリアミド１２）の平均粒径（ｄ５０）が１０μｍであって、第２の粉末と第３の粉末とを１：１の質量比で含むペーストを用いることができる。なお、本例においては、第２の粉末であるＣｕ−Ｎｉ合金及び第３の粉末であるＰＡ１２は、実施例１の第１組成物及び第２組成物の焼結工程後の相対密度比と同様（第１組成物：第２組成物＝９８％：７４％）になるように、焼結工程後の第２層３００の対応領域の相対密度が７４％となるように計算された平均粒径のものを選んだ。

［実施例４］（第１の粉末と第２の粉末とが異なる材料である場合に対応）
また、第１組成物として上記の実施例１の第１組成物を用い、第２組成物として、第２の粉末をＣｕとＮｉの２種類を含み、Ｃｕの平均粒径（ｄ５０）が２．５μｍでありＮｉの平均粒径（ｄ５０）が１μｍであるとともに、第３の粉末であるＰＡ１２（ポリアミド１２）の平均粒径（ｄ５０）が１０μｍであって、ＣｕとＮｉとＰＡ１２とを２７．５：２２．５：５０の質量比で含むペーストを用いることができる。なお、本例においては、第２の粉末であるＣｕ及びＮｉ並びに第３の粉末であるＰＡ１２は、実施例１の第１組成物及び第２組成物の焼結工程後の相対密度比と同様（第１組成物：第２組成物＝９８％：７４％）になるように、焼結工程後の第２層３００の対応領域の相対密度が７４％となるように計算された平均粒径のものを選んだ。

［その他の実施例］（第１の粉末と第２の粉末とが異なる材料である場合に対応）
また、第１の粉末としてＣｕを使用し、第２の粉末として、Ｃｕ−Ｎｉ合金とＣｕの２種類の粉末、Ｃｕ−Ｎｉ合金とＮｉの２種類の粉末、Ｃｕ−Ｎｉ合金とＣｕとＮｉの３種類の粉末、なども使用可能である。さらには、第１の粉末としてＡｌ_２Ｏ_３やＡｌＮなどのＣｕ以外の粉末を用いることもできる。
また、第１の粉末と第２の粉末とが同じ材料である場合、第１の粉末と第２の粉末とが異なる材料である場合、の両方の場合を、積層体の積層方向（Ｚ方向）及び該積層方向と交差する交差方向の少なくとも一方において、併存させてもよい。

また、三次元造形物５００の積層体を、層５０１、５０２、５０３、・・・５０ｎの積層方向（Ｚ方向）及び該積層方向と交差する交差方向の少なくとも一方における第１層３１０及び第２層３００の存在比率を変化させて形成させてもよい。積層方向及び交差方向の少なくとも一方における第１層３１０及び第２層３００の存在比率を変化させて形成されるので、三次元造形物５００の使用態様などに応じて、積層体に熱伝導率の勾配を形成することができるためである。

本発明は、上述の実施例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

５０、５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ…構成層構成部、１１０…基台、
１１１…駆動装置、１２０…ステージ、１２１…試料プレート、
１３０…ヘッドベース支持部、３００…第２層、３１０…第１層、
４００…制御ユニット（制御部）、４１０…ステージコントローラー、
５００…三次元造形物（三次元造形物の積層体）、
５０１、５０２、５０３、・・・５０ｎ…層、７３０…ヘッドベース支持部、
１１００…ヘッドベース、１２００…第１組成物供給装置、
１２１０…第１組成物供給ユニット、１２１０ａ…第１組成物収容部、
１２２０…供給チューブ、１２３０…第１組成物吐出部、１２３０ａ…吐出ノズル、
１２３０ｂ…吐出駆動部、１３００…低密度部分、１３１０…高密度部分、
１３２０…パイプ部、１３３０…空間部分、１３４０…セル構造部、１３４１…基部、
１３４２…柱状部、１３５０…接触部、１３５１…接触部、１３６０…熱源、
１３７０…冷却水、１３８０…蒸気、１３９０…パイプ、１４００…ヘッドユニット、
１４００ａ…保持治具、
１４０１、１４０２、１４０３及び１４０４…ヘッドユニット、
１５００…材料供給コントローラー、１６００…ヘッドベース、
１７００…第２組成物供給装置、１７１０…第２組成物供給ユニット、
１７１０ａ…第２組成物収容部、１７２０…供給チューブ、
１７３０…第２組成物吐出部、１７３０ａ…吐出ノズル、１７３０ｂ…吐出駆動部、
１９００…ヘッドユニット、１９００ａ…保持治具、
２０００…形成装置（三次元造形物の製造装置）、Ｍ…材料（第１組成物、第２組成物）

Claims (5)

1. 層を積層することにより三次元造形物を製造する三次元造形物の製造方法であって、
   第１の粉末とバインダーとを含む第１組成物を用いて前記層のうちの第１層を形成する第１層形成工程と、
   第２の粉末と有機材料である第３の粉末とバインダーとを含む第２組成物を用いて前記層のうちの第２層を形成する第２層形成工程と、
   前記第１層と前記第２層とを含む積層体を加熱して前記第１の粉末及び前記第２の粉末を焼結させる焼結工程と、を有し、
   前記第１の粉末と前記第２の粉末とが同じ材料である場合、前記第１組成物における前記第１の粉末の充填率を前記第２組成物における前記第２の粉末と前記第３の粉末との合計の充填率と合わせるとともに、前記第１の粉末の平均粒径を前記第２の粉末の平均粒径に合わせることで、前記焼結工程における前記第１層と前記第２層の収縮率の差を低減することを特徴とする三次元造形物の製造方法。
2. 層を積層することにより三次元造形物を製造する三次元造形物の製造方法であって、
   第１の粉末とバインダーとを含む第１組成物を用いて前記層のうちの第１層を形成する第１層形成工程と、
   第２の粉末と有機材料である第３の粉末とバインダーとを含む第２組成物を用いて前記層のうちの第２層を形成する第２層形成工程と、
   前記第１層と前記第２層とを含む積層体を加熱して前記第１の粉末及び前記第２の粉末を焼結させる焼結工程と、を有し、
   前記第１の粉末と前記第２の粉末とが異なる材料である場合、前記第１組成物における前記第１の粉末の充填率を前記第２組成物における前記第２の粉末と前記第３の粉末との合計の充填率と合わせるとともに、前記第１の粉末及び前記第２の粉末を単独に焼結した場合に相対密度がおよそ同一となるように前記第１の粉末の平均粒径及び前記第２の粉末の平均粒径が決められていることで、前記焼結工程における前記第１層と前記第２層の収縮率の差を低減することを特徴とする三次元造形物の製造方法。
3. 請求項１又は２に記載された三次元造形物の製造方法において、
   前記積層体は、前記第２層で構成されるセル構造部が形成され、前記セル構造部の内部に前記第１層で構成されるパイプ部が形成されることを特徴とする三次元造形物の製造方法。
4. 請求項１又は２に記載された三次元造形物の製造方法において、
   前記積層体は、基部と該基部から延びる柱状部とが前記第２層で形成され、前記基部の反対側から前記柱状部の内部に一部が挿入された形状が前記第１層で形成されることを特徴とする三次元造形物の製造方法。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載された三次元造形物の製造方法において、
   前記積層体は、前記層の積層方向及び該積層方向と交差する交差方向の少なくとも一方における前記第１層及び前記第２層の存在比率を変化させて形成されることを特徴とする三次元造形物の製造方法。

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