JP2019151050A - 立体造形方法および立体造形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁波の照射による熱ストレスを低減して造形品質を高めることができる立体造形方法および立体造形装置を提供する。【解決手段】立体造形方法は、立体造形用の粉末層に照射する電磁波の照射位置を示す複数のパスであって、前記粉末層のうち立体造形物を造形する領域内の各位置の前記電磁波により到達する温度の差分が所定値以内となるような複数の照射パスを生成する生成ステップと、複数の前記照射パスに従い前記電磁波を照射するように照射部を制御する照射制御ステップと、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、立体造形方法および立体造形装置に関する。

立体造形物を製造する方式として、粉末床溶融（ＰＢＦ：powder bed fusion）方式が知られている。ＰＢＦ方式としては、選択的に電磁波（レーザー光）を照射して立体造形物を形成するＳＬＳ（selective laser sintering）方式、および、マスクを使い平面状にレーザー光を当てるＳＭＳ（selective mask sintering）方式などが知られている。

しかしながら、このような方式を利用した従来の３Ｄ（３次元）プリンタでは、電磁波を照射する描画面内に温度のばらつき（特に各部位での最高到達温度のばらつき）が発生して熱ストレスとなり、立体造形物の反りおよび歪みなどの問題が発生していた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電磁波の照射による熱ストレスを低減して造形品質を高めることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の立体造形方法は、立体造形用の粉末層に照射する電磁波の照射位置を示す複数のパスであって、前記粉末層のうち立体造形物を造形する領域内の各位置の前記電磁波により到達する温度の差分が所定値以内となるような複数の照射パスを生成する生成ステップと、複数の前記照射パスに従い前記電磁波を照射するように照射部を制御する照射制御ステップと、を含む。

本発明によれば、電磁波の照射による熱ストレスを低減して造形品質を高めることができるという効果を奏する。

図１は、本実施形態の立体造形装置のハードウェア図である。 図２は、本実施形態にかかる立体造形装置のブロック図である。 図３は、本実施形態における立体造形処理のフローチャートである。 図４は、層形成工程の一例を示す図である。 図５は、溶融工程の一例を示す図である。 図６は、従来の照射パスの動作を説明するための概念図である。 図７は、本実施形態の照射パスの動作を説明するための概念図である。 図８は、層形成工程の一例を示す図である。 図９は、溶融工程の一例を示す図である。 図１０は、照射パスの変形例を示す図である。 図１１は、照射パスの変形例を示す図である。 図１２は、樹脂粉末の一例を示す図である。 図１３は、立体造形物の反り量の算出方法を示す図である。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる立体造形方法および立体造形装置の一実施形態を詳細に説明する。以下では、本発明を、ＳＬＳ（selective laser sintering）方式により立体造形物を造形する立体造形装置に適用した一実施形態について説明する。

上記のように、従来技術では、レーザー照射による造形面内の各部の到達温度（レーザー照射による温度上昇の最高温度）のばらつきに起因する造形品の反りおよび歪みが生じる場合があった。また、従来技術では、造形前に実行する、レーザー光の照射パスの準備に多大な時間がかかると共に、レーザースキャンの制御が極めて煩雑となり、現実的ではない。さらに、従来技術では、領域を面分割して描画を行っているため、この分割面のつなぎ位置が熱的な不連続境界となって新たな熱ストレスの発生要因となり、反りおよび歪み対策としては適切ではない。

本実施形態では、立体造形用の粉末層のうち立体造形物を造形する領域内（造形面内）の、電磁波の照射による到達温度が一定となるような照射パスに従って、電磁波を照射する照射部（照射源、反射鏡など）を制御する。照射パスは、粉末層に照射する電磁波の照射位置を示す情報である。

図１は、本実施形態の立体造形装置１のハードウェア構成例を示す概略図である。図１に示すように、立体造形装置１は、供給槽１１と、ローラ１２と、走査スペース１３と、照射源１８と、反射鏡１９と、ヒータ１１Ｈ、１３Ｈと、ピストン１１Ｐ、１３Ｐと、エンジン１００と、を備えている。

供給槽１１は、造形用の樹脂粉末Ｐを収容する収容手段の一例である。ローラ１２は、供給槽１１に収容されている樹脂粉末Ｐを供給する。走査スペース１３は、ローラ１２によって供給された樹脂粉末Ｐが配され、レーザー光Ｌが走査される領域である。

照射源１８は、レーザー光Ｌの照射源である。照射源１８は、例えば、ＣＯ２レーザー、および、半導体レーザーなどである。反射鏡１９は、照射源１８によって照射されたレーザー光Ｌを走査スペース１３の所定位置へ反射させる。ヒータ１１Ｈ、１３Ｈは、供給槽１１および走査スペース１３に収容される樹脂粉末Ｐをそれぞれ加熱する。

エンジン１００は、制御回路２０１と、メモリ２０２と、を備えている。制御回路２０１は、立体造形装置１による立体造形処理を制御する回路である。制御回路２０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、および、ＡＳＩＣなどにより実現できる。メモリ２０２は、立体造形処理で用いられる各種情報を記憶する。メモリ２０２は、メモリカード、ＲＡＭ（Random Access Memory）、および、不揮発性メモリ（ＮＶＲＡＭ）などの、どのような記憶媒体であってもよい。

ここで、立体造形処理の概要について説明する。制御回路２０１は、３Ｄモデルの図形データを受け付ける。制御回路２０１は、受け付けた図形データから、積層方向にスライスした複数の２次元データを生成する。制御回路２０１は、各２次元データに対して照射パスを決定する。本実施形態では、造形面内での到達温度を一定とできるような照射パスが生成される。照射パスの具体的な生成手法については後述する。

制御回路２０１は、照射源１８および反射鏡１９を制御して、レーザー光Ｌの反射角度を変えることで、走査スペース１３のうち、２次元データ４１によって示される部分に、選択的にレーザー光Ｌを照射する。これにより、レーザー光Ｌの照射位置の樹脂粉末Ｐが溶融され、焼結されて立体造形物を構成する層が形成される。

このように、立体造形装置１は、立体造形用の樹脂粉末を含む層を形成する層形成手段と、形成された層にレーザー照射して溶融させる溶融手段と、を有し、さらに必要に応じてその他の手段を含む。層形成手段は、例えばローラ１２などにより実現される。ローラ１２の代わりに、または、ローラ１２とともに、ブレードおよびブラシ等を用いてもよい。溶融手段は、例えば照射源１８により実現される。

ピストン１１Ｐ、１３Ｐは、それぞれ供給槽１１および走査スペース１３に設けられる。ピストン１１Ｐ、１３Ｐは、層の造形が完了すると、供給槽１１および走査スペース１３を、立体造形物の積層方向に対し上方向または下方向に移動させる。これにより、供給槽１１から走査スペース１３へ、新たな層の造形に用いられる新たな樹脂粉末Ｐを供給でき、造形が進行する。

図２は、本実施形態にかかる立体造形装置１の構成の一例を示すブロック図である。図２に示すように、立体造形装置１は、受付部１０１と、生成部１０２と、駆動制御部１１１と、照射制御部１１２と、記憶部１２１と、を備えている。

受付部１０１は、例えば３Ｄモデルの図形データ（３次元データ）などの情報を受け付ける。生成部１０２は、３次元データから、立体造形物の積層方向にスライスした複数の２次元データを生成する。また、生成部１０２は、各２次元データに対する照射パスを生成する。例えば生成部１０２は、粉末層のうち立体造形物を造形する領域内の各位置の、レーザー光の照射により到達する温度の差分が、所定値以内となるような複数の照射パスを生成する。

駆動制御部１１１は、立体造形処理で用いられる、ローラ１２、および、ピストン１１Ｐ、１３Ｐなどの駆動部を制御する。

照射制御部１１２は、レーザー光の照射を制御する。例えば照射制御部１１２は、生成部１０２により生成された照射パスに従ってレーザー光を照射するように、照射源１８および反射鏡１９を制御する。

上記各部（受付部１０１、生成部１０２、駆動制御部１１１、および、照射制御部１１２）は、例えば、１または複数のプロセッサにより実現される。例えば上記各部は、ＣＰＵなどのプロセッサとしての制御回路２０１にプログラムを実行させること、すなわちソフトウェアにより実現してもよい。上記各部は、専用のＩＣ（Integrated Circuit）などのプロセッサとしての制御回路２０１、すなわちハードウェアにより実現してもよい。上記各部は、ソフトウェアおよびハードウェアを併用して実現してもよい。複数のプロセッサを用いる場合、各プロセッサは、各部のうち１つを実現してもよいし、各部のうち２以上を実現してもよい。

記憶部１２１は、例えば、受け付けられた３次元データ、生成された２次元データ、および、照射パスを示す情報などを記憶する。記憶部１２１は、例えば上記メモリ２０２により実現される。

次に、このように構成された本実施形態にかかる立体造形装置１による立体造形処理について図３を用いて説明する。図３は、本実施形態における立体造形処理の一例を示すフローチャートである。

受付部１０１は、３Ｄモデルの図形データ（３次元データ）を受け付ける（ステップＳ１０１）。生成部１０２は、３次元データから、立体造形物の積層方向にスライスした複数の２次元データを生成する（ステップＳ１０２）。なお、受付部１０１は、事前に生成された複数の２次元データを受け付けるように構成してもよい。生成部１０２は、各２次元データに対する照射パスを生成する（ステップＳ１０３）。

駆動制御部１１１は、ピストン１１Ｐ、１３Ｐの上昇および下降、並びに、ローラ１２の駆動などを制御し、走査スペース１３に粉末層を形成する（ステップＳ１０４）。照射制御部１１２は、生成された照射パスに従い、レーザー光を照射する（ステップＳ１０５）。

駆動制御部１１１は、すべての層の造形が完了したか否かを判定する（ステップＳ１０６）。完了していない場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、ステップＳ１０４に戻り処理が繰り返される。すべての層の造形が完了した場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、立体造形処理が終了する。

以下、立体造形物の製造方法（立体造形処理）の詳細についてさらに説明する。図４〜図９は、立体造形物の製造方法を説明するための概念図である。

供給槽１１に収容された樹脂粉末Ｐは、ヒータ１１Ｈによって加熱される。供給槽１１の温度としては、樹脂粉末Ｐをレーザー照射により溶融するときに反り返りを抑制する点では、樹脂粉末Ｐの融点以下のなるべく高い温度が好ましい。一方、供給槽１１での樹脂粉末Ｐの溶融を防ぐ点では、樹脂粉末Ｐの融点より１０℃以上低いことが好ましい。

図４は、走査スペース１３に樹脂粉末Ｐを供給して層を形成する層形成工程の一例を示す図である。図４に示すように、例えば駆動制御部１１１は、ローラ１２を駆動して、供給槽１１の樹脂粉末Ｐを走査スペース１３へ供給して整地することで、１層分の厚さＴの粉末層を形成する。走査スペース１３へ供給された樹脂粉末Ｐは、ヒータ１３Ｈによって加熱される。走査スペース１３の温度としては、樹脂粉末Ｐをレーザー照射により溶融するときに反り返りを抑制する点では、なるべく高い方が好ましい。一方、走査スペース１３での樹脂粉末Ｐの溶融を防ぐ点では、樹脂粉末Ｐの融点より５℃以上低温であることが好ましい。

粉末層の厚さＴは、特に限定されないが、平均値として、１０μｍ以上が好ましく、５０μｍ以上がより好ましく、１００μｍ以上がさらに好ましい。また、粉末層の厚さＴは、特に限定されないが、平均値として、２００μｍ未満が好ましく、１５０μｍ未満がより好ましく、１２０μｍ未満がさらに好ましい。

図５は、立体造形物の最下層（最も底面側の層）を造形する溶融工程の一例を示す図である。受付部１０１は、３Ｄモデルから生成される複数の２次元データの入力を受け付ける。図５に示すように、照射制御部１１２は、複数の２次元データのうち最も底面側の２次元データに基づいて、反射鏡１９の反射面を移動させつつ、照射源１８にレーザー光を照射させる。レーザー光の出力は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択してよいが、１０ワット以上１５０ワット以下が好ましい。レーザー光の照射により、粉末層のうち、最も底面側の２次元データによって示される画素に対応する位置の樹脂粉末Ｐが溶融する。レーザー光の照射が完了すると、溶融した樹脂は硬化して、最も底面側の２次元データが示す形状の焼結層が形成される。反りおよび歪みのない立体造形物を得るためには、この熔融および固化過程における立体造形物の温度を適切に管理することが望ましい。

本実施形態では、生成する照射パスの工夫により、到達温度を造形面内で一定にできるようにする。これにより、立体造形物の構造によらず立体造形物の反りおよび歪みを低減した高品質な造形を実現できる。具体的には、下記（ａ）〜（ｃ）の各工程により造形面内での到達温度を造形面内で一定とする。なお、到達温度を一定にするとは、例えば、造形面内の各位置での到達温度の差分（到達温度のばらつき）が、所定値以内となることを意味する。
（ａ）レーザーの照射径の２倍以上のスキャンピッチの照射パス（第１照射パス）を生成する工程。
（ｂ）スキャンピッチの１／Ｎ（Ｎは３以上の整数）となる距離ずつずらした第１照射パスの間を補完する（Ｎ−１）本の照射パス（第２照射パス〜第Ｎ照射パス）を生成する工程。
（ｃ）第１から第Ｎの照射パスで当該層を順次溶融および固化する工程。

ここで、図６および７を用いて、照射パスの生成方法について説明する。図６は、従来の照射パスの動作を説明するための概念図である。また、図７は、本実施形態の照射パスの動作を説明するための概念図である。

図６に示すように、従来は、照射径５３が重なるように、スキャンピッチ５１を管理してレーザー照射を往復させ、造形領域６０を塗りつぶすようにする照射パス５０が生成される。そして、造形領域６０のみにレーザー照射されるように制御される。これにより、選択的に樹脂粉末が熔融され、積層が造形される。

このような構成によると、図６の下部のグラフに示すように、造形領域の面内における到達温度（レーザー照射による温度上昇の最高温度）に温度分布が生じる。そして、造形の積層を追った温度分布履歴の累積により、造形が完了した立体造形物に反りおよび歪みが重畳する。この結果、立体造形物の形状によっては、所望の立体造形物が得られない場合があった。例えば、中身の詰まったバルク状の立体造形物、および、面積が広く薄物の立体造形物などにおいてその影響は顕著に現れる。

本実施形態の照射パスは、図７に示すように、照射パス５０ａ、５０ｂ、および、５０ｃを含む。照射パス５０ａは、照射径５３の２倍以上のスキャンピッチ５１で構成される。照射パス５０ｂ、５０ｃは、スキャンピッチ５１の１／Ｎ（Ｎは３以上の整数）となる距離（照射パスシフト量５２）ずつずらした、照射パス５０ａの間を補完する（Ｎ−１）本の照射パスである。照射制御部１１２は、これらの照射パス５０ａ、５０ｂ、および、５０ｃを用いて、造形領域６０内を順次熔融および固化させる。なお、図７は、３つの照射パスを用いる場合の例（Ｎ＝３）であるが、照射パスの個数は４以上であってもよい。

それぞれの照射パス単位でのレーザー照射時には、ライン状にレーザーが照射される複数の箇所が相互に有効距離（例えば重ならない余白部が照射径５３の１．５倍以上）だけ離れて重ならないようにする。これにより、粉末樹脂の熔融および固化に関わるエネルギー投入が、レーザー照射のエネルギーＱ［Ｗ］、照射径φ［ｍｍ］、および、照射パスのスキャン速度Ｖ［ｍｍ／ｓ］により決まる、エネルギー密度Ｅ＝Ｑ／（φ×Ｖ）［Ｊ／ｍｍ^２］のみで管理可能となる。すなわち、粉末樹脂の到達温度が容易に管理可能となり、単位層（造形の単位となる粉末層）を造形するときの造形面内各部の到達温度（レーザー照射による温度上昇の最高温度）を一定とすることが可能となる。

また、１つの造形領域に対して、Ｎ本の照射パスに対応する複数のレーザー照射を行うことで、造形領域をまんべんなく均一にレーザー加熱して、粉末樹脂を熔融させることができ、高強度な立体造形物を造形可能となる。この操作における粉末樹脂の到達温度は、図７の下部のグラフに示すように一定となり、従来技術における立体造形物の反りおよび歪みを解消することができる。

図８は、最も底面側の焼結層が形成された後の、次の層の層形成工程の一例を示す図である。図９は、この層を造形する溶融工程の一例を示す図である。

図８に示すように、最も底面側の焼結層が形成されると、駆動制御部１１１は、走査スペース１３に１層分の厚さＴの造形スペースが形成されるように、ピストン１３Ｐにより走査スペース１３を１層分の厚さＴ分降下させる。また、駆動制御部１１１は、新たな樹脂粉末Ｐを供給可能とするため、ピストン１１Ｐを上昇させる。続いて、図８に示すように、駆動制御部１１１は、ローラ１２を駆動して、供給槽１１の樹脂粉末Ｐを走査スペース１３へ供給して整地することで、１層分の厚さＴの粉末層を形成する。

図９に示すように、照射制御部１１２は、複数の２次元データのうち最も底面側から２層目の２次元データに基づいて、反射鏡１９の反射面を移動させつつ、照射源１８にレーザー光を照射させる。これにより、粉末層のうち、最も底面側から２層目の２次元データによって示される画素に対応する位置の樹脂粉末Ｐが溶融する。レーザー光の照射が完了すると、溶融した樹脂は硬化して、最も底面側から２層目の２次元データが示す形状の焼結層が、最も底面側の焼結層に積層された状態で形成される。

立体造形装置１は、上記の層形成工程と、溶融工程と、を繰り返すことで、焼結層を積層させる。複数の２次元データのすべてに基づく造形が完了すると、３Ｄモデルと同形状の立体物が得られる。

（変形例１）
照射パスの形状は図７に示す例に限られるものではない。図１０は、照射パスの変形例を示す図である。照射パスは、図１０に示すようなジグザグ状のパスとしてもよい。

（変形例２）
これまでは、造形領域６０の内部を熔融して固化する照射パスについて説明したが、これに加えて、造形領域の外周に沿ってライン上にレーザー照射するアウトラインの照射パスを合わせることも可能である。これにより、立体造形物の境界面の品質をさらに向上させることができる。

（変形例３）
造形領域内の到達温度を一定にするために、各照射パス間にレーザー光を照射しない休止期間を設けてもよい。基本的には、前述したとおり、粉末樹脂の熔融に関わるエネルギー投入が、エネルギー密度Ｅ＝Ｑ／（φ×Ｖ）［Ｊ／ｍｍ^２］のみで管理できるようにすること、言い換えると、前工程のレーザー照射による温度上昇履歴をひきずらずに、粉末樹脂を加熱することが望ましい。そこで本変形例では、各照射パス間に照射の休止時間を設けて、以前のレーザー加熱による昇温分をキャンセルされた後に、次のレーザー照射を行う。これにより、造形領域内の到達温度を一定にすることができる。

同様の理由により、造形層面内に複数の立体造形物を配置する場合などでは、配置した複数の立体造形物を１つの立体造形物としてとらえて、この１つの立体造形物の照射パスとして、造形部位（複数の立体造形物のいずれかを造形する位置）のみにレーザーを照射する照射パスを生成してもよい。このような機能も、造形領域内の到達温度を一定にするのに有効である。

（変形例４）
例えば図４、図５で造形する層（最も底面側の層）、および、図８、図９で造形する層（最も底面側から２層目の層）などのように、複数層を積層する工程では、例えば、図１１に示すように、奇数番目の層、および、偶数番目の層で照射パスの方向を９０度変えて、交互に造形してもよい。

以上のように、本実施形態によれば、３Ｄプリンタなどのレーザー照射による描画で問題となっていた、描画面内の温度ばらつき（特に各部位での最高到達温度のばらつき）を低減し、立体造形物の反りおよび歪みを低減可能となる。

以下、本実施形態の実施例を説明するが、本実施形態はこれら実施例に何ら限定されるものではない。

（実施例１）
ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂（商品名：ノバデュラン５０２０、三菱エンジニアリングプラスチック株式会社製、融点：２１８℃、ガラス転移温度：４３℃）を原料とした、図１２に示すような略円柱体で、個数平均粒子径Ｄｎが５５〜８５μmの樹脂粉末を造形粉末材料として、本実施形態の立体造形装置１で立体造形物の製造を行った。個数平均粒子径Ｄｎは、粒度分布測定装置（シスメックス製Ｆ−ＰＩＡ３０００）を用いて測定した。造形の主要パラメータは、以下の通りとした。
・レーザー種：ＣＯ２レーザー
・レーザーの照射径：０．４８ｍｍ
・積層ピッチ：０．１ｍｍ
・レーザー照射出力：６０Ｗ（インフィル造形）、２０Ｗ（アウトライン造形）
・レーザースキャンスピード：１５ｍ／ｓ（インフィル造形）、４ｍ／ｓ（アウトライン造形）
・供給槽加熱温度：１６０℃
・走査スペース加熱温度：２１７℃

また、本実施形態に関わる造形パラメータは以下の通りとした。
・スキャンピッチ：１ｍｍ
・照射パスシフト量：０．２ｍｍ
・照射パス数Ｎ：５本／１層
・照射パスパターン：矩形（図１０の形態）
・奇数層目と偶数層目でスキャン方向を９０度変更

なお、インフィル造形とは、造形領域の内部の造形を示す。またアウトライン造形とは、造形領域の輪郭の造形を示す。

立体造形物としては、ＩＳＯ（国際標準化機構）３１６７ Ｔｙｐｅ１Ａ 多目的犬骨様試験標本（標本は、８０ｍｍ長さ、４ｍｍ厚さ、１０ｍｍ幅の中心部分を有し、長辺の長さが１７０ｍｍ）を作成した。この造形では、図１の座標系において、立体造形物の長手をＸ軸、４ｍｍ厚さ方向をＺ軸、１０ｍｍ幅方向をＹ軸になるように配置した。

この造形において、造形中の造形面内の到達温度を赤外線カメラにより計測したところ、面内における到達温度のばらつきが２５０〜２６０℃の範囲であることを確認し、略一定の到達温度条件で造形できていた。

また、仕上がった立体造形物を反りに対して、図１３に示す配置に設置して、図示する反り量１３０１を定量化したところ、長手方向１７０ｍｍに対して、０．５ｍｍの反り量にとどまり、良好な造形品質が得られた。

さらには、同試験片の引っ張り強度を引っ張り試験機で評価したところ、５０ＭＰａの高い強度を達成できていることを確認できた。この強度は、同材料を射出成形での造形品に匹敵するものであった。

（実施例２）
実施例１と同様の条件で、Ｘ：３００ｍｍ、Ｙ：２００ｍｍ、Ｚ：４ｍｍの板状の立体造形物を造形した。本造形においても、造形中の造形面内の到達温度を赤外線カメラにより計測したところ、面内における到達温度のばらつきは２４０〜２５０℃と、良好な結果が得られた。また、仕上がった立体造形物を反りについては、長手方向３００ｍｍに対して、０．７ｍｍの反り量にとどまり、良好な造形品質が得られた。

（比較例１）
基本的な造形パラメータは実施例１と同じにし、本実施形態と異なるパラメータとして、以下の設定とした。
・スキャンピッチ：０．２ｍｍ
・照射パスパターン：矩形（図６の形態）

立体造形物は実施例１と同じＩＳＯ３１６７ Ｔｙｐｅ１Ａ 多目的犬骨様試験標本とし、立体造形物の配置も同じとした。この造形において、造形中の造形面内の到達温度を赤外線カメラにより計測したところ、面内における到達温度のばらつきが２７０〜３２０℃と、大きくばらついていることを確認した。引っ張り強度については、４８ＭＰａのまずまずの値が得られたものの、反り量は２．５ｍｍと非常に大きく、所望の形状から大きくずれる結果となった。

（比較例２）
基本的な造形パラメータは実施例１と同じにし、本実施形態と異なるパラメータとして、以下の設定とした。
・レーザー照射出力：２０Ｗ（インフィル造形）、２０Ｗ（アウトライン造形）
・スキャンピッチ：０．２ｍｍ
・照射パスパターン：矩形（図６の形態）

立体造形物は実施例１と同じＩＳＯ３１６７ Ｔｙｐｅ１Ａ 多目的犬骨様試験標本とし、立体造形物の配置も同じとした。この造形において、造形中の造形面内の到達温度を赤外線カメラにより計測したところ、面内における到達温度のばらつきが２４０〜２８０℃となった。比較例１と比べると、比較的抑制されているものの、依然として大きなばらつきは残留した。反り量については、比較例１と比べると１ｍｍまで低減したが、実施例１と比較すると、未だに大きな反りが残留するままとなった。また、引っ張り強度については、３０ＭＰａと極端に低下した。

以上、比較例に示す従来の方法では、引っ張り強度と反り低減の両立が図れず、いずれかを優先する造形しか実現できず、また、その効果も限定的であった。これに対して、実施例では、高い引っ張り強度および小さな反り量を同時に実現できており、その効果は明白であった。

なお、本実施形態の装置で実行されるプログラムは、ＲＯＭ等に予め組み込まれて提供される。

本実施形態の装置で実行されるプログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録してコンピュータ・プログラム・プロダクトとして提供するように構成してもよい。

さらに、本実施形態の装置で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施形態の装置で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。

本実施形態の装置で実行されるプログラムは、上述した各部を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはＣＰＵ（プロセッサ）が上記ＲＯＭからプログラムを読み出して実行することにより上記各部が主記憶装置上にロードされ、各部が主記憶装置上に生成されるようになっている。

１ 立体造形装置
１８ 照射源
１９ 反射鏡
１００ エンジン
１０１ 受付部
１０２ 生成部
１１１ 駆動制御部
１１２ 照射制御部
１２１ 記憶部
２０１ 制御回路
２０２ メモリ

特許第５７６４７５３号公報 特許第５５９９９５７号公報

Claims (5)

1. 立体造形用の粉末層に照射する電磁波の照射位置を示す複数のパスであって、前記粉末層のうち立体造形物を造形する領域内の各位置の前記電磁波により到達する温度の差分が所定値以内となるような複数の照射パスを生成する生成ステップと、
   複数の前記照射パスに従い前記電磁波を照射するように照射部を制御する照射制御ステップと、
   を含む立体造形方法。
2. 複数の前記照射パスは、
   前記電磁波の径の２倍以上のスキャンピッチである第１照射パスと、
   前記スキャンピッチの１／Ｎ（Ｎは３以上の整数）となる距離ずつずらした前記第１照射パスを補完する（Ｎ−１）本の第２〜第Ｎ照射パスと、を含む、
   請求項１に記載の立体造形方法。
3. 前記照射制御ステップは、複数の前記照射パスそれぞれを照射する間に、前記電磁波を照射しない休止期間を設けるステップを含む、
   請求項１に記載の立体造形方法。
4. 前記照射パスは、複数の立体造形物に対応する照射位置を示し、複数の前記立体造形物のいずれかを造形する位置で前記電磁波を照射することを示す情報を含む、
   請求項１に記載の立体造形方法。
5. 立体造形用の粉末層に照射する電磁波の照射位置を示す複数のパスであって、前記粉末層のうち立体造形物を造形する領域内の各位置の前記電磁波により到達する温度の差分が所定値以内となるような複数の照射パスを生成する生成部と、
   複数の前記照射パスに従い前記電磁波を照射するように照射部を制御する照射制御部と、
   を備える立体造形装置。