JP2020029597A - 積層造形物の積層造形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】金属粉末を照射範囲に供給する際、照射範囲に突部が生じても、突部を乗り越えて金属粉末の表面のならしを可能とするとともに、低コストで、且つ使用可能な温度範囲が広いリコータを備える積層造形物の積層造形装置を提供する。【解決手段】積層造形装置１００は、造形光ビームＬ１が照射され、積層造形物が積層されるたび、照射範囲Ａｒ１を移動し、積層造形物の上面に供給された粉末層１５ａの表面をならすブレード２６ｂを備える。ブレード２６ｂは、リコータ２６に設けられ、リコータ２６とともに照射範囲Ａｒ１を移動する移動時において、積層造形物の上面が突部１６を有する場合、突部１６の通過を可能とし、且つ薄膜層１５ａ（粉末層）の表面のならしを可能とする所定の弾性力を有するよう繊維質材料によって形成される。【選択図】図４

Description

本発明は、積層造形物の積層造形装置に関する。

近年、照射範囲に供給された金属粉末をレーザ光の照射によって焼結又は溶融させて固化させ、一層ずつ層状に積層して立体的な積層造形物を製造する金属ＡＭ（Additive Manufactuaring）の開発が盛んに行なわれている。しかしながら、金属ＡＭにおいては、レーザ光によって焼結又は溶融され固化された製品の積層方向の平面度や表面粗さはあまり高精度ではない。

積層方向の平面度や表面粗さが高精度ではない理由の一つとしては、以下に説明する現象が挙げられる。つまり、敷き詰められた金属粉末の粉末層の表面のうち、レーザ光が一度も照射されていない、所謂、未照射部分にレーザ光を照射し金属粉末を溶融させ、その後固化させると、照射部分では、他の表面部分より高い部分（突部）が形成されるという公知の現象がある。

このため、金属粉末を照射範囲に供給する際、リコータ（ブレード）を金属粉末とともに照射範囲内に移動させると、通常セラミックや金属で形成されるブレードは、突部と干渉し、スムーズな移動が阻害される。このため、ブレードが破損する虞がある。また、ブレードが破損しなくても、照射範囲に供給される粉末層の表面をきれいにならすことが困難となり、延いてはレーザ光を照射したのち成形する製品の状態が悪化する虞がある。

このような現象に対応するため、一般的には、リコータ（ブレード）をゴムのような弾性を有する部材で形成することが考えられる。これにより、突部では、ゴムが変形することにより、ブレードが突部をスムーズに通過できる。また、別の方法として、例えば、引用文献１に記載される方法が開示されている。

特許文献１に示す従来技術では、リコータ（リコータヘッド）が、リコータヘッド駆動機構によって移動可能に構成される。そして、リコータが突部に衝突したことが検出されると、駆動機構のサーボモータをトルクがなくなる非制御状態に制御する。これにより、リコータが空走するようにして、突部を抵抗なく通過させると記載されている。また、特許文献２に示す従来技術では、突部が検出されると、切削回転工具が突部を切除すると記載されている。

特開２０１６−９８４１１号公報 特開２０１６−１５０４６３号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載の技術では、構成が複雑であり、コストが高い。これに対し、ゴムによってリコータ（ブレード）を作成する場合には、製作コストを低く抑えることが可能である。しかし、ブレードをゴムで作成した場合、例えば、使用可能な温度範囲が比較的狭い等の課題があり、設計上の制約となる場合がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、金属粉末を照射範囲に供給する際、照射範囲に突部が生じても、突部を乗り越えて金属粉末の表面のならしを可能とするとともに、低コストで、且つ使用可能な温度範囲が広いリコータを備える積層造形物の積層造形装置を提供することを目的とする。

本発明に係る積層造形装置は、造形光ビームの照射によって、照射範囲に供給された金属粉末の粉末層を溶融させた後、凝固させることにより、又は前記金属粉末の前記粉末層を焼結させることにより積層して積層造形物を形成する。積層造形装置は、前記造形光ビームが照射され、前記積層造形物が積層されるたび、前記照射範囲を移動し、前記積層造形物の上面に供給された前記粉末層の表面をならすブレードを備える。そして、前記ブレードは、リコータに設けられ、前記リコータとともに前記照射範囲を移動する移動時において、前記積層造形物の前記上面が突部を有する場合、前記突部の通過を可能とし、且つ前記粉末層の前記表面のならしを可能とする所定の弾性力を有するよう繊維質材料によって形成される。

これにより、ブレードは、照射範囲の移動時においては、弾性によって突部と接触する部分が好適に変形し、突部を良好に通過できる。その後、ブレードは、突部の通過後、弾性によって形状が復帰し、所定の弾性力によって、照射範囲における金属粉末の表面を良好にならすことができる。また、ブレードは、繊維質材料のみによって形成されるので、比較的低コストで作製できる。また、繊維質材料は、通常、ゴムよりも高い耐熱性を有するため、ゴムよりも幅広い温度範囲の設計条件に対応できる。

実施形態に係る積層造形装置の概要図である。 図１における金属粉末供給装置の上面図である。 レーザヘッドの構成を説明する図である。 図２におけるリコータのIV-IV矢視断面図である。 リコータの作動を説明する第一図である。 リコータの作動を説明する第二図である。 リコータの作動を説明する第三図である。 変形例２のブレードを説明する図である。 第二実施形態のリコータを説明する図である。

＜１．第一実施形態＞
（１−１．概要）
まず、本発明の第一実施形態に係る積層造形装置１００（図１参照）の概要について説明する。積層造形装置１００は、造形光ビームの照射によって、照射範囲に一層ずつ供給された金属粉末を、それぞれ溶融させたのち凝固させて積層し積層造形物を形成する装置である。

本実施形態では、造形光ビームとして、安価な近赤外波長のレーザ光を採用するものとして説明する。以降、近赤外波長のレーザ光を単にレーザ光Ｌ１と称す。ただし、この態様には限らない。レーザ光Ｌ１は、あくまで一例であり、造形光ビームとしては、近赤外波長のレーザ光（レーザ光Ｌ１）に限らず、ＣＯ２レーザ（遠赤外レーザ光）や半導体レーザや電子ビームを採用してもよい。また、造形光ビームによって金属粉末１５を溶融させ、積層造形物を形成するのではなく、造形光ビームによって金属粉末１５を焼結させて積層造形物を形成しても良い。

本実施形態において、造形物の原材料となる金属粉末１５としては、ＳＫＤ材（合金工具鋼、炭素鋼）、アルミ、ＳＵＳ、チタン、マルエージングなどがある。なお、本実施形態では、金属粉末として、ＳＫＤ材のうち、例えばＳＫＤ６１（ＪＩＳ規格）を使用するものとする。また、金属粉末１５の第一層目（後述する薄膜層１５ａ）は、造形物の最下層部（ベース部）を構成する平板状のベースプレート２７の上面に供給されるものとする。

（１−２．積層造形装置）
本発明に係る積層造形装置１００について説明する。図１は、本発明に係る第一実施形態の積層造形装置１００の概要図である。積層造形装置１００は、チャンバ１０と、金属粉末供給装置２０と、造形光ビーム照射装置３０と、制御装置４５と、を備える。制御装置４５は、金属粉末供給制御部２５と、造形光ビーム照射制御部４９と、造形部７０とを備える。

チャンバ１０は、概ね、直方体形状で形成された筐体であり、外気と内気との遮断が可能な容器である。チャンバ１０は、内部の空気を、Ｎ_２（窒素）やＡｒ（アルゴン）などの不活性ガスに置換可能な装置を備える（不図示）。なお、チャンバ１０は、内部を不活性ガスに置換するのではなく、内部の空気を真空ポンプにより吸引し真空近傍まで減圧させる構成としてもよい。

金属粉末供給装置２０は、チャンバ１０の内部に設けられる。本実施形態において、金属粉末供給装置２０は、制御装置４５の金属粉末供給制御部２５によって制御され、積層造形物の原材料となる金属粉末１５をレーザ光Ｌ１の照射範囲Ａｒ１（図１、図２参照）に供給する。詳細には、金属粉末供給装置２０は、レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）が照射され、積層造形物１５Ａが積層されて形成されるたび、金属粉末１５の薄膜層１５ａ（粉末層）をレーザ光Ｌ１の照射範囲Ａｒ１に一層ずつ所定の膜厚α（図１参照）で供給する。

図１、図２に示すように、金属粉末供給装置２０は、造形用容器２１と、粉末収納容器２２と、本発明に係るリコータ２６と、を備える。図１に示すように、造形用容器２１内には、造形物の昇温のためのヒータ２８を介して、上述したベースプレート２７が載置される。なお、ヒータ２８はどのような方式のものであってもよい。また、図示しないが、ヒータ２８は、レーザ光Ｌ１が照射される側に配置して薄膜層１５ａを加熱してもよい。

ヒータ２８は、制御装置４５と接続され、制御装置４５の制御によって、薄膜層１５ａを、ベースプレート２７を介して加熱（予熱）する。薄膜層１５ａは、ヒータ２８によって、例えば、約４００℃に加熱される。このとき、４００℃は、通常のゴム（例えばフッ素）の耐熱温度である約２６０℃を超え、且つ、金属粉末１５（ＳＫＤ６１）の再結晶温度（約４５０℃）より小さい温度であり、本発明に係る所定の温度に相当する。

これにより、レーザ光Ｌ１を、照射範囲Ａｒ１の薄膜層１５ａに照射して溶融させ積層造形物１５Ａを形成する際、溶融させた部分の温度低下速度を遅くすることができ、凝固させた後の積層造形物１５Ａの品質を向上させることができる。なお、本実施形態では、薄膜層１５ａの予備加熱温度（所定の温度）を４００℃としたが、この態様には限らない。所定の温度（予備加熱温度）は、金属粉末の再結晶温度以下であれば何度でもよい。ただし、好ましくは再結晶温度に近い程よい。これによっても、所定の温度に応じ、相応の品質を備えた積層造形物１５Ａが得られる。

粉末収納容器２２は、フィードテーブル２４上に金属粉末１５が収容され、フィードテーブル２４が上方に移動されることにより、金属粉末１５が所定量、粉末収納容器２２の上面から上方に突出する。なお、造形物昇降テーブル２３，フィードテーブル２４には、それぞれ支持軸２３ａ、２４ａが取り付けられる。支持軸２３ａ，２４ａは、制御装置４５に制御される駆動装置（図略）に接続され、駆動装置の作動によって上下に移動される。

これにより、フィードテーブル２４の上昇により粉末収納容器２２の上面より上方に供給された金属粉末１５が、リコータ２６の図１における右から左へのＵ方向の作動により、造形物昇降テーブル２３上に運搬される。これにより、造形物昇降テーブル２３上に金属粉末１５が供給され薄膜層１５ａが形成される。

このとき、リコータ２６は、照射範囲Ａｒ１を、図１において右から左に向って移動する際、薄膜層１５ａの表面をならしながら照射範囲Ａｒ１に薄膜層１５ａを一層ずつ供給する。詳細については、後に説明する。なお、薄膜層１５ａの厚さαは、造形物昇降テーブル２３の下降量で決まる。また、前述したが、図１に示す１５Ａは、レーザ光Ｌ１を照射し、溶融させた後、凝固した積層造形物の層である。

造形光ビーム照射装置３０は、チャンバ１０内の照射範囲Ａｒ１（図１、図２参照）に供給された金属粉末１５の薄膜層１５ａの表面に対し、外気を遮断された状態でレーザ光Ｌ１を所定の照射パターンで照射する。造形光ビーム照射装置３０は、制御装置４５の造形光ビーム照射制御部４９によって制御される。所定の照射パターンは、造形部７０が記憶している。

図１に示すように、造形光ビーム照射装置３０は、レーザ発振器３１、及びレーザヘッド３２を備える。また、レーザ発振器３１は、レーザ発振器３１から発振されたレーザ光Ｌ１をレーザヘッド３２に伝送する光ファイバ３５を備える。

レーザ発振器３１は、波長が予め設定された所定の赤外波長となるよう発振させて連続波ＣＷのレーザ光であるレーザ光Ｌ１を生成する。具体的には、レーザ光Ｌ１として、ＨｏＹＡＧ（波長：約１．５μｍ），ＹＶＯ（イットリウム・バナデイト、波長：約１．０６μｍ），Ｙｂ（イッテルビウム、波長：約１．０９μｍ）などが採用可能である。これにより、レーザ発振器３１を安価に製作できるとともに、運用時においても消費エネルギーは小さく安価である。

図１に示すように、レーザヘッド３２は、チャンバ１０内の薄膜層１５ａの表面から所定の距離を隔てて配置される。図３に示すように、レーザヘッド３２は、コリメートレンズ３３、ミラー３４、ガルバノスキャナ３６、及びｆθレンズ３８を備える。コリメートレンズ３３、ミラー３４、ガルバノスキャナ３６、及びｆθレンズ３８は、レーザヘッド３２の筐体内に配置される。

コリメートレンズ３３は、光ファイバ３５から照射されたレーザ光Ｌ１をコリメートして平行光に変換する。ミラー３４は、コリメートされたレーザ光Ｌ１が、ガルバノスキャナ３６に入射するようレーザ光Ｌ１の進行方向を変換する。本実施形態において、ミラー３４は、レーザ光Ｌ１の進行方向を９０度変換する。

ガルバノスキャナ３６は、レーザ光Ｌ１の進行方向を変更し、レーザ光Ｌ１を、ｆθレンズ３８を介して、薄膜層１５ａの表面の所定の位置に照射する。つまり、レーザヘッド３２は、ガルバノスキャナ３６によって、レーザ発振器３１から発振されたレーザ光Ｌ１の照射角度を自在に変更可能である。

ガルバノスキャナ３６には、例えば、直交する２方向に首ふり運動の可能な一対の可動ミラー（図示しない）を含む周知のスキャナが用いられる。ｆθレンズ３８は、ガルバノスキャナ３６から入射された平行なレーザ光Ｌ１を集光するレンズである。また、レーザヘッド３２から照射されたレーザ光Ｌ１は、チャンバ１０の上面に設けられる透明なガラスなどを通してチャンバ１０内に照射される。

造形部７０は、造形光ビーム照射制御部４９を介して、造形光ビーム照射装置３０の作動を制御する。造形部７０は、造形光ビーム照射装置３０を作動させ、レーザ光Ｌ１を、照射範囲Ａｒ１に供給された薄膜層１５ａの表面に、予め設定された照射パターンに従って照射する。

（１−３．リコータ２６の構成）
次に、本発明に係るリコータ２６の構成について詳細に説明する。図４の断面図に示すように、リコータ２６は、ホルダ２６ａと、ホルダ２６ａに交換可能に保持されるブレード２６ｂと、を備える。つまり、ブレード２６ｂは、ホルダ２６ａを介してリコータ２６に設けられる。

上述したように、リコータ２６は、照射範囲Ａｒ１にレーザ光Ｌ１が照射され、積層造形物が一層形成され積層されるたびに、照射範囲Ａｒ１をＵ方向に向って移動する。これにより、フィードテーブル２４の上昇により、粉末収納容器２２の上面より上方に供給された金属粉末１５が、ブレード２６ｂの作用により造形物昇降テーブル２３上に運搬され薄膜層１５ａを形成する。

ホルダ２６ａは、図２における上下方向に延在して形成され、駆動機構（図略）と連結される。駆動機構は、ホルダ２６ａに連結され、ブレード２６ｂが、照射範囲Ａｒ１に供給された薄膜層１５ａの表面をならすためＵ方向に移動するようリコータ２６を移動させる機構である。駆動機構は、ボールねじ機構やリニアモータによる機構等どのような方式の機構であってもよい。駆動機構は、金属粉末供給制御部２５によって駆動を制御される。

ホルダ２６ａは、図４に示すように、断面がほぼ矩形の基部２６ａ１と、図４において、基部２６ａ１の下方で且つ左右両側にそれぞれ突設される支持部２６ａ２及び支持部２６ａ３を備える。基部２６ａ１及び支持部２６ａ２、２６ａ３は、図２における上下方向に延在して形成される。支持部２６ａ２及び支持部２６ａ３は対向する面同士が平行となるよう形成される。支持部２６ａ３は、図２における上下方向に整列する複数のめねじ２６ａ４を備える。

図４に示すように、ブレード２６ｂは、板状に圧縮成形された状態で、ホルダ２６ａに固定される。ブレード２６ｂは、所定の繊維質材料により形成される。ここで、所定の繊維質材料とは、ロックウール、アルミナファイバ、又はグラスウール等をいう。換言すると、所定の繊維質材料は、複数の繊維状部材（線状部材）の集合体からなる材料である。また、所定の繊維質材料は、前述した集合体の状態において弾性力を有する弾性体でもある。ロックウール、アルミナファイバ、又はグラスウール等は、主に自動車用や建築用として使用される所定の耐熱性を有した公知の材料である。従って、詳細な説明については、省略する。なお、通常、繊維質材料の所定の耐熱性は、ゴムの耐熱性よりも高い。

ブレード２６ｂは、これらの繊維質材料のうちの、例えば、ロックウールを、図略の圧縮成形機によって成形されて製作される。このとき、ブレード２６ｂは、図４に示すように、板厚Ｔで板状に形成され、且つ所定の弾性力（又は剛性）を有する。このとき、所定の弾性力とは、リコータ２６の構成部材として、薄膜層１５ａ（粉末層）の表面を、良好にならすことを可能とする大きさの弾性力である。

ブレード２６ｂは、ホルダ２６ａと同様、図２における上下方向に延在して形成される。ブレード２６ｂは、図４に示すように、リコータ２６が照射範囲Ａｒ１を移動する前の状態において、照射範囲Ａｒ１に面して配置される側の平面部２６ｂ１が、ブレード２６ｂの移動方向（Ｕ方向）と直交して配置される。また、ブレード２６ｂでは、薄膜層１５ａの表面と対向するよう配置され照射範囲Ａｒ１の移動時に薄膜層１５ａの表面をならす底面部２６ｂ２が、平面部２６ｂ１と直交して形成される。つまり、ブレード２６ｂの、平面部２６ｂ１と底面部２６ｂ２とによって形成される角部の角度は直角である。

図４の断面図に示すように、底面部２６ｂ２は、例えば、ブレード２６ｂの板厚Ｔの１／２程度の幅で形成され、板厚Ｔの途中から平面部２６ｂ１と背向する他方の平面部２６ｂ３に向って面取りがされている。ただし、この態様は、あくまで一例を例示したものである。従って、板厚Ｔに対する底面部２６ｂ２の幅の割合は任意に設定すればよい。例えば、板厚Ｔに対する底面部２６ｂ２の幅の割合は、１であってもよい。

そして、ブレード２６ｂは、図４に示すように、平面部２６ｂ１の一部が、支持部２６ａ３と対向する支持部２６ａ２の面と当接する。また、支持部２６ａ３に形成された複数のめねじ２６ａ４に、複数のボルト２９の一端が螺着され、ボルトの他端がブレード２６ｂの平面部２６ｂ３と当接し、ホルダ２６ａに対してブレード２６ｂを固定する。このような構成であるので、複数のボルト２９を脱着することによって、ブレード２６ｂは、ホルダ２６ａに対して、交換可能である。

そして、上記のように構成された板状のブレード２６ｂは、リコータ２６が照射範囲Ａｒ１を移動する移動時において、積層造形物１５Ａの上面が、図５Ａに示すような突部１６を有する場合、突部１６の通過を可能とし、且つ薄膜層１５ａの表面のならしを可能とする所定の弾性力を有するよう形成される。なお、このとき、ブレード２６ｂの所定の弾性力は、上述したように、ブレード２６ｂが、照射範囲Ａｒ１を移動する移動時において、薄膜層１５ａの表面を、良好にならすことを可能とする弾性力でもある。

上記において、突部１６とは、薄膜層１５ａの表面にレーザ光Ｌ１を照射し、金属粉末を溶融させた後、凝固させて形成した積層造形物１５Ａの一部に、意図せず形成される、他の表面部分より高い部分のことである。具体的には、突部１６は、薄膜層１５ａの表面において、レーザ光Ｌ１が一度も照射されていない、所謂、未照射状態の表面部分にレーザ光を照射した場合に形成される場合がある。

本発明では、このように、例えば、積層造形物１５Ａの表面の一部に、意図せず突部１６が生じてしまった場合でも、リコータ２６（ブレード２６ｂ）は、Ｕ方向に向って移動する際、突部１６を所定の弾性力に応じた変形によって乗り越えることができる。そして、その後、リコータ２６（ブレード２６ｂ）は、所定の弾性力に応じて積層した薄膜層１５ａの表面を良好にならし、敷き詰めることができる。

このため、実際には、ブレード２６ｂを圧縮成形機によって成形する際、圧縮成形機の圧縮力を複数通り調整し、製造条件の異なる複数のブレード２６ｂを作製する。そして、複数の圧縮力によって作製した複数のブレード２６ｂによって、様々な高さの突部１６の通過評価、及び通過評価に続く薄膜層１５ａの表面のならし評価を行なう。

そして、評価後の結果に基づき、リコータ２６とともに照射範囲Ａｒ１を移動する移動時において、ブレード２６ｂが、突部１６を通過することを可能とし、且つ薄膜層１５ａの表面のならしをも可能とする所定の弾性力を有したブレード２６ｂの製造を可能とする製造条件を導出すればよい。なお、導出する条件としては、ブレード２６ｂを圧縮成形する圧縮力だけではなく、ブレード２６ｂの材質、形状等を変更し、最適条件を導出するようにしてもよい。

(１−４.作動)
次に、作動について説明する。なお、作動の説明においては、前提として、ベースプレート２７の上面には、一層目の薄膜層１５ａ（粉末層）が配置されているものとする。そして、一層目の薄膜層１５ａの一部には、レーザ光Ｌ１の照射によって形成した積層造形物１５Ａが形成されているものとする。さらに、積層造形物１５Ａの上面の一部には、図５Ａに示すような突部１６が形成されている。

また、ベースプレート２７の下方には、ヒータ２８が設けられている。そして、ヒータ２８の作動によって、ベースプレート２７及び一層目の薄膜層１５ａは、約４００℃に加熱（予熱）されているものとする。

作動の一例について説明する。まず、金属粉末供給制御部２５の制御によって、支持軸２４ａ及びフィードテーブル２４が所定量（α）だけ上方に移動される（図４参照）。このとき、リコータ２６は、粉末収納容器２２の上面における位置Ａ（図２、図４参照）に配置されている。

また、金属粉末供給制御部２５の制御によって、支持軸２３ａ及び造形物昇降テーブル２３が所定量（α）だけ下方に移動される（図５Ａ参照）。これにより、一層目の薄膜層１５ａの表面と、造形用容器２１の上面との間には、高さ方向において所定量（α）の隙間ができる。なお、このとき、前述した突部１６の薄膜層１５ａの表面からの高さは、所定量（α）より大きいものとする。

上記の状態において、リコータ２６が、図５Ａにおける左方向（Ｕ方向）に向って移動を開始する。これにより、図５Ａに示すように、リコータ２６のブレード２６ｂが、粉末収納容器２２の上方に供給された金属粉末１５を、左方に向って移動させる。しかし、このとき、前述したように、一層目の薄膜層１５ａに形成された積層造形物１５Ａの表面は、突部１６を備える。

このため、リコータ２６がＵ方向への移動を続けると、ブレード２６ｂの平面部２６ｂ１が、突部１６と当接する。しかし、ブレード２６ｂは所定の弾性力を有している。これにより、平面部２６ｂ１が、突部１６によって、若干、変形されたのち、図５Ｂに示すように、底面部２６ｂ２が突部１６に乗り上げる。そして、さらに、リコータ２６が、Ｕ方向に向って移動されると、図５Ｃに示すように、ブレード２６ｂが突部１６を乗り越える。

そして、図５Ｃの二点鎖線に示すように、ブレード２６ｂが突部１６を乗り越えると、ブレード２６ｂは、変形前の初期の形状に復帰する。このとき、初期の形状に復帰したブレード２６ｂは、上述したように、薄膜層１５ａの表面のならしを可能とする所定の弾性力を有している。これにより、リコータ２６（ブレード２６ｂ）は、金属粉末１５を照射範囲Ａｒ１に移動させながら、表面を良好にならして薄膜層１５ａを供給する。その後、薄膜層１５ａの供給が完了すると、リコータ２６（ブレード２６ｂ）は、次の薄膜層１５ａの供給のため、粉末収納容器２２の上面における位置Ａ（図２参照）に戻される。

また、このとき、ブレード２６ｂが供給した薄膜層１５ａは、下の層の薄膜層１５ａからの伝熱によって、速やかに約４００℃まで加熱される。しかしながら、ブレード２６ｂは、４００℃よりも高い耐熱性を有したロックウールで形成されている。このため、ブレード２６ｂは、溶融することなく、良好に薄膜層１５ａの表面をならすことができる。

（１−５.第一実施形態による効果）
上記第一実施形態によれば、積層造形装置１００は、レーザ光Ｌ１（造形光ビーム）が照射され、積層造形物１５Ａが積層されるたび、照射範囲Ａｒ１を移動し、積層造形物１５Ａの上面に供給された薄膜層１５ａ（粉末層）の表面をならすブレード２６ｂを備える。ブレード２６ｂは、リコータ２６とともに照射範囲Ａｒ１を移動する移動時において、積層造形物１５Ａの上面が突部１６を有する場合、突部１６の通過を可能とし、且つ薄膜層１５ａ（粉末層）の表面のならしを可能とする所定の弾性力を有するよう例えばグラスウール（繊維質材料）によって形成される。

これにより、ブレード２６ｂは、照射範囲Ａｒ１の移動時においては、弾性によって突部１６と接触する部分が好適に変形し、突部１６を良好に通過する。その後、ブレード２６ｂは、突部１６の通過後、弾性によって形状が復帰され、所定の弾性力によって、照射範囲Ａｒ１における金属粉末１５を、表面を良好にならしながら供給する。このとき、ブレード２６ｂは、グラスウール（繊維質材料）のみによって形成されるので、比較的低コストで作製できる。また、グラスウール（繊維質材料）は、ゴムよりも高い耐熱性を有するため、ゴムよりも幅広い温度範囲の設計条件に対応できる。

また、上記第一実施形態によれば、ブレード２６ｂは、ゴムの耐熱温度（例えば、２６０℃）を超え、且つ金属粉末１５の再結晶温度より低い所定の温度において、所定の弾性力を有する。従って、ブレード２６ｂは、薄膜層１５ａ（粉末層）の加熱温度（保温温度）として最適な温度帯（約４００℃近傍）において、所定の弾性力を有している。これにより、例え、積層造形物１５Ａの表面が突部１６を有していても、積層造形物１５Ａを最適な温度帯（約４００℃近傍）で加熱（保温）しつつ、突部１６を乗り越えられるとともに、次の薄膜層１５ａ（粉末層）を良好にならしながら、照射範囲Ａｒ１に供給できる。

また、上記第一実施形態によれば、繊維質材料は、公知で且つ安価なロックウール、アルミナファイバ、又はグラスウールである。これにより、所定の耐熱性能を備え、且つ所定の弾性力を備えたブレード２６ｂが安価、且つ容易に形成できる。

また、上記第一実施形態によれば、ブレード２６ｂは、板状に圧縮成形された状態で、リコータ２６が備えるホルダ２６ａを介してリコータ２６に設けられる。ブレード２６ｂは、照射範囲Ａｒ１を移動する前の状態において、照射範囲Ａｒ１に面して配置される側の平面部２６ｂ１が、ブレード２６ｂの移動方向（Ｕ方向）と直交して配置されるとともに、薄膜層１５ａ（粉末層）の表面と対向して配置される。そして、照射範囲Ａｒ１の移動時に薄膜層１５ａの表面をならす底面部２６ｂ２が平面部２６ｂ１と直交して形成される。このように、ブレード２６ｂの移動方向（Ｕ方向）において、平面部２６ｂ１と底面部２６ｂ２とが成す直角部が先導しながら、薄膜層１５ａの表面をならすので、平面度のよい、ならし面が形成しやすい。

また、上記第一実施形態によれば、ブレード２６ｂは、ホルダ２６ａに対し交換可能である。これにより、ブレード２６ｂの交換が必要となった場合、ブレード２６ｂのみの交換ですむため、安価で、且つ短時間に交換できる。

（１−６．第一実施形態の変形例）
（１−６−１.変形例１）
なお、上記第一実施形態においては、ブレード２６ｂは、ホルダ２６ａに対し交換可能であるものとして説明した。しかし、この態様には限らない。変形例１（図略）として、リコータは、ブレード２６ｂと同じ材質で一体的に形成されていてもよい。つまり、リコータがブレードそのものであってもよい。この場合、ブレードを所定の手段によって、駆動機構に直接連結し、ブレードの移動方向（Ｕ方向）に移動可能となるよう構成される。これによっても、第一実施形態と同様の効果が得られる。

（１−６−２.変形例２）
また、上記第一実施形態においては、ブレード２６ｂは、繊維質材料である、ロックウール、アルミナファイバ、又はグラスウールのうち何れか一つの材料のみによって形成した。しかし、この態様には限らない。図６に示すように、変形例２として、ブレード１２６ｂは、繊維質材料製のブレード素材１２６ｂ１の底面１２６ｂ２に、底面部を形成する金属板１２７を貼付して形成しても良い。

この場合、ブレード１２６ｂが突部１６を乗り越える際、ブレード２６ｂの変形の仕方が異なる。つまり、ブレード１２６ｂが突部１６を乗り越える際には、金属板１２７全体が、突部１６に持ち上げられるため、ブレード２６ｂが延在方向全域に亘って圧縮される。そして、その後、ブレード１２６ｂが突部１６を乗り越えた後、金属板１２７で形成された底面部が薄膜層１５ａ（粉末層）の表面と接触し、薄膜層１５ａの表面を非常に精度よくならすことができる。

＜２．第二実施形態＞
次に、第二実施形態について説明する。上記第一実施形態では、リコータ２６のブレード２６ｂは、板状に形成され、且つホルダ２６ａに複数のボルト２９によって固定された。しかし、この態様には限らない。第二実施形態のリコータ２２６は、図７に示すように、ホルダ２２６ａと、ブレード２６ｂに相当するブレード部材２２６ｂを備える。以下においては、第一実施形態におけるリコータ２６と異なる部分についてのみ説明し、同様の部分については説明を省略する。また、同じ構成については、同様に符号を付して説明する。

ホルダ２２６ａは、第一実施形態のホルダ２６ａと近似の構造及び機能を有する。ホルダ２２６ａは、図７に示すように、断面がほぼ矩形の基部２２６ａ１と、図７において、基部２２６ａ１の左右両側にそれぞれ突設される支持部２２６ａ２及び支持部２２６ａ３を備える。基部２２６ａ１及び支持部２２６ａ２、２６ａ３は、図２における上下方向に延在して形成される。

また、支持部２２６ａ２及び支持部２２６ａ３は、先端部がそれぞれ対向する側に向って屈曲されて形成される爪部２２６ａ４、２２６ａ５を備える。爪部２２６ａ４、２２６ａ５の間は、所定の隙間を備える。基部２２６ａ１、支持部２２６ａ２及び支持部２２６ａ３によって、ブレード部材２２６ｂを保持する保持空間２２７が形成される。

ブレード部材２２６ｂは、図７に示す形状となるよう、ブレード２６ｂと同様の材質で、圧縮成形される。ブレード部材２２６ｂは、爪部２２６ａ４、２２６ａ５の間に形成された隙間を通して保持空間２２７に圧入される被圧入部２２６ｂ１と、保持空間から隙間を通過して突出し、底面部によって薄膜層１５ａの表面をならす、ならし部２２６ｂ２と、を備える。被圧入部２２６ｂ１は、圧縮変形された状態で保持空間２２７内に押し込まれ、自身の弾性力によって保持空間２２７内を押圧し係合してホルダ２２６ａに固定される。

ならし部２２６ｂ２は、ブレード２６ｂの底面部２６ｂ２側の形状と同様の形状で形成される。そして、ブレード部材２２６ｂは、ホルダ２２６ａに保持された状態において、照射範囲Ａｒ１を移動する移動時に、突部１６を通過し、且つ薄膜層１５ａ（粉末層）の表面のならしを可能とする所定の弾性力を有するよう形成される。リコータ２２６が、このような形状で形成されていても、第一実施形態のリコータ２６と同様の効果が期待できる。

＜３．その他＞
なお、上記実施形態においては、リコータ２６、２２６は、一方向（Ｕ方向）に移動するときにのみ、照射範囲Ａｒ１に薄膜層１５ａを供給する態様としたが、この態様には限らない。照射範囲Ａｒ１の図１における左側にも、上記で説明した粉末収納容器２２、造形物昇降テーブル２３及びフィードテーブル２４等を備え、右方向に移動する際にも、照射範囲Ａｒ１に薄膜層１５ａを供給してもよい。

また、上記第一実施形態においては、ブレード２６ｂをホルダ２６ａにボルト２９で固定した。しかし、この態様には限らない。ブレード２６ｂは、ホルダ２６ａにどのような手段を用いて固定してもよい。例えば、ブレード２６ｂをホルダ２６ａに、接着材によって貼り付けてもよい。

１５；金属粉末、 １５Ａ；積層造形物、 １５ａ；薄膜層（粉末層）、 １６；突部、 ２６、２２６；リコータ、 ２６ｂ、１２６ｂ；ブレード、 ４５；制御装置、 １００；積層造形装置、 １２７；金属板、 ２２６ｂ；ブレード部材、 ２２７；保持空間、 Ａｒ１；照射範囲、 Ｌ１；レーザ光（造形光ビーム）。

Claims (6)

1. 造形光ビームの照射によって、照射範囲に供給された金属粉末の粉末層を溶融させた後、凝固させることにより、又は前記金属粉末の前記粉末層を焼結させることにより積層して積層造形物を形成する積層造形装置であって、
   前記造形光ビームが照射され、前記積層造形物が積層されるたび、前記照射範囲を移動し、前記積層造形物の上面に供給された前記粉末層の表面をならすブレードを備え、
   前記ブレードは、
   リコータに設けられ、
   前記リコータとともに前記照射範囲を移動する移動時において、前記積層造形物の前記上面が突部を有する場合、前記突部の通過を可能とし、且つ前記粉末層の前記表面のならしを可能とする所定の弾性力を有するよう繊維質材料によって形成される、積層造形物の積層造形装置。
2. 前記ブレードは、ゴムの耐熱温度を超え、且つ前記金属粉末の再結晶温度より低い所定の温度において、前記所定の弾性力を有する、請求項１に記載の積層造形物の積層造形装置。
3. 前記繊維質材料は、ロックウール、アルミナファイバ、又はグラスウールである、請求項１又は２に記載の積層造形物の積層造形装置。
4. 前記ブレードは、
   板状に圧縮成形された状態で、前記リコータが備えるホルダを介して前記リコータに設けられ、
   前記照射範囲を移動する前の状態において前記照射範囲に面して配置される側の平面部が、前記ブレードの移動方向と直交して配置されるとともに、
   前記粉末層の前記表面と対向するよう配置され前記照射範囲の前記移動時に前記粉末層の前記表面をならす底面部が、前記平面部と直交して形成される、請求項１−３の何れかに記載の積層造形物の積層造形装置。
5. 前記ブレードは、前記ホルダに対し交換可能である、請求項４に記載の積層造形物の積層造形装置。
6. 前記ブレードの前記底面部には金属板が貼付され、前記ブレードの前記照射範囲の前記移動時に、前記金属板が前記粉末層の前記表面と接触する、請求項４又は５に記載の積層造形物の積層造形装置。

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