JP2023020077A - 積層造形物の製造方法、及び積層造形システム - Google Patents

Abstract

【課題】積層造形物の表面精度を向上させることができる積層造形物の製造方法、及び積層造形システムを提供する。【解決手段】積層造形物の製造方法は、積層造形物の外側の部分である輪郭部を、ウィービング溶接によって形成される輪郭部ビードで積層造形する輪郭部造形工程と、前記積層造形物の内側の部分である芯部を、溶接によって形成される芯部ビードで積層造形する芯部造形工程と、を含む。【選択図】図５

Description

本開示は、積層造形物の製造方法、及び積層造形システムに関する。

特許文献１には、溶加材を溶融及び凝固させてなる溶接ビードを積層することにより、積層造形物を製造する方法が開示されている。

特開２０２１－２４２６０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の積層造形物の製造方法では、積層造形物の側面に垂れやうねり等が発生し、積層造形物の表面精度が低下する場合があった。

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、積層造形物の表面精度を向上させることができる積層造形物の製造方法、及び積層造形システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本開示に係る積層造形物の製造方法は、積層造形物の外側の部分である輪郭部を、ウィービング溶接によって形成される輪郭部ビードで積層造形する輪郭部造形工程と、前記積層造形物の内側の部分である芯部を、溶接によって形成される芯部ビードで積層造形する芯部造形工程と、を含む。

本開示に係る積層造形システムは、溶接ヘッドと、前記溶接ヘッドが積層造形物を造形するように該溶接ヘッドを制御する積層造形制御装置と、を備え、前記積層造形制御装置は、前記積層造形物の外側の部分である輪郭部を、ウィービング溶接によって形成される輪郭部ビードで積層造形するように前記溶接ヘッドを制御する輪郭部造形制御部と、前記積層造形物の内側の部分である芯部を、溶接によって形成される芯部ビードで積層造形するように前記溶接ヘッドを制御する芯部造形制御部と、を有する。

本開示の積層造形物の製造方法、及び積層造形システムによれば、積層造形物の表面精度を向上させることができる積層造形物の製造方法、及び積層造形システムを提供することができる。

本開示の第一実施形態に係る積層造形システムの構成を示す図である。 本開示の第一実施形態に係る溶接ヘッドの一例として、レーザ溶接ヘッドの要部を示す図である。 本開示の第一実施形態に係る溶接ヘッドの一例として、アーク溶接ヘッドの要部を示す図である。 本開示の第一実施形態に係る積層造形制御装置の構成を示す機能ブロック図である。 本開示の第一実施形態に係る積層造形物の製造方法の手順を示すフローチャートである。 本開示の第一実施形態に係る輪郭部造形工程を模式的に示す図である。 本開示の第一実施形態に係る輪郭部造形工程において、ウィービング溶接で輪郭部が造形される過程を示す図である。 本開示の第一実施形態に係る芯部造形工程を模式的に示す図である。 本開示の第一実施形態に係る芯部造形工程において、ストレート溶接で輪郭部が造形される過程を示す図である。 本開示の第一実施形態に係る輪郭部造形工程の変形例を模式的に示す図である。 本開示の第二実施形態に係る積層造形システムの構成を示す図である。 本開示の第二実施形態に係る積層造形制御装置の構成を示す機能ブロック図である。 本開示の第二実施形態に係る積層造形物の製造方法の手順を示すフローチャートである。 本開示の第二実施形態に係る芯部造形工程を模式的に示す図である。 本開示の第二実施形態に係る表面状態取得工程を模式的に示す図である。 本開示の第二実施形態に係る輪郭部造形工程において、ウィービング溶接で輪郭部が造形される過程を示す図である。 本開示の第二実施形態に係る輪郭部造形工程の変形例を模式的に示す図である。 本開示の各実施形態に係るコンピュータの構成を示すハードウェア構成図である。

＜第一実施形態＞
（積層造形システム）
以下、本開示の第一実施形態に係る積層造形システム１、及び積層造形物１０の製造方法について、図１～図９を参照して説明する。
本実施形態の積層造形システム１は、金属の溶加材を用いてステージ２の表面上に肉盛りを行い、積層造形物１０を造形するものである。本実施形態の積層造形システム１は、例えば３Ｄプリンタ等、様々な３次元積層造形技術に適用可能である。
図１に示すように積層造形システム１は、ステージ２と、溶接ヘッド２０と、積層造形制御装置４０と、を備える。図１には、積層造形物１０の断面が模式的に示されている。

（ステージ）
ステージ２は、金属材料により形成された板状の部材である。積層造形物１０が造形されるステージ２の表面は、平坦面である。ステージ２の表面は、水平面に沿っている。以下において、このステージ２の表面の法線方向を単に「法線方向」といい、このステージ２の表面に沿う方向を単に「面方向」という場合がある。

（溶接ヘッド）
溶接ヘッド２０は、ステージ２の表面に対向して配置される。溶接ヘッド２０は、溶加材を溶融し、ステージ２の表面上に液滴状の溶接ビード３を形成する。溶加材は、金属材料である。溶加材としては、例えばステンレスやチタン合金、ニッケル合金、アルミ合金、クロム合金等が挙げられる。溶加材は、ステージ２と同一の金属であってもよく、ステージ２と異なる金属であってもよい。溶接ビード３は、ステージ２の表面の面方向に連続して複数形成される。複数の溶接ビード３がステージ２の表面の法線方向に積層されることにより、目的とする積層造形物１０が造形される。溶接ビード３は、積層造形物１０を構成する最小単位である。このため、溶接ビード３の寸法は、積層造形物１０の形状精度を決定する要素となる。
以下、ステージ２の表面の面方向における溶接ビード３の最大寸法を、単に「ビード幅」という場合がある。

積層造形物１０の造形過程において、溶接ビード３によって点描されているように見えることから、ビード幅の大きさを溶接ビード３の解像度として表現する場合がある。以下、ビード幅が大きい程溶接ビード３の解像度が低いとし、ビード幅が小さい程溶接ビード３の解像度が高いとする。
溶接ヘッド２０は、第一の解像度を有する溶接ビード３と、第一の解像度よりも高い第二の解像度を有する溶接ビード３と、の２種類の溶接ビード３を形成できる。

溶接ヘッド２０は、ステージ２に対して移動可能なヘッド本体２１を有している。溶接ヘッド２０は、ヘッド本体２１を移動させながら溶接ビード３を形成する。溶接ヘッド２０は、熱源及び溶加材をヘッド本体２１の移動方向に対して任意の方向に搖動できる。以下、溶接途中におけるヘッド本体２１の移動方向を溶接方向という場合がある。熱源及び溶加材を揺動させて溶接することにより、ウィービング溶接を行うことができる。なお、熱源及び溶加材を溶接方向に対して揺動させずに溶接することにより、ストレート溶接を行うこともできる。

なお、溶接ヘッド２０は、レーザ溶接ヘッド２０ａであってもよく、アーク溶接ヘッド２０ｂであってもよい。本実施形態における溶接の方式は適宜変更可能である。

（レーザ溶接ヘッド）
図２に示すように、溶接ヘッド２０がレーザ溶接ヘッド２０ａである場合、熱源はレーザ光Ｌである。また、溶加材として例えば粉体Ｐが用いられる。レーザ溶接ヘッド２０ａは、ヘッド本体２１と、レーザ源２２と、不図示の粉体供給部と、を有する。

ヘッド本体２１は、ステージ２の表面から法線方向に離間した位置に設けられている。ヘッド本体２１は、ステージ２の表面に接近するにしたがい先細る円錐台状に形成されている。ヘッド本体２１の中心軸は、ステージ２の表面の法線方向に延びている。ヘッド本体２１の中心軸は、ステージ２の表面の法線に対して僅かに傾斜していてもよい。ヘッド本体２１には、レーザ通路２３と、粉体供給路２４と、が形成されている。

レーザ通路２３は、ヘッド本体２１の中心軸に沿ってヘッド本体２１を貫通している。レーザ通路２３は、側面視で、ステージ２の表面に接近するにしたがい先細るテーパ状に形成されている。

粉体供給路２４は、ヘッド本体２１を軸方向に貫通している。粉体供給路２４は、ヘッド本体２１の外周面に沿うように形成されている。粉体供給路２４は、側面視で、レーザ通路２３を挟んで対称に形成されている。粉体供給路２４は、ステージ２に接近するにしたがい、ヘッド本体２１の中心軸に対して、直線的に漸次接近している。

レーザ源２２は、ステージ２から離間した位置に配置されている。レーザ源２２は、ステージ２の表面に向けてレーザ光Ｌを放出する。レーザ光Ｌは、ヘッド本体２１のレーザ通路２３内を軸方向に直進し、ステージ２の表面に照射される。ステージ２の表面には、レーザ光Ｌのスポットが発生する。

不図示の粉体供給部は、ヘッド本体２１に粉体Ｐを供給する。粉体Ｐは、ヘッド本体２１の粉体供給路２４内に供給される。粉体供給路２４内には、ステージ２の表面に向かって搬送ガスが流通している。このため、粉体Ｐは、粉体供給路２４内の搬送ガスの流れによってステージ２上のレーザ光Ｌのスポットに噴射される。噴射された粉体Ｐは、レーザ光Ｌによって溶融され、溶接ビード３となる。

溶接ヘッド２０がレーザ溶接ヘッド２０ａの場合、レーザ光Ｌのエネルギーやレーザ光Ｌのスポット形状を調節することにより、溶接ビード３の形状及びビード幅を調節可能である。レーザ光Ｌのスポット形状は、レーザ光Ｌがステージ２の表面に照射される前に通過する不図示の光学素子によって変化する。光学素子は、例えば拡散板と集束レンズである。光学素子の緻密な曲率制御によって、レーザ光Ｌのスポット形状を制御できる。

（アーク溶接ヘッド）
図３に示すように、溶接ヘッド２０がアーク溶接ヘッド２０ｂである場合、熱源はアークＡである。また、溶加材として例えばワイヤＷが用いられる。アーク溶接ヘッド２０ｂは、ヘッド本体２１と、電極２６と、ワイヤＷと、を有する。

ヘッド本体２１は、ステージ２の表面から法線方向に離間した位置に設けられている。ヘッド本体２１は、円筒状に形成されている。ヘッド本体２１の中心軸は、ステージ２の表面の法線方向に沿っている。

電極２６は、一方向に延びる棒状に形成されている。電極２６は、ヘッド本体２１に挿通されている。ステージ２の表面側の電極２６の端部は、ヘッド本体２１によって径方向外側から覆われている。

また、電極２６には、軸方向に貫通するワイヤ挿通路２７が形成されている。ワイヤ挿通路２７には、ワイヤＷが挿通される。ワイヤＷの先端は、電極２６から突出した状態で、ヘッド本体２１によって径方向外側から覆われる。ワイヤＷには、電極２６を介して正電圧が印加される。ワイヤＷとステージ２との電圧差が所定の値を超えると、ワイヤＷとステージ２との間の空気が絶縁破壊されて放電する。これにより、ワイヤＷとステージ２との間の空間に、アークＡが発生する。ワイヤＷの先端は、このアークＡによって溶融され、溶接ビード３となる。ワイヤＷは、溶接ビード３の形成に必要な分だけ、アークＡに向けて順次送られる。

溶接ヘッド２０がアーク溶接ヘッド２０ｂの場合、例えばワイヤＷに印加される電圧を調節してアークＡのエネルギーを調節することにより、溶接ビード３の形状及びビード幅を調節可能である。

なお、上記実施形態では、溶接ヘッド２０は、レーザ溶接ヘッド２０ａまたはアーク溶接ヘッド２０ｂであるとしたが、これに限るものではなく、溶接ヘッド２０が電子ビーム造形ヘッドであってもよい。電子ビーム造形ヘッドは、溶加材として、アーク溶接ヘッド２０ｂと同様に金属のワイヤＷを用いる。電子ビーム造形ヘッドは、電子ビームによりワイヤＷを溶融して溶接ビード３を形成する。
このように、金属の溶加材を溶接ヘッド２０から供給すると同時にレーザ光ＬやアークＡ、電子ビーム等の熱源で溶融し所望の場所に積層する方式は、「デポジション方式」と呼ばれる。

（積層造形制御装置）
続いて、本実施形態の積層造形制御装置４０の構成について、図４を参照して説明する。
積層造形制御装置４０は、溶接ヘッド２０が積層造形物１０を造形するように溶接ヘッド２０を制御する。積層造形制御装置４０は、有線又は無線で溶接ヘッド２０と接続されている。
積層造形制御装置４０は、造形物データ取得部４１、領域特定部４２、動作設定部４３、輪郭部造形制御部４５、及び芯部造形制御部４４の各処理部を備える。

（造形物データ取得部）
造形物データ取得部４１は、積層造形物１０の造形物データを取得する。造形物データには、積層造形物１０の最終形状のデータが含まれている。
ここで、積層造形物１０は、積層造形物１０の内側部分である芯部１１と、積層造形物１０の外側部分である輪郭部１２と、に区別できる（図１参照）。

（領域特定部）
領域特定部４２は、積層造形物１０の最終形状に基づいて芯部１１を造形する芯領域と輪郭部１２を造形する輪郭領域を特定する。以下、輪郭部１２を積層造形する溶接ビード３を輪郭部ビード３ｂといい、芯部１１を積層造形する溶接ビード３を芯部ビード３ａという場合がある。輪郭部ビード３ｂと芯部ビード３ａは、同一の溶加材により形成される。

（動作設定部）
動作設定部４３は、芯領域に基づいて芯部１１を造形するように溶接ヘッド２０の動作を設定し、輪郭領域に基づいて輪郭部１２を造形するように溶接ヘッド２０の動作を設定する。

（輪郭部造形制御部）
輪郭部造形制御部４５は、輪郭部ビード３ｂで輪郭部１２を積層造形するように溶接ヘッド２０を制御する。

（芯部造形制御部）
芯部造形制御部４４は、芯部ビード３ａで芯部１１を積層造形するように溶接ヘッド２０を制御する。

（積層造形物の製造方法の手順）
以下、積層造形システム１を用いた積層造形物１０の製造方法の手順について、図５に示すフローチャートを参照して説明する。積層造形物１０の製造方法は、造形物データ取得工程Ｓ１１と、領域特定工程Ｓ１２と、動作設定工程Ｓ１３と、輪郭部造形工程Ｓ１４と、芯部造形工程と、を含む。

造形物データ取得工程Ｓ１１では、造形物データ取得部４１が積層造形物１０の造形物データを取得する。

造形物データ取得工程Ｓ１１の後に領域特定工程Ｓ１２が行われる。領域特定工程Ｓ１２では、領域特定部４２が造形物データに基づいて芯領域と輪郭領域を特定する。
ここで図１に示すように、積層造形物１０は、積層造形物１０の内側部分である芯部１１と、積層造形物１０の外側部分である輪郭部１２と、に区別できる。領域特定工程Ｓ１２では、造形物データにおける造形物の表面を含む所定の厚さの外側の部分を輪郭領域として特定し、当該輪郭部よりも内側の部分を芯領域として特定する。

領域特定工程Ｓ１２の後に動作設定工程Ｓ１３が行われる。動作設定工程Ｓ１３では、動作設定部４３が輪郭領域に基づいて輪郭部１２を造形するように溶接ヘッド２０の動作を設定し、芯領域に基づいて芯部１１を造形するように溶接ヘッド２０の動作を設定する。

動作設定工程Ｓ１３の後に輪郭部造形工程Ｓ１４が行われる。図６に示すように、輪郭部造形工程Ｓ１４では、輪郭部ビード３ｂで輪郭部１２を積層造形する。輪郭部ビード３ｂは、第一の解像度よりも高い第二の解像度で形成される。図６には、形成された輪郭部１２の断面が示されている。輪郭部造形工程Ｓ１４では、輪郭部造形制御部４５が動作設定部４３の設定に基づいて溶接ヘッド２０を制御し、輪郭領域に輪郭部１２を積層造形する。

溶接ヘッド２０のヘッド本体２１は、ステージ２の表面上の輪郭領域に対して、法線方向に所定の距離だけ離間した位置に配置される。ヘッド本体２１は、ステージ２の表面との離間距離を維持しつつ、ステージ２の表面の面方向に移動する。より具体的には、ヘッド本体２１は、面方向に沿う直線状の往復運動を繰り返しながら、往復運動の方向と直交する方向に移動する。溶接ヘッド２０は、ヘッド本体２１の一時停止と輪郭部ビード３ｂの形成とを繰り返す。このようにして、ステージ２の表面上の芯領域に複数の輪郭部ビード３ｂが連続して形成される。形成された複数の輪郭部ビード３ｂは、全て略同一の解像度を有する。複数の輪郭部ビード３ｂが一体化することにより、輪郭部１２の一層目が造形される。

一層目が造形されると、二層目の造形に移行する。二層目の造形では、ヘッド本体２１は、一層分の高さだけステージ２の表面から法線方向に離間する。その後、溶接ヘッド２０は、一層目の形成時と同様に稼働し、一層目の上に二層目を造形する。三層目以降は、二層目と同様に造形される。
このようにして、一回の輪郭部造形工程Ｓ１４で、輪郭部１２が複数層造形される。輪郭部１２の各層は、ヘッド本体２１の往復運動のうち往路のみで造形されることが望ましい。

図７に示すように、輪郭部１２は、法線方向から見て、溶接方向に沿って延びるように形成される。図７は、造形途中の輪郭部１２を法線方向から見た模式図である。輪郭部１２を構成する輪郭部ビード３ｂは、ウィービング溶接によって形成される。ウィービング溶接では、溶接方向に対して直交する方向かつ面方向に熱源及び溶加材の両方を揺動させながら、輪郭部ビード３ｂが形成される。輪郭部ビード３ｂは、法線方向から見て、溶接方向を短手方向とする長方形状に形成されている。輪郭部ビード３ｂの溶接方向の幅Ｗ１は、例えば、輪郭部ビード３ｂにおける溶接方向に直交する方向の幅の１／１０倍以上１／２倍以下となり、望ましくは１／８倍以上１／６倍以下となる。

輪郭部造形工程Ｓ１４の後に芯部造形工程Ｓ１５が行われる。図８に示すように、芯部造形工程Ｓ１５では、芯部ビード３ａで、直前の輪郭部造形工程Ｓ１４で造形された輪郭部１２の内側かつステージ２の表面上に芯部１１を積層造形する。図８には、形成された芯部１１及び輪郭部１２の断面が示されている。芯部造形工程Ｓ１５では、芯部造形制御部４４が動作設定部４３の設定に基づいて溶接ヘッド２０を制御し、芯領域に芯部１１を積層造形する。

芯部造形工程Ｓ１５では、直前の輪郭部造形工程Ｓ１４で造形された輪郭部１２と同じ高さだけ芯部１１を造形する。溶接ヘッド２０のヘッド本体２１は、輪郭部造形工程Ｓ１４と同様に、直線状の往復運動を繰り返しながら面方向に移動する。溶接ヘッド２０は、ヘッド本体２１の一時停止と芯部ビード３ａの形成とを繰り返す。このようにして、法線方向から見て、輪郭部１２の内側に複数の芯部ビード３ａが連続して形成される。形成された複数の芯部ビード３ａは、全て略同一の解像度を有する。複数の芯部ビード３ａが一体化することにより、芯部１１の一層目が造形される。

一層目が造形されると、二層目の造形に移行する。二層目の造形では、ヘッド本体２１は、一層分の高さだけステージ２の表面から法線方向に離間する。その後、溶接ヘッド２０は、一層目の造形時と同様に稼働し、一層目の上に二層目を造形する。三層目以降は、二層目と同様に造形される。芯部１１は、直前の輪郭部造形工程Ｓ１４で造形された輪郭部１２と同じ高さになるまで形成される。

図９に示すように、芯部ビード３ａは、ストレート溶接によって形成される。図９は、造形途中の芯部１１を法線方向から見た模式図である。ストレート溶接では、溶接方向に対して熱源及び溶加材の両方を揺動させることなく、芯部ビード３ａが形成される。芯部ビード３ａにおける溶接方向に直交する方向の幅Ｗ２は、例えば、輪郭部ビード３ｂの幅Ｗ１の２倍以上１０倍以下となり、望ましくは６倍以上８倍以下となる。

芯部造形工程Ｓ１５及び輪郭部造形工程Ｓ１４は、粉体Ｐを溶加材としたレーザ溶接によって行われてもよく、ワイヤＷを溶加材としたアークＡ溶接によって行われてもよい。

輪郭部造形工程Ｓ１５の後に工程終了の判定が行われる。工程終了の判定では、積層造形制御装置４０が造形物データに基づいて積層造形物１０の製造が終了している否かを判定する（ステップＳ１６）。積層造形制御装置４０は、積層造形物１０の製造が終了していないと判定した場合に（ステップＳ１６；ＮＯ）、芯部造形工程Ｓ１５に移行する。

積層造形制御装置４０は、積層造形物１０の製造が終了していると判定した場合に（ステップＳ１６；ＹＥＳ）、溶接ヘッド２０の動作を終了する。その後、積層造形物１０の表面に仕上げ加工を施す。仕上げ加工としては、例えば切削や研磨等が挙げられる。仕上げ加工により、積層造形物１０の表面精度が向上する。なお、仕上げ加工は、適宜省略可能である。
このようにして、積層造形物１０の製造が完了する。

（作用効果）
上記のような積層造形システム〇及び積層造形物１０の製造方法によれば、ウィービング溶接で輪郭部ビード３ｂを形成することで、輪郭部１２をより緻密に形成することができる。その結果、積層造形物１０の表面精度を向上させることができる。

ここで、一般に、ウィービング溶接は、ストレート溶接よりも溶接速度が遅い。しかしながら、ウィービング溶接を行うことで、ストレート溶接と比較して溶接ビード３の量が溶接領域でばらつくことを抑制することができる。また、ウィービング溶接を行うことで、ストレート溶接と比較して溶接のパス数を少なくすることができるので、入熱制御を容易に行うことができる。
したがって、ウィービング溶接で輪郭部ビード３ｂを形成することで、輪郭部ビード３ｂの量が溶接領域でばらつくことを抑制することができる。これにより、輪郭部１２を精度良く造形することができるので、積層造形物１０の表面精度を向上させることができる。また、溶接のパス数を少なくすることができるので、入熱制御を容易に行うことができる。
また、例えばウィービング溶接で輪郭部１２を積層造形し、ストレート溶接で芯部１１を積層造形することができる。この場合、ウィービング溶接で積層造形物１０の全てを積層造形する場合と比較して積層造形物１０の製造にかかる時間を短縮しつつ、ストレート溶接で輪郭部１２を積層造形する場合と比較して輪郭部１２の精度を向上し、積層造形物１０の表面精度を向上させることができる。

また、本実施形態では、輪郭部１２を積層造形した後に、芯部１１を積層造形する。これにより、芯部１１の側面が輪郭部１２によって支持されるように芯部１１を造形することができる。このため、芯部１１の側面に自重による垂れが発生するのを抑制することができる。したがって、積層造形物１０の表面精度を向上させることができる。

さらに、本実施形態では、第一の解像度を有する芯部ビード３ａで芯部を造形し、第二の解像度を有する輪郭部ビード３ｂで輪郭部を造形する。このため、第一の解像度を有する溶接ビード３で芯部１１及び輪郭部１２を造形する場合と比較して、積層造形直後の積層造形物１０の表面精度を向上させることができる。これにより、仕上げ加工の加工量を削減できるので、仕上げ加工にかかる時間を短縮させることができる。また、製造コストを低減できる。
また、第一の解像度よりも高い第二の解像度を有する溶接ビード３で芯部１１及び輪郭部１２を造形する場合と比較して、積層造形物１０の全体を造形するのにかかる時間を短縮させることができる。よって、積層造形物１０を効率的に製造できる。

ここで、レーザ溶接のレーザ光Ｌは、スポット形状の調節が容易である。このため、レーザ溶接を用いた場合には、レーザ光Ｌのスポット形状を調節することにより、溶接ビード３の解像度を容易に調節できる。溶接ビード３の解像度を上げることで、積層造形物１０の精度を向上させることができる。

また、電子ビーム溶接を用いる場合でも、レーザ溶接を用いる場合と同様の効果を奏することができる。
ただし、レーザ溶接は、電子ビーム溶接と比較して、真空状態を必要としないため小型化することができるという点で優位性がある。一方で、電子ビーム溶接は、レーザ溶接と比較して、真空状態で溶接するため溶加材が酸化しやすい金属の場合に欠陥を低減できるという点や、電子ビームが反射されることがないためエネルギー効率を１００％に近い値にすることができるという点で優位性がある。

また、アーク溶接を用いた場合には、溶接ビード３を高速に形成できるので、積層造形物１０の造形にかかる時間を短縮させることができる。また、ワイヤＷは、溶加材としては比較的安価であるため、製造コストを低減できる。

さらに、本実施形態では、輪郭部造形工程Ｓ１４で熱源と溶加材の両方を揺動させてウィービング溶接を行うこととしている。熱源と溶加材とが同様の軌跡を辿るように溶接ヘッド２０を制御すればよいので、ウィービング溶接の制御を容易に行うことができる。

＜第一実施形態の変形例＞
ここで第一実施形態の変形例として、例えば図１０に示す構成を採用してもよい。この変形例では、積層造形システム１における輪郭部造形制御部４５、及び積層造形物１０の製造方法のうち輪郭部造形工程Ｓ１４が第一実施形態と異なる。

（輪郭部造形制御部）
輪郭部造形制御部４５は、輪郭部１２の外面が水平面に対して鋭角をなすオーバーハング形状となるように輪郭部１２を造形するように溶接ヘッド２０を制御する。

（積層造形物の製造方法の手順）
積層造形物１０の製造方法は、上述した第一実施形態と同様の順序で行われる。まず造形物データ取得工程Ｓ１１が行われる。造形物データ取得工程Ｓ１１の後に領域特定工程Ｓ１２が行われる。領域特定工程Ｓ１２の後に動作設定工程Ｓ１３が行われる。動作設定工程Ｓ１３の後に輪郭部造形工程Ｓ１４が行われる。輪郭部造形工程Ｓ１４の後に芯部造形工程Ｓ１５が行われる。芯部造形工程Ｓ１５の後に工程終了の判定が行われる。以下、第一実施形態と異なる輪郭部造形工程Ｓ１４について説明する。

（輪郭部造形工程）
図１０に示すように、輪郭部造形工程Ｓ１４では、輪郭部１２の二層目を積層造形する際、一層目に対して、一層目の延在方向に交差する方向に僅かにずらした位置に二層目を積層造形する。以下、一層目から二層目にずらした方向を単に「スライド方向」という場合がある。輪郭部１２の他の各層を積層造形する際も同様に、１つ前の層に対して、スライド方向に僅かにずらして輪郭部１２の各層を順次積層造形する。このようにして造形された輪郭部１２は、外面が水平面に対して鋭角をなすオーバーハング形状となる。すなわち、製造される積層造形物１０の外側面は、水平面に対して鋭角をなすように形成される。積層造形物１０の外側面とステージ２の表面とのなす角θは、例えば４５度以上８９度以下となる。

（作用効果）
この変形例によれば、芯部１１を積層造形する前に、輪郭部１２をオーバーハング形状で積層造形することができる。輪郭部１２は、積層造形物１０の表面のみを形成するため芯部１１よりも軽くなる場合が多い。そのため、輪郭部１２は、凝固する前に自重により崩れる可能性が芯部１１と比べて少ない。加えて、輪郭部１２が凝固した後に芯部１１をオーバーハング形状で積層造形することができる。芯部１１の積層造形後、芯部１１は、輪郭部１２で支持されながら凝固する。このため、芯部１１が凝固する前に自重により崩れることを抑制することができる。したがって、積層造形物１０の精度を低下させることなく、積層造形物１０をオーバーハング形状で製造できる。

＜第二実施形態＞
以下、本開示の第二実施形態に係る積層造形システム１、及び積層造形物１０の製造方法について、図１１～図１６を参照して説明する。第二実施形態は、第一実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。第二実施形態の積層造形システム１は、状態検出部４をさらに備え、積層造形制御装置４０は、第一実施形態の領域特定部４２を有さず、表面状態取得部４６をさらに有する。第二実施形態の積層造形物１０の製造方法は、芯部造形工程Ｓ２３の後に輪郭部造形工程Ｓ２５を行い、芯部造形工程Ｓ２３と輪郭部造形工程Ｓ２５との間に芯部１１の表面の凹凸状態を取得する表面状態取得工程Ｓ２４をさらに含む。

（積層造形システム）
図１１に示すように、積層造形システム１は、ステージ２と、溶接ヘッド２０と、積層造形制御装置４０と、状態検出部４と、を備える。

（状態検出部）
状態検出部４は、芯部１１の表面の凹凸状態を検出するデバイスである。芯部１１の表面の凹凸状態としては、例えば芯部１１の表面粗さ等が挙げられる。状態検出部４としては、例えばセンサやカメラ等が挙げられる。

（積層造形制御装置）
続いて、本実施形態の積層造形制御装置４０の構成について、図１２を参照して説明する。
図１２に示すように、積層造形制御装置４０は、造形物データ取得部４１と、動作設定部４３と、芯部造形制御部４４と、表面状態取得部４６と、輪郭部造形制御部４５と、を備える。

（表面状態取得部）
表面状態取得部４６は、芯部１１の表面の凹凸状態を取得するように状態検出部４を制御する。

（輪郭部造形制御部）
輪郭部造形制御部４５は、表面状態取得部４６で取得された芯部１１の表面の凹凸状態に応じてウィービング溶接の振れ幅の内周端を変化させながら輪郭部ビード３ｂを形成するように溶接ヘッド２０を制御する。

（積層造形物の製造方法の手順）
以下、積層造形システム１を用いた積層造形物１０の製造方法の手順について、図１３に示すフローチャートを参照して説明する。積層造形物１０の製造方法は、造形物データ取得工程Ｓ２１と、動作設定工程Ｓ２２と、芯部造形工程Ｓ２３と、表面状態取得工程Ｓ２４と、輪郭部造形工程Ｓ２５と、を含む。

まず、造形物データ取得工程Ｓ２１が行われる。造形物データ取得工程Ｓ２１の後、動作設定工程Ｓ２２が行われる。
動作設定工程Ｓ２２では、動作設定部４３が造形物データに基づいて芯部１１及び輪郭部１２を区別して造形するように溶接ヘッド２０の動作を設定する。

動作設定工程Ｓ２２の後に芯部造形工程Ｓ２３が行われる。図１４に示すように、芯部造形工程Ｓ２３では、芯部ビード３ａで芯部１１を積層造形する。図１４には、形成された芯部１１の断面が示されている。芯部造形工程Ｓ２３では、芯部造形制御部４４が動作設定部４３の設定に基づいて溶接ヘッド２０を制御し、芯部１１を積層造形する。

芯部造形工程Ｓ２３の後に表面状態取得工程Ｓ２４が行われる。図１５に示すように、表面状態取得工程Ｓ２４では、表面状態取得部４６が状態検出部４を制御し、直前の芯部造形工程Ｓ２３で形成された芯部１１の表面の凹凸状態を取得する。図１５は、造形直後の芯部１１を法線方向から見た図である。表面状態取得部４６は、輪郭部造形制御部４５に取得した凹凸状態の情報を送信する。

表面状態取得工程Ｓ２４の後に輪郭部造形工程Ｓ２５が行われる。図１６に示すように、輪郭部造形工程では、輪郭部ビード３ｂで、直前の芯部造形工程Ｓ２３で造形された芯部１１の表面に輪郭部１２を積層造形する。図１６は、造形途中の輪郭部１２を法線方向から見た模式図である。輪郭部造形工程Ｓ２５では、輪郭部造形制御部４５が動作設定部４３の設定及び芯部１１の表面の凹凸状態に基づいて溶接ヘッド２０を制御し、輪郭部１２を積層造形する。輪郭部造形制御部４５は、芯部１１の表面の凹凸状態に応じて溶接ヘッド２０を制御し、ウィービング溶接の振れ幅の内周端を変化させながら輪郭部ビード３ｂを形成する。

輪郭部造形工程Ｓ２５の後に工程終了の判定が行われる。工程終了の判定では、積層造形制御装置４０が造形物データに基づいて積層造形物１０の製造が終了している否かを判定する（ステップＳ２６）。積層造形制御装置４０は、積層造形物１０の製造が終了していないと判定した場合に（ステップＳ２６；ＮＯ）、芯部造形工程Ｓ２３に移行する。

積層造形制御装置４０は、積層造形物１０の製造が終了していると判定した場合に（ステップＳ２６；ＹＥＳ）、溶接ヘッド２０の動作を終了する。その後、積層造形物１０の表面に仕上げ加工を施す。
このようにして、積層造形物１０の製造が完了する。

（作用効果）

第二実施形態によれば、芯部１１を積層造形した後に、輪郭部１２を積層造形することができる。これにより、芯部１１の側面にうねりが発生しても、輪郭部１２を造形することによって、芯部１１の側面のうねりを吸収できる。したがって、積層造形物１０の表面精度を向上させることができる。

また、第二実施形態では、芯部１１の表面の凹凸状態を取得し、これに基づいてウィービング溶接の振れ幅の内周端を変化させながら輪郭部ビード３ｂを形成する手法を採用している。
そのため、輪郭部１２の造形によって芯部１１の側面のうねりをより適切に吸収するとともに、輪郭部１２の芯部１１とは反対側の表面を滑らかな表面とすることができる。これにより、積層造形物１０の外側面を滑らかな表面とすることができる。したがって、積層造形物１０の表面精度をより一層向上させることができる。

＜第二実施形態の変形例＞
ここで第二実施形態の変形例として、例えば図１７に示す構成を採用してもよい。この変形例では、積層造形システム１における輪郭部造形制御部４５、及び積層造形物１０の製造方法のうち輪郭部造形工程Ｓ２５が第二実施形態と異なる。

（輪郭部造形制御部）
図１７に示すように、輪郭部造形制御部４５は、芯部１１の側面に対して滑らかに湾曲した外側面を有する輪郭部１２を積層造形するように、溶接ヘッド２０を制御する。図１７は、造形途中の輪郭部１２を法線方向から見た図である。

（積層造形物の製造方法の手順）
積層造形物１０の製造方法は、上述した第二実施形態と同様の順序で行われる。まず造形物データ取得工程Ｓ２１が行われる。造形物データ取得工程Ｓ２１の後に動作設定工程Ｓ２２が行われる。動作設定工程Ｓ２２の後に芯部造形工程Ｓ２３が行われる。芯部造形工程Ｓ２３の後に表面状態取得工程Ｓ２４が行われる。表面状態取得工程Ｓ２４の後に輪郭部造形工程Ｓ２５が行われる。輪郭部造形工程Ｓ２５の後に工程終了の判定（ステップＳ２６）が行われる。以下、第二実施形態と異なる輪郭部造形工程Ｓ２５について説明する。

（輪郭部造形工程）
輪郭部造形工程Ｓ２５では、輪郭部造形制御部４５が溶接ヘッド２０を制御して、芯部１１の側面のうねりを吸収するように輪郭部１２を積層造形する。さらに、芯部１１の側面に対して滑らかに湾曲した外側面を有するように輪郭部１２を積層造形する。

（作用効果）
また、本変形例によれば、芯部１１の側面の凹凸を吸収しつつ、芯部１１の側面に対して滑らかに湾曲した外側面を有する輪郭部１２を積層造形することができる。これにより、積層造形物１０の表面精度を向上しつつ、任意の形状に積層造形物１０を製造できる。

なお、図１８は、本実施形態に係るコンピュータ１１００の構成を示すハードウェア構成図である。
コンピュータ１１００は、プロセッサ１１１０、メインメモリ１１２０、ストレージ１１３０、インタフェース１１４０を備える。

上述の積層造形制御装置４０は、コンピュータに実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ１１３０に記憶されている。プロセッサ１１１０は、プログラムをストレージ１１３０から読み出してメインメモリ１１２０に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、プロセッサ１１１０は、プログラムに従って、記憶領域をメインメモリ１１２０に確保する。

プログラムは、コンピュータに発揮させる機能の一部を実現するためのものであってもよい。例えば、プログラムは、ストレージ１１３０に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせ、又は他の装置に実装された他のプログラムとの組み合わせによって機能を発揮させるものであってもよい。また、コンピュータは、上記構成に加えて、又は上記構成に代えてＰＬＤ（Programmable Logic Device）などのカスタムＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）を備えてもよい。ＰＬＤの例としては、ＰＡＬ(Programmable Array Logic)、ＧＡＬ(Generic Array Logic)、ＣＰＬＤ(Complex Programmable Logic Device)、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）が挙げられる。この場合、プロセッサ１１１０によって実現される機能の一部又は全部が当該集積回路によって実現されてよい。

ストレージ１１３０の例としては、磁気ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ１１３０は、コンピュータのバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース１１４０又は通信回線を介してコンピュータに接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータに配信される場合、配信を受けたコンピュータが当該プログラムをメインメモリ１１２０に展開し、上記処理を実行してもよい。

また、当該プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。
さらに、当該プログラムは、前述した機能をストレージ１１３０に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

（その他の実施形態）
以上、本開示の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
なお、上記実施形態では、ステージ２の表面は、水平面に沿っているとしたが、これに限るものではなく、例えば水平面に対して傾斜していてもよい。

なお、上記実施形態では、溶加材は、金属材料であるとしたが、これに限るものではなく、例えば樹脂材料であってもよい。

なお、上記実施形態では、輪郭部ビード３ｂは、法線方向から見て、溶接方向を短手方向とする長方形状形成されているとしたが、これに限られない。輪郭部ビード３ｂは、法線方向から見て、例えば溶接方向を短軸方向とする楕円形状に形成されてもよく、真円状に形成されていてもよい。

なお、上記実施形態では、輪郭部ビード３ｂと芯部ビード３ａは、同一の溶加材により形成されるとしたが、これに限るものではなく、異なる溶加材により形成されてもよい。

なお、上記実施形態では芯部ビード３ａは、ストレート溶接によって形成されるとしたが、これに限るものではなく、芯部ビード３ａは、例えば、輪郭部ビード３ｂと同様にウィービング溶接によって形成されてもよい。

なお、上記実施形態では、溶接ヘッド２０がレーザ溶接ヘッド２０ａである場合の溶加材を粉体Ｐとしたが、これに限るものではなく、例えば溶加材をワイヤＷとしてもよい。また、溶接ヘッド２０がアーク溶接ヘッド２０ｂである場合の溶加材をワイヤＷとしたが、これに限るものではなく、例えば溶加材を粉体Ｐとしてもよい。

なお、上記実施形態では、芯部１１及び輪郭部１２を造形する際に、溶接ヘッド２０のみを動作させるとしたが、これに限られるものではなく、例えばステージ２を動作させてもよく、溶接ヘッド２０及びステージ２の両方を動作させてもよい。

なお、上記実施形態では、芯部１１の一部を積層造形した後に、輪郭部１２を積層造形するとしたが、これに限られるものではなく、例えば芯部１１の全てを積層造形した後に、輪郭部１２を積層造形してもよい。

なお、上記実施形態の芯部造形工程Ｓ２３では、形成された複数の芯部ビード３ａは、全て略同一の解像度を有するとしたが、これに限られるものではない。例えば、芯部１１を複数の領域に細分化して、領域ごとに芯部ビード３ａの解像度を変化させてもよい。

なお、上記実施形態では、一回の芯部造形工程Ｓ２３で、芯部１１が複数層造形されるとしたが、これに限られるものではなく、一回の芯部造形工程Ｓ２３で、芯部１１が一層のみ形成されてもよい。

なお、上記実施形態の輪郭部造形工程Ｓ２５では、形成された複数の輪郭部ビード３ｂは、全て略同一の解像度を有するとしたが、これに限られるものではない。例えば、輪郭部１２を複数の領域に細分化して、領域ごとに輪郭部ビード３ｂの解像度を変化させてもよい。

なお、上記実施形態では、輪郭部ビード３ｂの第二の解像度が、芯部ビード３ａの第一の解像度よりも高いとしたが、これに限られない。輪郭部ビード３ｂと芯部ビード３ａとは、同一の解像度で形成されていてもよい。

なお、上記実施形態のウィービング溶接では、溶接方向に対して直交する方向に熱源及び溶加材を揺動させるとしたが、これに限られない。ウィービング溶接では、熱源及び溶加材を、例えば法線方向から見て８字状に搖動してもよく、法線方向から見て円形状に搖動してもよく、法線方向から見て溶接方向に開口するＵ字状に搖動してもよく、法線方向から見て溶接方向を挟んで非対称な形状に搖動してもよい。

なお、上記実施形態のウィービング溶接は、熱源と溶加材の両方を揺動させて行われるとしたが、これに限られるものではなく、熱源のみを揺動させて行われてもよく、溶加材のみ搖動させて行われてもよい。熱源のみを揺動させる場合、造形の安定性を向上させることができる。溶加材のみを揺動させる場合、入熱制御性を向上させることができる。

＜付記＞
各実施形態に記載の積層造形物１０の製造方法、及び積層造形システム１は、例えば以下のように把握される。

（１）第１の態様に係る積層造形物１０の製造方法は、積層造形物１０の外側の部分である輪郭部１２を、ウィービング溶接によって形成される輪郭部ビード３ｂで積層造形する輪郭部造形工程Ｓ１４，Ｓ２５と、前記積層造形物１０の内側の部分である芯部１１を、溶接によって形成される芯部ビード３ａで積層造形する芯部造形工程Ｓ１５，Ｓ２３と、を含む。

これにより、ウィービング溶接で輪郭部ビード３ｂを形成し、輪郭部１２をより緻密に形成することができる。

（２）第２の態様の積層造形物１０の製造方法は、（１）の積層造形物１０の製造方法であって、前記輪郭部造形工程Ｓ１４の後に前記芯部造形工程Ｓ１５を行ってもよい。

これにより、輪郭部１２を積層造形した後に、芯部１１を積層造形することができる。よって、芯部１１の側面が輪郭部１２によって支持されるように芯部１１を造形することができる。このため、芯部１１の側面に自重による垂れが発生するのを抑制することができる。したがって、積層造形物１０の表面精度を向上させることができる。

（３）第３の態様の積層造形物１０の製造方法は、（２）の積層造形物１０の製造方法であって、前記輪郭部造形工程Ｓ１４では、前記輪郭部１２の外面が水平面に対して鋭角をなすオーバーハング形状となるように前記輪郭部１２を造形してもよい。

これにより、芯部１１を積層造形する前に、輪郭部１２をオーバーハング形状で積層造形することができる。

（４）第４の態様の積層造形物１０の製造方法は、（１）の積層造形物１０の製造方法であって、前記芯部造形工程Ｓ２３の後に前記輪郭部造形工程Ｓ２５を行ってもよい。

これにより、芯部１１を積層造形した後に、輪郭部１２を積層造形することができる。これにより、芯部１１の側面にうねりが発生しても、輪郭部１２を造形することによって、芯部１１の側面のうねりを吸収できる。

（５）第５の態様の積層造形物１０の製造方法は、（４）の積層造形物１０の製造方法であって、前記芯部造形工程Ｓ２３と前記輪郭部造形工程Ｓ２５との間に、前記芯部１１の表面の凹凸状態を取得する表面状態取得工程Ｓ２４をさらに備え、前記輪郭部造形工程Ｓ２５では、前記表面状態取得工程Ｓ２４で取得された前記芯部１１の表面の凹凸状態に応じて前記ウィービング溶接の振れ幅の内周端を変化させながら前記輪郭部ビード３ｂを形成してもよい。

これにより、芯部１１の表面状態に応じて輪郭部１２の造形することができる。そのため、芯部１１の側面のうねりを吸収するとともに、輪郭部１２の芯部１１とは反対側の表面を滑らかな表面とすることができる。これにより、積層造形物１０の外側面を滑らかな表面とすることができる。

（６）第６の態様の積層造形物１０の製造方法は、（１）から（５）のいずれかの積層造形物１０の製造方法であって、前記芯部造形工程Ｓ１５では、前記芯部ビード３ａを第一の解像度で形成し、前記輪郭部造形工程Ｓ１４では、前記輪郭部ビード３ｂを前記第一の解像度よりも高い第二の解像度で形成してもよい。

これにより、第一の解像度を有する溶接ビード３で芯部１１及び輪郭部１２を造形する場合と比較して、積層造形直後の積層造形物１０の表面精度を向上させることができる。
また、第二の解像度を有する溶接ビード３で芯部１１及び輪郭部１２を造形する場合と比較して、積層造形物１０の全体を造形するのにかかる時間を短縮させることができる。そのため、積層造形物１０を効率的に製造できる。

（７）第７の態様の積層造形物１０の製造方法は、（１）から（６）のいずれかの積層造形物１０の製造方法であって、前記芯部造形工程Ｓ１５，Ｓ２３及び前記輪郭部造形工程Ｓ１４，Ｓ２５は、レーザ溶接または電子ビーム溶接によって行われてもよい。

レーザ光Ｌのスポット形状を調節することにより、溶接ビード３の解像度を容易に調節できる。溶接ビード３の解像度を上げることで、積層造形物１０の精度を向上させることができる。

（８）第８の態様の積層造形物１０の製造方法は、（１）から（６）のいずれかの積層造形物１０の製造方法であって、前記芯部造形工程Ｓ１５，Ｓ２３及び前記輪郭部造形工程Ｓ１４，Ｓ２５は、アーク溶接によって行われてもよい。

これにより、溶接ビード３を高速に形成できるので、積層造形物１０の造形にかかる時間を短縮させることができる。

（９）第９の態様の積層造形システム１は、溶接ヘッド２０と、前記溶接ヘッド２０が積層造形物１０を造形するように該溶接ヘッド２０を制御する積層造形制御装置４０と、を備え、前記積層造形制御装置４０は、前記積層造形物１０の外側の部分である輪郭部１２を、ウィービング溶接によって形成される輪郭部ビード３ｂで積層造形するように前記溶接ヘッド２０を制御する輪郭部造形制御部４５と、前記積層造形物１０の内側の部分である芯部１１を、溶接によって形成される芯部ビード３ａで積層造形するように前記溶接ヘッド２０を制御する芯部造形制御部４４と、を有する。

（１０）第１０の態様の積層造形システム１は、（９）の積層造形システム１であって、前記芯部造形制御部４４は、前記輪郭部１２が積層造形された後に前記芯部１１を積層造形するように前記溶接ヘッド２０を制御してもよい。

（１１）第１１の態様の積層造形システム１は、（１０）の積層造形システム１であって、前記輪郭部造形制御部４５は、前記輪郭部１２の外面が水平面に対して鋭角をなすオーバーハング形状となるように前記輪郭部１２を造形するように前記溶接ヘッド２０を制御してもよい。

（１２）第１２の態様の積層造形システム１は、（９）の積層造形システム１であって、前記輪郭部造形制御部４５は、前記芯部１１が積層造形された後に前記輪郭部１２を積層造形するように前記溶接ヘッド２０を制御してもよい。

（１３）第１３の態様の積層造形システム１は、（１２）の積層造形システム１であって、前記積層造形制御装置４０は、前記芯部１１の表面の凹凸状態を取得する表面状態取得部４６をさらに備え、前記輪郭部造形制御部４５は、前記表面状態取得部４６で取得された前記芯部１１の表面の凹凸状態に応じて前記ウィービング溶接の振れ幅の内周端を変化させながら前記輪郭部ビード３ｂを形成するように前記溶接ヘッド２０を制御してもよい。

（１４）第１４の態様の積層造形システム１は、（９）から（１３）のいずれかの積層造形システム１であって、前記芯部造形制御部４４は、前記芯部ビード３ａを第一の解像度で形成するように前記溶接ヘッド２０を制御し、前記輪郭部造形制御部４５は、前記輪郭部ビード３ｂを前記第一の解像度よりも高い第二の解像度で形成するように前記溶接ヘッド２０を制御してもよい。

（１５）第１５の態様の積層造形システム１は、（９）から（１４）のいずれかの積層造形システム１であって、前記溶接ヘッド２０は、レーザ溶接によって積層造形を行うレーザ溶接ヘッド２０ａであってもよい。

（１６）第１６の態様の積層造形システム１は、（９）から（１４）のいずれかの積層造形システム１であって、前記溶接ヘッド２０は、アーク溶接によって積層造形を行うアーク溶接ヘッド２０ｂまたは電子ビーム溶接によって積層造形を行う電子ビーム造形ヘッドであってもよい。

１…積層造形システム ２…ステージ ３…溶接ビード ３ａ…芯部ビード ３ｂ…輪郭部ビード ４…状態検出部 １０…積層造形物 １１…芯部 １２…輪郭部 ２０…溶接ヘッド ２０ａ…レーザ溶接ヘッド ２０ｂ…アーク溶接ヘッド ２１…ヘッド本体 ２２…レーザ源 ２３…レーザ通路 ２４…粉体供給路 ２６…電極 ２７…ワイヤ挿通路 ４０…積層造形制御装置 ４１…造形物データ取得部 ４２…領域特定部 ４３…動作設定部 ４４…芯部造形制御部 ４５…輪郭部造形制御部 ４６…表面状態取得部 １１１０…プロセッサ １１２０…メインメモリ １１３０…ストレージ １１４０…インタフェース Ａ…アーク Ｌ…レーザ光 Ｐ…粉体 Ｓ１１，Ｓ２１…造形物データ取得工程 Ｓ１２…領域特定工程 Ｓ１３，Ｓ２２…動作設定工程 Ｓ１４，Ｓ２５…輪郭部造形工程 Ｓ１５，Ｓ２３…芯部造形工程 Ｓ２４…表面状態取得工程 Ｗ…ワイヤ Ｗ１…幅 Ｗ２…幅

Claims (16)

1. 積層造形物の外側の部分である輪郭部を、ウィービング溶接によって形成される輪郭部ビードで積層造形する輪郭部造形工程と、
   前記積層造形物の内側の部分である芯部を、溶接によって形成される芯部ビードで積層造形する芯部造形工程と、
   を含む積層造形物の製造方法。
2. 前記輪郭部造形工程の後に前記芯部造形工程を行う請求項１に記載の積層造形物の製造方法。
3. 前記輪郭部造形工程では、前記輪郭部の外面が水平面に対して鋭角をなすオーバーハング形状となるように前記輪郭部を造形する請求項２に記載の積層造形物の製造方法。
4. 前記芯部造形工程の後に前記輪郭部造形工程を行う請求項１に記載の積層造形物の製造方法。
5. 前記芯部造形工程と前記輪郭部造形工程との間に、前記芯部の表面の凹凸状態を取得する表面状態取得工程をさらに備え、
   前記輪郭部造形工程では、前記表面状態取得工程で取得された前記芯部の表面の凹凸状態に応じて前記ウィービング溶接の振れ幅の内周端を変化させながら前記輪郭部ビードを形成する請求項４に記載の積層造形物の製造方法。
6. 前記芯部造形工程では、前記芯部ビードを第一の解像度で形成し、
   前記輪郭部造形工程では、前記輪郭部ビードを前記第一の解像度よりも高い第二の解像度で形成する請求項１から５のいずれか一項に記載の積層造形物の製造方法。
7. 前記芯部造形工程及び前記輪郭部造形工程は、レーザ溶接または電子ビーム溶接によって行われる請求項１から６のいずれか一項に記載の積層造形物の製造方法。
8. 前記芯部造形工程及び前記輪郭部造形工程は、アーク溶接によって行われる請求項１から６のいずれか一項に記載の積層造形物の製造方法。
9. 溶接ヘッドと、
   前記溶接ヘッドが積層造形物を造形するように該溶接ヘッドを制御する積層造形制御装置と、
   を備え、
   前記積層造形制御装置は、
   前記積層造形物の外側の部分である輪郭部を、ウィービング溶接によって形成される輪郭部ビードで積層造形するように前記溶接ヘッドを制御する輪郭部造形制御部と、
   前記積層造形物の内側の部分である芯部を、溶接によって形成される芯部ビードで積層造形するように前記溶接ヘッドを制御する芯部造形制御部と、
   を有する積層造形システム。
10. 前記芯部造形制御部は、前記輪郭部が積層造形された後に前記芯部を積層造形するように前記溶接ヘッドを制御する請求項９に記載の積層造形システム。
11. 前記輪郭部造形制御部は、前記輪郭部の外面が水平面に対して鋭角をなすオーバーハング形状となるように前記輪郭部を造形するように前記溶接ヘッドを制御する請求項１０に記載の積層造形システム。
12. 前記輪郭部造形制御部は、前記芯部が積層造形された後に前記輪郭部を積層造形するように前記溶接ヘッドを制御する請求項９に記載の積層造形システム。
13. 前記積層造形制御装置は、
    前記芯部の表面の凹凸状態を取得する表面状態取得部をさらに備え、
    前記輪郭部造形制御部は、前記表面状態取得部で取得された前記芯部の表面の凹凸状態に応じて前記ウィービング溶接の振れ幅の内周端を変化させながら前記輪郭部ビードを形成するように前記溶接ヘッドを制御する請求項１２に記載の積層造形システム。
14. 前記芯部造形制御部は、前記芯部ビードを第一の解像度で形成するように前記溶接ヘッドを制御し、
    前記輪郭部造形制御部は、前記輪郭部ビードを前記第一の解像度よりも高い第二の解像度で形成するように前記溶接ヘッドを制御する請求項９から請求項１３のいずれか一項に記載の積層造形システム。
15. 前記溶接ヘッドは、レーザ溶接によって積層造形を行うレーザ溶接ヘッドまたは電子ビーム溶接によって積層造形を行う電子ビーム造形ヘッドである請求項９から１４のいずれか一項に記載の積層造形システム。
16. 前記溶接ヘッドは、アーク溶接によって積層造形を行うアーク溶接ヘッドである請求項９から１４のいずれか一項に記載の積層造形システム。

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