JP2023083047A - 積層造形方法及び積層造形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＳＬＭ法においてもオーバーハング部の形状崩れを生じさせずに、高精度な積層造形が行える積層造形方法及び積層造形装置を提供する。【解決手段】粉末床溶融結合方式の積層造形方法により、レーザ光ＬＢを金属粉末２３に照射して金属粉末２３を溶融及び凝固させ、３次元造形物を造形する。この積層造形方法は、レーザ光ＬＢを３次元造形物のオーバーハング部に第１のビーム強度で照射し、レーザ光ＬＢが照射された金属粉末２３の粒体の一部を溶融させて粒体同士を接合する仮焼結工程と、仮焼結工程でレーザ光を照射した被照射領域に、レーザ光ＬＢを第１のビーム強度よりも高い第２のビーム強度で照射し、被照射領域の金属粉末２３を溶融及び凝固させる本溶融・凝固工程と、を含む。【選択図】図４

Description

本発明は、積層造形方法及び積層造形装置に関する。

金属粉末を用いて積層造形物を製造する積層造形方法が知られている。この積層造形方法には、粉末床溶融結合（Powder bed fusion）が採用された代表的なものとして、電子ビームを用いて粉末を溶融させる電子ビーム溶融法（ＥＢＭ：Electron Beam Melting）と、レーザ光を用いて粉末を溶融させるレーザ溶融法（ＳＬＭ：Selective Laser Melting）とが挙げられる。

ＥＢＭ法においては、粉末が舞い上がる現象（スモーク）を防ぐ目的で、造形前にパウダーベッド全体を予熱する仮焼結が行われる（特許文献1）。この余熱工程は、オーバーハング部分を造形する際に、形状が崩れることの防止に有効となる。

特開２０１７－２０７０３５号公報

しかしながら、ＳＬＭ法においては上記のような仮焼結の工程は存在しない。したがって、オーバーハング部を有する金属部品を積層造形する場合、オーバーハング部を下から支持するのは溶融・凝固していない金属粉末層となる。そのため、オーバーハング部を形成する溶融・凝固部は、金属粉末層の流動によって本来の位置に留まることができず、オーバーハング部の形状精度が低下することがある。

そこで本発明は、ＳＬＭ法においてもオーバーハング部の形状崩れを生じさせずに、高精度な積層造形が行える積層造形方法及び積層造形装置を提供することを目的とする。

本発明は下記の構成からなる。
（１） レーザ光を金属粉末に照射して前記金属粉末を溶融及び凝固させ、３次元造形物を造形する粉末床溶融結合方式の積層造形方法であって、
前記レーザ光を前記３次元造形物のオーバーハング部に第１のビーム強度で照射し、前記レーザ光が照射された領域における前記金属粉末の粒体の一部を溶融させて前記粒体同士を接合する仮焼結工程と、
前記仮焼結工程で前記レーザ光を照射した被照射領域に、前記レーザ光を前記第１のビーム強度よりも高い第２のビーム強度で照射し、前記被照射領域の金属粉末を溶融及び凝固させる本溶融・凝固工程と、
を含む積層造形方法。
（２） レーザ光を金属粉末に照射して前記金属粉末を溶融及び凝固させ、３次元造形物を造形する粉末床溶融結合方式の積層造形装置であって、
前記レーザ光を前記３次元造形物のオーバーハング部に第１のビーム強度で照射し、前記レーザ光が照射された領域における前記金属粉末の粒体の一部を溶融させて前記粒体同士を接合する仮焼結部と、
前記仮焼結部により前記レーザ光を照射した被照射領域に、前記レーザ光を前記第１のビーム強度よりも高い第２のビーム強度で照射し、前記被照射領域の金属粉末を溶融及び凝固させる本溶融・凝固部と、
を備える積層造形装置。

本発明によれば、ＳＬＭ法においてもオーバーハング部の形状崩れを生じさせずに、高精度な積層造形が行える。

図１は、積層造形装置の概略構成図である。 図２は、積層造形物の製造工程を（Ａ）～（Ｆ）に示す工程説明図である。 図３は、オーバーハング部を有する積層造形物の形状を示す概略構成図である。 図４は、２段階のレーザ光の照射工程を（Ａ）、（Ｂ）で説明する工程説明図である。 図５は、レーザ出力部の構成例を（Ａ）～（Ｃ）に示すブロック図である。 図６は、移動ヘッドに載置された場合のレーザ出力部の構成を示す概略図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
ここでは、粉末床溶融結合方式のレーザ溶融法による積層造形装置について説明するが、以下に示す積層造形装置の構成は一例であり、本発明はこれに限らない。

＜積層造形装置＞
図１は、積層造形装置の概略構成図である。
積層造形装置１００は、ハウジング１１に設けられた造形部１３と、パウダーポッド１５と、リコータ１７と、レーザ出力部１９とを備える。造形部１３は、ハウジング１１に形成されたスライド孔１１ａ内に昇降自在に配置されたベースプレート２１を有する。ベースプレート２１は、不図示の上下方向駆動機構によってスライド孔１１ａ内で昇降駆動される。ベースプレート２１は、ハウジング１１の上方からの平面視で長方形であり、その上面が平坦面にされている。

パウダーポッド１５は、ハウジング１１の上方に設けられ、金属粉末２３を貯留する。また、パウダーポッド１５は、金属粉末２３を下方に排出する不図示のノズルを有する。

リコータ１７は、ハウジング１１上に配置され、不図示の水平方向駆動機構によって、パウダーポッド１５の下方から造形部１３までの間を含む領域を、水平方向（矢印Ｓ方向）に移動自在となっている。リコータ１７は、水平移動方向に交差する方向（図１の奥行き方向）に延びる細長状であって、水平移動によってベースプレート２１の全面を走査可能な奥行き長さに形成される。リコータ１７は、パウダーポッド１５から装填された金属粉末２３を造形部１３に供給し、これにより、ベースプレート２１上に金属粉末２３の層を形成する。

レーザ出力部１９は、入力された３次元形状データに応じて、レーザ光ＬＢを造形部１３に向けて照射する。レーザ光ＬＢの走査軌跡は、造形する積層造形物の形状に応じて予め設定されており、レーザ出力部１９は、設定された走査軌跡に沿ってレーザ光ＬＢを走査する。レーザ光ＬＢは、金属粉末２３の溶融熱源であり、レーザ光ＬＢの照射領域内の金属粉末２３を選択的に溶融接合させ、溶融結合体２５を形成する。この溶融結合体２５を順次に積層することで積層造形物が得られる。

ここで、本明細書では、図１に示す上下方向をＺ方向、リコータ１７の移動方向をＸ方向、また、Ｘ方向及びＺ方向に直交する奥行き方向をＹ方向と定義する。なお、リコータ１７の移動方向は必ずしも水平方向に限らず、積層造形装置１００の構造等に応じて適宜設定される。

金属粉末２３としては、例えば、合金工具鋼材（ＳＫＤ）、アルミ、ステンレス鋼材、又はチタン等の粉末材料を用いることができる。

＜積層造形装置による基本的な造形手順＞
次に、上記構成の積層造形装置１００による積層造形物の基本的な造形手順を説明する。
図２は、積層造形物の製造工程を（Ａ）～（Ｆ）に示す工程説明図である。以下に説明する各工程の動作は、ＣＰＵ、メモリ、又はストレージ等を備えるコンピュータ装置からなる不図示の制御部からの指令により行われる。

まず、図２の（Ａ）に示すように、リコータ１７をパウダーポッド１５の下方に配置して、パウダーポッド１５から所定量の金属粉末２３をリコータ１７に供給する。そして、ベースプレート２１をΔｔだけ降下させ、ハウジング１１の上面とベースプレート２１の上面との間に厚さΔｔの段差を形成する。

次に、（Ｂ）に示すように、リコータ１７をパウダーポッド１５の下方から造形部１３に向けて移動させる。これにより、リコータ１７から金属粉末２３が流れ落ち、ベースプレート２１上に、金属粉末２３の薄層が敷設される。

その後、（Ｃ）に示すように、レーザ出力部１９が、ベースプレート２１上に敷設された薄層の金属粉末２３に向けてレーザ光ＬＢを照射する。レーザ光ＬＢは、目標形状の３次元形状データに応じて、薄層の金属粉末２３の所定の位置へ選択的に照射される。レーザ光ＬＢが照射された領域では、薄層の金属粉末２３が溶融して１層分の溶融結合体２５が形成される。

さらに、（Ｄ）に示すように、ベースプレート２１を更にΔｔだけ降下させ、ハウジング１１の上面とベースプレート２１上の金属粉末２３の薄層との間に厚さΔｔの段差を形成する。そして、（Ｅ）に示すように、リコータ１７を移動先からパウダーポッド１５側に移動させ、段差内に金属粉末２３の薄層を形成する。その後、（Ｆ）に示すように、形成された薄層に向けてレーザ出力部１９から３次元形状データに応じたレーザ光ＬＢを照射する。

上記の金属粉末２３の敷設とレーザ光ＬＢの照射とを繰り返し、造形部１３で溶融結合体２５を順次に積層することで、３次元形状データに応じた形状の積層造形物が得られる。

＜オーバーハング部の造形＞
粉末床溶融結合方式によりオーバーハング部を形成する場合がある。
図３は、オーバーハング部３１を有する積層造形物３３の形状を示す概略構成図の一例である。
積層造形物３３は、柱部３５と、柱部３５の上部から側方に向けて延出されたオーバーハング部３１とを有する。ここでいうオーバーハングとは、積層方向に関して、上層が下層から張り出して形成された部分を指し、庇のように下層より上層が突き出た部分を意味する。このような積層造形物３３を製造する際には、オーバーハング部３１の形状を崩さないように造形することが必要となる。例えば、オーバーハング部３１を下側から支持するサポート部材を設けることもできるが、オーバーハング部３１自体の強度を確保することが重要となる。

前述した積層造形手順によりオーバーハング部を形成する場合、敷設した金属粉末２３にレーザ光ＬＢを１回だけ照射することで、金属粉末２３を溶融及び凝固させている。しかし、レーザ光ＬＢの１回の照射で金属粉末２３を溶融及び凝固させる場合、金属粉末２３の飛散により溶融域が増減し、凝固した後の形状が一定形状になりにくくなる。

そこで、本構成の積層造形装置１００においては、オーバーハング部３１について、レーザ光ＬＢの照射を低出力にして仮焼結した後、レーザ光ＬＢの照射を高出力にして本溶融・凝固させる２段階の手順で造形している。つまり、仮焼結工程では、レーザ光ＬＢをオーバーハング部３１に第１のビーム強度で照射し、レーザ光ＬＢが照射された金属粉末の一部を溶融させて金属粉末同士を接合する。このときの金属粉末は、その一部が溶融するが、全て溶融するわけではない。つまり、仮焼結の段階では、粉末がある程度元の粒形状を維持している。本溶融・凝固工程では、仮焼結工程でレーザ光ＬＢを照射した被照射領域に、レーザ光ＬＢを第１のビーム強度よりも高い第２のビーム強度で照射し、被照射領域の金属粉末を溶融及び凝固させる。

この本溶融・凝固工程は、仮焼結段階にて元の粉末形状をある程度保ったまま、金属粉末同士を接合する工程であり、金属粉末を完全に溶融させる。仮に、仮焼結を行わずに最初から高いエネルギ（第２のビーム強度）でレーザ光ＬＢを照射する本溶融・凝固工程を実施した場合、エネルギが高いため、照射した部分で金属粉末の飛散が生じ、本来溶けて固まるべき金属粉末が飛散してなくなってしまう。その結果、所望の形状が得られなくなる。一方、仮焼結工程後に本溶融・凝固工程を行うことで、金属粉末を飛散させることなく元々の形状を維持したまま、本溶融・凝固させることができ、所望の形状が安定して得られるようになる。

図４は、２段階のレーザ光の照射工程を（Ａ）、（Ｂ）で説明する工程説明図である。
図４の（Ａ）に示すように、造形部１３にて柱部３５の造形を行った後に、オーバーハング部となる部位にレーザ光ＬＢを低出力（第１のビーム強度）で照射しながら矢印Ｐ１方向に走査する。すると、レーザ光ＬＢが照射された領域では、金属粉末２３の表面の一部が溶融して、隣接する金属粉末２３の粒体同士が接合した塊状の層となる。つまり、金属粉末２３内に、レーザ光ＬＢの照射領域内の金属粉末の粒体同士が接合した仮焼結層３７が配置される。

そして、図４の（Ｂ）に示すように、塊状となった仮焼結層３７に第２のビーム強度のレーザ光ＬＢを照射しながら矢印Ｐ２方向に走査する。これにより、仮焼結層３７を溶融及び凝固させる本溶融・凝固工程が行われる。この本溶融・凝固工程により、仮焼結層３７が溶融及び凝固して、オーバーハング部３１が造形される。

本溶融・凝固工程においては、金属粉末が塊状となった仮焼結層３７となっているため、金属粉末の各粒体が固定され、形状崩れが生じにくくなる。よって、オーバーハング部３１を高い形状精度で安定して造形できる。

上記のレーザ光ＬＢの走査は、矢印Ｐ１方向と矢印Ｐ２方向とが同じ向きであるが、これに限らない。矢印Ｐ１方向と矢印Ｐ２方向とを逆向きにして、同一経路で走査することでもよい。その場合、１回のレーザ光ＬＢの往復走査で仮焼結工程と本溶融・凝固工程とを実施でき、造形時間を短縮できる。

＜レーザ出力部の構成例＞
図５は、レーザ出力部の構成例を（Ａ）～（Ｃ）に示すブロック図である。
図５の（Ａ）に示すように、レーザ出力部１９は、レーザ発振器ＬＤと、レーザ発振器ＬＤを駆動するＬＤ駆動部４１と、レーザ光走査部４３と、レーザ光走査部４３を駆動する走査駆動部４５とを備える。レーザ発振器ＬＤから出力されたレーザ光ＬＢは、レーザ光走査部４３により造形部１３に向けて出射され、造形部１３上で走査される。

ＬＤ駆動部４１は、レーザ発振器ＬＤの出力を、仮焼結工程では第１のビーム強度に設定し、本溶融・凝固工程では第１のビーム強度より高い第２のビーム強度に設定する。そして、レーザ光ＬＢの造形部１３における金属粉末への照射は、粉末床上でレーザ光ＬＢを往復動させる軌道で行う。その際、レーザ光ＬＢの軌道の往路において第１のビーム強度でレーザ光ＬＢを照射して仮焼結工程を実施し、レーザ光ＬＢの軌道の復路において第２のビーム強度でレーザ光ＬＢを照射して本溶融・凝固工程を実施する。

ここで、ビーム強度は、レーザの出力（Ｗ），レーザ走査速度（ｍｍ／ｓｅｃ），レーザ走査線の間隔（ｍｍ）などの設定値を変更することで、パワー密度（Ｊ／ｍｍ^３）を変更することを意味する。また、パルスレーザの変調により積分強度を調整することであってもよく、強度を調整するためのスリット等をレーザ光路の途中に介装させることであってもよい。

このように、レーザ発振器ＬＤの出力を切り替えることで、単一のレーザ発振器ＬＤでビーム強度の異なる２種類のレーザ光ＬＢを照射できるため、装置コストを低減できる。

このレーザ出力部１９の構成以外にも、以下の構成にすることができる。
図５の（Ｂ）に示すレーザ出力部１９Ａは、仮焼結工程用のレーザ発振器ＬＤ１と本溶融・凝固工程用のレーザ発振器ＬＤ２と、各レーザ発振器ＬＤ１，ＬＤ２から出力されるレーザ光を合波させる合波器４７とを備える。ＬＤ駆動部４１は、仮焼結工程では第１のビーム強度に設定されたレーザ発振器ＬＤ１からのレーザ光ＬＢ１を出力させ、本溶融・凝固工程では第２のビーム強度に設定されたレーザ発振器ＬＤ２からのレーザ光ＬＢ２を出力させる。その他の構成は（Ａ）に示すレーザ出力部１９と同様である。

このレーザ出力部１９Ａによれば、仮焼結工程用のレーザ発振器ＬＤ１と本溶融・凝固工程用のレーザ発振器ＬＤ２とを個別に用いるため、仮焼結及び本溶融にそれぞれ最適なレーザ光ＬＢ１，ＬＢ２を選定でき、効率よく金属粉末の焼結が可能となる。また、選定可能なレーザ光の範囲が広がり、設計自由度が向上する。例えば、レーザ発振器ＬＤ１とレーザ発振器ＬＤ２との出力波長を互いに異なる波長にしてもよい。例えば、本溶融・凝固工程用のレーザ光を、仮焼結工程用のレーザ光よりエネルギ強度の高い波長帯にすることであってもよい。または、レーザ発振器ＬＤ１の最高出力値がレーザ発振器ＬＤ２より低くなるようにＬＤ１を選定し、ＬＤ１を仮焼結工程専用、ＬＤ２を本溶融・凝固工程専用としてもよい。このように、仮焼結工程用の低出力レーザ発振器ＬＤ１と、本溶融・凝固工程用の高出力レーザ発振器ＬＤ２とを個別に設けた構成にすることで、双方を高出力の発振器とした場合よりも装置コストを低減できる。

図５の（Ｃ）に示すレーザ出力部１９Ｂは、図５の（Ａ）に示すレーザ出力部１９を２系統設けた構成であり、仮焼結工程用のレーザ発振器ＬＤ１、ＬＤ駆動部４１Ａ、レーザ光走査部４３Ａ、走査駆動部４５Ａと、本溶融・凝固工程用のレーザ発振器ＬＤ２、ＬＤ駆動部４１Ｂ、レーザ光走査部４３Ｂ、走査駆動部４５Ｂと、を備える。

このレーザ出力部１９Ｂによれば、仮焼結工程用のレーザ発振器ＬＤ１と本溶融・凝固工程用のレーザ発振器ＬＤ２とを独立して動作させることができ、レーザ光ＬＢ１，ＬＢ２の照射自由度が向上する。

図６は、移動ヘッドに載置された場合のレーザ出力部の構成を示す概略図である。
レーザ出力部１９Ｃは、前述したレーザ光走査部４３の代わりに、レール５１と、レール５１に沿って移動する移動ヘッド５３とを有する移動機構５５によりレーザ光ＬＢ（ＬＢ１／ＬＢ２）を走査させる。移動ヘッド５３には、レーザ光ＬＢ１を造形部１３に向けて出射する仮焼結工程用のレーザ光照射部５７Ａ、及びレーザ光ＬＢ２を造形物に向けて出射する本溶融・凝固工程用のレーザ光照射部５７Ｂが搭載される。なお、レーザ発振器ＬＤ１，ＬＤ２が小型であれば、移動ヘッド５３にレーザ発振器ＬＤ１，ＬＤ２を搭載させてもよい。

本構成のレーザ出力部１９Ｃによれば、移動ヘッド５３がレール５１に沿って矢印Ｐ３方向に移動することで、造形部１３に仮焼結工程用のレーザ光ＬＢ１を照射した後、レーザ光ＬＢ１に追従させて本溶融・凝固工程用のレーザ光ＬＢ２を照射できる。

また、レール５１の長手方向に沿って、本溶融・凝固工程用のレーザ光照射部５７Ｂの両脇に、レーザ光ＬＢ１を出射する仮焼結用のレーザ光照射部５７Ａをそれぞれ配置すれば、移動ヘッド５３から出射させるレーザ光の並びがＬＢ２，ＬＢ１，ＬＢ２の順となる。その場合、移動ヘッド５３を矢印Ｐ３方向と、これと逆方向とに移動させる往復動を行いながら、移動方向先方のＬＢ２の出射を停止させ、中央位置のＬＢ１と、移動方向後方のＬＢ２とをこの順で照射することで、レーザ光ＬＢ１の照射後にレーザ光ＬＢ２を照射する動作を簡単に実現できる。

また、レーザ光の走査は上記例に限らない。例えば、レーザ光を照射する範囲に金属粉末を一層設け、設けられた一層の金属粉末に仮焼結工程を実施することを複数回繰り返す。これにより形成した複数層の仮焼結された金属粉末に、本溶融・凝固工程を実施することでもよい。その場合、造形時間を更に短縮できる。

これらレーザ出力部１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃの構成によれば、複数のレーザ光を独立して制御でき、しかも１つのレーザ発振器で構成する場合と比較して、造形時間を短縮できる。

本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせること、及び明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。

例えば、仮焼結用のレーザ光のスポットサイズを、本溶融・凝固工程用のレーザ光のスポットサイズより広くしてもよい。その場合、より広範囲に金属粉末の形状を固定でき、造形にかかる時間を短縮することができる。また、仮焼結領域を本溶融領域に対して例えば０～１００μｍ程度広めに設定してもよい。その場合、最終的に出来上る造形物において、仮焼結した部分にバリのような残存部の発生を抑制しつつ、造形物の端部における形状崩れを防止できる。

以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１） レーザ光を金属粉末に照射して前記金属粉末を溶融及び凝固させ、３次元造形物を造形する粉末床溶融結合方式の積層造形方法であって、
前記レーザ光を前記３次元造形物のオーバーハング部に第１のビーム強度で照射し、前記レーザ光が照射された領域における前記金属粉末の粒体の一部を溶融させて前記粒体同士を接合する仮焼結工程と、
前記仮焼結工程で前記レーザ光を照射した被照射領域に、前記レーザ光を前記第１のビーム強度よりも高い第２のビーム強度で照射し、前記被照射領域の金属粉末を溶融及び凝固させる本溶融・凝固工程と、
を含む積層造形方法。
この積層造形方法によれば、オーバーハング部を造形する際に、仮焼結工程により金属粉末の粒体同士が固定され、この固定された金属粉末が本溶融・凝固工程により溶融及び凝固される。これにより、オーバーハング部の形状が崩れることなく、高い形状精度で造形できる。

（２） 前記レーザ光の前記金属粉末への照射は、前記金属粉末上で前記レーザ光を往復動させる軌道で行い、
前記レーザ光の軌道の往路において前記仮焼結工程を実施し、
前記レーザ光の軌道の復路において前記本溶融・凝固工程を実施する、（１）に記載の積層造形方法。
この積層造形方法によれば、１回のレーザ光の往復走査で仮焼結工程と本溶融・凝固工程とを実施でき、造形時間を短縮できる。

（３） 前記仮焼結工程で照射する前記レーザ光と、前記本溶融・凝固工程とで照射する前記レーザ光とを、同一のレーザ発生部から互いに異なるビーム強度で出射させる、（１）又は（２）に記載の積層造形方法。
この積層造形方法によれば、単一のレーザ発生部でビーム強度の異なるレーザ光を照射できるため、装置コストを低減できる。

（４） 前記仮焼結工程と、前記本溶融・凝固工程とで照射する前記レーザ光を、互いに出力強度が異なる複数のレーザ発生部から選択的に供給する、（１）又は（２）に記載の積層造形方法。
この積層造形方法によれば、仮焼結工程用のレーザ発生部と本溶融・凝固用のレーザ発生部とを独立して動作させることができ、各工程用のレーザ光の照射自由度が向上する。

（５） 前記レーザ光を照射する範囲に前記金属粉末を一層設け、設けられた前記一層の金属粉末に前記仮焼結工程を実施することを複数回繰り返して形成した複数層の仮焼結された金属粉末に、前記本溶融・凝固工程を実施する、（１）～（４）のいずれか１つに記載の積層造形方法。
この積層造形方法によれば、造形時間の更なる短縮が図れる。

（６） レーザ光を金属粉末に照射して前記金属粉末を溶融及び凝固させ、３次元造形物を造形する粉末床溶融結合方式の積層造形装置であって、
前記レーザ光を前記３次元造形物のオーバーハング部に第１のビーム強度で照射し、前記レーザ光が照射された領域における前記金属粉末の粒体の一部を溶融させて前記粒体同士を接合する仮焼結部と、
前記仮焼結部により前記レーザ光を照射した被照射領域に、前記レーザ光を前記第１のビーム強度よりも高い第２のビーム強度で照射し、前記被照射領域の金属粉末を溶融及び凝固させる本溶融・凝固部と、
を備える積層造形装置。
この積層造形装置によれば、オーバーハング部を造形する際に、仮焼結工程により金属粉末の粒体同士が固定され、この固定された金属粉末が本溶融・凝固工程により溶融及び凝固される。これにより、オーバーハング部の形状が崩れることなく、高い形状精度で造形できる。

（７） 前記仮焼結部と前記本溶融・凝固部とから照射される前記レーザ光を走査するレーザ光走査部を備える（６）に記載の積層造形装置。
この積層造形装置によれば、レーザ光走査部により、オーバーハング部の形状に沿って仮焼結用のレーザ光と本溶融・凝固用のレーザ光とを走査させて、オーバーハング部を造形できる。

（８） 前記レーザ光走査部は、前記仮焼結部と前記本溶融・凝固部との前記レーザ光を出射するレーザ照射部が搭載された移動ヘッドと、
前記移動ヘッドを移動自在に支持するレールと、
を備える（７）に記載の積層造形装置。
この積層造形装置によれば、レールに沿った移動ヘッドの移動により、レーザ光を金属粉末上で走査できる。

１１ ハウジング
１３ 造形部
１５ パウダーポッド
１７ リコータ
１９，１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ レーザ出力部
２１ ベースプレート
２３ 金属粉末
２５ 溶融結合体
３１ オーバーハング部
３３ 積層造形物
３５ 柱部
３７ 仮焼結層
４１ ＬＤ駆動部
４３ レーザ光走査部
４５ 走査駆動部
４７ 合波器
５１ レール
５３ 移動ヘッド
５５ 移動機構
５７Ａ 仮焼結工程用のレーザ光照射部
５７Ｂ 本溶融・凝固工程用のレーザ光照射部
１００ 積層造形装置
ＬＢ，ＬＢ１，ＬＢ２ レーザ光
ＬＤ，ＬＤ１，ＬＣ２ レーザ発振器

Claims (8)

1. レーザ光を金属粉末に照射して前記金属粉末を溶融及び凝固させ、３次元造形物を造形する粉末床溶融結合方式の積層造形方法であって、
   前記レーザ光を前記３次元造形物のオーバーハング部に第１のビーム強度で照射し、前記レーザ光が照射された領域における前記金属粉末の粒体の一部を溶融させて前記粒体同士を接合する仮焼結工程と、
   前記仮焼結工程で前記レーザ光を照射した被照射領域に、前記レーザ光を前記第１のビーム強度よりも高い第２のビーム強度で照射し、前記被照射領域の金属粉末を溶融及び凝固させる本溶融・凝固工程と、
   を含む積層造形方法。
2. 前記レーザ光の前記金属粉末への照射は、前記金属粉末上で前記レーザ光を往復動させる軌道で行い、
   前記レーザ光の軌道の往路において前記仮焼結工程を実施し、
   前記レーザ光の軌道の復路において前記本溶融・凝固工程を実施する、
   請求項１に記載の積層造形方法。
3. 前記仮焼結工程で照射する前記レーザ光と、前記本溶融・凝固工程とで照射する前記レーザ光とを、同一のレーザ発生部から互いに異なるビーム強度で出射させる、
   請求項１又は２に記載の積層造形方法。
4. 前記仮焼結工程と、前記本溶融・凝固工程とで照射する前記レーザ光を、互いに出力強度が異なる複数のレーザ発生部から選択的に供給する、
   請求項１又は２に記載の積層造形方法。
5. 前記レーザ光を照射する範囲に前記金属粉末を一層設け、設けられた前記一層の金属粉末に前記仮焼結工程を実施することを複数回繰り返して形成した複数層の仮焼結された金属粉末に、前記本溶融・凝固工程を実施する、
   請求項１～４のいずれか１項に記載の積層造形方法。
6. レーザ光を金属粉末に照射して前記金属粉末を溶融及び凝固させ、３次元造形物を造形する粉末床溶融結合方式の積層造形装置であって、
   前記レーザ光を前記３次元造形物のオーバーハング部に第１のビーム強度で照射し、前記レーザ光が照射された領域における前記金属粉末の粒体の一部を溶融させて前記粒体同士を接合する仮焼結部と、
   前記仮焼結部により前記レーザ光を照射した被照射領域に、前記レーザ光を前記第１のビーム強度よりも高い第２のビーム強度で照射し、前記被照射領域の金属粉末を溶融及び凝固させる本溶融・凝固部と、
   を備える積層造形装置。
7. 前記仮焼結部と前記本溶融・凝固部とから照射される前記レーザ光を走査するレーザ光走査部を備える請求項６に記載の積層造形装置。
8. 前記レーザ光走査部は、
   前記仮焼結部と前記本溶融・凝固部との前記レーザ光を出射するレーザ照射部が搭載された移動ヘッドと、
   前記移動ヘッドを移動自在に支持するレールと、
   を備える請求項７に記載の積層造形装置。

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