JP4566285B1 - 三次元造形製品の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】粉末及び造形物を積載している基板をテーブル面上に上下方向空間を形成した状態にて容易に設置することができる三次元造形製品の製造装置の構成を提供すること。
【解決手段】粉末１２及び造形物１３を基板３上に積載する三次元造形製品の製造装置において、テーブル２上に枠体７を立設し、当該枠体７から突接した支柱４及び／又は当該枠体７の頂部に備えた突条８によって基板３を支持する際に、基板３の重心が存在するような配置状態による支持が可能とする一方、基板３の裏面に設けた凹状３０を２本以上の交差し合う前記支柱４及び／又は突条８に嵌合させるか、又は２本以上の凹状３０を前記支柱４及び／又は突条８に嵌合させ、かつ前記凹状３０のうちの少なくとも１本の長手方向両側にて、支柱４に備えた突部５及び／又は枠体７の壁部を基板３の水平方向周囲部に当接させることによって、前記課題を達成し得る三次元造形製品の製造装置。
【選択図】図６

Description

本発明は、上下方向に移動可能なテーブル上に積載した金属又は非金属による粉末に対し、各層毎に、電磁波を照射することによって焼結させながら積層し、所定の三次元造形製品を製作する三次元造形製品製造装置に関するものである。

金属又は非金属粉末をレーザー光線などの電磁波又は電子線の放射に基づく焼結によって三次元造形製品を成形する技術分野においては、色々な構成が提案されているが、何れの場合においても、
（ａ）粉末の落下に伴う撒布及び撒布された粉末の上側表面又はその近傍を摺動する平坦化工程、
（ｂ）造形領域に対するレーザー光線などの電磁波又は電子線を照射することによって、当該照射領域を焼結する工程、
（ｃ）前記（ｂ）の焼結が行われた端部及び／又は上面を回転工具によって切削しながら端部及び／又は上面の成形を行う工程
を不可欠としており、前記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を繰り返すことによって最終的に必要な三次元形状を成形することになる。

特定の粉末層について前記（ｃ）の工程を終了した場合には、造形対象物及びその周囲に位置している粉末の高さ位置の１層分だけ低下させ、次の粉末層につき、前記（ａ）の工程に戻ることになる。

このため粉末を積載しているテーブルは上下方向に移動可能な状態に設置されている。

最も低いレベル位置にある粉末層を直接テーブル上面に接触させた場合には、当該粉末層が前記（ｂ）の焼結工程において、テーブル上面に接着し、造形が終了した対象物をテーブルから円滑に取り出すことができない。

このような状況に対処するため、特許文献１においては、通常テーブル（特許文献１においては「支持手段２」と表現されている。）の面上に粉末が焼結によって固化した際、当該粉末と接着可能な素材を選択した基板を設置する構成が採用されている。

通常、既存の造形部分が前記（ａ）の平坦化装置の移動の影響を受けることから、当該造形部分も上記移動方向に移動しようとすることを阻止するため、前記基板がテーブル面上に安定した状態を維持することを必要とする。

このような必要性を反映して、特許文献１の構成においては、基板はテーブルの下側からのボルトの挿通によって固定されている。

しかしながら、基板とテーブルとが支柱によって固定している場合には、電磁波又は電子線の照射による熱エネルギーが、基板及びテーブルを介した熱伝動によって散逸し、粉末を基板に対し所定の強度によって接着する場合に支障が生じることになり兼ねない。

しかも、テーブルの下側からのボルトの挿通作業は煩雑であると共に、基板をも造形対象物における下端部の構成部とする場合には、ボルトの挿通による孔が残存するという不都合を免れることができない。

特許第４０５４０７５号公報

本発明は、各粉末層のうち焼結の対象領域とされている部位と、テーブルの間に基板を介在させている三次元造形製品の製造装置において、前記基盤をテーブルとの間にて上下方向の空間を形成する状態にて設置し、かつ基板面に対し、テーブルの側からボルトを挿通することを不要とする三次元造形製品の製造装置の構成を提供することを課題としている。

前記課題を解決するため、本発明の基本構成は、
（１）造形タンク内にて上下方向に移動可能なテーブルの上側に位置し、上側に隣接している粉末が焼結によって固化した際、当該粉末と接着し得る素材を少なくとも表面部分にて有している基板及び前記テーブルの上側にて金属又は非金属の粉末を撒布し、かつ当該撒布された粉末の上側表面を平坦化したうえで、最上位に位置している造形対象となる領域に、電磁波又は電子線を所定の厚さの層に沿って照射することによって焼結層を形成した後、当該焼結が行われた端部及び／又は上面に対する切削によって成形を行う工程を順次反復している三次元造形製品の製造装置において、テーブル上に枠体を立設し、当該枠体から水平方向に突接した支柱及び／又は当該枠体の頂部に備えた突条によって前記基板を支持し、かつ２本以上の前記支柱及び／又は前記突条につき長手方向が交差した状態に設定すると共に、基板の裏面に設けた凹状が、当該交差した前記支柱及び／又は前記突条に嵌合することによって、基板の水平方向の移動を阻止している三次元造形製品の製造装置、
（２）造形タンク内にて上下方向に移動可能なテーブルの上側に位置し、上側に隣接している粉末が焼結によって固化した際、当該粉末と接着し得る素材を少なくとも表面部分にて有している基板及び前記テーブルの上側にて金属又は非金属の粉末を撒布し、かつ当該撒布された粉末の上側表面を平坦化したうえで、最上位に位置している造形対象となる領域に、電磁波又は電子線を所定の厚さの層に沿って照射することによって焼結層を形成した後、当該焼結が行われた端部及び／又は上面に対する切削によって成形を行う工程を順次反復している三次元造形製品の製造装置において、テーブル上に枠体を立設し、当該枠体から水平方向に突接した支柱及び／又は当該枠体の頂部に備えた突条によって前記基板を支持し、かつ基板の裏面に備えた凹状を２本以上の前記支柱及び／又は前記突条と嵌合させると共に、前記凹状のうち少なくとも１本の凹状の長手方向の両側にて、支柱に備えられかつ少なくとも上側方向に突出している突部及び／又は枠体の壁部を基板の水平方向周囲部に当接させることによって、基板の水平方向の移動を阻止している三次元造形製品の製造装置、
からなる。

前記基本構成（１）、（２）に基づき、本発明においては、枠体の介在によって基板とテーブルとの間に上下方向の空間が形成され、基板からテーブルへの熱伝動が阻止され、粉末材料が効率的に基板に接着することが可能となり、しかもテーブルの側からのボルトによる固着作用を伴わずに、基板を簡単に支柱及び／又は当該枠体の頂部に備えた突条を、２本以上につき長手方向に交差させた状態としたうえで、基板の裏面における凹状と嵌合させるか（前記基本構成（１）の場合）、又は支柱及び／又は突条に基板の裏面における凹状を嵌合させると共に、基板の水平方向周囲部を前記突部及び／又は枠体の壁部に当接させること（前記基本構成（２）の場合）によって、基板の水平方向の移動を阻止し、安定した状態にて設置することが可能となる。

しかもこのような設置の場合には、特許文献１の場合のようなボルトの挿通を不要としていることから、基板を造形対象物の下端側における構成部分とする場合においても、ボルトの挿通による孔が残存することはあり得ず、しかもテーブルと基板の間に上下方向の空間が存在することから、特許文献１の場合のようなテーブルにおいて加熱された基板を冷却するための設備を不要とすることができる。

更には、特許文献１の構成の場合には、必然的にテーブルを平坦面とすることを必要としたのに対し、前記基本構成の場合には、実施例２及び同３において後述するように、テーブル面において傾斜状態を形成することによって、焼結の対象に至らなかった粉末を容易に排出し得るような構成を採用することも可能となる。

実施例１における粉末支持板を使用した構成を示す鉛直方向側断面図であり、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は粉末を基板及び粉末支持板から落下させ、テーブル＋枠体内に保持させるに至る状態を示す。 実施例２におけるテーブルの構成を示す鉛直方向断面図である（尚、支柱及び突部の図示は省略されている。）。 実施例３におけるテーブルの構成を示す鉛直方向断面図である（尚、支柱及び突部の図示は省略されている。）。 実施例４における基板の構成を示す鉛直方向断面図である。 前記基本構成（１）において、円盤状の基板の裏面における凹状を、支柱及び／又は突条に嵌合させている実施形態を説明しており、（ａ）は、１本の支柱と当該支柱に直交する１本の突条に対し、２本の凹状を嵌合させた場合の平面図及び嵌合部位を含む側断面図を示しており、（ｂ）は、長手方向において１２０度の交差角度を形成している３本の支柱に、３本の凹状を嵌合させた場合の平面図及び嵌合部位を含む側断面図を示す（尚、各平面図における点線部分は、基板を下側から支えている状況を示しており、この点は以下の図６〜図１１においても同様である。）。 前記基本構成（１）において、矩形状の基板の裏面における凹状を、支柱及び／又は突条に嵌合させている実施形態を説明しており、（ａ）は、隣接し合う支柱が長手方向において９０度の交差角度を形成している４本の支柱に４本の凹状を嵌合させた場合の平面図及び嵌合部位を含む側断面図を示しており、（ｂ）は、相互に相向い合う２本の支柱及びこれらの支柱の直交状態にある突条に対し３本の凹状を嵌合させた場合の平面図及び嵌合部位を含む側断面図を示す。 前記基本構成（１）において、矩形状の基板の裏面における凹状を、全て突条に嵌合させている実施形態を説明しており、（ａ）は、テーブルの中央に１個の枠体を立設し、当該枠体の頂部における２本の直交し合う突条に嵌合させた場合の平面図及び嵌合部位を含む側断面図を示しており、（ｂ）は、相向い合う各２本の突条がそれぞれ平行であって、隣接し合う突条が相互に直交している合計４本の突条に嵌合させた場合の平面図及び嵌合部位を含む側断面図を示す。 前記基本構成（１）において、矩形状の基板の裏面における凹状を、相互に相向い合う状態にて接続し合っている各２本及び３本の２組の支柱群が相互に９０度の角度方向に交差するように配置した支柱に嵌合させた実施形態を説明する平面図及び嵌合部位を含む側断面図を示す。 前記基本構成（２）において、矩形状の基板の裏面における凹状を、４本の支柱のうち、隣接し合う各２本の支柱につき相互に平行状態とし、隣接し合っていない各２本の支柱を相互に向い合う状態となるように配置した支柱に嵌合させている実施形態を説明しており、（ａ）は、基板の水平方向周囲部のうち、支柱と直交する２辺が４個の突部に当接している場合の平面図及び嵌合部位を含む側断面図を示しており、（ｂ）は、基板の水平方向周囲部のうち、支柱と直交する２辺が２個の壁部に当接している場合の平面図及び嵌合部位を含む側断面図を示す。 前記基本構成（２）において、矩形状の基板の裏面における凹状を、相互に平行状態にある１本の支柱及び１本の突条に嵌合させた実施形態を説明しており、（ａ）は、基板の水平方向周囲部のうち、支柱及び突条と直交する２辺が２個の突部に当接している場合の平面図及び嵌合部位を含む側断面図を示しており、（ｂ）は、基板の水平方向周囲部のうち、支柱及び突条と直交する２辺が２箇所の基板の壁部に当接している場合の平面図及び嵌合部位を含む側断面図を示す。 前記基本構成（２）において、矩形状の基板の裏面における２本の凹状を相互に平行な２本の突条に嵌合させており、かつ基板の水平方向周囲部のうち、前記突条と直交状態にある２辺が、前記２本の突条と直交状態にある２箇所の壁部に当接している実施形態を説明する平面図及び嵌合部位を含む側断面図を示す。 支柱において、上側方向に突出している突部を備えた状態を説明する鉛直方向側断面図である。 枠体がテーブル面に沿って移動自在である実施形態を説明しており、（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は、鉛直方向側断面図である。 前記基本構成（１）の作動原理を示す平面図である。 前記基本構成（２）の作動原理を示す平面図である。

基本構成（１）においては、基板３が水平方向に移動しないための要件について説明するに、図１４に示すように、三次元造形製品の製造装置において、少なくとも２本の支柱４及び／又は突条８に長手方向が交差した状態としたうえで、これらの支柱４及び／又は突条８の基板３の裏面における凹状３０が嵌合していることを要件としている。
各支柱４及び／又は突条８に対する嵌合においては、これらの長手方向への移動は可能であるが、それ以外の方向への移動は不可能である。

したがって、上記のような交差状態にある２本の支柱４及び／又は突条８と交差する方向（例えば、図１４において白矢印によって示す方向）に移動することは不可能であり、結局２本の支柱４及び／又は突条８に対する嵌合によって二次元の平面方向の移動が完全に阻止されることに帰する。
尚、図１４の白矢印は支柱４及び／又は突条８の長手方向と直交する方向のみを示すが、斜交方向への移動も不可能であることに変わりはない。

以下基本構成（１）の実施形態について説明する。

図５（ａ）は、２本の支柱４及び／又は突条８を相互に９０度の角度方向となるように配置すると共に、円形の基板３の裏面における２本の支柱４及び／又は突条８に嵌合している実施形態に該当しており、特に図５（ａ）は、２本の凹状３０が１本の支柱４と１本の突条８に嵌合している場合を示す。

図５（ｂ）は、３本の支柱４及び／又は突条８を隣接し合う長手方向につき相互に１２０度の角度方向となるように配置すると共に、円形の基板３の裏面における３本の凹状３０が前記３本の支柱４及び／又は突条８に嵌合している実施形態に該当しており、特に図５（ｂ）は、凹状３０は支柱４のみに嵌合している場合を示す。

図５（ａ）、（ｂ）に示すように、凹状３０の嵌合を介して支柱４及び突条８が基板３を支持する領域においては、３個の位置Ａ、Ｂ、Ｃによる三角形ＡＢＣの内側に基板３の重心が存在するような配置状態による支持が当然実現可能であり、上下方向にて安定した支持を実現することができる。

しかも、前記各実施形態においては、基板３は支柱４及び／又は突条８との嵌合によって完全に水平方向の移動を阻止された状態となっており、しかも、背景技術の項において説明した（ａ）、（ｂ）、（ｃ）による製造段階において単に基板３の裏面における凹状３０を支柱４＋突条８（図５（ａ）の場合）、及び支柱４（図５（ｂ）の場合）に嵌合するだけで、基板３の安定した状態を形成することができ、特許文献１のようなネジ止めを不要としている点において極めて操作が簡単である。

図６は、３本〜４本の支柱４及び／又は突条８を隣接し合う長手方向につき相互に９０度の角度方向となるように配置すると共に、矩形状の基板３の裏面における３本〜４本の凹状３０が前記支柱４及び／又は凹状３０に嵌合している実施形態に該当しており、（ａ）は、特に各２本の支柱４が相互に向い合い、そのうち２本が相互に接続した状態にある４本の支柱４に嵌合させている場合を示しており、（ｂ）は、特に２本の相互に向い合う支柱４と１本の突条８に嵌合している場合を示す。

図６（ａ）、（ｂ）に示すように、凹状３０に対して基板３を支持する支柱４及び突条８の領域内に４個の位置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄによる四角形ＡＢＣＤの内側に基板３の重心（Ｇ）が存在するような配置状態による支持が実現可能であり、このような支持によって、基板３は上下方向に安定した状態にて支持することができる。
尚、以下の各実施形態（前記基本構成（２）の実施形態をも含む。）においても、矩形状の基板３に対し前記のような配置状態にて安定した支持が可能であることは全く同様であるので、以後この点に関する説明は省略する。

図７は、図６と同様に、３本〜４本の支柱４及び／又は突条８を隣接し合う長手方向につき相互に９０度の角度方向となるように配置すると共に、矩形状の基板３の裏面における３本〜４本の凹状３０が前記支柱４及び／又は凹状３０に嵌合する実施形態に該当しており、特に凹部が全て突条８に嵌合している実施形態に該当しており、（ａ）は、特にテーブル２上に相互に直交し合うことによって、十文字状を呈している枠体７状において同様に十文字に交差している突条８に凹状３０を嵌合させた場合を示しており、（ｂ）は、特に４個の突枠の頂部にそれぞれ矩形状の４辺に位置するように配置された突条８に、凹状、特に３０を、基板３の水平方向周囲部の近傍にて同じように矩形辺を形成した状態にて嵌合させた場合を示す。

図７の実施形態においては、支柱４を特に使用せずに枠体７の頂部に位置している突条８のみによって基板３を安定した状態にて支持し得る点において極めて便利である。

図８は、２本以上の支柱４が相互に相向い合い、かつ接続し合っている支柱群を２組設けたうえで、一方の支柱群の支柱４の長手方向と他方の支柱群の支柱４の長手方向とは９０度の角度方向に交差するように配置すると共に、矩形状の基板３の裏面における同様の配置状態による凹状３０が、前記配置状態による２組の支柱４に嵌合している実施形態に該当しており、特に図８の場合には、３本の支柱４による一方の組の支柱４の群と２本の支柱４による他方の組の支柱４の群とが直交している場合を示す。

通常基板３は、矩形状特に正方形状の場合が多いが、図６、７、８の各実施形態においては、相互に平行状態であり、かつ直交し合っている支柱４及び／又は突条８に凹状３０が嵌合していることから、水平方向への移動を防止するうえで極めて堅固な支持を行うことができる。

基本構成（２）においては、基板３が水平方向に移動しないための要件について説明するに、図１５に示すように、２本の凹状３０のうち、少なくとも１本の凹状３０の長手方向の両側にて支柱４に備えられかつ少なくとも上側方向に突出している突部５及び／又は突枠の壁部と基板３の水平方向周囲部に当接させることを要件としている。

このような要件によって、図１５に示すように、基板３が凹状３０に交差する方向への移動を阻止される一方、凹状３０の長手方向に沿った水平方向の移動もまた、当該長手方向の両側において、基板３の水平方向周囲部に当接している突部５及び／又は壁部によって阻止されることになる。

特に予め前記突部５について説明するに、図１２に示すように、突部５が少なくとも支柱４において備えられ、かつ上側方向に突出していることを必要としているのは、支柱４上に載置している基板３の水平方向外周部と当接する必要性に由来している。
但し、このような突部５としては、ナット及び鍔部のように、支柱４の長手方向の全周囲方向に突出する実施形態もまた当然採用可能である。

以下基本構成（２）の実施形態について説明する。

図９は、４本の支柱４のうち、隣接し合う各２本の支柱４につき相互に平行状態とし、隣接し合っていない各２本の支柱４を相互に向い合う状態となるように配置すると共に、矩形状の基板３の裏面に設けた４本の凹状３０を前記各支柱４に嵌合し、かつ支柱４の長手方向と直交する基板３の水平方向周囲部に位置している両側の２辺に対し、前記各支柱４の全て又は一部に備えた突部５及び／又は突枠の壁部を当接している実施形態に該当しており、（ａ）は、特に凹状３０の両側を突部５に当接している場合を示しており、（ｂ）は、特に凹状３０の両側を壁部に当接している場合を示す。

図９に示す実施形態においては、基板３を両側の突部５又は壁部の間に挿入しかつ裏面の凹状３０を支柱４に嵌合させることによって、基板３を水平方向に移動させずに安定した状態とすることができる。

図１０は、２本の支柱４を相向い合う状態にて配置し、かつ当該２本の支柱４と平行な状態にて１本の突条８を配置すると共に、矩形状の基板３の裏面に２本の凹状３０を前記支柱４及び突条８に嵌合し、かつ支柱４の長手方向と直交する基板３の水平方向周囲部に位置している両側の２辺に対し、各支柱４に備えた突部５及び／又は当該各支柱４を突設した相向い合う突枠の壁部を当接している実施形態に該当しており、（ａ）は、特に凹状３０の長手方向両側の突部５に当接している場合を示しており、（ｂ）は、特に凹状３０の長手方向両側の壁部に当接している場合を示している。

図１０の実施形態においても、両側の突部５又は壁部の間に基板３を挿入しかつ前記支柱４及び突条８に２本の突条８を嵌合させることによって、基板３を水平方向に移動させずに安定した状態にて支持することができる。

図１１は、相向い合う２個の枠体７に、平行状態にて２本の突条８を設けると共に、矩形状の基板３の裏面に設けた２本の凹状３０を前記２本の突条８に嵌合し、かつ前記２本の突条８と直交する基板３の水平方向周囲部に位置している両側の２辺に対し、他の相向い合う２個の枠体７の壁部を当接している実施形態に該当し、かつその具体的形態を示している。

図１１に示す実施形態は、特に支柱４を設けずに単に壁部の間に基板３を挿入し、かつ両側の突条８に凹状３０を嵌合させることによって基板３を安定した状態に支持することができる。

図７（ｂ）及び図１１に示す実施形態の場合には、両側の突条８において支持が行われていることから、支柱４に突部５を備える必要がない。

基板３の水平方向周囲部が枠体７の壁部と当接するために、一見必要以上に広い面積の基板３を使用せざるを得ないが如くである。

しかしながら、上記実施形態の場合であっても、必ずしも広い面積の基板３を用意する必要はない。

具体的には図１３に示すように、枠体７の下端において支柱４の突設方向及びその反対側に両側脚部を突設し、当該両側脚部にそれぞれ挿通用孔２０を設ける一方、テーブル２においても各支柱４の突設方向によって複数個の挿通用孔２０を設け、双方の挿通用孔２０に対し、止着用杵又は止着用ボルトを挿貫し、当該挿貫する位置を選択することによって、各枠体７を固定する位置を調整しかつ選択することによって、色々な形状及び大きさの基板３に対応すると共に、基板３の水平方向の位置を調整することができる。

本発明において採用し得る粉末１２としては、金属粉末、セラミック粉末、樹脂によって被覆された金属又はセラミック粉末、樹脂によって被覆された砂等を採用することができる。

前記基本構成（１）、（２）において使用する基板３は、最初に前記（ａ）の工程によって粉末１２が基板３面に撒布され、かつ前記（ｂ）の焼結によって粉末１２が固化した際、接着することを必要としており、基板３の素材としては、前記接着が可能であるならば、どのような素材でも選択可能である。

通常、前記のように例示した粉末１２と同一素材を採用する場合が多く、この場合には必然的に基板３は三次元造形製品の最下端部を構成することになる。

言うまでもなく、前記基本構成（１）、（２）、更には前記各実施形態においても、基板３面上に前記（ａ）の粉末１２の撒布及び平坦化工程を実現し、基板３の上側において（ｂ）の焼結工程を実現し、更には上側に前記（ｃ）の成形工程を実現しながら、三次元造形製品の製造を行うことになる。
尚、従来技術においては、テーブル２と基板３の間に加熱板（ヒーター）又は冷却板（クーラー）を介在させることが行われているが、前記基本構成（１）、（２）においても、基板３の支柱４及び／又は前記段差部位の間に、加熱板（ヒーター）又は冷却板（クーラー）を介在させることは当然可能であり（但し図示せず）、造形条件に即してその何れかを選択することができる。

以下、実施例に即して説明する。

実施例１は、図１に示すように、支柱４のうち、基板３の凹部が嵌合していない領域と前記水平方向周囲部が当接していない枠体７の頂部との間にて粉末支持板９を架設していることを特徴としている。

このような実施例１においては、図１（ａ）の状態から（ｂ）のように粉末支持板９を除去することによって、図１（ｃ）、（ｄ）に示すように、粉末１２をテーブル２と枠体７によって形成される空間内に載積させた状態としたうえで、テーブル２を上側に移動することによって、粉末１２をコンテナの外側に排出することが可能となる。

実施例２は、図２に示すように、テーブル２において、枠体７を支えている位置の全内側又は当該位置から離れた更なる内側の領域に、順次下降するような傾斜状態を形成し、かつ当該傾斜状態の下端部の位置において、焼結されなかった粉末１２を排出するための排出用穴２１を設けていることを特徴としている。

粉末１２をテーブル２及び基板３面上に積載した場合、又は基板３面上に積載した場合において、全粉末１２が焼結の対象となる訳ではない。

ましてや、実施例１のように粉末支持板９上に残留している粉末１２は、当然焼結及び造形の対象とならない。

このような場合、焼結されない粉末１２が造形物１３を基板３と共にテーブル２から上側に取り出した後には、必然的にテーブル２の低部に残留することになる。

実施例２の場合には、当該残留した粉末１２は前記傾斜状態している低部に沿って下降し、最低位置にある穴を介して造形タンク１の低部に排出することができ、当該粉末１２を再利用することができる。
尚、前記傾斜状態を設ける領域として、枠体７を立設している位置の内側の全領域だけでなく、当該位置から更に内側に離れた位置の全領域をも選択可能としているのは、図７（ｂ）及び図１１に示す実施形態において、図１３に示すように、枠体７を支柱４の当接方向によって固定する位置を選択可能とする場合、枠体７を突設している位置から所定の内側の領域範囲に至るまで、テーブル２が平坦形状であることを必要としていることに由来している。

実施例３は、図３に示すように、テーブル２において、枠体７を支えている位置の全内側又は当該位置から離れた更なる内側の領域に、相向かい合う一方側端から、他方側端にかけて順次下降するような傾斜状態を形成し、かつ他方側端においては、２本の鉛直方向支柱１１を介して枠体７を支持しており、かつ前記２本の鉛直方向支柱１１の間には、当該２本の鉛直方向支柱１１の上端又は当該２本の鉛直方向支柱１１の何れか一方側において回動自在である開閉板１０を備えていることを特徴としている。

実施例３においても、実施例２の場合と同様に、焼結及び造形の対象とならなかった粉末１２をテーブル２面上に落下させたうえで、鉛直方向支柱１１の間に位置している開閉板１０を開くことによって、テーブル２面から粉末１２を外部に排出することが可能となり、実施例２と同じような効率的な粉末１２の外部への排出及び当該粉末１２の再利用を実現することができる（尚、図３は２本の鉛直方向支柱１１の上端において、回動自在である開閉板１０が開いた状態を示しているが、造形が行われている段階では、当然開閉板１０は鉛直方向支柱１１の間に位置しており、閉じた状態を示すことになる。）。
尚、実施例３においても、傾斜状態を設ける領域として、枠体７を立設する位置から更に内側に離れた位置の全領域をも対象としているが、その根拠は実施例２の場合と同様である。

実施例４は、図４に示すように、基板３の一部を構成している金属板３２の上側部分３１に、三次元造形製品を形成している粉末１２と同一の粉末１２を素材とする成形層を固着していることを特徴としている。

このように、金属板３２上に三次元造形製品を形成している粉末１２と同一の素材を採用することによって、前記（ｂ）の焼結に基づく粉末１２の固化に際し、前記粉末１２との固着を実現することができる。

前記成形層は、三次元造形製品の最下層を形成する一方、造形が終了した段階において、前記最下端に位置している金属板３２を切断することになる。

このような切断によって、金属板３２は次の金属工程における基板３面の一部を形成することができる。

本発明は、基板を使用している三次元造形製品の製造装置の全構成に利用することができる。

１ 造形タンク
２ テーブル
２０ 挿通用孔
２１ 排出用穴
３ 基板
３０ 凹状
３１ 基板のうちの粉末を採用した上側部分
３２ 基板のうちの下側の金属板
４ 支柱
５ 突部
７ 枠体
８ 突条
９ 粉末支持板
１０ 開閉板
１１ 鉛直方向支柱
１２ 粉末
１３ 造形物

Claims (14)

1. 造形タンク内にて上下方向に移動可能なテーブルの上側に位置し、上側に隣接している粉末が焼結によって固化した際、当該粉末と接着し得る素材を少なくとも表面部分にて有している基板及び前記テーブルの上側にて金属又は非金属の粉末を撒布し、かつ当該撒布された粉末の上側表面を平坦化したうえで、最上位に位置している造形対象となる領域に、電磁波又は電子線を所定の厚さの層に沿って照射することによって焼結層を形成した後、当該焼結が行われた端部及び／又は上面に対する切削によって成形を行う工程を順次反復している三次元造形製品の製造装置において、テーブル上に枠体を立設し、当該枠体から水平方向に突接した支柱及び／又は当該枠体の頂部に備えた突条によって前記基板を支持し、かつ２本以上の前記支柱及び／又は前記突条につき長手方向が交差した状態に設定すると共に、基板の裏面に設けた凹状が、当該交差した前記支柱及び／又は前記突条に嵌合することによって、基板の水平方向の移動を阻止している三次元造形製品の製造装置。
2. ２本の支柱及び／又は突条を相互に９０度の角度方向となるように配置すると共に、円形の基板の裏面における２本の凹状が前記支柱及び／又は突条に嵌合していることを特徴とする請求項１記載の三次元造形製品の製造装置。
3. ３本の支柱及び／又は突条を隣接し合う長手方向につき相互に１２０度の角度方向となるように配置すると共に、円形の基板の裏面における３本の凹状が前記支柱及び／又は突条に嵌合していることを特徴とする請求項１記載の三次元造形製品の製造装置。
4. ３本〜４本の支柱及び／又は突条を隣接し合う長手方向につき相互に９０度の角度方向となるように配置すると共に、矩形状の基板の裏面における３本〜４本の凹状が前記支柱及び／又は凹状に嵌合していることを特徴とする請求項１記載の三次元造形製品の製造装置。
5. ２本以上の支柱が相互に相向い合い、かつ接続し合っている支柱群を２組設けたうえで、一方の支柱群の支柱の長手方向と他方の支柱群の支柱の長手方向とが９０度の角度方向に交差するように配置すると共に、矩形状の基板の裏面における同様の配置状態による凹状が、前記配置状態による２組の支柱に嵌合していることを特徴とする請求項１記載の三次元造形製品の製造装置。
6. 造形タンク内にて上下方向に移動可能なテーブルの上側に位置し、上側に隣接している粉末が焼結によって固化した際、当該粉末と接着し得る素材を少なくとも表面部分にて有している基板及び前記テーブルの上側にて金属又は非金属の粉末を撒布し、かつ当該撒布された粉末の上側表面を平坦化したうえで、最上位に位置している造形対象となる領域に、電磁波又は電子線を所定の厚さの層に沿って照射することによって焼結層を形成した後、当該焼結が行われた端部及び／又は上面に対する切削によって成形を行う工程を順次反復している三次元造形製品の製造装置において、テーブル上に枠体を立設し、当該枠体から水平方向に突接した支柱及び／又は当該枠体の頂部に備えた突条によって前記基板を支持し、かつ基板の裏面に備えた凹状を２本以上の前記支柱及び／又は前記突条と嵌合させると共に、前記凹状のうち少なくとも１本の凹状の長手方向の両側にて、支柱に備えられかつ少なくとも上側方向に突出している突部及び／又は枠体の壁部を基板の水平方向周囲部に当接させることによって、基板の水平方向の移動を阻止している三次元造形製品の製造装置。
7. ４本の支柱のうち、隣接し合う各２本の支柱につき相互に平行状態とし、隣接し合っていない各２本の支柱を相互に向い合う状態となるように配置すると共に、矩形状の基板の裏面に設けた４本の凹状を前記各支柱に嵌合し、かつ支柱の長手方向と直交する基板の水平方向周囲部に位置している両側の２辺に対し、前記各支柱の全て又は一部に備えた突部及び／又は突枠の壁部を当接していることを特徴とする請求項６記載の三次元造形製品の製造装置。
8. ２本の支柱を相向い合い、かつ接合した状態にて配置し、かつ当該２本の支柱と平行な状態にて１本の突条を配置すると共に、矩形状の基板の裏面に２本の凹状を前記支柱及び突条に嵌合し、かつ支柱の長手方向と直交する基板の水平方向周囲部に位置している両側の２辺に対し、各支柱に備えた突部及び／又は当該各支柱を突設した相向い合う突枠の壁部を当接していることを特徴とする請求項６記載の三次元造形製品の製造装置。
9. 相向い合う２個の枠体に、平行状態にて２本の突条を設けると共に、矩形状の基板の裏面に設けた２本の凹状を前記２本の突条に嵌合し、かつ前記２本の突条と直交する基板の水平方向周囲部に位置している両側の２辺に対し、他の相向い合う２個の枠体の壁部を当接していることを特徴とする請求項６記載の三次元造形製品の製造装置。
10. 枠体の下端において支柱の突設方向及びその反対側に両側脚部を突設し、当該両側脚部にそれぞれ挿通用孔を設ける一方、テーブルにおいても各支柱の突設方向によって複数個の挿通用孔を設け、双方の挿通用孔に対し、止着用杵又は止着用ボルトを挿貫し、当該挿貫する位置を選択することによって、各枠体を固定する位置を調整しかつ選択し得る請求項５、９の何れか一項に記載の三次元造形製品の製造装置。
11. 支柱のうち、基板の凹部が嵌合していない領域と前記水平方向周囲部が当接していない枠体の頂部との間にて粉末支持板を架設していることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８の何れか一項に記載の三次元造形製品の製造装置。
12. テーブルにおいて、枠体を支えている位置の全内側又は当該位置から離れた更なる内側の領域に、順次下降するような傾斜状態を形成し、かつ当該傾斜状態の下端部の位置において、焼結されなかった粉末を排出するための排出穴を設けていることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１の何れか一項に記載の三次元造形製品の製造装置。
13. テーブルにおいて、枠体を支えている位置の全内側又は当該位置から離れた更なる内側の領域に、相向かい合う一方側端から、他方側端にかけて順次下降するような傾斜状態を形成し、かつ他方側端においては、２本の鉛直方向支柱を介して枠体を支持しており、かつ前記２本の鉛直方向支柱の間には、当該２本の鉛直方向支柱の上端又は当該２本の鉛直方向支柱の何れか一方側において回動自在である開閉板を備えていることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１の何れか一項記載の三次元造形製品の製造装置。
14. 基板の一部を構成している金属板の上側部分に、三次元造形製品を形成している粉末と同一の粉末を素材とする成形層を固着していることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３の何れか一項に記載の三次元造形製品の製造装置。

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