JP6842380B2 - 製造装置、製造方法、およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、製造装置、製造方法、およびプログラムに関する。

従来、数十から数百ミクロン程度の厚さで粉末材料を積層させることと、積層した粉末材料の少なくとも一部を溶融結合させることとを繰り返して、３次元造形物を形成する装置および方法が知られている（例えば、特許文献１から４参照）。
特許文献１ 特開２００９−１９００号公報
特許文献２ 特開２０１５−１９６２６５号公報
特許文献３ 特開２００３−３０５７７７号公報
特許文献４ 特開２０１５−１８３２８８号公報

しかしながら、このような装置および方法は、粉末材料を積層させて形成させた粉末床の厚さ毎に３次元造形物を形成するので、積層方向に斜面、微細な凹凸、および曲面等を形成することが困難であった。

本発明の第１の態様においては、３次元造形物の製造方法であって、粉末床における対象領域を３次元造形物における対応部分の形状に応じて異なる深さまで溶融結合させるためのビーム照射条件を選択する選択段階と、ビーム照射条件により粉末床の対象領域にビームを照射して粉末床を対応部分の形状に応じた深さまで溶融結合させる照射段階とを備える製造方法および製造装置を提供する。

本発明の第２の態様においては、コンピュータに、第１の態様の製造装置が備える選択部および制御部として機能させるプログラムを提供する。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

比較例の製造装置１００を示す。 図１に示す製造装置１００の製造フローの一例を示す。 移動ステージ１３０の上面に粉末材料２１０の粉末床が形成された例を示す。 移動ステージ１３０の上方の面に次の粉末材料２１０の粉末床が形成された例を示す。 図１に示す製造装置１００が３次元造形物３００の製造を完了した例を示す。 図１に示す製造装置１００が製造した３次元造形物３００の一例を示す。 粉末床に照射する荷電粒子ビームのエネルギー密度を略一定に保ったまま、ビーム径を変化させた例を示す。 粉末床に照射する荷電粒子ビームのエネルギー量を略一定に保ったまま、ビーム径を変化させた例を示す。 本実施形態に係る製造装置４００の構成例を示す。 本実施形態に係る製造装置４００の製造フローの一例を示す。 本実施形態に係る移動ステージ１３０の上方の面に粉末材料２１０の粉末床が形成された第１の例を示す。 本実施形態に係る移動ステージ１３０の上方の面に粉末材料２１０の粉末床が形成された第２の例を示す。 本実施形態に係る製造装置４００が製造した３次元造形物５００の一例を示す。 本実施形態に係る粉末材料２１０の第１の粉末床が形成された例を示す。 本実施形態に係る粉末材料２１０の第１の粉末床の上面に第２の粉末床が形成された例を示す。 本実施形態に係る粉末材料２１０の第２の粉末床の上面に第３の粉末床が形成された例を示す。 本実施形態に係る粉末材料２１０の第３の粉末床までの造形領域が形成された例を示す。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、比較例の製造装置１００を示す。製造装置１００は、３次元造形物を製造する。製造装置１００は、筐体１１０と、固定ステージ１２０と、移動ステージ１３０と、材料供給部１４０と、平坦化部１６０と、ビーム照射部１７０と、検出部１８０と、シーケンス生成部１９０と、制御部２００と、を備える。

筐体１１０は、固定ステージ１２０、移動ステージ１３０、材料供給部１４０、平坦化部１６０、ビーム照射部１７０、および検出部１８０等のそれぞれの少なくとも一部を収容する。筐体１１０は、内部を密閉して収容できることが望ましい。筐体１１０は、例えば、真空ポンプ等で内部の気体を排出することで、電子ビームを照射できる程度の高真空状態を保持する。

固定ステージ１２０は、筐体１１０内で固定され、基準面となる面を有する。図１は、固定ステージ１２０が＋Ｚ方向を向くＸＹ面と略平行な上面を有し、当該上面が製造装置１００の基準面となる例を示す。固定ステージ１２０は、開口を有し、当該開口に粉末状の材料が基準面まで充填される。また、固定ステージ１２０は、材料を回収する１または複数の材料回収部を有してよい。図１は、固定ステージ１２０が、材料回収部１２２および材料回収部１２４を有する例を示す。材料回収部１２２および材料回収部１２４は、固定ステージ１２０の上面に形成された穴部等を有してよい。

移動ステージ１３０は、第１方向を向く面を有し、第１方向に移動する。図１は、第１方向をＺ軸と略平行な方向とし、第１方向を向く面をＸＹ面とした例を示す。即ち、移動ステージ１３０は、固定ステージ１２０の基準面と略平行な上面を有する。移動ステージ１３０は、固定ステージ１２０の開口の内部に配置され、上面が固定ステージ１２０の基準面と略平行であることを保ったまま±Ｚ方向に移動する。移動ステージ１３０は、外部から供給される制御信号等に応じて、第１方向に移動してよい。

材料供給部１４０は、移動ステージ１３０の上面に粉末材料を供給して、移動ステージ１３０の上面に粉末材料の粉末床を形成させる。材料供給部１４０は、固定ステージ１２０の上面および／または移動ステージ１３０の上面に粉末材料を供給してよい。材料供給部１４０は、外部から供給される制御信号等に応じて、粉末材料を供給してよい。なお、粉末材料は、加熱によって溶融する材料である。粉末材料は、例えば、光および電子ビーム等が照射することによって溶融する材料である。本実施形態において、粉末材料が金属材料である例を説明する。

平坦化部１６０は、固定ステージ１２０の上面および／または移動ステージ１３０の上面に供給された粉末材料を平坦化する。平坦化部１６０は、例えば、先端部がブレード形状を有し、固定ステージ１２０の基準面上を、当該基準面と略平行に移動する。これにより、平坦化部１６０は、固定ステージ１２０の上面に供給された粉末材料を、固定ステージ１２０の開口部内に移動させる。また、平坦化部１６０は、移動ステージ１３０の上方に供給された粉末材料を移動させて、当該粉末材料によって平面が形成されるように平坦化する。

平坦化部１６０は、粉末材料を平坦化させた面が、固定ステージ１２０の基準面と略同一の面となるように、先端部の形状および移動範囲が予め定められることが望ましい。平坦化部１６０により、粉末材料は、固定ステージ１２０の基準面および移動ステージ１３０の上面の間の空間に充填される。また、平坦化部１６０が移動することにより、余剰の粉末材料が固定ステージ１２０および移動ステージ１３０の上面から平坦化部１６０と共に移動する。固定ステージ１２０が材料回収部１２２を有する場合、平坦化部１６０は、当該材料回収部１２２まで移動し、余った粉末材料を材料回収部１２２の内部まで移動させて回収してよい。

例えば、図１の場合、平坦化部１６０は、＋Ｘ方向に移動して、材料供給部１４０が供給した粉末材料を平坦化させ、また、余った粉末材料を材料回収部１２２まで移動させて回収する。また、平坦化部１６０は、−Ｘ方向に移動して、材料供給部１４０が供給した粉末材料を平坦化させ、余った粉末材料を材料回収部１２４まで移動させて回収してもよい。

ビーム照射部１７０は、粉末材料を溶融結合させるビームを当該粉末材料に照射する。図１は、ビーム照射部１７０が荷電粒子ビームを照射する例を示す。ビーム照射部１７０は、一例として、電子ビームを照射する電子カラムである。ビーム照射部１７０は、電子銃１７２、アパーチャプレート１７４、および電子レンズ１７６を有する。

電子銃１７２は、電子を電界または熱によって放出させ、当該放出した電子に予め定められた電界を印加して、図１の−Ｚ方向となる移動ステージ１３０の方向に加速して電子ビームとして出力する。電子銃１７２は、予め定められた加速電圧（一例として、５０ｋｅＶ）を印加して、電子ビームを出力してよい。電子銃１７２は、ＸＹ平面と略平行な移動ステージ１３０の上面からＺ軸と略平行な垂線上に設けられてよい。

アパーチャプレート１７４は、電子銃１７２および移動ステージ１３０の間に設けられ、電子銃１７２が放出する電子ビームの一部を遮蔽する。アパーチャプレート１７４は、一例として、円形の開口を有し、当該開口で電子ビームの一部を遮蔽し、残りを通過させる。開口の中心は、電子銃１７２と移動ステージ１３０を結ぶ垂線と交わるように形成されてよい。即ち、アパーチャプレート１７４は、電子銃１７２から放出された電子ビームのうち、予め定められた放出角度以内の電子ビームを通過させる。

電子レンズ１７６は、アパーチャプレート１７４および移動ステージ１３０の間に設けられ、電子ビームの断面形状および照射位置を調節する。電子レンズ１７６は、電子ビームの集光位置を調節してよい。また、電子レンズ１７６は、電子ビームの照射位置を調節する偏向器１７８を含む。

偏向器１７８は、荷電粒子ビームを偏向させ、移動ステージ１３０上の粉末材料に照射する荷電粒子ビームの照射位置を調整する。偏向器１７８は、駆動信号に応じた電界を通過する電子ビームに印加して、当該電子ビームを偏向してよい。また、偏向器１７８は、１または複数の電磁コイルを有し、電子ビームの照射位置を調整してもよい。偏向器１７８は、移動ステージ１３０上において平坦化された粉末材料の表面上の範囲であれば、指定された位置に荷電粒子ビームを照射できるように、当該荷電粒子ビームの照射位置を調整可能でよい。また、偏向器１７８は、当該荷電粒子ビームの照射時間を調整してもよい。

検出部１８０は、移動ステージ１３０の位置を検出する。検出部１８０は、例えば、固定ステージ１２０に対する移動ステージ１３０の、Ｚ方向と略平行な方向における相対的な位置を検出する。検出部１８０は、例えば、移動ステージ１３０上に平坦化される材料の厚みに対応する、移動ステージ１３０の位置を検出してよい。検出部１８０は、一例として、移動ステージ１３０が−Ｚ方向に移動を開始してから予め定められた第１距離だけ移動したか否かを検出してよい。移動ステージ１３０は、検出部１８０が第１距離の移動を検出したことに応じて移動を停止することにより、移動ステージ１３０上に平坦化される材料の厚みを予め定められた厚さに調節できる。ここで、第１距離は、数十から数百ミクロン程度でよい。また、検出部１８０は、第１距離とは異なる複数の距離の移動を検出してよい。

また、検出部１８０は、移動ステージ１３０が−Ｚ方向に移動を開始してから予め定められた位置まで移動したか否かを検出してよい。なお、予め定められた位置は、当該製造装置１００が造形物を粉末材料で形成する高さに対応する位置でよい。また、予め定められた位置は、複数設定されてもよい。検出部１８０は、光、磁気、画像等を用いた位置センサでよく、また、リニアエンコーダ等でもよい。

シーケンス生成部１９０は、３次元造形物の形状の情報に基づき、移動ステージ１３０、材料供給部１４０、およびビーム照射部１７０の動作を制御する制御シーケンスを生成する。シーケンス生成部１９０は、例えば、材料供給部１４０による粉末材料の供給タイミングおよび移動ステージ１３０の移動タイミングの制御シーケンスを生成してよい。また、シーケンス生成部１９０は、３次元造形物の形状の情報に基づき、移動ステージ１３０の移動タイミングに応じたビーム照射部１７０の照射位置および照射タイミング等の制御シーケンスを生成してよい。

シーケンス生成部１９０は、３次元造形物の形状の情報を、外部から取得してよい。シーケンス生成部１９０は、例えば、ユーザの入力によって当該情報を取得する。また、シーケンス生成部１９０は、外部の記憶装置等に記憶されたデータを読み出して当該情報を取得してもよい。シーケンス生成部１９０は、ネットワーク等を介して当該情報を取得してよい。シーケンス生成部１９０は、生成した制御シーケンスを制御部２００に供給して、制御部２００に移動ステージ１３０、材料供給部１４０、およびビーム照射部１７０等を制御させる。なお、シーケンス生成部１９０は、制御部２００の一部であってもよい。

制御部２００は、検出部１８０の検出結果に基づき、移動ステージ１３０の移動と、材料供給部１４０の粉末材料の供給タイミングと、ビーム照射部１７０の照射位置および照射タイミングと、を制御する。また、制御部２００は、平坦化部１６０の動作を制御してよい。なお、平坦化部１６０は、材料供給部１４０の動作と連動して動作してもよい。

制御部２００は、予め定められた厚さ毎に、３次元造形物を形成するように各部を制御してよい。また、制御部２００は、シーケンス生成部１９０が生成した制御シーケンスに応じて、各部を制御する。制御部２００は、過去に生成された制御シーケンスに応じて、各部を制御してもよい。この場合、制御部２００は、外部または内部に記憶された制御シーケンスを読み出してもよい。なお、制御部２００がコンピュータ等によって機能する場合、制御部２００は、シーケンス生成部１９０を含んでよい。

以上の製造装置１００の動作について、次に説明する。図２は、図１に示す製造装置１００の製造フローの一例を示す。また、図３から図５は、図１に示す製造装置１００が３次元造形物を造形する過程の例を示す。製造装置１００は、図２に示す製造フローを実行して、３次元造形物を製造する。製造装置１００は、３次元造形物を＋Ｚ軸方向と略平行な方向に沿って、即ち、高さ方向に造形する。ここで、Ｚ軸において３次元造形物の造形を開始する位置を原点とする。また、Ｚ軸において３次元造形物の造形を終了する位置を第１の高さとする。

まず、シーケンス生成部１９０は、３次元造形物の形状の情報を取得する（Ｓ３００）。また、シーケンス生成部１９０は、３次元造形物を形成する方向と、当該方向における原点と第１高さの情報とを取得してよい。これに代えて、シーケンス生成部１９０は、３次元造形物の形状の情報に基づき、当該３次元造形物を形成する方向と、当該方向における原点と第１高さの情報とを決定してもよい。

次に、シーケンス生成部１９０は、３次元造形物の形状に応じて、原点から第１の高さまでを造形するシーケンスを生成する（Ｓ３１０）。シーケンス生成部１９０は、例えば、３次元造形物の形状を、原点から第１の高さまで第１距離毎の複数の部分形状に切り出す。そして、シーケンス生成部１９０は、切り出した部分形状と粉末床をそれぞれ対応づけて、荷電粒子ビームを照射すべき対象領域をそれぞれ決定する。シーケンス生成部１９０は、複数の粉末床の形成と、それぞれの粉末床の対象領域に荷電粒子ビームを照射する順序をシーケンスとして生成してよい。シーケンス生成部１９０は、生成したシーケンスを制御部２００に供給する。

次に、制御部２００は、粉末材料の粉末床を形成する（Ｓ３２０）。制御部２００は、移動ステージ１３０の上面が基準面から第１距離だけ離間するように移動ステージ１３０を−Ｚ方向に移動させる。そして、制御部２００は、粉末材料供給部１４０に粉末材料を供給させる。粉末材料供給部１４０は、移動ステージ１３０に粉末材料を供給してよく、これに代えてまたはこれに加えて、固定ステージ１２０の上面に粉末材料を供給してもよい。そして、平坦化部１６０は、供給された粉末材料を平坦化して、移動ステージ１３０の上面に粉末材料の粉末床を形成する。

図３は、本実施形態に係る移動ステージ１３０の上面に粉末材料の粉末床が形成された例を示す。図３は、固定ステージ１２０の基準面および移動ステージ１３０の上面の間が、第１距離だけ離間した例を示す。また、移動ステージ１３０の上面に粉末材料２１０が供給され、当該粉末材料２１０が固定ステージ１２０の基準面と略同一面に平坦化された例を示す。

次に、粉末材料の粉末床における３次元造形物に含まれるべき対象領域を溶融結合する（Ｓ３３０）。制御部２００は、粉末材料の粉末床における３次元造形物に含まれるべき対象領域に荷電粒子ビームを照射させることにより、当該対象領域を溶融結合する。

図３は、粉末材料２１０の粉末床における３次元造形物に含まれるべき対象領域を、第１対象領域２１２とした。制御部２００は、このような対象領域にビーム照射部１７０から電子ビームを照射させて、当該対象領域を溶融結合させる。以上により、製造装置１００は、３次元造形物における第１距離までの部分を造形する。

次に、検出部１８０は、移動ステージ１３０が第１の高さまで移動したか否かを判断する（Ｓ３４０）。制御部２００は、移動ステージ１３０が第１の高さまで移動していない場合（Ｓ３４０：Ｎｏ）、Ｓ３２０に戻って、次の粉末材料の粉末床を形成して対象領域を溶融結合させる。

図４は、本実施形態に係る移動ステージ１３０の上方の面に次の粉末材料２１０の粉末床が形成された例を示す。図４は、固定ステージ１２０の基準面および移動ステージ１３０の上面の間が、更に第１距離だけ離間した例を示す。また、移動ステージ１３０の上方の面に更に粉末材料２１０が供給され、当該粉末材料２１０が固定ステージ１２０の基準面と略同一面に平坦化された例を示す。

なお、更に形成された粉末材料２１０の粉末床における３次元造形物に含まれるべき対象領域を、第１対象領域２１４とした。また、前回の対象領域を溶融結合させて３次元造形物の一部となった領域を、造形領域２２２とした。制御部２００は、移動ステージ１３０が第１の高さに移動するまで、このような粉末材料の粉末床の形成および対象領域の溶融結合を繰り返す。

以上のように、制御部２００は、粉末材料の粉末床の複数層にわたって、少なくとも３次元造形物に含まれる領域の粉末を溶融結合させて、当該３次元造形物の一部となる造形領域２２２を層毎に造形する。これにより、制御部２００は、３次元造形物における第１の高さまでの部分を造形することができる。制御部２００は、移動ステージ１３０が第１の高さまで移動した場合（Ｓ３４０：Ｙｅｓ）、３次元造形物の製造を終了する。

図５は、製造装置１００が３次元造形物３００の製造を完了した例を示す。また、図６は、製造装置１００が製造した３次元造形物３００の一例を示す。図６は、製造装置１００が図２に示す製造フローを実行して、図５のように３次元造形物３００の製造を完了した後、当該３次元造形物３００を取り出したものである。このように、製造装置１００は、３次元造形物３００を簡便に製造することができる。

しかしながら、このような製造装置１００は、３次元造形物を第１方向に向けて第１距離ずつ順次形成するので、当該第１方向においては第１距離よりも微細な構造を形成することができない。また、製造装置１００は、３次元造形物が斜面および曲面等を有する場合、少なくとも第１方向においては、第１距離と同程度の複数の段を有する階段状に形成して近似した形状を形成することになる。そこで、本実施形態に係る製造装置は、斜面、微細な凹凸、および曲面等を有する３次元造形物を、より精密に形成する。

本実施形態に係る製造装置は、例えば、荷電粒子ビームのビーム径、ビームのエネルギー量、ビームのエネルギー密度、および照射時間等を調節する。なお、比較例の製造装置１００の荷電粒子ビームのエネルギー密度は、粉末床の荷電粒子ビームが照射された面から当該面とは反対側の面まで、粉末床が溶融結合する程度の大きさである例を説明した。これに対して、本実施例に係る製造装置は、造形すべき形状に応じて、粉末材料２１０の粉末床の厚さ方向の一部または全部が溶融結合するように、荷電粒子ビームのエネルギー密度を調節する。製造装置が荷電粒子ビームのエネルギー密度を低減させて、粉末床の厚さ方向の一部を溶融結合させる例を次に説明する。

図７は、粉末床に照射する荷電粒子ビームの単位照射面積当たりのエネルギー密度に相当する電流密度を略一定に保ったまま、ビーム径を変化させて、荷電粒子ビームの単位照射時間当たりのエネルギー量に相当する電流値を変化させた例を示す。図７は、粉末材料２１０の粉末床の断面を示し、荷電粒子ビームの照射によって溶融結合した領域を第１領域４０２、第２領域４０４、および第３領域４０６とする。

図７の例のように、荷電粒子ビームの単位照射時間当たりのエネルギー量に相当する電流値を低減させると、粉末床の荷電粒子ビームを照射した位置から略等方的に熱が伝導し、粉末材料は半球状に溶融結合する。また、荷電粒子ビームの単位照射面積当たりのエネルギー密度に相当する電流密度を略一定に保ったままビーム径を小さくすると、溶融結合する領域は、第１領域４０２から第２領域４０４、また、第２領域４０４から第３領域４０６へと、半球状の形状が小さくなっていく。なお、このように溶融結合させる領域を微細に調整する場合、粉末材料２１０の粉末床は、予め加熱（予熱）されていることが望ましい。

図８は、粉末床に照射する荷電粒子ビームの単位照射時間当たりのエネルギー量に相当する電流値を略一定に保ったまま、ビーム径を変化させて、単位照射面積当たりのエネルギー密度に相当する電流密度を変化させた例を示す。図８は、粉末材料２１０の粉末床の断面を示し、荷電粒子ビームの照射によって溶融結合した領域を第４領域４１２、第５領域４１４、および第６領域４１６とする。図８は、荷電粒子ビームの単位照射面積当たりのエネルギー密度に相当する電流密度を図７の例よりも増加させた場合の一例を示す。この場合、図７と比較して、荷電粒子ビームが粉末床の内部へと侵入し、粉末材料は円筒状に溶融結合する。また、単位照射時間当たりのエネルギー量に相当する電流値を略一定に保ったままビーム径を小さくすると、溶融結合する領域は、第４領域４１２から第５領域４１４、また、第５領域４１４から第６領域４１６へと、円筒状の半径は小さくなるが、円筒状の高さはほとんど変化しない。

このように、荷電粒子ビームの照射条件を変更すると、粉末材料を溶融結合させる形状および深さを調節することができる。そこで、本実施形態に係る製造装置は、予めビーム照射部１７０のビーム照射条件を複数設定し、製造すべき３次元造形物の形状に応じて、ビーム照射条件を選択して当該３次元造形物が有する微細な形状を形成可能とする。このような製造装置について、次に説明する。

図９は、本実施形態に係る製造装置４００の構成例を示す。製造装置４００は、斜面、微細な凹凸、および曲面等を有する３次元造形物を製造する。本実施形態に係る製造装置４００において、図１に示された比較例の製造装置１００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。製造装置４００は、予熱部１５０を更に備える。また、シーケンス生成部１９０は、記憶部１９２および選択部１９４を有する。

予熱部１５０は、粉末材料２１０の粉末床を予熱する。予熱部１５０は、予め定められた温度に、粉末床を加熱してよい。予熱部１５０は、例えば、移動ステージ１３０に搭載されるヒータでよい。また、予熱部１５０は、粉末床をビーム照射部１７０側から加熱するヒータでよい。また、予熱部１５０は、筐体１１０内部を加熱するヒータでもよい。また、予熱部１５０は、材料供給部１４０の粉末材料を過熱するヒータであってもよい。

記憶部１９２は、ビーム照射部１７０のビーム照射条件を記憶する。記憶部１９２は、例えば、図７および図８に示すような、異なる形状および異なる深さで粉末材料を溶融結合させる複数のビーム照射条件を記憶する。記憶部１９２が記憶するビーム照射条件は、ビームのビーム径、ビームのエネルギー量、ビームのエネルギー密度、および照射時間等を含む条件であることが望ましい。記憶部１９２は、過去にビーム照射部１７０が粉末材料を溶融結合させた条件を、ビーム照射条件として記憶してよい。また、記憶部１９２は、製造装置１００が製造動作を実行した場合に、ビーム照射条件を蓄積および更新してよい。また、記憶部１９２は、粉末材料に応じたビーム照射条件を記憶してよい。

選択部１９４は、３次元造形物の情報に応じて、粉末床における対象領域を溶融結合させるためのビーム照射条件を選択する。選択部１９４は、当該対象領域を３次元造形物における対応部分の形状に応じて異なる深さまで溶融結合させるべく、ビーム照射条件を選択する。選択部１９４は、記憶部１９２に記憶されたビーム照射条件から対応するビーム照射条件を選択してよい。

なお、図６に示す３次元造形物３００のように、ビーム照射部１７０側の粉末床の上面から移動ステージ１３０側の粉末床の下面にかけて、対象領域を溶融結合させるか否かを切り換えることによって、３次元造形物の一部の形状が形成できる場合がある。この場合、選択部１９４は、図１で説明した製造装置１００が用いるビーム照射条件と同様のビーム照射条件を選択してよい。即ち、選択部１９４は、粉末床の厚さに相当する基準高さ程度以上の深さまで粉末床を溶融結合させるためのビーム照射条件を選択してよい。

また、選択部１９４は、粉末床の対象領域に対応する３次元造形物の形状が曲面、斜面、凸部、および／または凹部等を有する場合、粉末床を異なる深さに溶融結合させるビーム照射条件を選択してよい。このように、選択部１９４は、３次元造形物の形状に応じて基準高さ未満の深さまで粉末床を溶融結合させるためのビーム照射条件を選択可能でよい。

この場合、制御部２００は、選択されたビーム照射条件に応じて、ビーム照射部１７０からビームを照射させて粉末床を対応部分の形状に応じた深さまで溶融結合させる。即ち、制御部２００は、選択部１９４によって選択されたビーム照射条件に応じて、ビーム照射部１７０から出力されるビームのビーム径、ビームのエネルギー量、ビームのエネルギー密度、および照射時間の少なくとも１つを変更する。

例えば、選択部１９４は、粉末床における第１対象領域については３次元造形物の形状に応じた第１深さまで粉末床を溶融結合させるための第１ビーム照射条件を選択する。この場合、制御部２００は、第１ビーム照射条件により粉末床の第１対象領域にビーム照射部１７０からビームを照射させる。また、選択部１９４は、粉末床における第２対象領域については３次元造形物の形状に応じた第２深さまで粉末床を溶融結合させるための第２ビーム照射条件を選択してよい。この場合、選択部１９４は、第２ビーム照射条件により粉末床の第２対象領域にビーム照射部１７０からビームを照射させてよい。

以上の本実施形態に係る製造装置４００は、ビーム照射部１７０のビーム照射条件を適切に選択しつつ、３次元造形物３００を第１方向に向けて第１距離ずつ順次形成する。製造装置４００の動作について、次に説明する。図１０は、本実施形態に係る製造装置４００の製造フローの一例を示す。製造装置４００は、図１０に示す製造フローを実行して、３次元造形物を製造する。製造装置４００は、３次元造形物を＋Ｚ軸方向と略平行な方向に沿って、即ち、高さ方向に造形する。ここで、Ｚ軸において３次元造形物の造形を開始する位置を原点とする。また、Ｚ軸において３次元造形物の造形を終了する位置を第１の高さとする。

まず、シーケンス生成部１９０は、３次元造形物の形状の情報を取得する（Ｓ６００）。また、シーケンス生成部１９０は、３次元造形物を形成する方向と、当該方向における原点と第１高さの情報とを取得してよい。これに代えて、シーケンス生成部１９０は、３次元造形物の形状の情報に基づき、当該３次元造形物を形成する方向と、当該方向における原点と第１高さの情報とを決定してもよい。

次に、シーケンス生成部１９０は、３次元造形物の形状に応じて、原点から第１の高さまでを造形するシーケンスを生成する（Ｓ６１０）。シーケンス生成部１９０は、例えば、３次元造形物の形状を、原点から第１の高さまで第１距離毎の複数の部分形状に切り出す。そして、シーケンス生成部１９０は、切り出した部分形状と粉末床をそれぞれ対応づけて、荷電粒子ビームを照射すべき対象領域をそれぞれ決定する。シーケンス生成部１９０は、複数の粉末床の形成と、それぞれの粉末床の対象領域に荷電粒子ビームを照射する順序をシーケンスとして生成してよい。

次に、選択部１９４は、粉末床の対象領域における３次元造形物の対応部分の形状に応じて、当該対象領域に照射する荷電粒子ビームの照射条件を選択する（Ｓ６２０）。選択部１９４は、原点から第１の高さまでの部分形状のそれぞれに対して、荷電粒子ビームを照射する照射条件を選択する。即ち、シーケンス生成部１９０は、荷電粒子ビームを照射する照射条件を含むシーケンスを生成して、制御部２００に供給する。

制御部２００は、シーケンス生成部１９０から受け取ったシーケンスに応じて、移動ステージ１３０の移動、材料供給部１４０の粉末材料の供給タイミング、ビーム照射部１７０の照射位置および照射タイミングと、を制御する。制御部２００は、例えば、粉末材料の粉末床を形成する（Ｓ６３０）。

この場合、制御部２００は、移動ステージ１３０の上面が基準面から第１距離だけ離間するように移動ステージ１３０を−Ｚ方向に移動させる。そして、制御部２００は、粉末材料供給部１４０に粉末材料を供給させる。粉末材料供給部１４０は、移動ステージ１３０に粉末材料を供給してよく、これに代えてまたはこれに加えて、固定ステージ１２０の上面に粉末材料を供給してもよい。そして、平坦化部１６０は、供給された粉末材料を平坦化して、移動ステージ１３０の上面に粉末材料の粉末床を形成する。また、制御部２００は、形成した粉末床を予熱部１５０に予熱させる。

次に、粉末材料の粉末床における３次元造形物に含まれるべき対象領域を溶融結合する（Ｓ６４０）。制御部２００は、粉末材料の粉末床における対象領域に、対応するビーム照射条件を用いて荷電粒子ビームを照射させることにより、当該対象領域を溶融結合する。制御部２００は、粉末床を対応部分の形状に応じた深さまで溶融結合させる。

例えば、制御部２００は、第１ビーム照射条件により粉末床の第１対象領域にビームを照射し、第２ビーム照射条件により粉末床の第２対象領域にビームを照射して、粉末床を異なる深さの形状に溶融結合させる。なお、一の粉末床において、第１対象領域および第２対象領域が複数存在する場合がある。この場合、制御部２００は、第１ビーム照射条件により粉末床の第１の複数の対象領域にビームを照射した後に、第２ビーム照射条件により粉末床の第２の複数の対象領域にビームを照射するように制御してよい。

次に、検出部１８０は、移動ステージ１３０が第１の高さまで移動したか否かを判断する（Ｓ６５０）。制御部２００は、移動ステージ１３０が第１の高さまで移動していない場合（Ｓ６５０：Ｎｏ）、Ｓ６３０に戻って、次の粉末材料の粉末床を形成して対象領域を溶融結合させる。即ち、制御部２００は、造形途中の３次元造形物の上に予め定められた基準高さの粉末床を積層し、次の対象領域に荷電粒子ビームを照射して、次の造形領域を形成する。

以上のように、制御部２００は、粉末材料の粉末床の複数層にわたって、対応するビーム照射条件を用いて荷電粒子ビームを照射させる。これにより、制御部２００は、少なくとも３次元造形物に含まれる領域の粉末を溶融結合させて、当該３次元造形物の一部となる造形領域を層毎に造形する。そして、制御部２００は、３次元造形物における第１の高さまでの部分を造形することができる。制御部２００は、移動ステージ１３０が第１の高さまで移動した場合（Ｓ６５０：Ｙｅｓ）、３次元造形物の製造を終了する。

図１１は、本実施形態に係る移動ステージ１３０の上方の面に粉末材料２１０の粉末床が形成された第１の例を示す。図１１は、粉末床の形成および荷電粒子ビームの照射を複数回繰り返した後に、更に粉末材料２１０の粉末床が形成された例を示す。即ち、図１１は、制御部２００が、移動ステージ１３０を予め定められた第１距離だけ移動させ、材料供給部１４０から予め定められた量の粉末材料を供給させて、造形途中の３次元造形物の上に予め定められた基準高さの粉末床を積層させた例を示す。

なお、前回までの対象領域を溶融結合させて３次元造形物の一部となった領域を、造形領域５０２とした。制御部２００は、今回の対象領域を溶融結合すべく、当該対象領域に対応するビーム照射条件を用いて、当該対象領域に荷電粒子ビームを照射する。例えば、対象領域のうち、粉末床の上面から下面までを含む対象領域に対して、選択部１９４は、粉末床の厚さに相当する第１距離の深さ以上の粉末床を溶融結合させるビーム照射条件を選択する。図１１は、選択部１９４が、対象領域に含まれる領域４２２に対して、第１距離の深さ以上の粉末床を溶融結合させるビーム照射条件を選択する例を示す。

また、選択部１９４は、積層方向に傾いた斜面および曲面等を形成する場合、粉末床における３次元造形物の境界部分に近づくにつれて粉末床を溶融結合させる深さを浅くしていくビーム照射条件を選択する。即ち、制御部２００は、荷電粒子ビームを照射する位置に応じて粉末床を溶融結合させる深さを異ならせる。例えば、選択部１９４は、領域４２２の次に、領域４２４、領域４２６、領域４２８、領域４３２、および領域４３４を溶融結合させるビーム照射条件を順次選択する（図７参照）。

なお、領域４２２、領域４２４、領域４２６、領域４２８、領域４３２、および領域４３４は、少なくとも隣り合う領域が互いに重なり合ってよい。即ち、選択部１９４は、３次元造形物における粉末床の深さ方向の輪郭形状に対応して、粉末床の互いに重なる複数の対象領域に照射するビームのそれぞれのビーム照射条件を選択してよい。これにより、制御部２００は、各領域に対応して粉末床を溶融結合させる深さを異ならせて、曲面４４０に近似する形状を形成することができる。

以上のように、本実施形態に係る製造装置４００は、３次元造形物における下向きの面のみを造形する場合、制御部２００が、移動ステージ１３０を第１距離ずつ移動させて、基準高さの粉末床を順次積層させる。このように、製造装置４００は、ビーム照射条件を異ならせることにより、斜面、微細な凹凸、および曲面等を有する下向きの面を造形できる。これに対して、製造装置４００は、３次元造形物における上向きの面を造形する場合には、粉末床の高さを基準高さよりも低い高さにして、当該上向きの面を形成してよい。このような上向きの面を製造装置４００が形成する例について次に説明する。

図１２は、本実施形態に係る移動ステージ１３０の上方の面に粉末材料２１０の粉末床が形成された第２の例を示す。図１２は、粉末床の形成および荷電粒子ビームの照射を複数回繰り返した後に、更に粉末材料２１０の粉末床が形成された例を示す。なお、前回までの対象領域を溶融結合させて３次元造形物の一部となった領域を、造形領域５０２とした。ここで、３次元造形物が上向きの面を有するので、制御部２００は、移動ステージ１３０を第１距離よりも短い第２距離ずつ移動させて、基準高さよりも低い高さの粉末床を順次積層させる。

即ち、図１２は、制御部２００が、移動ステージ１３０を予め定められた第２距離だけ移動させ、材料供給部１４０から第２距離に対応する予め定められた量の粉末材料を供給させて、造形途中の３次元造形物の上に基準高さよりもの低い予め定められた高さの粉末床を積層させた例を示す。なお、制御部２００は、シーケンス生成部１９０から供給されるシーケンスに応じて、移動ステージ１３０が移動すべき距離を第１距離から第２距離に切り換えてよい。

即ち、シーケンス生成部１９０は、３次元造形物の形状に応じて、形成すべき粉末床の層毎の高さを設定可能であることが望ましい。即ち、図１０のＳ６１０において、シーケンス生成部１９０は、形成すべき粉末床のそれぞれの高さを決定してよい。以上のように、製造装置４００は、粉末床の高さを調節して、斜面、微細な凹凸、および曲面等を有する上向きの面を造形できる。

図１３は、本実施形態に係る製造装置４００が図１０に示す製造フローを実行して製造した３次元造形物５００の一例を示す。このように、製造装置４００は、斜面、微細な凹凸、および曲面等を有する３次元造形物５００を簡便に製造することができる。なお、製造装置４００は、第１方向に略直交するＸ方向およびＹ方向に対しても、ビーム照射位置およびビーム照射条件を調節することにより、斜面、微細な凹凸、および曲面等を形成することができる。したがって、製造装置４００は、３次元的な斜面、微細な凹凸、および曲面等を有する３次元造形物５００も簡便に製造することができる。

以上の本実施形態に係る製造装置４００は、選択部１９４が、斜面、微細な凹凸、および曲面等を有する３次元造形物に対応して、基準高さ未満の深さまで粉末床を溶融結合させるビーム照射条件を選択する例を説明した。これに加えて、選択部１９４は、３次元造形物の形状に応じて、基準高さを超える深さまで粉末床を溶融結合させるためのビーム照射条件を選択可能でもよい。例えば、３次元造形物が曲率の大きい曲面等を有する場合、選択部１９４は、溶融結合させる領域が複数の粉末床にわたって形成されるビーム照射条件を選択する。製造装置４００がこのような場合に形成する３次元造形物の例を次に説明する。

図１４は、本実施形態に係る粉末材料２１０の第１の粉末床が形成された例を示す。第１の粉末床は、基準高さｄ_１を有する例を示す。選択部１９４は、一例として、第１の粉末床に対して、基準高さｄ_１未満の深さまで粉末床を溶融結合させるビーム照射条件を選択する。これにより、制御部２００は、当該ビーム照射条件に応じた領域４４２に、荷電粒子ビームを照射する（図７参照）。

図１５は、本実施形態に係る粉末材料２１０の第１の粉末床の上面に第２の粉末床が形成された例を示す。第２の粉末床は、基準高さｄ_２を有する例を示す。ここで、基準高さｄ_２は、基準高さｄ_１と略同一の高さでよく、これに代えて、基準高さｄ_１と異なる高さであってもよい。なお、図１５は、第１の粉末床において、荷電粒子ビームが照射された領域が溶融結合して、造形領域４５２が形成された例を示す。選択部１９４は、一例として、第２の粉末床に対して、基準高さｄ_２程度の深さまで粉末床を溶融結合させるビーム照射条件を選択する。これにより、制御部２００は、当該ビーム照射条件に応じた領域４４４に、荷電粒子ビームを照射する。

図１６は、本実施形態に係る粉末材料２１０の第２の粉末床の上面に第３の粉末床が形成された例を示す。第３の粉末床は、基準高さｄ_３を有する例を示す。ここで、基準高さｄ_３は、基準高さｄ_１と略同一の高さでよく、これに代えて、基準高さｄ_１と異なる高さであってもよい。なお、図１６は、第２の粉末床において、荷電粒子ビームが照射された領域が溶融結合して、造形領域４５４が形成された例を示す。

選択部１９４は、一例として、第３の粉末床に対して、基準高さｄ_３を超える深さまで粉末床を溶融結合させるビーム照射条件を選択する。ここで、選択部１９４は、３次元造形物における粉末床の深さ方向の輪郭形状に対応して、一または複数の粉末床において互いに重なる複数の対象領域に照射するビームのそれぞれのビーム照射条件を選択してよい。制御部２００は、選択部１９４の選択結果のビーム照射条件に応じて、荷電粒子ビームを領域４４６に照射する（図７および図８参照）。

図１７は、本実施形態に係る粉末材料２１０の第３の粉末床までの造形領域４６０が形成された例を示す。図１７は、第１から第３の粉末床において、荷電粒子ビームが照射された領域が溶融結合して、造形領域４６０が一体に形成された例を示す。このように、選択部１９４は、一の粉末床を溶融結合させるビーム照射条件と、複数の粉末床にわたって溶融結合させるビーム照射条件とを組み合わせてもよい。これにより、製造装置４００は、多種多様な形状に対応して、３次元造形物を製造することができる。

以上の本実施形態の製造装置４００において、ビーム照射部１７０が、荷電粒子ビームを照射する例を説明したが、これに限定されることはない。製造装置１００は、粉末材料の対象領域を加熱できればよく、ビーム照射部１７０は、レーザ等を照射してもよい。また、製造装置４００は、３次元造形物５００を製造した後に、溶融結合していない粉末材料２１０を回収して再利用してよい。

以上の本発明の様々な実施形態は、フローチャート及びブロック図を参照して記載されてよい。フローチャート及びブロック図におけるブロックは、（１）オペレーションが実行されるプロセスの段階又は（２）オペレーションを実行する役割を持つ装置の「部」として表現されてよい。特定の段階及び「部」が、専用回路、コンピュータ可読記憶媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプログラマブル回路、及び／又はコンピュータ可読記憶媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプロセッサによって実装されてよい。

特定の段階及び「部」が、専用回路、コンピュータ可読記憶媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプログラマブル回路、及び／又はコンピュータ可読記憶媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプロセッサによって実装されてよい。なお、専用回路は、デジタル及び／又はアナログハードウェア回路を含んでよく、集積回路（ＩＣ）及び／又はディスクリート回路を含んでよい。プログラマブル回路は、例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、及びプログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）等のような、論理積、論理和、排他的論理和、否定論理積、否定論理和、及び他の論理演算、フリップフロップ、レジスタ、並びにメモリエレメントを含む、再構成可能なハードウェア回路を含んでよい。

コンピュータ可読記憶媒体は、適切なデバイスによって実行される命令を格納可能な任意の有形なデバイスを含んでよい。これにより、当該有形なデバイスに格納される命令を有するコンピュータ可読記憶媒体は、フローチャート又はブロック図で指定されたオペレーションを実行するための手段を作成すべく実行され得る命令を含む、製品を備えることになる。

コンピュータ可読記憶媒体の例としては、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光記憶媒体、電磁記憶媒体、半導体記憶媒体等が含まれてよい。コンピュータ可読記憶媒体のより具体的な例としては、フロッピー（登録商標）ディスク、ディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、コンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ-ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイ（登録商標）ディスク、メモリスティック、集積回路カード等が含まれてよい。

コンピュータ可読命令は、アセンブラ命令、命令セットアーキテクチャ（ＩＳＡ）命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ等を含んでよい。また、コンピュータ可読命令は、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ、ＪＡＶＡ（登録商標）、Ｃ＋＋等のようなオブジェクト指向プログラミング言語、及び「Ｃ」プログラミング言語又は同様のプログラミング言語のような従来の手続型プログラミング言語を含む、１又は複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されたソースコード又はオブジェクトコードを含んでよい。

コンピュータ可読命令は、ローカルに又はローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネット等のようなワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を介して、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサ、又はプログラマブル回路に提供されてよい。これにより、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサ、又はプログラマブル回路は、フローチャート又はブロック図で指定されたオペレーションを実行するための手段を生成するために、当該コンピュータ可読命令を実行できる。なお、プロセッサの例としては、コンピュータプロセッサ、処理ユニット、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ等を含む。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１００ 製造装置、１１０ 筐体、１２０ 固定ステージ、１２２ 材料回収部、１２４ 材料回収部、１３０ 移動ステージ、１４０ 材料供給部、１５０ 予熱部、１６０ 平坦化部、１７０ ビーム照射部、１７２ 電子銃、１７４ アパーチャプレート、１７６ 電子レンズ、１７８ 偏向器、１８０ 検出部、１９０ シーケンス生成部、１９２ 記憶部、１９４ 選択部、２００ 制御部、２１０ 粉末材料、２１２ 第１対象領域、２１４ 第１対象領域、２２２ 造形領域、３００ ３次元造形物、４００ 製造装置、４０２ 第１領域、４０４ 第２領域、４０６ 第３領域、４１２ 第４領域、４１４ 第５領域、４１６ 第６領域、４２２ 領域、４２４ 領域、４２６ 領域、４２８ 領域、４３２ 領域、４３４ 領域、４４０ 曲面、４４２ 領域、４４４ 領域、４４６ 領域、４５２ 造形領域、４５４ 造形領域、４６０ 造形領域、５００ ３次元造形物、５０２ 造形領域

Claims (23)

1. ３次元造形物の製造方法であって、
   粉末床における対象領域を前記３次元造形物における対応部分の形状に応じて異なる深さまで溶融結合させるためのビーム照射条件を選択する選択段階と、
   前記ビーム照射条件により前記粉末床の前記対象領域にビームを照射して前記粉末床を前記対応部分の形状に応じた深さまで溶融結合させる照射段階と
   を備える製造方法。
2. 前記選択段階において、
   前記粉末床における第１対象領域については前記３次元造形物の形状に応じた第１深さまで前記粉末床を溶融結合させるための第１ビーム照射条件を選択し、
   前記粉末床における第２対象領域については前記３次元造形物の形状に応じた第２深さまで前記粉末床を溶融結合させるための第２ビーム照射条件を選択し、
   前記照射段階において、
   前記第１ビーム照射条件により前記粉末床の前記第１対象領域にビームを照射し、
   前記第２ビーム照射条件により前記粉末床の前記第２対象領域にビームを照射する、請求項１に記載の製造方法。
3. 前記照射段階において、前記第１ビーム照射条件により前記粉末床の第１の複数の対象領域にビームを照射した後に、前記第２ビーム照射条件により前記粉末床の第２の複数の対象領域にビームを照射する、請求項２に記載の製造方法。
4. 前記選択段階において、前記粉末床における前記３次元造形物の境界部分に近づくにつれて前記粉末床を溶融結合させる深さを浅くしていくビーム照射条件を選択する、請求項１から３のいずれか一項に記載の製造方法。
5. 造形途中の前記３次元造形物上に予め定められた基準高さの前記粉末床を積層する積層段階を更に備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の製造方法。
6. 前記選択段階は、前記３次元造形物の形状に応じて前記基準高さ未満の深さまで前記粉末床を溶融結合させるためのビーム照射条件を選択可能である、請求項５に記載の製造方法。
7. 前記選択段階は、前記３次元造形物の形状に応じて前記基準高さを超える深さまで前記粉末床を溶融結合させるためのビーム照射条件を選択可能である、請求項５または６に記載の製造方法。
8. 前記選択段階において、前記３次元造形物における前記粉末床の深さ方向の輪郭形状に対応して、前記粉末床の互いに重なる複数の対象領域に照射するビームのそれぞれのビーム照射条件を選択する、請求項５から７のいずれか一項に記載の製造方法。
9. 前記選択段階は、ビーム照射条件として、ビーム径、ビームのエネルギー量、ビームのエネルギー密度、および照射時間の少なくとも１つを設定する、請求項１から８のいずれか一項に記載の製造方法。
10. 前記粉末床を予熱する予熱段階を更に備える、請求項１から９のいずれか一項に記載の製造方法。
11. ３次元造形物を製造する製造装置であって、
    第１方向に移動する移動ステージと、
    前記移動ステージの上面に粉末材料を供給して、前記移動ステージの上面に前記粉末材料の粉末床を形成させる材料供給部と、
    前記粉末床における対象領域を溶融結合させるビームを照射するビーム照射部と、
    前記粉末床における対象領域を前記３次元造形物における対応部分の形状に応じて異なる深さまで溶融結合させるためのビーム照射条件を選択する選択部と、
    選択された前記ビーム照射条件に応じて、前記ビーム照射部からビームを照射させて前記粉末床を前記対応部分の形状に応じた深さまで溶融結合させる制御部と、
    を備える製造装置。
12. 前記制御部は、選択された前記ビーム照射条件に応じて、前記ビーム照射部から出力されるビームのビーム径、ビームのエネルギー量、ビームのエネルギー密度、および照射時間の少なくとも１つを変更する、請求項１１に記載の製造装置。
13. 前記選択部は、
    前記粉末床における第１対象領域については前記３次元造形物の形状に応じた第１深さまで前記粉末床を溶融結合させるための第１ビーム照射条件を選択し、
    前記粉末床における第２対象領域については前記３次元造形物の形状に応じた第２深さまで前記粉末床を溶融結合させるための第２ビーム照射条件を選択し、
    前記制御部は、
    前記第１ビーム照射条件により前記粉末床の前記第１対象領域に前記ビーム照射部からビームを照射させ、
    前記第２ビーム照射条件により前記粉末床の前記第２対象領域に前記ビーム照射部からビームを照射させる、請求項１１または１２に記載の製造装置。
14. 前記選択部は、前記粉末床における前記３次元造形物の境界部分に近づくにつれて前記粉末床を溶融結合させる深さを浅くしていくビーム照射条件を選択する、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の製造装置。
15. 前記制御部は、前記移動ステージの移動と、前記材料供給部の前記粉末材料の供給タイミングと、前記ビーム照射部の照射位置および照射タイミングと、を制御する、請求項１１から１４のいずれか一項に記載の製造装置。
16. 前記制御部は、前記移動ステージを予め定められた第１距離だけ移動させ、前記材料供給部から予め定められた量の前記粉末材料を供給させて、造形途中の前記３次元造形物上に予め定められた基準高さの前記粉末床を積層させる、請求項１５に記載の製造装置。
17. 前記選択部は、前記３次元造形物の形状に応じて前記基準高さ未満の深さまで前記粉末床を溶融結合させるためのビーム照射条件を選択可能である、請求項１６に記載の製造装置。
18. 前記選択部は、前記３次元造形物の形状に応じて前記基準高さを超える深さまで前記粉末床を溶融結合させるためのビーム照射条件を選択可能である、請求項１６または１７に記載の製造装置。
19. 前記選択部は、前記３次元造形物における前記粉末床の深さ方向の輪郭形状に対応して、前記粉末床の互いに重なる複数の対象領域に照射するビームのそれぞれのビーム照射条件を選択する、請求項１６から１８のいずれか一項に記載の製造装置。
20. 前記ビーム照射部は、荷電粒子ビームを前記粉末床に照射して前記粉末材料を溶融結合させる、請求項１１から１９のいずれか一項に記載の製造装置。
21. 前記ビーム照射部は、前記荷電粒子ビームを偏向させる偏向器を有する、請求項２０に記載の製造装置。
22. 前記粉末床を予熱する予熱部を更に備える、請求項１１から２１のいずれか一項に記載の製造装置。
23. コンピュータに、請求項１１から２２のいずれか一項に記載の製造装置が備える前記制御部として機能させるプログラム。

Images