JP6890057B2 - 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３次元造形物を形成する装置および方法は、一部が異なる材料で形成された造形物を形成することが困難であった。また、造形の途中から材料等を変更することも考えられるが、溶融されなかった粉末材料が混合してしまうので、粉末材料を再利用することができず、手間とコストがかかっていた。

本発明の第１の態様においては、第１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して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第１造形段階と、第１材料の少なくとも一部を第１材料の粉末床の上方に積層する第２材料から分離するためのセパレータを設けるセパレーション段階と、第１材料の粉末床の上方に第２材料の粉末床を積層する積層段階と、第２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して３次元造形物を第１の高さより高い第２の高さまでの部分を造形する第２造形段階と、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。

本実施形態に係る製造装置１００の構成例を示す。 本実施形態に係る製造装置１００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の上面に第１材料の粉末床が形成された例を示す。 本実施形態に係る移動ステージ１３０の上方の面に次の第１材料２１０の粉末床が形成された例を示す。 本実施形態に係る移動ステージ１３０の上方の面に更に次の第１材料の粉末床が形成された例を示す。 本実施形態に係る製造装置１００が第１材料の粉末床にセパレータを形成する領域の例を示す。 本実施形態に係る移動ステージ１３０の上方の面に第２材料の粉末床が形成された例を示す。 本実施形態に係る移動ステージ１３０の上方の面に次の第２材料２４０の粉末床が形成された例を示す。 本実施形態に係る製造装置１００が３次元造形物の製造を完了した例を示す。 本実施形態に係る製造装置１００が製造した３次元造形物３００の一例を示す。 本実施形態に係る製造装置１００の変形例を示す。 本実施形態に係る製造装置１００が３種類の材料を用いて３次元造形物３００を製造した例を示す。 図１２が示す製造装置１００が製造した３次元造形物３００の一例を示す。

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、本実施形態に係る製造装置１００の構成例を示す。製造装置１００は、一部が異なる材料で形成される３次元造形物を製造する。製造装置１００は、溶融されずに積層される材料のうち、異なる材料の境界においてセパレータを形成して分離することで、異種材料接合を有する造形物を形成しつつ、残った材料が混合することを防止する。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、第１材料供給部１４０と、第２材料供給部１５０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、第１材料供給部１４０、第２材料供給部１５０、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、材料を回収する材料回収部１２２を有してよい。材料回収部１２２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。また、固定ステージ１２０は、用いる材料の数に応じた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。

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。

第１材料供給部１４０は、移動ステージ１３０の上面に第１材料を供給して、移動ステージ１３０の上面に第１材料の粉末床を形成させる。第１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の上面に第１材料を供給してよい。第１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、第１材料を供給してよい。なお、第１材料は、加熱によって溶融する材料である。第１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、第１材料が金属材料である例を説明する。

第２材料供給部１５０は、移動ステージ１３０の上面に第２材料を供給して、移動ステージ１３０の上面に第２材料の粉末床を形成させる。第２材料供給部１５０は、固定ステージ１２０の上面および／または移動ステージ１３０の上面に第２材料を供給してよい。第２材料供給部１５０は、外部から供給される制御信号等に応じて、第２材料を供給してよい。なお、第２材料は、第１材料と同様に、加熱によって溶融する材料である。また、第２材料は、第１材料と異なる材料でよい。本実施形態において、第２材料が第１材料とは異なる種類の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材料を移動させて、当該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、当該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、第１材料および第２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。

ここで、平坦化部１６０は、固定ステージ１２０が複数の材料回収部を有する場合、材料毎に異なる材料回収部へと移動させてよい。この場合、平坦化部１６０は、材料毎に異なる方向へと移動してよい。例えば、図１の場合、平坦化部１６０は、＋Ｘ方向に移動して、第１材料供給部１４０が供給した第１材料を平坦化させ、また、余った第１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、第２材料供給部１５０が供給した第２材料を平坦化させ、余った第２材料を材料回収部１２４まで移動させて回収してよい。

ビーム照射部１７０は、第１材料および第２材料を溶融結合させる荷電粒子ビームを当該材料に照射する。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材料の表面上の範囲であれば、指定された位置に電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、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が造形物を第１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、複数設定されてよく、当該製造装置１００が造形物を第２材料で形成する高さに対応する位置を含んでよい。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次元造形物を形成する材料の情報に基づき、移動ステージ１３０、第１材料供給部１４０、第２材料供給部１５０、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、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。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。

また、シーケンス生成部１９０は、例えば、３次元造形物を異なる複数の材料で形成する情報に基づき、対応する材料を切り換えて当該３次元造形物を形成する制御シーケンスを生成してよい。この場合、シーケンス生成部１９０は、異なる材料の境界となる領域に、セパレータを形成する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次元造形物の形状および材料の情報を、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材料の情報を取得する。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材料の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材料の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、第１材料供給部１４０、第２材料供給部１５０、およびビーム照射部１７０等を制御させる。

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、第１材料供給部１４０の第１材料の供給タイミングと、第２材料供給部１５０の第２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、第１材料供給部１４０および第２材料供給部１５０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。即ち、制御部２００は、制御シーケンスに応じた材料を用いて、３次元造形物を形成する。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。また、制御部２００は、検出部の検出結果に基づき、異なる材料の境界にセパレータを形成するように各部を制御する。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。

以上の本実施形態に係る製造装置１００は、３次元造形物を形成する複数の材料の情報に基づき、複数の材料を切り換えて当該３次元造形物を製造する。そして、製造装置１００は、異なる材料の境界にセパレータを形成して、粉末状態の材料が混合することを防止する。このような製造装置１００の動作について、次に説明する。

図２は、本実施形態に係る製造装置１００の製造フローの一例を示す。また、図３から図９は、本実施形態に係る製造装置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。本実施例において、製造装置１００は、Ｚ軸方向の予め定められた位置までの一部が第１材料で形成され、残りの一部が第２材料で形成される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軸において第１材料および第２材料の境界となる、予め定められた位置を第１の高さとする。また、Ｚ軸において３次元造形物の高さに相当する位置を第２の高さとする。即ち、本実施形態において、３次元造形物は、Ｚ軸において、原点から第１の高さまでが第１材料形成され、第１の高さから第２の高さまでが第２材料で形成される。

まず、シーケンス生成部１９０は、３次元造形物を形成する材料の情報を取得する（Ｓ３００）。即ち、シーケンス生成部１９０は、第１の高さおよび第２の高さの情報を取得し、第１の高さまでは第１材料で３次元造形物を造形し、第１の高さから第２の高さまでは第２材料で造形するシーケンスを生成して制御部２００に供給する。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してよい。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、第１材料の粉末床を形成する（Ｓ３１０）。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、第１材料供給部１４０に第１材料を供給させる。第１材料供給部１４０は、移動ステージ１３０に第１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の上面に第１材料を供給してもよい。そして、平坦化部１６０は、供給された第１材料を平坦化して、移動ステージ１３０の上面に第１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の上面に第１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の上面に第１材料２１０が供給され、当該第１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、第１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（Ｓ３２０）。制御部２００は、第１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。対象領域は、第１材料の粉末床のうち少なくとも３次元造形物として造形する部分を含む。ここで、セパレータを補強する支持部を形成すべく、第１材料の粉末床の一部を更に対象領域としてよい。即ち、制御部２００は、第１材料の粉末床における３次元造形物に含まれない領域の少なくとも一部の粉末を対象領域に含める。

図３は、第１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。また、図３は、第１材料２１０の粉末床における３次元造形物に含まれない領域の一部を、第２対象領域２１３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（Ｓ３３０）。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（Ｓ３３０：Ｎｏ）、Ｓ３１０に戻って、次の第１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の上方の面に次の第１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の上方の面に更に第１材料２１０が供給され、当該第１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、更に形成された第１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、第１材料２１０の粉末床における３次元造形物に含まれない領域の一部を、第２対象領域２１５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。

図５は、本実施形態に係る移動ステージ１３０の上方の面に更に次の第１材料の粉末床が形成された例を示す。図５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、前回よりも更に第１距離だけ離間した例を示す。また、移動ステージ１３０の上方の面に更に第１材料２１０が供給され、当該第１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、今回形成された第１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２１６とした。また、今回形成された第１材料２１０の粉末床における３次元造形物に含まれない領域の一部を、第２対象領域２１７とした。また、前回までに溶融結合して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、このような第１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、第１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（Ｓ３３０：Ｙｅｓ）、セパレータを形成させる（Ｓ３４０）。制御部２００は、第１材料の少なくとも一部に荷電粒子ビームを照射させることにより、第１材料の粉末床の上方に積層する第２材料から分離するためのセパレータを形成させる。当該セパレータは、３次元造形物の周囲を囲む板状に形成されてよい。

この場合、制御部２００は、第１材料の粉末床における３次元造形物に含まれない領域の少なくとも一部の粉末に荷電粒子ビームを照射させ、当該少なくとも一部の粉末を結合させる。これにより、制御部２００は、当該一部の粉末を結合させて、当該セパレータの少なくとも一部として第１材料の板部を形成させることができる。図６は、本実施形態に係る製造装置１００が第１材料の粉末床にセパレータを形成する領域の例を示す。図６において、セパレータを形成する領域をセパレータ領域２３２とした。

制御部２００は、３次元造形物の一部を造形する条件とは異なる条件で、セパレータ領域２３２に電子ビームを照射させる。即ち、制御部２００は、対象領域に荷電粒子ビームを照射して対象領域を加熱する温度よりも、セパレータを形成させるセパレータ領域に荷電粒子ビームを照射して加熱する温度を低くする。制御部２００は、例えば、第１材料の粉末が完全に溶融合体する直前の状態となるように、電子ビームの強度を低下させるか、またはフォーカスをデフォーカスさせる。

即ち、制御部２００は、３次元造形物に含まれる領域は溶融合体させて焼結させ、３次元造形物に含まれない領域は仮焼結させてよい。当該仮焼結の条件は、第１材料の融点の０．３から０．９倍程度の範囲の温度に加熱する条件でよい。また、仮焼結の条件は、第１材料の融点の０．５から０．７倍程度の範囲の温度に加熱する条件であることが望ましい。これにより、製造装置１００は、３次元造形物の製造過程において当該３次元造形物の周囲に形成されて第１材料および第２材料を分離し、３次元造形物の製造後に、当該３次元造形物から容易に切り離すことができるセパレータを形成することができる。

また、図６は、３次元造形物における第１材料で形成された部分を第１造形領域２２０として示す。また、図６は、第１材料で形成され、セパレータを支える支持部を、支持部２２４および支持部２２６として示す。このように、制御部２００は、第１材料の粉末床における３次元造形物に含まれない領域の少なくとも一部の粉末に荷電粒子ビームを照射させることにより、セパレータよりも第１材料の粉末床側に、セパレータの支持部を形成させることができる。即ち、製造装置１００は、３次元造形物の一部を形成しつつ、更に支持部を形成することができる。

支持部２２４および支持部２２６は、柱状または板状に形成されてよい。支持部２２４および支持部２２６の少なくとも一部は、３次元造形物の高さ方向に延伸する。なお、支持部２２４および支持部２２６は、第１材料の粉末床の一部の粉末を結合させることによって形成されてよい。即ち、制御部２００は、支持部に含まれる対象領域には、セパレータと略同一の条件で荷電粒子ビームを照射することが望ましい。

制御部２００は、第１距離に相当する厚さのセパレータを形成してよく、これに代えて、第１距離に相当する厚さよりも厚いセパレータを形成してもよい。この場合、制御部２００は、第１材料２１０の粉末床の複数層にわたって３次元造形物に含まれない領域の少なくとも一部の粉末を結合させて、セパレータを形成してよい。

セパレータを形成した後、制御部２００は、第２材料の粉末床を形成する（Ｓ３５０）。制御部２００は、第１材料の粉末床の上方に第２材料の粉末床を積層させてよい。制御部２００は、移動ステージ１３０を第１距離だけ−Ｚ方向に移動させる。そして、制御部２００は、第２材料供給部１５０に第２材料を供給させる。第２材料供給部１５０は、移動ステージ１３０に第２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の上面に第２材料を供給してもよい。そして、平坦化部１６０は、供給された第２材料を平坦化して、移動ステージ１３０の上面に第２材料の粉末床を形成する。

図７は、本実施形態に係る移動ステージ１３０の上方の面に第２材料の粉末床が形成された例を示す。図７は、移動ステージ１３０の上面に第１材料で形成された第１造形領域２２０およびセパレータ２３０が形成された後、移動ステージ１３０が−Ｚ方向に第１距離だけ移動した例を示す。また、移動ステージ１３０の上方の面に第２材料２４０が供給され、当該第２材料２４０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、第２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（Ｓ３６０）。制御部２００は、第２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７は、第２材料２４０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３対象領域２４２とした。制御部２００は、このような第３対象領域２４２にビーム照射部１７０から電子ビームを照射して、当該第３対象領域２４２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セパレータ２３０から＋Ｚ方向側の第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２の高さまで移動したか否かを判断する（Ｓ３７０）。制御部２００は、移動ステージ１３０が第２の高さまで移動していない場合（Ｓ３７０：Ｎｏ）、Ｓ３５０に戻って、次の第２材料の粉末床を形成して対象領域を溶融結合させる。

図８は、本実施形態に係る移動ステージ１３０の上方の面に次の第２材料２４０の粉末床が形成された例を示す。図８は、固定ステージ１２０の基準面および移動ステージ１３０の上方の面の間が、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の上方の面に更に第２材料２４０が供給され、当該第２材料２４０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、更に形成された第２材料２４０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３対象領域２４４とした。また、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２５２とした。制御部２００は、移動ステージ１３０が第２の高さに移動するまで、第２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。

このようにして、制御部２００は、第２材料の粉末床の複数層にわたって、３次元造形物に含まれる領域の粉末を結合させて、当該３次元造形物の一部となる造形領域２５２を層毎に造形する。これにより、制御部２００は、３次元造形物を第１の高さより高い第２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２の高さまで移動した場合（Ｓ３７０：Ｙｅｓ）、３次元造形物の製造を終了する。

図９は、本実施形態に係る製造装置１００が３次元造形物の製造を完了した例を示す。図９は、３次元造形物における第２材料で形成された部分を第２造形領域２５０として示す。以上のように、本実施形態に係る製造装置１００は、３次元造形物の製造過程において、セパレータ２３０を形成する。これにより、製造装置１００は、３次元造形物の製造過程において、セパレータ２３０を挟んで第１材料２１０の粉末および第２材料２４０の粉末を分離させることができる。

したがって、製造装置１００は、セパレータ２３０の上側および下側からそれぞれ材料の粉末を回収することができ、材料が混合して無駄になってしまうことを防止できる。また、製造装置１００は、セパレータ２３０を支持する支持部２２４および支持部２２６を更に形成することができるので、セパレータ２３０の強度を保ち、確実に材料を分離することができる。また、セパレータ２３０、支持部２２４、および支持部２２６は、仮焼結によって形成されるので、材料を回収した後に、容易に３次元造形物から切り離すことができる。

図１０は、本実施形態に係る製造装置１００が製造した３次元造形物３００の一例を示す。図１０に示す３次元造形物３００は、製造装置１００が図２に示す製造フローを実行した後、セパレータ２３０、支持部２２４、および支持部２２６を除去した結果の一例である。製造装置１００は、このような一部が異なる材料で形成された３次元造形物３００を、低コストで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１００は、第１材料２１０を用いてセパレータ２３０を形成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、第２材料２４０を用いてセパレータ２３０を形成してもよい。この場合、制御部２００は、移動ステージ１３０が第１の高さを超えて移動したことを検出部１８０が検出したことに応じて、第２材料２４０の粉末床を形成させる。そして、制御部２００は、第２材料の粉末床における３次元造形物に含まれない領域の少なくとも一部の粉末に荷電粒子ビームを照射させることにより、当該一部の粉末を結合させて、セパレータ２３０の少なくとも一部として第２材料の板部を形成させてよい。

これに代えて、製造装置１００は、第１材料２１０および第２材料２４０を用いて、セパレータ２３０を形成してもよい。即ち、制御部２００は、第１材料２１０によるセパレータを形成させた後、第２材料のセパレータを形成させてもよい。このように、制御部２００は、検出部１８０の検出結果に基づき、第１の高さの情報に応じた位置に、セパレータ２３０を形成させることができる。

以上の本実施形態の製造装置１００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。

以上の本実施形態の製造装置１００において、第１材料２１０および第２材料２４０をそれぞれ回収することを説明した。ここで、製造装置１００は、３次元造形物３００を最上部まで造形する前に、第１材料２１０を回収してよい。例えば、第２材料２４０の粉末床を第１材料２１０の粉末床の上方に積層する前に、第１材料２１０を回収できると、第１材料２１０に第２材料２４０が混合する可能性をより低減できるので、より好ましい。このような製造装置１００の例について、次に説明する。

図１１は、本実施形態に係る製造装置１００の変形例を示す。本変形例の製造装置１００において、図１に示された本実施形態に係る製造装置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。本変形例の製造装置１００は、第１回収部３１０を備える。

第１回収部３１０は、第１材料２１０を回収する。第１回収部３１０は、セパレータ２３０が形成された後に、第１材料２１０を回収する。第１回収部３１０は、移動ステージ１３０のセパレータ２３０とは反対側、即ち、移動ステージ１３０の下方に設けられる。第１回収部３１０が第１材料２１０を回収する場合、移動ステージ１３０の少なくとも一部に開口１３２が形成される。例えば、移動ステージ１３０は、開閉可能な蓋、およびシャッター等の開閉装置を有し、制御部２００からの制御信号等によって開口１３２が形成される。これにより、移動ステージ１３０の上面に積層された第１材料２１０の粉末は、下方の第１回収部３１０に落下して回収される。

また、第１回収部３１０は、第１材料２１０の回収に用いる治具３２０を有してよい。治具３２０は、移動ステージ１３０の開口１３２を貫通して第１材料２１０を掻き出すように動作して、第１材料２１０を第１回収部３１０へと落下させる。

また、第１回収部３１０は、真空ポンプ３１２を更に有してよい。製造装置１００が荷電粒子ビームを用いる場合、筐体１１０内は真空状態を保つ。そして、３次元造形物３００を製造した後は、筐体１１０内を大気圧に戻して当該３次元造形物３００を取り出すことになる。そこで、筐体１１０内を大気圧に戻す場合に、真空ポンプ３１２を動作させることで、第１材料２１０を第１回収部３１０に回収させてよい。

また、製造装置１００は、荷電粒子ビームに代えて、レーザ等を用いる場合、または、低真空で荷電粒子ビームを用いる場合もある。この場合、真空ポンプ３１２を動作させて排気することにより、３次元造形物３００を製造中に、第１材料２１０を第１回収部３１０に回収させることができる。なお、第１回収部３１０は、開閉可能な蓋部等を有し、第１材料２１０を回収した後に他の材料等が混入することを防止してよい。

また、製造装置１００は、第１材料２１０の回収を考慮して、セパレータ２３０、支持部２２４、支持部２２６、および３次元造形物３００に、斜面を有する壁部３４０を設けてよい。即ち、制御部２００は、第１材料２１０の粉末床における３次元造形物に含まれない領域の少なくとも一部の粉末に荷電粒子ビームを照射させて、当該一部の粉末を結合させる。この場合、制御部２００は、セパレータ２３０を形成する条件と同様の条件で荷電粒子ビームを照射することにより、セパレータ２３０よりも第１材料２１０の粉末床側に、セパレータ２３０、支持部２２４、支持部２２６、および／または３次元造形物３００に接続される壁部３４０を設ける。

壁部３４０は、セパレータ２３０に対して角度を有する斜面を有し、粉末の第１材料２１０が下方に落下しやすく形成される。また、３次元造形物３００が複雑な凹凸部を有する場合、壁部３４０は、当該凹凸部を覆う斜面を形成して、第１材料２１０を回収しやすくしてよい。これにより、本変形例の製造装置１００は、第１材料２１０の回収効率を向上させることができ、第１材料２１０および第２材料２４０を再利用してコストを低減させることができる。

また、製造装置１００は、セパレータ２３０によって第１材料２１０から分離された第２材料２４０を回収する、第２回収部３３０を更に備えてよい。第２回収部３３０は、３次元造形物３００が製造された後に、第２材料２４０を回収する。第２回収部３３０は、真空ポンプ３３２を有し、筐体１１０内を大気圧に戻す場合、または大気圧に戻した後に、第２材料２４０を回収してよい。また、製造装置１００がレーザ等を用いる場合、第２回収部３３０は、３次元造形物３００の製造後に第２材料２４０を回収してよい。

また、第２回収部３３０は、ハケ、およびブラシ等を有し、３次元造形物３００を製造した後に、粉末の第２材料２４０を材料回収部１２４へと移動させてもよい。この場合、制御部２００は、３次元造形物３００を製造した後に、移動ステージ１３０を＋Ｚ方向に移動させてよい。第２回収部３３０は、移動ステージ１３０を移動させた距離に対応する、セパレータから予め定められた距離以上離れた部分の第２材料を回収してもよい。このようにして、本変形例の製造装置１００は、第２材料２４０の回収効率を向上させることができ、第１材料２１０および第２材料２４０を再利用してコストを低減させることができる。

以上の本実施形態に係る製造装置１００は、２種類の材料を用いて３次元造形物３００を製造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、３種類以上の材料を用いて３次元造形物３００を製造してよく、この場合、異なる材料の境界にそれぞれセパレータを形成してよい。製造装置１００が３種類の材料を用いて３次元造形物３００を製造する例を次に説明する。

図１２は、本実施形態に係る製造装置１００が３種類の材料を用いて３次元造形物３００を製造した例を示す。図１２に示す製造装置１００において、図１および図９に示された本実施形態に係る製造装置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。本変形例の製造装置１００は、第２造形領域２５０が造形された後に、第３材料２７０を用いて第３造形領域２８０が造形された例を示す。即ち、製造装置１００は、移動ステージ１３０の上方の面に第３材料２７０の粉末床を形成し、対象領域を層毎に溶融結合して第３造形領域２８０を造形する。

この場合、シーケンス生成部１９０は、第２の高さから第３の高さまでを第３材料２７０で造形するシーケンスを生成して制御部２００に供給してよい。そして、制御部２００は、検出部１８０の検出結果に基づき、第２の高さの情報に応じた位置に、セパレータ２６０を形成させてよい。これにより、製造装置１００は、第１材料２１０、第２材料２４０、および第３材料２７０を分離することができ、それぞれの材料を別個に回収することができる。

以上の本実施形態に係る製造装置１００は、粉末材料を結合して板状のセパレータを形成することを説明したが、これに限定されることはない。製造装置１００は、別個に形成した板状の部材を、セパレータの一部として用いてもよい。例えば、製造装置１００は、第１材料２１０の粉末床における３次元造形物に含まれない領域の少なくとも一部の上面に、セパレータの少なくとも一部としてセパレート板を載せる。セパレート板は、板状の部材である。セパレート板は、１または複数用いられてよく、また、３次元造形物を貫通する貫通孔が形成されてもよい。製造装置１００は、セパレート板および３次元造形物の間に荷電粒子ビームを照射して、仮焼結し、セパレータを形成してよい。

また、製造装置１００は、柱状の支持部を形成することを説明したが、これに限定されることはない。支持部は、セパレータを支持する形状であればよく、例えば、３次元造形物の高さ方向とは異なる方向に延伸する支持部を更に設けられてもよい。支持部は、柱状の支持部と、当該柱を支持する梁のように形成されてよい。図１２は、柱状の支持部２２４および支持部２２６と、梁の形状の支持部２２８が形成された例を示す。

また、支持部は、粉末材料を囲う壁状に形成されてもよい。例えば、支持部は、粉末床の側壁および上面を囲うように形成される。また、支持部は、粉末床の下面を更に囲うように形成されてよい。図１２は、第１材料２１０の粉末床の側壁を囲うように支持部２３４が形成された例を示す。また、図１２は、第１材料２１０の粉末床の下面を更に囲うように支持部２３６が形成された例を示す。同様に、図１２は、第２材料２４０の粉末床の側面および下面を覆う支持部２６２が形成された例を示す。

なお、本実施形態に係る支持部は、３次元造形物の造形と共に形成される例を説明したが、これに限定されることはない。例えば、柱状の支持部が、セパレータよりも第１材料２１０の粉末床側に予め設置されてもよい。この場合、支持部は、固定ステージ１２０に固定されてよい。この場合、移動ステージ１３０に溝部または貫通孔等が形成され、当該溝部または貫通孔等に支持部が配置されてよい。

図１３は、図１２が示す製造装置１００が製造した３次元造形物３００の一例を示す。図１３に示す３次元造形物３００は、製造装置１００の製造が終了してから、セパレータ２３０、セパレータ２６０、支持部２２４、支持部２２６、支持部２２８、支持部２３４、支持部２３６、および支持部２６２を除去した結果の一例である。製造装置１００は、このような３以上の複数の材料で形成された３次元造形物３００を、低コストで簡便に製造することができる。

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、１３２ 開口、１４０ 第１材料供給部、１５０ 第２材料供給部、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、２００ 制御部、２１０ 第１材料、２１２ 第１対象領域、２１３ 第２対象領域、２１４ 第１対象領域、２１５ 第２対象領域、２１６ 第１対象領域、２１７ 第２対象領域、２２０ 第１造形領域、２２２ 造形領域、２２４ 支持部、２２６ 支持部、２２８ 支持部、２３０ セパレータ、２３２ セパレータ領域、２３４ 支持部、２３６ 支持部、２４０ 第２材料、２４２ 第３対象領域、２４４ 第３対象領域、２５０ 第２造形領域、２５２ 造形領域、２６０ セパレータ、２６２ 支持部、２７０ 第３材料、２８０ 第３造形領域、３００ ３次元造形物、３１０ 第１回収部、３１２ 真空ポンプ、３２０ 治具、３３０ 第２回収部、３３２ 真空ポンプ、３４０ 壁部

Claims (28)

1. ３次元造形物の製造方法であって、
   第１材料の粉末床における前記３次元造形物に含まれるべき対象領域を溶融結合して前記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第１造形段階と、
   前記第１材料を前記第１材料の粉末床の上方に積層する第２材料から分離するためのセパレータを設けるセパレーション段階と、
   前記第１材料の粉末床の上方に前記第２材料の粉末床を積層する積層段階と、
   前記第２材料の粉末床における前記３次元造形物に含まれるべき対象領域を溶融結合して前記３次元造形物を前記第１の高さより高い第２の高さまでの部分を造形する第２造形段階と
   を備える製造方法。
2. 前記第１材料を回収する第１回収段階を更に備える、請求項１に記載の製造方法。
3. 前記セパレーション段階は、前記第１材料の粉末床における前記３次元造形物に含まれない領域の少なくとも一部の粉末を結合させて、前記セパレータの少なくとも一部として前記第１材料の板部を形成する第１板部形成段階を含む、請求項２に記載の製造方法。
4. 前記セパレーション段階は、前記第１材料の粉末床の複数層にわたって前記３次元造形物に含まれない領域の少なくとも一部の粉末を結合させる、請求項３に記載の製造方法。
5. 前記セパレーション段階は、前記第２材料の粉末床における前記３次元造形物に含まれない領域の少なくとも一部の粉末を結合させて、前記セパレータの少なくとも一部として前記第２材料の板部を形成する第２板部形成段階を含む、請求項２から４のいずれか一項に記載の製造方法。
6. 前記セパレーション段階は、前記第１材料の粉末床における前記３次元造形物に含まれない領域の少なくとも一部の上面に、前記セパレータの少なくとも一部としてセパレート板を載せるセパレート板載置段階を含む、請求項２に記載の製造方法。
7. 前記セパレータよりも前記第１材料の粉末床側に、前記セパレータの支持部を設ける支持段階を更に備える、請求項２から６のいずれか一項に記載の製造方法。
8. 前記支持部は、柱状に形成される、請求項７に記載の製造方法。
9. 前記支持段階は、前記３次元造形物の高さ方向に延伸する支持部と、前記３次元造形物の高さ方向とは異なる方向に延伸する支持部とをそれぞれ設ける、請求項８に記載の製造方法。
10. 前記支持部は、前記第１材料の粉末床の側壁および上面を囲うように形成される、請求項７に記載の製造方法。
11. 前記支持部は、前記第１材料の粉末床の下面を更に囲うように形成される、請求項１０に記載の製造方法。
12. 前記支持部は、前記第１材料の粉末床の一部の粉末を結合させることによって形成される、請求項７から１１のいずれか一項に記載の製造方法。
13. 前記支持段階は、前記セパレータよりも前記第１材料の粉末床側に、柱状の支持部を予め設置する、請求項７に記載の製造方法。
14. 前記第１回収段階は、前記３次元造形物を最上部まで造形する前に前記第１材料を回収する、請求項２から１３のいずれか一項に記載の製造方法。
15. 第１回収段階は、前記第２材料の粉末床を前記第１材料の粉末床の上方に積層する前に前記第１材料を回収する、請求項１４に記載の製造方法。
16. 前記セパレータによって前記第１材料から分離された前記第２材料を回収する、第２回収段階を更に備える、請求項１から１５のいずれか一項に記載の製造方法。
17. 前記第２回収段階において、前記セパレータから予め定められた深さ以上離れた部分の前記第２材料を回収する、請求項１６に記載の製造方法。
18. 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第１材料を供給して、前記移動ステージの上面に前記第１材料の粉末床を形成させる第１材料供給部と、
    前記移動ステージの上面に第２材料を供給して、前記移動ステージの上面に前記第２材料の粉末床を形成させる第２材料供給部と、
    前記第１材料および前記第２材料を溶融結合させる荷電粒子ビームを照射するビーム照射部と、
    前記移動ステージの移動と、前記第１材料供給部の前記第１材料の供給タイミングと、前記第２材料供給部の前記第２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、を制御する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、
    前記第１材料の粉末床における前記３次元造形物に含まれるべき対象領域に前記荷電粒子ビームを照射させることにより、前記対象領域を溶融結合して前記３次元造形物における第１の高さまでの部分を造形させ、
    前記第１材料の少なくとも一部に前記荷電粒子ビームを照射させることにより、前記第１材料の粉末床の上方に積層する前記第２材料から分離するためのセパレータを形成させ、
    前記第１材料の粉末床の上方に前記第２材料の粉末床を積層させる、製造装置。
19. 前記制御部は、前記対象領域に前記荷電粒子ビームを照射して前記対象領域を加熱する温度よりも、前記セパレータを形成させる領域に前記荷電粒子ビームを照射して加熱する温度を低くする、請求項１８に記載の製造装置。
20. 前記第１材料を回収する第１回収部を更に備える、請求項１８または１９に記載の製造装置。
21. 前記制御部は、前記第１材料の粉末床における前記３次元造形物に含まれない領域の少なくとも一部の粉末に前記荷電粒子ビームを照射させることにより、当該一部の粉末を結合させて、前記セパレータの少なくとも一部として前記第１材料の板部を形成させる、請求項１８から２０のいずれか一項に記載の製造装置。
22. 前記制御部は、前記第２材料の粉末床における前記３次元造形物に含まれない領域の少なくとも一部の粉末に前記荷電粒子ビームを照射させることにより、当該一部の粉末を結合させて、前記セパレータの少なくとも一部として前記第２材料の板部を形成させる、請求項１８から２１のいずれか一項に記載の製造装置。
23. 前記制御部は、前記第１材料の粉末床における前記３次元造形物に含まれない領域の少なくとも一部の粉末に前記荷電粒子ビームを照射させることにより、前記セパレータよりも前記第１材料の粉末床側に、前記セパレータの支持部を形成させる、請求項１８から２２のいずれか一項に記載の製造装置。
24. 前記セパレータによって前記第１材料から分離された前記第２材料を回収する、第２回収部を更に備える、請求項１８から２３のいずれか一項に記載の製造装置。
25. 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１８から２４のいずれか一項に記載の製造装置。
26. 前記移動ステージの位置を検出する検出部を備え、
    前記制御部は、前記検出部の検出結果に基づき、前記第１の高さの情報に応じた位置に、前記セパレータを形成させる、請求項１８から２５のいずれか一項に記載の製造装置。
27. 前記３次元造形物を形成する材料の情報に基づき、前記制御部に前記移動ステージ、前記第１材料供給部、前記第２材料供給部、および前記ビーム照射部を制御させる制御シーケンスを生成するシーケンス生成部を更に備え、
    前記制御部は、前記シーケンス生成部が生成した前記制御シーケンスに応じて、前記移動ステージ、前記第１材料供給部、前記第２材料供給部、および前記ビーム照射部を制御する、請求項２６に記載の製造装置。
28. コンピュータに、請求項１８から２７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。

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