JP7345679B1 - 付加製造装置および付加製造方法 - Google Patents

Abstract

付加製造装置（１００）は、加工ヘッド（１０）と、加工ヘッド（１０）から出射するビームが通るビームノズル（１１）と、被加工物へ材料を供給する材料供給部（１９）と、材料のうち被加工物の側の先端部を被加工物に対して移動させる第１の駆動部と、ビームノズル（１１）の中心軸に垂直な面である基準面に含まれる方向においてビームを移動させる第２の駆動部と、第２の駆動部によりビームを移動させる方向を、基準面に含まれる方向であって被加工物に対して先端部を進行させる方向である進行方向に基づいて決定し、被加工物に対する先端部の移動とは異なる態様でビームを移動可能に、第１の駆動部と第２の駆動部とを制御する制御装置（１）と、を備える。

Description

本開示は、３次元造形物を製造する付加製造装置および付加製造方法に関する。

３次元造形物を製造する技術の１つとして、付加製造（Additive Manufacturing：ＡＭ）の技術が知られている。付加製造の技術における複数の方式のうちの１つである指向性エネルギー堆積（Directed Energy Deposition：ＤＥＤ）方式によると、付加製造装置は、指令された位置へ材料を供給しながら材料および被加工物へビームを照射させることによって、ビードを形成する。ビードは、溶融した材料が被加工物にて凝固することによって得られる凝固物である。付加製造装置は、ビードを順次積み重ねることによって造形物を製造する。

特許文献１には、金属材料であるワイヤを被加工物へ供給して造形物を製造するＤＥＤ方式の付加製造装置が開示されている。

特開２０２２－３２２８３号公報

付加製造装置では、被加工物の溶融が不十分であると、被加工物のうち溶融が不十分な部分にワイヤが接触することで、ワイヤの屈曲といった不具合が生じることがある。かかる不具合の生じ易さは、ワイヤのうち被加工物の側の先端部を移動させる方向によって変化する。特許文献１に開示される従来の付加製造装置では、ワイヤの先端部を移動させる方向の変化に対するビームの調整は行われないことから、不具合の低減による安定した加工の実現が困難となる場合があるという課題があった。

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、安定した加工を実現可能とする付加製造装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示にかかる付加製造装置は、ビームの照射によって溶融した材料を被加工物に付加することによって造形物を製造する付加製造装置である。本開示にかかる付加製造装置は、加工ヘッドと、加工ヘッドと一体とされており、加工ヘッドから出射するビームが通るビームノズルと、加工ヘッドと一体とされており、被加工物へ材料を供給する材料供給部と、加工ヘッドとビームノズルと材料供給部とを被加工物に対して移動させることにより、材料のうち被加工物の側の先端部を被加工物に対して移動させる第１の駆動部と、ビームノズルの中心軸に垂直な面である基準面に含まれる方向において、ビームノズルに対してビームを移動させる第２の駆動部と、第２の駆動部によりビームを移動させる方向を、基準面に含まれる方向であって被加工物に対して先端部を進行させる方向である進行方向に基づいて決定し、被加工物に対する先端部の移動とは異なる態様でビームを移動可能に、第１の駆動部と第２の駆動部とを制御する制御装置と、を備える。第２の駆動部は、進行方向における前方へビームを移動させる。

本開示にかかる付加製造装置は、安定した加工を実現できるという効果を奏する。

実施の形態１にかかる付加製造装置の構成例を示す図 実施の形態１にかかる付加製造装置の動作手順の例を示すフローチャート 実施の形態１にかかる付加製造装置によって造形物が形成される様子を示す図 実施の形態１にかかる付加製造装置におけるレーザビームの移動について説明するための図 実施の形態１にかかる付加製造装置によりレーザビームを移動させる様子を示す図 実施の形態２にかかる付加製造装置のビーム駆動部によってレーザビームを移動させる様子を示す図 実施の形態２にかかる付加製造装置のビーム駆動部によってレーザビームを移動させる照射領域について説明するための第１の図 実施の形態２にかかる付加製造装置のビーム駆動部によってレーザビームを移動させる照射領域について説明するための第２の図 実施の形態２にかかる付加製造装置のビーム駆動部によってレーザビームを移動させる照射領域の第１変形例を示す図 実施の形態２にかかる付加製造装置のビーム駆動部によってレーザビームを移動させる照射領域の第２変形例を示す図 実施の形態３にかかる付加製造装置によって造形物が形成される様子を示す図 実施の形態３にかかる付加製造装置によって形成されるビードの形状について説明するための図 実施の形態４にかかる付加製造装置によりレーザビームを移動させる様子を示す図 実施の形態４において形成されるビードを示す図 実施の形態４の比較例において形成されるビードを示す図 実施の形態５にかかる付加製造装置によって造形物が形成される様子を示す図 実施の形態５にかかる付加製造装置のビーム駆動部によってレーザビームを移動させる様子を示す第１の図 実施の形態５にかかる付加製造装置のビーム駆動部によってレーザビームを移動させる様子を示す第２の図 実施の形態５にかかる付加製造装置による玉ビードの形成の第１のステップについて説明するための図 実施の形態５にかかる付加製造装置による玉ビードの形成の第２のステップについて説明するための図 実施の形態５にかかる付加製造装置による玉ビードの形成の第３のステップについて説明するための図 実施の形態５にかかる付加製造装置による玉ビードの形成の第４のステップについて説明するための図 実施の形態５にかかる付加製造装置による玉ビードの形成の第５のステップについて説明するための図 実施の形態５にかかる付加製造装置による玉ビードの形成の第６のステップについて説明するための図 実施の形態５にかかる付加製造装置による玉ビードの形成の第７のステップについて説明するための図 実施の形態５にかかる付加製造装置による玉ビードの形成の第８のステップについて説明するための図 実施の形態５にかかる付加製造装置による玉ビードの形成の第９のステップについて説明するための図 実施の形態５にかかる付加製造装置による玉ビードの形成の第１０のステップについて説明するための図 実施の形態１から５にかかる制御回路の構成例を示す図 実施の形態１から５にかかる専用のハードウェア回路の構成例を示す図

以下に、実施の形態にかかる付加製造装置および付加製造方法を図面に基づいて詳細に説明する。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかる付加製造装置１００の構成例を示す図である。付加製造装置１００は、ビームの照射によって溶融した材料を被加工物に付加することによって造形物を製造する工作機械である。実施の形態１において、ビームはレーザビーム２４であって、材料は金属のワイヤ５である。

付加製造装置１００は、ＤＥＤ方式の付加製造装置である。付加製造装置１００は、指令された位置へワイヤ５を供給しながらワイヤ５および被加工物へレーザビーム２４を照射させることによって、ビードを形成する。基材１７の上には、複数のビードが並べられることによってビードの層が形成される。ビードの層が積み重ねられることによって、ビードの堆積物１８が形成される。このように、付加製造装置１００は、ビードを積み重ねることによって３次元造形物を製造する。図１に示す基材１７は、板材である。基材１７は板材以外の物であっても良い。被加工物は、溶融させた材料が付加される物体であって、基材１７または堆積物１８である。

Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、互いに垂直な３軸である。Ｘ軸およびＹ軸は、水平方向の２軸である。Ｚ軸方向は、鉛直方向である。Ｘ軸方向のうち矢印の方向をプラスＸ方向、プラスＸ方向とは逆の方向をマイナスＸ方向とする。Ｙ軸方向のうち矢印の方向をプラスＹ方向、プラスＹ方向とは逆の方向をマイナスＹ方向とする。Ｚ軸方向のうち矢印の方向をプラスＺ方向、プラスＺ方向とは逆の方向をマイナスＺ方向とする。

ビーム源であるレーザ発振器２は、レーザビーム２４を出力する。レーザ発振器２により出力されたレーザビーム２４は、光伝送路であるファイバーケーブル３を通ってビーム駆動部２０へ伝搬する。ビーム駆動部２０は、加工ヘッド１０に取り付けられている。ビーム駆動部２０の詳細については後述する。レーザビーム２４は、ビーム駆動部２０を通り、加工ヘッド１０へ入射する。加工ヘッド１０の内部には、コリメート光学系または集光光学系といった光学系が配置されている。光学系の図示は省略する。レーザ発振器２とファイバーケーブル３と加工ヘッド１０とは、被加工物へレーザビーム２４を照射させる照射部を構成する。

加工ヘッド１０には、加工ヘッド１０から出射するレーザビーム２４が通るビームノズル１１と、シールドガスを噴射するガスノズル１３とが設けられている。ビームノズル１１の中心軸は、光学系の光軸と一致する。レーザビーム２４は、加工ヘッド１０の内部の光学系を通り、ビームノズル１１を通って加工ヘッド１０から出射する。レーザビーム２４は、ビームノズル１１から被加工物の方へ伝搬する。レーザビーム２４は、ワイヤ５を溶融させる熱源である。

ガスノズル１３は、シールドガスである不活性ガス２５を、加工が行われる加工領域３４へ向けて噴射する。不活性ガス２５を噴射することによって、ビードの酸化を低減させるとともに、形成されたビードを冷却する。ガス供給装置７は、不活性ガス２５を供給する。不活性ガス２５は、ガス供給装置７から配管８を通り、ガスノズル１３へ供給される。

ビームノズル１１の中心軸の方向は、Ｚ軸方向である。図１に示す構成例において、ガスノズル１３の中心軸は、ビームノズル１１の中心軸と一致する。すなわち、ガスノズル１３は、ビームノズル１１と同軸上に設けられている。ガスノズル１３は、鉛直下方へ不活性ガス２５を噴射する。なお、ガスノズル１３の中心軸は、ビームノズル１１の中心軸に対し傾けられても良い。この場合、ガスノズル１３は、斜め下方へ不活性ガス２５を噴射する。

付加製造装置１００には、ワイヤ５の供給源であるワイヤスプール６が取り付けられる。ワイヤ５は、ワイヤスプール６に巻き付けられている。ワイヤスプール６は、サーボモータである回転モータ４の駆動に伴って回転する。ワイヤスプール６が回転することによって、ワイヤ５は、ワイヤスプール６から繰り出される。ワイヤスプール６から繰り出されたワイヤ５は、ワイヤノズル１２を通って、被加工物へ供給される。これにより、ワイヤ５は、レーザビーム２４の照射位置へ供給される。また、ワイヤ５を繰り出す場合とは逆方向に回転モータ４を回転させることによって、繰り出されたワイヤ５が引き戻される。これにより、ワイヤ５は、レーザビーム２４の照射位置から引き抜かれる。回転モータ４とワイヤスプール６とワイヤノズル１２とは、被加工物へ材料を供給する材料供給部１９を構成する。材料供給部１９は、指令された加工点にワイヤ５の先端部が一致するようにワイヤ５を供給する。加工点は、加工経路上の位置とする。

なお、ワイヤノズル１２には、ワイヤスプール６からワイヤ５を繰り出すための動作機構が設けられても良い。付加製造装置１００は、回転モータ４とワイヤノズル１２の動作機構との少なくとも一方が設けられることによって、被加工物へワイヤ５を供給できる。図１では、ワイヤノズル１２の動作機構の図示を省略する。

図１に示す構成例において、ワイヤノズル１２から供給されるワイヤ５の中心軸は、ビームノズル１１の中心軸に対して傾けられている。ワイヤ５の中心軸の方向は、Ｚ軸方向とＸ軸方向との間の斜め方向である。

ワイヤノズル１２は、加工ヘッド１０に固定されている。図１では、ワイヤノズル１２を加工ヘッド１０に固定するための要素の図示を省略する。ビームノズル１１とワイヤノズル１２とガスノズル１３とが加工ヘッド１０と一体であることによって、ビームノズル１１とワイヤノズル１２とガスノズル１３との位置関係が一意に定められている。すなわち、ビームノズル１１とワイヤノズル１２とガスノズル１３との相対位置は固定されている。

ヘッド駆動部１４は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の各方向へ加工ヘッド１０を移動させる。ヘッド駆動部１４は、３軸方向の各々への並進運動を加工ヘッド１０に行わせる動作機構を備える。ヘッド駆動部１４は、Ｘ軸方向へ加工ヘッド１０を移動させるサーボモータと、Ｙ軸方向へ加工ヘッド１０を移動させるサーボモータと、Ｚ軸方向へ加工ヘッド１０を移動させるサーボモータとを備える。各サーボモータの図示は省略する。

付加製造装置１００は、被加工物に対して加工ヘッド１０を移動させることによって、レーザビーム２４の照射位置を移動させる。付加製造装置１００は、加工ヘッド１０に対してステージ１５を移動させることによってレーザビーム２４の照射位置を移動させても良い。この場合、付加製造装置１００は、３軸方向のうちの少なくとも１つへステージ１５を移動させることによって、加工ヘッド１０に対してステージ１５を移動させる。

ビームノズル１１とワイヤノズル１２との相対位置が固定されているため、ヘッド駆動部１４の駆動による照射位置の移動に連動して、ワイヤ５の先端部も移動する。ヘッド駆動部１４は、ワイヤ５のうち被加工物の側の先端部を被加工物に対して移動させる第１の駆動部を構成する。加工ヘッド１０に対してステージ１５が移動する場合、ステージ１５は、第１の駆動部を構成する。

回転機構１６は、第１軸を中心とするステージ１５の回転と、第１軸に垂直な第２軸を中心とするステージ１５の回転とを可能とする動作機構である。図１に示す回転機構１６において、第１軸はＸ軸に平行な軸であって、第２軸はＹ軸に平行な軸である。回転機構１６は、第１軸を中心にステージ１５を回転させるサーボモータと、第２軸を中心にステージ１５を回転させるサーボモータとを備える。回転機構１６は、各サーボモータの駆動により、２軸のそれぞれを中心とする回転運動をステージ１５に行わせる。各サーボモータの図示は省略する。

付加製造装置１００は、回転機構１６によりステージ１５を回転させることで、被加工物の姿勢を変更させる。付加製造装置１００は、加工に適した姿勢に、被加工物の姿勢を変更させることができる。

付加製造装置１００は、ホットワイヤ電源２１と、電流ケーブル２２と、絶縁体２３とを備える。ホットワイヤ電源２１は、２００Ａから５００Ａ程度の高電流を発生させる電源である。電流ケーブル２２の１つは、ホットワイヤ電源２１とワイヤノズル１２とを接続する。電流ケーブル２２の他の１つは、ホットワイヤ電源２１と基材１７とを接続する。ホットワイヤ電源２１からの電流が電流ケーブル２２を通じてワイヤノズル１２に流れると、ワイヤノズル１２に接触するワイヤ５に電流が流れる。なお、ステージ１５と基材１７とは、絶縁体２３によって互いに絶縁される。

ワイヤ５には電気抵抗が存在することから、ワイヤ５に電流が流れることによって、ワイヤ５にジュール熱が発生する。ワイヤ５の温度は、ジュール熱によって上昇する。この場合、レーザビーム２４とジュール熱とが、ワイヤ５を溶融させる熱源となる。付加製造装置１００は、レーザビーム２４による加熱にジュール熱が加わることによってワイヤ５の溶融が促進され、加工速度を向上できる。加工速度を向上させるためには、ジュール熱によってワイヤ５の融点付近までワイヤ５を加熱することが望ましい。

第２の駆動部であるビーム駆動部２０は、基準面に含まれる方向においてレーザビーム２４を移動させる。基準面は、ビームノズル１１の中心軸に垂直な面であって、仮想面とする。基準面は、ＸＹ面である。例えば、基準面は、付加製造装置１００の座標系に基づいて設定される。ビーム駆動部２０は、基準面に含まれる方向にレーザビーム２４を移動させる動作機構を備える。

ビーム駆動部２０は、例えば、Ｘ軸方向へレーザビーム２４を移動させるガルバノスキャナと、Ｙ軸方向へレーザビーム２４を移動させるガルバノスキャナとを備える。ガルバノスキャナは、レーザビーム２４を偏向させるミラーを備える。ガルバノスキャナは、特定の振り角の範囲内においてミラーを回転させることによって、レーザビーム２４を移動させる。または、ビーム駆動部２０は、レーザビーム２４を集光させる集光レンズを備え、Ｘ軸方向およびＹ軸方向へ集光レンズを移動させることによってレーザビーム２４を移動させる。ビーム駆動部２０の構成は上記の構成に限られず、任意であるものとする。

付加製造装置１００は、付加製造装置１００の全体を制御する制御装置１を備える。制御装置１は、加工プログラムに従って付加製造装置１００を制御する。制御装置１は、例えば、数値制御（Numerical Control：ＮＣ）装置である。実施の形態１において、加工プログラムは、ＮＣプログラムとする。

ＮＣプログラムには、加工経路が指定されている。制御装置１は、ＮＣプログラムを基に、加工経路を解析する。制御装置１は、加工経路と、加工のために設定された加工条件とに従って、各種指令を生成する。制御装置１は、加工経路上における単位時間ごとの補間点群である位置指令を生成する。制御装置１は、ヘッド駆動部１４へ位置指令を出力することによって、ヘッド駆動部１４を制御する。

制御装置１は、ビーム強度の条件に応じた指令であるビーム出力指令を生成する。制御装置１は、レーザ発振器２へビーム出力指令を出力することによって、レーザ発振器２を制御する。制御装置１は、ワイヤ５の供給量の条件に応じた指令である材料供給指令を生成する。制御装置１は、回転モータ４へ材料供給指令を出力することによって、回転モータ４を制御する。材料供給指令は、ワイヤ５の供給速度の条件に応じた指令でも良い。供給速度は、ワイヤスプール６から加工点へ向かうワイヤ５の速度である。供給速度は、時間当たりの材料の供給量を表す。

制御装置１は、ガスの供給量の条件に応じた指令であるガス供給指令を生成する。制御装置１は、ガス供給装置７へガス供給指令を出力することによって、ガス供給装置７からガスノズル１３へ供給される不活性ガス２５の量を制御する。制御装置１は、被加工物の姿勢を加工に適した姿勢にさせるための回転指令を生成する。制御装置１は、回転機構１６へ回転指令を出力することによって、回転機構１６を制御する。

制御装置１は、レーザビーム２４の移動の指令であるビーム移動指令を生成する。制御装置１は、ビーム駆動部２０へビーム移動指令を出力することによって、ビーム駆動部２０を制御する。制御装置１は、所望の温度までワイヤ５を加熱するための電流指令を生成する。制御装置１は、ホットワイヤ電源２１へ電流指令を出力することによって、ホットワイヤ電源２１を制御する。

制御装置１は、レーザビーム２４を移動させる方向をワイヤ５の先端部の進行方向に基づいて決定し、被加工物に対するワイヤ５の先端部の移動とは異なる態様でレーザビーム２４を移動可能に、第１の駆動部であるヘッド駆動部１４と第２の駆動部であるビーム駆動部２０とを制御する。当該進行方向は、基準面に含まれる方向であって被加工物に対してワイヤ５の先端部を進行させる方向である。ワイヤ５の先端部の移動とは異なる態様でのレーザビーム２４の移動とは、加工ヘッド１０の移動によってワイヤ５の先端部とともにレーザビーム２４が移動することとは別に、ワイヤ５の先端部に対してレーザビーム２４が移動することを指す。

上記するように、ワイヤノズル１２が加工ヘッド１０と一体であるため、ワイヤ５の先端部の進行方向は、被加工物に対して加工ヘッド１０を進行させる方向でもある。制御装置１は、加工ヘッド１０の進行方向をワイヤ５の先端部の進行方向とみなして、ヘッド駆動部１４を制御する。すなわち、制御装置１は、レーザビーム２４を移動させる方向を、加工ヘッド１０の進行方向に基づいて決定するともいえる。

次に、付加製造装置１００の動作について説明する。図２は、実施の形態１にかかる付加製造装置１００の動作手順の例を示すフローチャートである。

ステップＳ１において、付加製造装置１００は、制御装置１において、加工ヘッド１０の進行方向をＮＣプログラムから読み取る。制御装置１は、ＮＣプログラムに基づいて加工経路を解析する。制御装置１は、加工経路のうち制御周期ごとの位置である加工点の各々について、加工ヘッド１０の進行方向を求める。

ステップＳ２において、制御装置１は、ステップＳ１において読み取られた進行方向に基づいて、レーザビーム２４の照射位置を決定する。照射位置を決定する方法については、後述する。

ステップＳ３において、付加製造装置１００は、ステップＳ２において決定された照射位置にレーザビーム２４の位置を設定して、ビードの形成を開始する。ステップＳ４において、付加製造装置１００は、制御装置１において、加工ヘッド１０の進行方向をＮＣプログラムから読み取る。

ステップＳ５において、制御装置１は、加工ヘッド１０の進行方向に変化があるか否かを判断する。制御装置１は、ステップＳ４において読み取られた進行方向が、ステップＳ１において読み取られた進行方向から変化しているか否かを判断する。ステップＳ５において進行方向に変化が無いと判断した場合（ステップＳ５，Ｎｏ）、付加製造装置１００は、手順をステップＳ７へ進める。

一方、ステップＳ５において進行方向に変化があると判断した場合（ステップＳ５，Ｙｅｓ）、ステップＳ６において、制御装置１は、ステップＳ４において読み取られた進行方向に基づいて、レーザビーム２４の照射位置を決定する。付加製造装置１００は、ステップＳ６において決定された照射位置にレーザビーム２４の位置を設定して、ビードの形成を継続する。ステップＳ６を終えると、付加製造装置１００は、手順をステップＳ４へ戻す。

ステップＳ７において、制御装置１は、ステップＳ３において形成を開始したビードについて、ビードの形成が終了したか否かを判断する。ビードの形成が終了していない場合（ステップＳ７，Ｎｏ）、付加製造装置１００は、手順をステップＳ４へ戻す。一方、ビードの形成が終了した場合（ステップＳ７，Ｙｅｓ）、付加製造装置１００は、図２に示す手順による動作を終了する。付加製造装置１００は、造形物を構成するビードの各々を、図２に示す手順による動作によって形成する。

付加製造装置１００は、加工ヘッド１０の進行方向が変化する前にレーザビーム２４の照射位置を決定し、加工ヘッド１０の進行方向が変更するタイミングに合わせてレーザビーム２４の照射位置を変化させる。そのために、制御装置１は、ＮＣプログラムを常に先読みして、レーザビーム２４の照射位置を決定する。先読みとは、ＮＣプログラムの解析において、現在実行している処理よりも後に実行する処理についての解析を行うことを指す。

ビードを形成する際における加工ヘッド１０の速度は、例えば、３００ｍｍ／ｍｉｎから３０００ｍｍ／ｍｉｎ程度である。加工経路における１ｍｍごとにおいてレーザビーム２４の照射位置を変化させる場合、制御装置１は、およそ２０ｍｓｅｃ間隔でレーザビーム２４の照射位置を変化させる制御を行う。

なお、制御装置１は、コンピュータ支援製造（Computer Aided Manufacturing：ＣＡＭ）装置によって生成された加工経路に対してレーザビーム２４の照射位置をあらかじめ設定しておき、設定に基づいて照射位置を変化させても良い。例えば、加工ヘッド１０の進行方向をＮＣプログラムから読み取りながらおよそ２０ｍｓｅｃ間隔でレーザビーム２４の照射位置を制御することが困難である場合は、制御装置１は、照射位置をあらかじめ設定しておくことにより、照射位置を適切に変化させることができる。

図３は、実施の形態１にかかる付加製造装置１００によって造形物が形成される様子を示す図である。図３では、被加工物である基材１７にビード３５が形成される様子を模式的に示す。加工領域３４は、加工が行われる領域であって、加工点を中心とする領域とする。図３において、加工点は、基材１７の表面３２上の位置であって、ビームノズル１１の中心軸ＣＬと、ワイヤノズル１２から供給されるワイヤ５の中心軸ＣＷとの交点である。図３では、ビームノズル１１の図示を省略する。レーザビーム２４は、加工領域３４内に照射する。ワイヤ５は、加工点へ供給される。

レーザビーム２４の照射によって、表面３２のうち加工領域３４内の部分には溶融池３３が形成される。ワイヤ５の溶融物３１は、溶融池３３へ載せられる。溶融物３１と溶融池３３とが互いに一体とされて、溶融物３１と溶融池３３とが凝固することによって、基材１７に接合されたビード３５が形成される。

矢印３６は、加工ヘッド１０の進行方向を表す。矢印３６の方向へ加工ヘッド１０を移動させながらビード３５が形成されることによって、矢印３６の方向を長手方向とする線状のビード３５が基材１７に形成される。矢印３７は、レーザビーム２４を移動させる方向を表す。図３に示す例において、レーザビーム２４を移動させる方向は、加工ヘッド１０の進行方向に垂直な方向である。図３において、レーザビーム２４の照射位置は、加工点から矢印３７の方向へずれた位置である。

次に、ビーム駆動部２０によるレーザビーム２４の移動についての詳細を説明する。図４は、実施の形態１にかかる付加製造装置１００におけるレーザビーム２４の移動について説明するための図である。

図４において、０°、４５°、・・・、３１５°といった角度は、加工ヘッド１０の進行方向を示す。加工ヘッド１０の進行方向を示す角度は、プラスＸ方向を基準とする。スポット３８は、基準面におけるレーザビーム２４の断面である。矢印３９は、レーザビーム２４を移動させる方向を表す。図４は、加工ヘッド１０の進行方向に応じてレーザビーム２４の照射位置を変化させる様子を表す。

進行方向が０°であるときと、進行方向が１８０°であるときとにおいて、スポット３８の中心は、ワイヤ５の先端部の位置に一致する。進行方向が０°または１８０°以外であるとき、スポット３８の中心は、進行方向における前方へシフトする。進行方向が０°から４５°を経て９０°まで徐々に変化する間に、矢印３９の方向、すなわちスポット３８をシフトさせる方向が、プラスＸ方向からプラスＹ方向へ徐々に変化する。また、ワイヤ５の先端部からのスポット３８の中心のシフト量は、ゼロから徐々に増加する。進行方向が９０°であるときにおいて、シフト量は最大となる。

進行方向が９０°から１３５°を経て１８０°まで徐々に変化する間に、スポット３８をシフトさせる方向が、プラスＹ方向からマイナスＸ方向へ変化する。また、シフト量は、シフト量の最大値から徐々に減少する。進行方向が１８０°であるときにおいて、シフト量はゼロとなる。

進行方向が１８０°から２２５°を経て２７０°まで徐々に変化する間に、スポット３８をシフトさせる方向が、マイナスＸ方向からマイナスＹ方向へ変化する。また、シフト量は、ゼロから徐々に増加する。進行方向が２７０°であるときにおいて、シフト量は最大となる。進行方向が２７０°から３１５°を経て、３６０°、すなわち０°まで徐々に変化する間に、スポット３８をシフトさせる方向が、マイナスＹ方向からプラスＸ方向へ変化する。また、シフト量は、シフト量の最大値から徐々に減少する。進行方向が０°であるときにおいて、シフト量はゼロとなる。

制御装置１には、上記のような、加工ヘッド１０の進行方向とレーザビーム２４を移動させる方向との関係があらかじめ設定される。制御装置１は、かかる関係に基づいて、加工ヘッド１０の進行方向から、ビーム駆動部２０によりレーザビーム２４を移動させる方向を求める。

実施の形態１において、制御装置１は、ビーム駆動部２０によりレーザビーム２４を移動させる方向として、加工ヘッド１０の進行方向と同じ方向を、ビーム駆動部２０によりレーザビーム２４を移動させる方向に設定する。これにより、ビーム駆動部２０は、加工ヘッド１０の進行方向における前方へレーザビーム２４を移動させる。

また、制御装置１には、上記のような、加工ヘッド１０の進行方向と、レーザビーム２４を移動させるシフト量との関係があらかじめ設定される。制御装置１は、かかる関係に基づいて、加工ヘッド１０の進行方向から、ビーム駆動部２０によるレーザビーム２４のシフト量を求める。このように、制御装置１は、ワイヤ５の先端部からのレーザビーム２４のシフト量を、加工ヘッド１０の進行方向に従って調整する。

図５は、実施の形態１にかかる付加製造装置１００によりレーザビーム２４を移動させる様子を示す図である。図５では、加工ヘッド１０の進行方向が９０°である場合を例として示す。

上記するように、加工ヘッド１０の進行方向が９０°であるとき、スポット３８のシフト量は最大となる。図５に示すように、ワイヤ５のうち加工ヘッド１０の進行方向とは逆の端を、スポット３８のうち加工ヘッド１０の進行方向とは逆の端に一致させることで、スポット３８のシフト量は最大となる。

なお、加工ヘッド１０の進行方向が２７０°である場合も、ワイヤ５のうち加工ヘッド１０の進行方向とは逆の端を、スポット３８のうち加工ヘッド１０の進行方向とは逆の端に一致させる。かかる状態とすることで、スポット３８のシフト量は最大となる。

図５において、ワイヤ５の径は１．２ｍｍ、レーザビーム２４の径は３．０ｍｍとする。ワイヤ５の中心軸ＣＷとスポット３８の中心との間の距離は０．９ｍｍである。すなわち、図５に示す状態では、ワイヤ５の先端部から０．９ｍｍ前方にレーザビーム２４が移動している。

加工ヘッド１０の進行方向が０°から９０°まで徐々に変化する場合、加工ヘッド１０の進行方向が１°変化するごとにシフト量を０．０１ｍｍずつ増加させる。これにより、制御装置１は、加工ヘッド１０の進行方向が０°から９０°まで徐々に変化する場合において、レーザビーム２４のシフト量を段階的に増加させる。加工ヘッド１０の進行方向が９０°から１８０°まで徐々に変化する場合、加工ヘッド１０の進行方向が１°変化するごとにシフト量を０．０１ｍｍずつ減少させる。これにより、制御装置１は、加工ヘッド１０の進行方向が９０°から１８０°まで徐々に変化する場合において、レーザビーム２４のシフト量を段階的に減少させる。

制御装置１は、加工ヘッド１０の進行方向が１８０°から２７０°まで徐々に変化する場合、０°から９０°までの場合と同様に、レーザビーム２４のシフト量を段階的に増加させる。制御装置１は、加工ヘッド１０の進行方向が２７０°から３６０°まで徐々に変化する場合、９０°から１８０°までの場合と同様に、レーザビーム２４のシフト量を段階的に減少させる。

付加製造装置１００では、被加工物のうち溶融が不十分な部分にワイヤ５の先端部が接触することで、ワイヤ５が屈曲または破損することがある。または、溶融が不十分な部分が障害となって、基準面の方向における先端部の移動が阻害される場合がある。このような、溶融が不十分な部分が存在することによる不具合の生じ易さは、ワイヤ５の先端部を移動させる方向によって変化する。ワイヤ５の中心軸ＣＷに対してワイヤ５の先端部の進行方向が垂直に近いほど、このような不具合は生じ易くなる。

実施の形態１において、付加製造装置１００は、ビーム駆動部２０によりレーザビーム２４を移動させることによって、ワイヤ５の先端部を移動させる方向の変化に対してレーザビーム２４の照射位置を調整する。付加製造装置１００は、加工ヘッド１０の進行方向における前方へレーザビーム２４を移動させることにより、ワイヤ５の先端部を移動させる前方における被加工物の溶融を促す。付加製造装置１００は、ワイヤ５の先端部を移動させる前方における被加工物の溶融を促すことによって、上記するような不具合を低減できる。これにより、付加製造装置１００は、安定した加工が可能となる。

付加製造装置１００は、ワイヤ５の中心軸ＣＷに対してワイヤ５の先端部の進行方向が垂直に近いほどレーザビーム２４のシフト量を大きくすることによって、不具合が生じ易いときほど被加工物の溶融を促進させる。これにより、付加製造装置１００は、より効果的に不具合を低減させることができる。また、付加製造装置１００は、ワイヤ５の先端部の進行方向に関わらず安定した加工が可能となる。

付加製造装置１００は、前方における被加工物の溶融を促すことで、溶融した金属の流れがワイヤ５に阻害されることによってビード幅が想定よりも細くなることも防げる。これにより、付加製造装置１００は、所望のビード幅のビード３５を形成することができる。

実施の形態１によると、付加製造装置１００は、第２の駆動部によりレーザビーム２４を移動させる方向をワイヤ５の先端部の進行方向に基づいて決定する。付加製造装置１００は、被加工物に対するワイヤ５の先端部の移動とは異なる態様でレーザビーム２４を移動可能に、第１の駆動部と第２の駆動部とを制御する。付加製造装置１００は、溶融が不十分な部分にワイヤ５が接触することによる不具合を低減でき、安定した加工を実現できる。以上により、付加製造装置１００は、安定した加工を実現できるという効果を奏する。

実施の形態２．
実施の形態２では、レーザビーム２４を高速に移動させることによってレーザビーム２４の照射領域を拡大する例について説明する。実施の形態２にかかる付加製造装置１００の構成は、実施の形態１にかかる付加製造装置１００の構成と同様である。実施の形態２では、上記の実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１とは異なる動作について主に説明する。

図６は、実施の形態２にかかる付加製造装置１００のビーム駆動部２０によってレーザビーム２４を移動させる様子を示す図である。図６には、被加工物である基材１７のうち、レーザビーム２４のスポットよりも広い照射領域４０においてレーザビーム２４を移動させる例を示す。図６では、照射領域４０においてレーザビーム２４を移動させる様子を模式的に表す。

実施の形態２において、ビーム駆動部２０は、ワイヤ５の先端部を移動させる速度よりも高速にレーザビーム２４を移動させることによって、被加工物におけるレーザビーム２４の照射領域４０をレーザビーム２４のスポットよりも拡大させる。図６において、矢印４１は、照射領域４０においてレーザビーム２４を移動させる経路の例を示す。

図７は、実施の形態２にかかる付加製造装置１００のビーム駆動部２０によってレーザビーム２４を移動させる照射領域４０について説明するための第１の図である。図８は、実施の形態２にかかる付加製造装置１００のビーム駆動部２０によってレーザビーム２４を移動させる照射領域４０について説明するための第２の図である。図７および図８に示す照射領域４０は、長方形に近い形状であって、丸みを持つように４隅の各々が変形された形状である。

図７には、加工ヘッド１０の進行方向の変化に対応して照射領域４０の向きを変化させる例を示す。図７に示す例では、ワイヤ５の先端部の進行方向に長方形の長辺が垂直になるように、照射領域４０の向きが変化する。実施の形態２において、制御装置１は、レーザビーム２４を移動させる方向をワイヤ５の先端部の進行方向に基づいて決定することで、ワイヤ５の先端部の進行方向に応じて照射領域４０の向きを変化させる。

制御装置１は、被加工物に対するワイヤ５の先端部の移動とは異なる態様でレーザビーム２４を移動可能に、第１の駆動部であるヘッド駆動部１４と第２の駆動部であるビーム駆動部２０とを制御する。これにより、制御装置１は、ワイヤ５の先端部を移動させる速度よりも高速にレーザビーム２４を移動させる。また、制御装置１は、ワイヤ５の先端部の進行方向に応じて決定された方向へレーザビーム２４を移動させる。

図８において、矢印４１は、照射領域４０においてレーザビーム２４を移動させる経路の例を示す。レーザビーム２４のスポット４２は、照射領域４０よりも小さい円形である。図８に示す例の場合、ビーム駆動部２０は、長方形の長辺の方向においてスポット４２を複数回往復させることによって、照射領域４０の全体においてスポット４２を移動させる。付加製造装置１００は、加工ヘッド１０を移動させることによって、被加工物において照射領域４０を移動させる。

付加製造装置１００は、加工ヘッド１０の移動よりも高速にスポット４２を移動させることによって、スポット４２を疑似的に拡大させてレーザビーム２４を照射する。ビード３５は、照射領域４０に形成される。付加製造装置１００は、スポット４２よりも広い照射領域４０にビード３５を形成することができる。付加製造装置１００は、スポット４２を照射領域４０にまで拡大させる場合と同様の加工を、ビーム駆動部２０によるレーザビーム２４の移動によって実現できる。なお、照射領域４０におけるレーザビーム２４の経路は任意であって、図８において矢印４１により示す経路に限られない。

例えば、レーザビーム２４を１ｋＨｚ以上の周波数で移動させることによって、スポット４２を疑似的に拡大させた照射領域４０が得られる。照射領域４０の長手方向における照射領域４０の長さが６ｍｍである場合において、振幅３ｍｍ、および周波数１ｋＨｚでレーザビーム２４を往復移動させるとすると、レーザビーム２４の移動速度はおよそ２０ｍ／ｓｅｃとなる。ただし、レーザビーム２４の移動速度が２０ｍ／ｓｅｃよりも遅い場合であっても、スポット４２を疑似的に拡大させた照射領域４０を得ることはできる。この例の場合では、レーザビーム２４の移動速度が２０ｍ／ｓｅｃよりも遅くても、レーザビーム２４の移動速度が加工ヘッド１０の移動速度よりも十分に速ければ、照射領域４０を得ることができる。レーザビーム２４の移動速度が加工ヘッド１０の移動速度よりも十分に速いとは、レーザビーム２４を移動させることにより溶融池３３を形成し得るエネルギーを照射領域４０に与えることができる程度であることを指す。付加製造装置１００は、レーザビーム２４の移動速度を、加工ヘッド１０の移動速度のおよそ１０倍から２０倍以上の速度とすることによって、スポット４２を疑似的に拡大させた照射領域４０を得ることができる。

付加製造装置１００は、スポット４２を疑似的に拡大させた照射領域４０を形成することによって、ワイヤ５の径の５倍から１０倍程度の幅を持つビード３５を形成することができる。付加製造装置１００は、レーザビーム２４の移動によって照射領域４０を形成することで、レーザビーム２４の径を拡大させる場合よりもレーザビーム２４のエネルギー密度を高くすることができる。このため、付加製造装置１００は、ワイヤ５の径よりも広い幅のビード３５を形成する場合において、レーザビーム２４の径を拡大させる場合よりも加工速度を向上させることができる。

例えば、照射領域４０が２ｍｍ×８ｍｍの長方形である場合と、８ｍｍの径の円形ビームとを比較すると、エネルギー密度は、当該長方形の場合の方が３．１４倍大きい。円形ビームとは、レーザビーム２４の中心軸に垂直な断面が円形であるレーザビーム２４とする。照射領域４０が長方形である場合は照射領域４０が異方性を持つことから、加工ヘッド１０の進行方向に関わらず基準面における照射領域４０の向きが一定であれば、加工ヘッド１０の進行方向が変化することによってビード３５の幅も変化することとなる。実施の形態２では上記のように進行方向に応じて照射領域４０の向きを変化させることが可能であることから、付加製造装置１００は、加工ヘッド１０の進行方向を変化させながら一定の幅のビード３５を形成することができる。

スポット４２を疑似的に拡大させる照射領域４０は、上記の長方形のような矩形に限られず、矩形以外の形状であっても良い。付加製造装置１００は、レーザビーム２４の移動によって、照射領域４０を任意の形状とすることができる。

図９は、実施の形態２にかかる付加製造装置１００のビーム駆動部２０によってレーザビーム２４を移動させる照射領域４０の第１変形例を示す図である。照射領域４０の第１変形例である照射領域４３は、長方形のうち１つの長辺を曲線に変えた形状であって、凸レンズの断面と同様の形状である。図９には、加工ヘッド１０の進行方向の変化に対応して照射領域４３の向きを変化させる例を示す。図９に示す例では、照射領域４３の形状の長手方向がワイヤ５の先端部の進行方向に垂直になるように、照射領域４３の向きが変化する。

図９に示す例において、進行方向が０°であるときと、進行方向が１８０°であるときとにおいて、照射領域４３の中心は、ワイヤ５の先端部の位置に一致する。進行方向が０°または１８０°以外であるとき、照射領域４３の中心は、進行方向における前方へシフトする。進行方向が９０°であるときと、進行方向が２７０°であるときとにおいて、ワイヤ５の先端部から照射領域４３の中心を移動させるシフト量が最大となる。ワイヤ５のうち加工ヘッド１０の進行方向とは逆の端を、照射領域４３のうち加工ヘッド１０の進行方向とは逆の端に一致させることで、照射領域４３のシフト量は最大となる。このように、ビーム駆動部２０は、ワイヤ５の先端部の進行方向における前方へ照射領域４３を移動させる。すなわち、ビーム駆動部２０は、進行方向における前方へレーザビーム２４を移動させる。また、制御装置１は、ワイヤ５の先端部からの照射領域４３の中心のシフト量を、ワイヤ５の先端部の進行方向に従って調整する。

また、図９に示す例において、進行方向が０°であるとき、照射領域４３の外形のうち、凸レンズにおける凸面とは逆の平面に相当する部分は、進行方向における前方へ向けられる。一方、進行方向が１８０°であるとき、照射領域４３の当該部分は、進行方向における後方へ向けられる。進行方向が１３５°であるときと進行方向が２２５°であるときとの各々においても、進行方向が１８０°であるときと同様に、照射領域４３の当該部分は、進行方向における後方へ向けられる。付加製造装置１００は、進行方向が１３５°から１８０°の間であるとき、照射領域４３の向きをこのように調整する。付加製造装置１００は、かかる調整により、照射領域４３のうちワイヤ５によるレーザビーム２４の遮りが少ない部分で被加工物を十分に溶融させる。付加製造装置１００は、このような照射領域４３の調整によって被加工物を十分に溶融させることで、所望のビード幅のビード３５を形成することができる。

付加製造装置１００は、ワイヤ５の先端部を移動させる前方における被加工物の溶融を促すことによって、ワイヤ５の屈曲、ワイヤ５の破損、またはワイヤ５の移動の障害といった不具合を低減できる。これにより、付加製造装置１００は、安定した加工が可能となる。照射領域４３の形状を、矩形から変形させた形状とすることによって、ワイヤ５のうちレーザビーム２４が照射する部分の面積の変化が少なくなる。加工ヘッド１０の進行方向の変化に対する当該面積の変化が少なくなることで、ワイヤ５の溶融が安定する。付加製造装置１００は、ワイヤ５の溶融が安定することによって、所望の幅のビード３５を精度良く形成することができる。

図１０は、実施の形態２にかかる付加製造装置１００のビーム駆動部２０によってレーザビーム２４を移動させる照射領域４０の第２変形例を示す図である。照射領域４０の第２変形例である照射領域４４は、いわゆる馬蹄形である。図１０には、加工ヘッド１０の進行方向の変化に対応して照射領域４４の形状を変化させる例を示す。図１０に示す例では、ワイヤ５のうちレーザビーム２４が照射する部分の面積が一定となるように、照射領域４４の形状が変化する。

加工ヘッド１０の進行方向に関わらず、ワイヤ５のうちレーザビーム２４が照射する部分の面積が一定であることによって、ワイヤ５の溶融が安定する。付加製造装置１００は、照射領域４４の形状を適宜変化させることによって、ワイヤ５のうち加工ヘッド１０の進行方向における前方側の端と、ワイヤ５のうち加工ヘッド１０の進行方向における後方側の端との両方を、十分に溶融させることができる。付加製造装置１００は、ワイヤ５の溶融が安定することによって、所望の幅のビード３５を精度良く形成することができる。付加製造装置１００は、照射領域４４の形状を適宜変化させることによって、ワイヤ５のうちレーザビーム２４が照射する部分の面積を任意の面積とすることができる。付加製造装置１００は、ワイヤ５のうちレーザビーム２４が照射する部分の面積を、溶融を所望する材料量に応じて任意に設定することができる。

実施の形態２において例示するように、付加製造装置１００は、ビーム駆動部２０によってレーザビーム２４を移動させる経路を適宜設定することで、照射領域４０を任意の形状とすることができる。照射領域４０は、例えば、レーザビーム２４の径よりも大きい径の円形であっても良い。付加製造装置１００は、照射領域４０の形状を適宜設定することによって、任意の幅のビード３５を容易に形成することができる。付加製造装置１００は、レーザビーム２４の径を拡大させずに、任意の幅のビード３５を形成できる。すなわち、付加製造装置１００は、小さい径のレーザビーム２４を使用して、任意の幅のビード３５を形成できる。

ここで、小さい径のレーザビーム２４を使用する利点について説明する。第１の利点は、上記するように、照射領域４０の形状を適宜設定可能であることによって、所望の幅のビード３５を精度良く形成することができる点である。第２の利点は、レーザビーム２４のエネルギー密度を高くできることによって、銅、金または銀といった高反射材を材料に使用して造形物を形成可能である点である。

次に示す式（１）は、円形熱源によるワンパルス加工時の温度上昇式である。式（１）において、θは温度、Ａは熱吸収率、Ｐは平均出力、ａはスポットの半径、Ｋは熱伝導率を表す。また、Ｊ₀は０次の第１種ベッセル関数、Ｊ₁は１次の第１種ベッセル関数、ｒは測定距離、ｔは照射時間を表す。かかる温度上昇式によると、例えば金の表面を溶融させる場合は、およそ３ＭＷ／ｃｍ²のビーム強度が必要であることが分かる。レーザ出力を６ｋＷとすると、ビーム径は０．５ｍｍ以下とする必要がある。

直径が１ｍｍ以上である典型的な金属ワイヤを使用する場合、０．５ｍｍのビーム径は小さすぎる。このため、当該典型的な金属ワイヤを使用する加工には、ビーム径０．５ｍｍのビームを使用することができなかった。これに対し、実施の形態２によると、任意の幅のビード３５を形成可能であるため、０．５ｍｍ程度、または、０．５ｍｍ以下のビーム径のレーザビーム２４を用いることができる。よって、付加製造装置１００は、高反射材からなるワイヤ５を使用して造形物を形成することができる。付加製造装置１００は、高出力である特別なレーザを使用しなくても、従来の付加製造に使用されるレーザを使用して、高反射材による造形が可能となる。

実施の形態２によると、付加製造装置１００は、ワイヤ５の先端部を移動させる速度よりも高速にレーザビーム２４を移動させることによって、被加工物におけるレーザビーム２４の照射領域４０をスポット４２よりも拡大させる。これにより、付加製造装置１００は、所望の幅のビード３５を精度良く形成することができる。また、付加製造装置１００は、ワイヤ５の径よりも小さい径のレーザビーム２４を使用可能であることによって、高反射材からなるワイヤ５を使用して造形物を形成することができる。

実施の形態３．
実施の形態３では、微細造形と粗造形とを切り換えて造形物を形成する例について説明する。実施の形態３にかかる付加製造装置１００の構成は、実施の形態１にかかる付加製造装置１００の構成と同様である。実施の形態３では、上記の実施の形態１または２と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１または２とは異なる動作について主に説明する。

図１１は、実施の形態３にかかる付加製造装置１００によって造形物が形成される様子を示す図である。付加製造装置１００は、ビーム駆動部２０によるレーザビーム２４の移動量を被加工物の部分ごとに調整することによって、被加工物の部分ごとに微細造形と粗造形とを切り換える。微細造形は、加工速度を高くすることよりも、造形物の形状精度を高くすることを重視する造形である。粗造形は、造形物の形状精度を高くすることよりも、加工速度を高くすることを重視する造形である。

矢印５３は、ビーム駆動部２０によってレーザビーム２４を移動させることを表す。矢印５４は、加工ヘッド１０の進行方向を表す。ビード５１は、微細造形によって形成されるビード３５である。ビード５２は、粗造形によって形成されるビード３５である。ビード５２に比べてビード５１のほうが、加工ヘッド１０の進行方向におけるビード幅が小さい。実施の形態３において、ビーム駆動部２０は、被加工物のうち基準面における互いに異なる位置において、照射領域４０の大きさを異ならせる。

図１１に示す例では、ビーム駆動部２０は、被加工物のうち、加工ヘッド１０の進行方向における両端部の各々では、被加工物の他の部分に比べて照射領域４０の幅を小さくする。ビーム駆動部２０は、加工ヘッド１０の進行方向におけるレーザビーム２４の移動量を調整することによって、照射領域４０の幅を調整する。図１１に示す例では、ビーム駆動部２０は、加工ヘッド１０の進行方向においてレーザビーム２４を往復させる幅を調整することによって、照射領域４０の幅を調整する。付加製造装置１００は、照射領域４０の幅を調整することによって、形成されるビード３５のビード幅を調整する。付加製造装置１００は、被加工物の位置に応じてビード幅を調整することによって、被加工物のうち両端部の各々にはビード５１を形成し、被加工物のうち両端部以外の部分にはビード５２を形成する。

このように、付加製造装置１００は、被加工物のうち基準面における位置に応じて照射領域４０の幅を調整することによって、被加工物における位置に応じて照射領域４０の大きさを異ならせる。付加製造装置１００は、被加工物における位置に応じて照射領域４０の大きさを異ならせることによって、被加工物における位置に応じて、ビード５１の形成とビード５２の形成とを切り換える。

付加製造装置１００は、造形物のうち両端部における微細造形によって、高精度な外形を持つ造形物を形成できる。また、付加製造装置１００は、造形物のうち両端部以外の部分における粗造形によって、造形物全体の加工時間を短縮させることができる。

図１２は、実施の形態３にかかる付加製造装置１００によって形成されるビード５１，５２の形状について説明するための図である。図１２には、ビード５１の断面とビード５２の断面とを示す。これらの断面は、加工ヘッド１０の進行方向とビームノズル１１の中心軸ＣＬとを含む断面とする。

ビード５１のビード幅をｗ₁、ビード５１の断面積をＭ₁、ビード５２のビード幅をｗ₂、ビード５２の断面積をＭ₂、中心軸ＣＬの方向におけるビード５１，５２の高さをｈとすると、次の式（２），（３）が成り立つ。
Ｍ₁＝ｗ₁／２×ｈ／２×π ・・・（２）
Ｍ₂＝ｗ₂／２×ｈ／２×π ・・・（３）

例えば、ｈ＝０．５ｍｍ、ｗ₁＝１ｍｍ、ｗ₂＝６ｍｍとした場合、式（２），（３）により、Ｍ₁＝０．４ｍｍ²、Ｍ₂＝２．４ｍｍ²となる。ビード５２の断面積は、ビード５１の断面積のおよそ６倍である。

付加製造装置１００によってビード５１またはビード５２を形成する速度である造形速度ＷＦＲは、次の式（４）により求まる。式（４）において、Ｆは、ビーム駆動部２０によってレーザビーム２４を移動させる速度とする。Ｍ_i（ｉ＝１，２）は、ビード５１の断面積Ｍ₁またはビード５２の断面積Ｍ₂を表す。
ＷＦＲ（ｃｃ／ｈ）＝Ｆ（ｍｍ／ｍｉｎ）×Ｍ_i（ｍｍ²）×６０（ｍｉｎ）×１０００ ・・・（４）

微細造形におけるレーザビーム２４の移動速度と、粗造形におけるレーザビーム２４の移動速度とを同じとすると、粗造形における造形速度ＷＦＲは、微細造形における造形速度ＷＦＲのおよそ６倍とすることができる。付加製造装置１００は、高い形状精度が求められる部分の加工には微細造形を適し、かつその他の部分の加工には粗造形を適用することで、形状精度を維持しながら造形物の高速な造形を実現できる。

粗造形を行う部分について高い加工速度を実現するためには、レーザビーム２４の移動量を大きくするほか、ワイヤ５の送給量を増加させる分、ワイヤ５を溶融させるための入熱量を増加させる必要がある。付加製造装置１００は、レーザ発振器２のレーザ出力と、ホットワイヤ電源２１からワイヤ５へ流す電流の電流量との少なくとも一方を増加させることによって、ワイヤ５を溶融させるための入熱量を増加させる。これにより、付加製造装置１００は、ワイヤ５を十分に溶融させることができ、粗造形を行う部分について高い加工速度を実現できる。

なお、実施の形態３においても、制御装置１は、ビーム駆動部２０によりレーザビーム２４を移動させる方向を、ワイヤ５の先端部の進行方向に基づいて決定しても良い。

実施の形態３によると、付加製造装置１００は、被加工物のうち基準面における互いに異なる位置において、照射領域４０の大きさを異ならせる。付加製造装置１００は、被加工物のうち基準面における位置に応じて微細造形と粗造形とを切り換えることができる。付加製造装置１００は、造形物の部分ごとに、形状精度を重視した加工と加工速度を重視した加工とのいずれを行うかを任意に設定することができる。これにより、付加製造装置１００は、形状精度を維持しながら造形物の高速な造形を実現できる。

実施の形態４．
実施の形態４では、照射領域４０の中でレーザビーム２４を往復させる幅を変化させる例について説明する。実施の形態４にかかる付加製造装置１００の構成は、実施の形態１にかかる付加製造装置１００の構成と同様である。実施の形態４では、上記の実施の形態１から３と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１から３とは異なる動作について主に説明する。

図１３は、実施の形態４にかかる付加製造装置１００によりレーザビーム２４を移動させる様子を示す図である。実施の形態４において、ビーム駆動部２０は、ワイヤ５の先端部を移動させる速度よりも高速にレーザビーム２４を移動させることによって、被加工物におけるレーザビーム２４の照射領域５５をレーザビーム２４のスポットよりも拡大させる。照射領域５５は、レーザビーム２４を往復させる幅を変化させる場合における照射領域４０の例である。図１３において、矢印５６は、照射領域５５においてレーザビーム２４を移動させる経路の例を示す。

実施の形態４において、ビーム駆動部２０は、照射領域５５の中でレーザビーム２４を往復させ、かつ、レーザビーム２４を往復させる幅を照射領域５５の中で漸次変化させる。ビーム駆動部２０は、図１３に示す例では、ワイヤ５の先端部にレーザビーム２４が近くなるに従い、レーザビーム２４を往復させる幅を小さくさせる。これにより、照射領域５５は、レーザビーム２４を往復させる方向における幅が連続的に変化した形状となる。これにより、付加製造装置１００は、幅が連続的に変化した形状のビード３５を形成する。

図１４は、実施の形態４において形成されるビード５７を示す図である。図１５は、実施の形態４の比較例において形成されるビード５８を示す図である。図１４に示すビード５７は、実施の形態４において形成される、幅が連続的に変化した形状のビード３５の例である。図１５に示すビード５８は、複数の線ビードの組み合わせであって、実施の形態４とは異なる方法によって形成される。線ビードは、線形のビードである。

幅が連続的に変化した形状を形成する場合に、図１４に示すビード５７のほうが、図１５に示すビード５８に比べて形状の再現性が高い。実施の形態４によると、付加製造装置１００は、レーザビーム２４を往復させる幅を照射領域５５の中で漸次変化させることによって、形状の再現性が高い造形を実現できる。

なお、実施の形態４において、ビーム駆動部２０によってレーザビーム２４を移動させる経路を適宜設定することで、照射領域５５を任意の形状とすることができる。実施の形態４においても、制御装置１は、ビーム駆動部２０によりレーザビーム２４を移動させる方向を、ワイヤ５の先端部の進行方向に基づいて決定しても良い。

実施の形態５．
実施の形態５では、玉ビードにより造形物を形成する例について説明する。玉ビードは、点状のビードである。実施の形態５にかかる付加製造装置１００の構成は、実施の形態１にかかる付加製造装置１００の構成と同様である。実施の形態５では、上記の実施の形態１から４と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１から４とは異なる動作について主に説明する。

図１６は、実施の形態５にかかる付加製造装置１００によって造形物が形成される様子を示す図である。付加製造装置１００は、玉ビードであるビード６１により造形物を形成する。矢印６２は、ビーム駆動部２０によってレーザビーム２４を移動させることを表す。矢印６３は、加工ヘッド１０の進行方向を表す。第２の駆動部であるビーム駆動部２０は、基準面に含まれる方向においてレーザビーム２４を移動させる。制御装置１は、ビード６１を形成する際に、ビーム駆動部２０の制御により、基準面に含まれる方向においてレーザビーム２４を移動させる。

図１７は、実施の形態５にかかる付加製造装置１００のビーム駆動部２０によってレーザビーム２４を移動させる様子を示す第１の図である。図１７には、被加工物である基材１７のうち、レーザビーム２４のスポットよりも広い照射領域６４においてレーザビーム２４を移動させる例を示す。図１７では、照射領域６４においてレーザビーム２４を移動させる様子を模式的に表す。図１７に示す矢印６５は、照射領域６４においてレーザビーム２４を移動させる経路を表す。ビーム駆動部２０は、レーザビーム２４を移動させることによって、被加工物におけるレーザビーム２４の照射領域６４をレーザビーム２４のスポットよりも拡大させる。

図１７では、複数の照射領域６４が加工ヘッド１０の進行方向に連ねられる。各照射領域６４は円形である。ビード６１は、各照射領域６４に形成される。これにより、被加工物には、基準面における形状が円形であるビード６１が形成される。なお、実施の形態５にかかる付加製造装置１００は、造形物の全体を玉ビードにより形成するものに限られない。付加製造装置１００は、造形物を構成する玉ビードを、造形物のうち少なくとも一部に形成するものであれば良い。

図１８は、実施の形態５にかかる付加製造装置１００のビーム駆動部２０によってレーザビーム２４を移動させる様子を示す第２の図である。図１８には、図１７に示す照射領域６４とは異なる形状の照射領域６６においてレーザビーム２４を移動させる例を示す。図１８では、照射領域６６においてレーザビーム２４を移動させる様子を模式的に表す。図１８に示す矢印６７は、照射領域６６においてレーザビーム２４を移動させる経路を表す。

図１８では、複数の照射領域６６が加工ヘッド１０の進行方向に連ねられている。各照射領域６６は楕円形である。ビード６１は、各照射領域６６に形成される。これにより、被加工物には、基準面における形状が楕円形であるビード６１が形成される。このように、付加製造装置１００は、照射領域６４，６６の形状を適宜設定することによって、任意の形状のビード６１を形成することができる。

次に、実施の形態５にかかる付加製造装置１００による玉ビードの形成について説明する。ここでは、付加製造装置１００により玉ビードを形成する様子をステップごとに説明する。また、付加製造装置１００は、各ステップにより、被加工物である基材１７に玉ビードを形成するものとする。

図１９は、実施の形態５にかかる付加製造装置１００による玉ビードの形成の第１のステップについて説明するための図である。付加製造装置１００は、第１のステップにおいて、加工ヘッド１０を移動させることによって、レーザビーム２４の中心軸ＣＬと加工領域３４の中心とを一致させる。

図２０は、実施の形態５にかかる付加製造装置１００による玉ビードの形成の第２のステップについて説明するための図である。付加製造装置１００は、第２のステップにおいて、ワイヤノズル１２から加工領域３４へワイヤ５を送り出して、ワイヤ５の先端部を基材１７の表面３２に接触させる。ビームノズル１１の中心軸ＣＬとワイヤ５の中心軸ＣＷとは、表面３２で交わる。

図２１は、実施の形態５にかかる付加製造装置１００による玉ビードの形成の第３のステップについて説明するための図である。付加製造装置１００は、加工領域３４へ向けてレーザビーム２４を照射させる。ビーム駆動部２０は、照射領域６４，６６内においてレーザビーム２４を移動させる。

付加製造装置１００は、レーザビーム２４の照射に合わせて、ガスノズル１３から加工領域３４への不活性ガス２５の噴射を開始する。付加製造装置１００は、レーザビーム２４の照射を開始する前に、あらかじめ定められた時間において不活性ガス２５を噴射させても良い。これにより、付加製造装置１００は、ガスノズル１３内に残存していた酸素などの活性ガスをガスノズル１３内から除去してから、不活性ガス２５の噴射を開始することができる。

図２２は、実施の形態５にかかる付加製造装置１００による玉ビードの形成の第４のステップについて説明するための図である。付加製造装置１００は、ワイヤノズル１２から表面３２へ向けてワイヤ５を供給する。これにより、付加製造装置１００は、加工領域３４へのワイヤ５の供給を開始する。

レーザビーム２４の照射によって、表面３２のうち加工領域３４内の部分には溶融池３３が形成される。ワイヤ５の溶融物３１は、溶融池３３へ載せられる。溶融物３１と溶融池３３とが互いに一体とされて、溶融物３１と溶融池３３とが凝固することによって、基材１７に接合されたビード６１が形成される。付加製造装置１００は、加工領域３４へのワイヤ５の供給を開始してから、あらかじめ決められた供給時間の間、ワイヤ５の供給を継続する。付加製造装置１００は、回転モータ４の回転速度を調整することによって、ワイヤ５の供給速度を調整する。溶融物３１の適正な溶着を実現するためのワイヤ５の供給速度とレーザ出力とには相関がある。かかる相関を基に、ワイヤ５の供給速度には、レーザ出力による一定の制限が設けられている。

レーザ発振器２のレーザ出力を増加させることによって、ビード６１の形成に要する時間を短くすることができる。なお、レーザ出力に対してワイヤ５の供給速度が速すぎる場合は、ワイヤ５が溶けずに残る。また、レーザ出力に対してワイヤ５の供給速度が遅い場合には、ワイヤ５が過剰に加熱されることによって、溶融物３１である液滴がワイヤ５から落下する。液滴が落下することによって、溶融物３１が、ビード６１の所望される形状とは異なる形状となって凝固する場合がある。付加製造装置１００は、ワイヤ５の供給速度を適宜調整することによって、ワイヤ５が溶けずに残る事態、または、液滴が落下する事態を防ぐことができる。

ビード６１の大きさは、ワイヤ５の供給時間と、レーザビーム２４の照射を継続する照射時間と、レーザビーム２４の移動量との少なくとも１つを変更することによって調整される。付加製造装置１００は、ワイヤ５の供給時間を長くするか、レーザビーム２４の照射時間を長くするか、レーザビーム２４の移動量を大きくすることによって、形成されるビード６１の径を大きくすることができる。付加製造装置１００は、ワイヤ５の供給時間を短くするか、レーザビーム２４の照射時間を短くするか、レーザビーム２４の移動量を小さくすることによって、形成されるビード６１の径を小さくすることができる。また、付加製造装置１００は、レーザビーム２４の移動量を適宜調整することによって、ビード６１の形状を調整できる。付加製造装置１００は、ビード６１の形状を円形または楕円形とする調整ができる。

図２３は、実施の形態５にかかる付加製造装置１００による玉ビードの形成の第５のステップについて説明するための図である。付加製造装置１００は、ビード６１の形成に必要な量の溶融物３１が溶融池３３へ載せられた後、加工領域３４からワイヤ５を引き抜く。

図２４は、実施の形態５にかかる付加製造装置１００による玉ビードの形成の第６のステップについて説明するための図である。付加製造装置１００は、加工領域３４へのレーザビーム２４の照射を停止する。付加製造装置１００は、レーザビーム２４の照射を停止した後に、あらかじめ定められた時間において不活性ガス２５の噴射を継続する。不活性ガス２５の噴射を継続させる継続時間は、ビード６１の温度をあらかじめ定められた温度にまで低下させるのに必要な時間である。継続時間は、ワイヤ５の材質またはビード６１の大きさといった諸条件に基づいて決定される。継続時間の情報は、あらかじめ制御装置１に記憶されている。付加製造装置１００は、レーザビーム２４の照射を停止した後、継続時間が経過した後において、不活性ガス２５の噴射を停止する。これにより、１つのビード６１の形成が終了する。

図２５は、実施の形態５にかかる付加製造装置１００による玉ビードの形成の第７のステップについて説明するための図である。付加製造装置１００は、次の加工点へ加工ヘッド１０を移動させる。図２５に示す矢印６３は、加工ヘッド１０の進行方向を表す。付加製造装置１００は、第１のステップから第７のステップまでを繰り返すことによって、造形物を形成する。

なお、上記する第２のステップおよび第３のステップでは、ワイヤノズル１２から加工領域３４へワイヤ５を送り出してから、加工領域３４へ向けてレーザビーム２４を照射させることとした。付加製造装置１００は、加工領域３４へ向けてレーザビーム２４を照射させてから、ワイヤノズル１２から加工領域３４へワイヤ５を送り出すこととしても良い。

図２６は、実施の形態５にかかる付加製造装置１００による玉ビードの形成の第８のステップについて説明するための図である。図２７は、実施の形態５にかかる付加製造装置１００による玉ビードの形成の第９のステップについて説明するための図である。図２８は、実施の形態５にかかる付加製造装置１００による玉ビードの形成の第１０のステップについて説明するための図である。付加製造装置１００は、上記する第２のステップおよび第３のステップに代えて、第８のステップから第１０のステップを実施しても良い。

付加製造装置１００は、図２６に示すように、第８のステップにおいて加工領域３４へ向けてレーザビーム２４を照射させる。付加製造装置１００は、図２７に示すように、第９のステップにおいてレーザビーム２４を移動させる。ビーム駆動部２０は、照射領域６４，６６内においてレーザビーム２４を移動させる。これにより、付加製造装置１００は、図２６に示す状態からレーザビーム２４を移動させる。

その後、付加製造装置１００は、図２８に示すように、第１０のステップにおいて、ワイヤノズル１２から加工領域３４へワイヤ５を送り出して、ワイヤ５の先端部を基材１７の表面３２に接触させる。付加製造装置１００は、第１０のステップを終えると、上記した第４のステップ以降の手順による動作を行う。

第８のステップから第１０のステップにより、付加製造装置１００は、レーザビーム２４を照射させて、かつ照射領域６４，６６内においてレーザビーム２４を移動させてから、加工領域３４へワイヤ５を送り出す。この場合、付加製造装置１００は、表面３２に溶融池３３を形成してからワイヤ５の送り出しを開始する。

実施の形態５によると、付加製造装置１００は、玉ビードを形成する場合において、照射領域６４，６６内においてレーザビーム２４を移動させる。付加製造装置１００は、任意の形状の玉ビードにより、造形物を形成することができる。付加製造装置１００は、任意の形状の玉ビードにより造形物を形成することで、高精度な造形が可能となる。

なお、実施の形態５において、ビーム駆動部２０によってレーザビーム２４を移動させる経路を適宜設定することで、照射領域６４，６６を任意の形状とすることができる。実施の形態５においても、制御装置１は、ビーム駆動部２０によりレーザビーム２４を移動させる方向を、ワイヤ５の先端部の進行方向に基づいて決定しても良い。制御装置１は、進行方向に基づいて、照射領域６４，６６の向きまたは照射領域６４，６６の形状を決定しても良い。ビーム駆動部２０は、被加工物のうち基準面における互いに異なる位置において、照射領域６４，６６の大きさを異ならせても良い。

実施の形態５にかかる付加製造装置１００は、造形物の全体を玉ビードにより形成するものに限られない。実施の形態５にかかる付加製造装置１００は、レーザビーム２４の照射によって溶融した材料を被加工物に付加することによって造形物を製造する際に、造形物を構成する玉ビードを造形物のうちの少なくとも一部に形成するものであれば良い。

次に、実施の形態１から５にかかる制御装置１を実現するハードウェア構成について説明する。制御装置１は、処理回路により実現される。処理回路は、プロセッサがソフトウェアを実行する回路であっても良いし、専用の回路であっても良い。

処理回路がソフトウェアにより実現される場合、処理回路は、例えば、図２９に示す制御回路８０である。図２９は、実施の形態１から５にかかる制御回路８０の構成例を示す図である。制御回路８０は、入力部８１、プロセッサ８２、メモリ８３および出力部８４を備える。

入力部８１は、制御回路８０の外部から入力されたデータを受信してプロセッサ８２に与えるインターフェース回路である。出力部８４は、プロセッサ８２またはメモリ８３からのデータを制御回路８０の外部に送るインターフェース回路である。処理回路が図２９に示す制御回路８０である場合、プロセッサ８２がメモリ８３に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、制御装置１の機能が実現される。メモリ８３は、プロセッサ８２が実施する各処理における一時メモリとしても使用される。

プロセッサ８２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、またはＤＳＰ（Digital Signal Processor）ともいう）である。メモリ８３は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスクまたはＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等が該当する。

図２９は、汎用のプロセッサ８２およびメモリ８３により制御装置１を実現する場合のハードウェアの例であるが、制御装置１は、専用のハードウェア回路により実現されても良い。図３０は、実施の形態１から５にかかる専用のハードウェア回路８５の構成例を示す図である。

専用のハードウェア回路８５は、入力部８１、出力部８４および処理回路８６を備える。処理回路８６は、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、またはこれらを組み合わせた回路である。なお、制御装置１は、制御回路８０とハードウェア回路８５とが組み合わされて実現されても良い。

以上の各実施の形態に示した構成は、本開示の内容の一例を示すものである。各実施の形態の構成は、別の公知の技術と組み合わせることが可能である。各実施の形態の構成同士が適宜組み合わせられても良い。本開示の要旨を逸脱しない範囲で、各実施の形態の構成の一部を省略または変更することが可能である。

１ 制御装置、２ レーザ発振器、３ ファイバーケーブル、４ 回転モータ、５ ワイヤ、６ ワイヤスプール、７ ガス供給装置、８ 配管、１０ 加工ヘッド、１１ ビームノズル、１２ ワイヤノズル、１３ ガスノズル、１４ ヘッド駆動部、１５ ステージ、１６ 回転機構、１７ 基材、１８ 堆積物、１９ 材料供給部、２０ ビーム駆動部、２１ ホットワイヤ電源、２２ 電流ケーブル、２３ 絶縁体、２４ レーザビーム、２５ 不活性ガス、３１ 溶融物、３２ 表面、３３ 溶融池、３４ 加工領域、３５，５１，５２，５７，５８，６１ ビード、３６，３７，３９，４１，５３，５４，５６，６２，６３，６５，６７ 矢印、３８，４２ スポット、４０，４３，４４，５５，６４，６６ 照射領域、８０ 制御回路、８１ 入力部、８２ プロセッサ、８３ メモリ、８４ 出力部、８５ ハードウェア回路、８６ 処理回路、１００ 付加製造装置、ＣＬ，ＣＷ 中心軸。

Claims (7)

1. ビームの照射によって溶融した材料を被加工物に付加することによって造形物を製造する付加製造装置であって、
   加工ヘッドと、
   前記加工ヘッドと一体とされており、前記加工ヘッドから出射する前記ビームが通るビームノズルと、
   前記加工ヘッドと一体とされており、前記被加工物へ前記材料を供給する材料供給部と、
   前記加工ヘッドと前記ビームノズルと前記材料供給部とを前記被加工物に対して移動させることにより、前記材料のうち前記被加工物の側の先端部を前記被加工物に対して移動させる第１の駆動部と、
   前記ビームノズルの中心軸に垂直な面である基準面に含まれる方向において、前記ビームノズルに対して前記ビームを移動させる第２の駆動部と、
   前記第２の駆動部により前記ビームを移動させる方向を、前記基準面に含まれる方向であって前記被加工物に対して前記先端部を進行させる方向である進行方向に基づいて決定し、前記被加工物に対する前記先端部の移動とは異なる態様で前記ビームを移動可能に、前記第１の駆動部と前記第２の駆動部とを制御する制御装置と、
   を備え、
   前記第２の駆動部は、前記進行方向における前方へ前記ビームを移動させることを特徴とする付加製造装置。
2. 前記制御装置は、前記先端部からの前記ビームの中心のシフト量を、前記進行方向に従って調整することを特徴とする請求項１に記載の付加製造装置。
3. ビームの照射によって溶融した材料を被加工物に付加することによって造形物を製造する付加製造装置であって、
   加工ヘッドと、
   前記加工ヘッドと一体とされており、前記加工ヘッドから出射する前記ビームが通るビームノズルと、
   前記加工ヘッドと一体とされており、前記被加工物へ前記材料を供給する材料供給部と、
   前記加工ヘッドと前記ビームノズルと前記材料供給部とを前記被加工物に対して移動させることにより、前記材料のうち前記被加工物の側の先端部を前記被加工物に対して移動させる第１の駆動部と、
   前記ビームノズルの中心軸に垂直な面である基準面に含まれる方向において、前記ビームノズルに対して前記ビームを移動させる第２の駆動部と、
   前記第２の駆動部により前記ビームを移動させる方向を、前記基準面に含まれる方向であって前記被加工物に対して前記先端部を進行させる方向である進行方向に基づいて決定し、前記被加工物に対する前記先端部の移動とは異なる態様で前記ビームを移動可能に、前記第１の駆動部と前記第２の駆動部とを制御する制御装置と、
   を備え、
   前記第２の駆動部は、前記先端部を移動させる速度よりも高速に前記ビームを移動させることによって、前記被加工物における前記ビームの照射領域を前記ビームのスポットよりも拡大させ、かつ、溶融した前記材料により形成されるビードの幅が一定となるように前記照射領域の向きを変化させることを特徴とする付加製造装置。
4. 前記制御装置は、前記基準面に含まれる方向であって前記被加工物に対して前記先端部を進行させる方向である進行方向に基づいて、前記照射領域の向きまたは前記照射領域の形状を決定することを特徴とする請求項３に記載の付加製造装置。
5. 前記第２の駆動部は、前記照射領域の中で前記ビームを往復させ、かつ、前記ビームを往復させる幅を前記照射領域の中で漸次変化させることを特徴とする請求項３または４に記載の付加製造装置。
6. 前記ビームの径は、前記材料であるワイヤの径よりも小さいことを特徴とする請求項３または４に記載の付加製造装置。
7. ビームの照射によって溶融した材料を被加工物に付加する際において、前記ビームが通るビームノズルと前記材料とを一体に移動させることによって、前記材料のうち前記被加工物の側の先端部を前記被加工物に対して移動させるステップと、
   前記ビームが通るビームノズルの中心軸に垂直な面である基準面に含まれる方向であって前記被加工物に対して前記先端部を進行させる方向である進行方向に基づいて、前記ビームノズルに対して前記ビームを移動させる方向を決定するステップと、
   前記ビームノズルに対して前記ビームを移動させることによって、前記被加工物に対する前記先端部の移動とは異なる態様で前記ビームを移動させるステップと、
   を含み、
   前記ビームノズルに対して前記ビームを移動させる方向は、前記進行方向における前方であることを特徴とする付加製造方法。

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